北極海運對北極生態(tài)環(huán)境的影響及對策

大連海事大學(xué)航海學(xué)院 曹玉墀 劉大剛 劉軍坡

北極海運對北極生態(tài)環(huán)境的影響及對策

大連海事大學(xué)航海學(xué)院 曹玉墀 劉大剛 劉軍坡

結(jié)合北極地區(qū)生態(tài)環(huán)境的特殊性，從船舶正常操作、意外事故等方面定性地分析北極海域日益增多的海上運輸活動對脆弱、敏感的生態(tài)環(huán)境的影響。結(jié)果表明，海上運輸活動將對北極海洋、大氣、生物等方面產(chǎn)生潛在的威脅和顯著的影響。因此，各相關(guān)組織和國家應(yīng)在法制建設(shè)、設(shè)施完善、科學(xué)研究、技術(shù)革新等方面加強合作，在盡量減輕海上運輸活動對北極生態(tài)環(huán)境影響的前提下，大力發(fā)展北極地區(qū)的海上運輸，進一步推動全球經(jīng)濟一體化的進程。

北極航運；生態(tài)系統(tǒng)；環(huán)境保護；影響

與其他地域相比，受光線的季節(jié)性分布、低溫、大范圍海冰的存在、海冰及海冰融化后的水和鹽水等與自然海洋學(xué)的相互作用、大陸架和淺水區(qū)、內(nèi)河注入和海冰融化形成的淡水等因素的影響，北極的生態(tài)系統(tǒng)顯得格外敏感和脆弱。

惡劣的自然條件、匱乏的生態(tài)資源、較低的承載能力使北極生態(tài)系統(tǒng)一旦受到外界干擾，極易發(fā)生生態(tài)變化甚至突變，失去生物再生能力，破壞生態(tài)系統(tǒng)的平衡。此外，北極生態(tài)環(huán)境具有較弱的自我修復(fù)及調(diào)節(jié)能力，一旦遭到破壞，將產(chǎn)生難以估計的嚴(yán)重后果。

隨著全球氣溫不斷升高，北極地區(qū)海冰不斷融化縮減，使得北極通航逐漸成為現(xiàn)實。優(yōu)越的地理位置、豐富的自然和礦產(chǎn)資源、巨大的科考和旅游價值、對船舶尺度要求的放寬等使得北極航線比傳統(tǒng)航線更具競爭力。因此應(yīng)該全面分析北極地區(qū)日益增多的海上運輸活動對其生態(tài)系統(tǒng)的影響，這對保護敏感脆弱的北極生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

一、海上運輸對生態(tài)環(huán)境的影響

海上運輸，無論是排放到大氣中和排泄到水中的物質(zhì)，還是由于海上事故而引起的油類或其他危險貨物的溢出和泄漏，或是聲、光、外地生物種類的引入和入侵，都會對脆弱敏感的北極生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生潛在的影響和威脅。

1.油類及危險貨物的泄漏

油類及其他危險物的泄漏對海洋環(huán)境的污染異常嚴(yán)重。北極地區(qū)蘊藏著非常豐富的油氣等自然礦產(chǎn)資源。2008年7月23日，美國地質(zhì)勘探局發(fā)表評估報告稱，北極地區(qū)未探明的油氣資源占全世界未探明而可獲取的油氣資源的22%，其中未探明的石油儲量約占全球的13%，天然氣占30%。

報告還估計，北極圈內(nèi)未完全探明、可用現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)的天然氣儲量估計為47萬億m3，北極圈內(nèi)未完全探明、可用現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)的石油儲量估計達(dá)900億桶。按目前全球石油日需求量近9 000萬桶計算，可供全球使用近3年[1]，是地球上唯一可與中東相媲美的油氣資源戰(zhàn)略儲備倉庫。因此在北極地區(qū)未來的海上運輸中石油、天然氣的運輸將占有相當(dāng)大的比重，由于船舶碰撞、擱淺、火災(zāi)等原因引起的溢油事故發(fā)生的可能性必將大大增加。

溢油除了與大氣和海水發(fā)生相互作用外，還要與海冰這一介質(zhì)發(fā)生作用，這些都使得北極地區(qū)的溢油行為較無冰海域更為復(fù)雜。北極地區(qū)低溫環(huán)境和海冰的存在也會給溢油的回收和分解造成很大的障礙。溢油事故發(fā)生的位置、對事故的快速反應(yīng)能力等都直接影響到事故對環(huán)境的破壞程度，因此對于溢油事故所采取的處置措施就顯得相當(dāng)重要，而北極地區(qū)惡劣的環(huán)境條件、薄弱的回收設(shè)施、滯后的處理能力也給溢油事故的快速處理造成巨大的阻滯。

由于上述特殊性，北極地區(qū)一旦發(fā)生溢油或其他危險物質(zhì)的泄漏，生態(tài)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)將遭受極大的破壞。一方面油膜會減弱太陽輻射透入海水的能量，降低海洋植物的光合作用；另一方面溢油在海面形成的油膜能阻礙大氣與海水之間的氣體交換，影響海水中氧氣的含量，進而影響海中動物的呼吸。受石油嚴(yán)重污染的海域甚至?xí)斐缮镦湹钠茐?。鳥類在油污水面用喙整理羽毛時可能攝入油類物質(zhì)，從而引起短期或長期的生理反應(yīng)。

油污還能使一些動物致病，如魚鰓壞死、皮膚糜爛、患胃病甚至致癌。海鳥、海豹、北極熊等對油類特別敏感，油膜能沾污海獸的皮毛和海鳥羽毛，溶解其中的油脂物質(zhì)，使它們喪失游泳或飛行的能力，導(dǎo)致它們體溫降低，甚至死亡。如果在海鳥或哺乳類動物聚居地特別是在繁殖季節(jié)發(fā)生溢油事故，油污會阻礙細(xì)胞的分裂、繁殖，使許多動物的胚胎和幼體發(fā)育異常、生長遲緩，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和食物鏈造成極大的破壞。

值得一提的是，即便是滿足MARPOL等公約的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，這種合法含油污水的排放數(shù)量隨著船舶數(shù)量的增多也會變得相當(dāng)驚人。有研究結(jié)果表明，以目前北極和亞北極地區(qū)船舶密度相對較大的挪威海和巴倫支海為例，船舶通過正常操作排放的壓載水和洗艙水中油類含量達(dá)2 t，每年產(chǎn)生13 000 t的含油污泥[2]。北極地區(qū)薄弱的回收設(shè)施、近乎空白的監(jiān)控機制也在一定程度上導(dǎo)致船舶生活污水、污油等污染物質(zhì)的非法排放。

2.大氣污染

船舶在正常的航行營運、操作過程中還會以不同方式向大氣中排放二氧化碳、氮氧化物、甲烷、硫氧化物等，從而改變空氣組分，減少空氣的氧含量，增加大氣塵埃，這會對北極地區(qū)的氣溫變化、臭氧層等產(chǎn)生極大的影響和破壞，甚至形成酸雨，給北極生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重危害。與低緯度地區(qū)相比，北極的空氣極端干燥，這意味著蒸發(fā)水分所需的能量較少，更多的能量可以轉(zhuǎn)化為熱[3]。海冰融化會導(dǎo)致更多海水暴露在陽光下，海面總的反照率降低，使海洋吸收更多的太陽短波輻射，進而導(dǎo)致海水溫度進一步增高，從而加劇海冰的融化，這一氣—冰—海之間相互作用所構(gòu)成的正反饋機制導(dǎo)致北冰洋地區(qū)的氣溫變化較全球其他區(qū)域更為明顯[4]。在過去的100年中，北極溫度升高的速率幾乎是全球平均速率的兩倍。上述原因使溫室氣體的排放對北極地區(qū)的氣候變化影響更為明顯。

隨著北極航線航行條件的改善，該地區(qū)船舶的排放量將不斷增加，進而影響北極的自然條件和生態(tài)環(huán)境。另外由于燃燒不夠充分等產(chǎn)生的炭黑等顆粒物會產(chǎn)生污染，特別是在北極地區(qū)，可以降低冰雪的反射率，從而加速其融化的速度，進而影響北極地區(qū)的氣候變化和相關(guān)海冰生態(tài)系統(tǒng)的生存。

3.噪聲污染

目前由船舶引起的噪聲污染也漸受關(guān)注，在MEPC第59、60屆會議上被連續(xù)探討。研究表明，在北半球的大多數(shù)地方，水下低于300 Hz的噪聲主要來源于船舶。船舶機器運轉(zhuǎn)的聲音、因螺旋槳轉(zhuǎn)動和船舶航行時引起船體周圍的水流變化的流動噪聲是船舶噪聲的主要源頭。這與船舶尺度、船速、船況、裝載狀態(tài)、主機類型等眾多因素有關(guān)。船速越快，船舶尺度越大，產(chǎn)生的噪聲也越大。

在北極地區(qū)，船舶破冰的聲音也是重要的噪聲來源，許多船舶安裝的水底傳音設(shè)備如聲吶、回聲測深儀等會根據(jù)其用途在不同的頻率發(fā)射短脈沖。 而許多海洋動物如鯨類、海象、海獅、海豹及許多魚類等是通過發(fā)出、接收、處理聲波等方式進行交流、求偶、導(dǎo)航、捕食或逃避捕食者的。船舶噪聲可以影響這類以各種方式來依靠聲音作為重要生存手段的海洋生物的生活習(xí)性，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致其生理機能的變化。

大型船舶產(chǎn)生的大多數(shù)低頻聲音與鯨和其他許多魚類的聽力敏感區(qū)相近。主要分布在波弗特海、加拿大東部的高緯地區(qū)、哈德遜灣西部、白令海東部的瀕危動物白鯨在80km的地方就可以覺察到破冰船的存在，當(dāng)距離為30～50km時便會表現(xiàn)出強烈的抵觸反應(yīng)[2]。另外由于海冰的存在及范圍的季節(jié)性變化，使得北極地區(qū)的環(huán)境噪聲比其他地區(qū)更加復(fù)雜和多變。

4.對當(dāng)?shù)厣锘顒拥挠绊?/h3>

為了覓食、繁殖，生活在北冰洋的哺乳類動物和海鳥等一般都在每年的春季和秋季進行南北遷徙，多數(shù)哺乳動物在白令海北部、哈德遜海峽、戴維斯海峽和巴倫支海南部度過冬季，然后在夏季或通過白令海峽到達(dá)楚科奇海，或通過巴芬灣到蘭開斯特海峽、哈德遜灣和?？怂篂?，或到達(dá)喀拉海和拉普捷夫海。例如白鯨、北極鯨等會從白令海穿過白令海峽進入楚科奇海，然后向東進入波弗特海，沿馬更些河三角洲（Mackenzie Delta）遷徙到加拿大北極群島的西部。

動物遷移的路線與船舶進出北冰洋的航路有很大的交疊區(qū)域。例如蘭開斯特海峽生物物質(zhì)十分豐富且奇特，是多種瀕危鯨類交配、哺乳和棲息海域，而日益增多的航運活動將干擾該水域鯨類的活動。隨著北冰洋地區(qū)氣溫不斷變暖，可供船舶航行的時間可能會提前到春季早期，并且延遲到秋季末期結(jié)束，那樣的話，船舶的航行可能會對北冰洋動物的遷徙活動、聚居繁殖地等造成嚴(yán)重的威脅和影響。

5.其他影響

外來物種的入侵和蔓延也會對生態(tài)學(xué)、健康狀態(tài)、環(huán)境等方面產(chǎn)生很大的影響。目前海上運輸主要通過壓載水、船舶污底、貨物等途徑傳播外來物種。一旦出現(xiàn)外來物種的入侵，將對較單一的北極食物鏈產(chǎn)生難以估計的破壞和威脅。

由于船舶碰撞導(dǎo)致海洋哺乳類動物嚴(yán)重受傷甚至死亡也是對海洋生態(tài)的重要威脅，MEPC第58、59屆會議上已連續(xù)討論制定減少商船撞擊鯨魚風(fēng)險的指導(dǎo)文件。每年全球報告的動物與船舶撞擊數(shù)量約750件。盡管北極地區(qū)相關(guān)資料較為缺乏，但隨著船速的提升和船舶數(shù)量的增多，船舶與海洋動物撞擊的數(shù)量必將增多。北極地區(qū)的須鯨類和白鯨因其靈活性而相對容易避開船舶，而北極鯨和太平洋露脊鯨等較易被船舶碰撞。

船舶在拋錨或拖錨操作時，海錨可能對海底微生物及其棲息的海床等造成破壞。漁船的漁具拖底時也會造成類似的破壞。

船舶特別是破冰船在冰區(qū)操作時，可能對相關(guān)生態(tài)環(huán)境造成破壞，影響那些以海冰為平臺生活的動物如北極熊、海象、海豹的生活習(xí)性。

俄羅斯國會已經(jīng)通過關(guān)于回收國外放射性廢物的法規(guī)，并計劃在巴倫支海沿岸和新地島和西伯利亞的Tjeljabinsk建立核燃料后處理廠，因此可能有裝載核放射性廢棄物的船舶航行于北極水域。對該類船舶應(yīng)進行監(jiān)控并做好應(yīng)急準(zhǔn)備，否則一旦核放射物質(zhì)泄漏將造成極大的危害。此外核動力船舶（目前主要是破冰船）的增多也會增加類似事故的發(fā)生。

此外，隨著北極通航船舶的增多，相關(guān)航運配套設(shè)施的開發(fā)和建設(shè)也會在一定程度上對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成破壞，如航標(biāo)的敷設(shè)、航道的疏浚維護、港口的建設(shè)等。

二、對策分析

鑒于北極地區(qū)未來的航運發(fā)展趨勢以及海上運輸對北極生態(tài)環(huán)境的潛在影響，需從眼前著手，全面分析，積極制定有效對策，最大程度地降低航運活動對環(huán)境的影響。

1.完善監(jiān)測預(yù)防機制，提高應(yīng)急反應(yīng)能力

為了最大程度地防止和減少海上運輸對北冰洋環(huán)境的污染和威脅，最為根本和重要的一點是建立完善的溢油及危險物監(jiān)測機制，制定縝密的、切實可行的預(yù)防措施。盡管由于目前人類缺乏該地區(qū)的航行經(jīng)驗和事故教訓(xùn)，使得預(yù)防措施的制定存在一定的困難，但也更反映出了有效預(yù)防措施的重要性。

其次，建立良好、快速的應(yīng)急反應(yīng)機制，這可能會需要一段較長的時間來不斷完善相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施，特別是鑒于目前環(huán)北極地區(qū)的特殊性和海域界限仍存在分歧，建立國家之間的密切合作也就顯得尤為重要。挪威和俄羅斯已經(jīng)達(dá)成長期的雙邊溢油反應(yīng)合作協(xié)議，每年在巴倫支海域進行相關(guān)聯(lián)合演習(xí)。開發(fā)研究有效的溢油處理方式，如分離培養(yǎng)可高效降解石油烴的耐冷嗜冷微生物，減少和消除石油污染物在海洋環(huán)境中的滯留[5]。

最后，各國家和地區(qū)、船東公司、船舶都應(yīng)制定具體可行的溢油及其他應(yīng)急操作程序，并盡可能地進行有針對性的演習(xí)操作，加強相關(guān)人員的培訓(xùn)，提高船員的應(yīng)急能力，加強岸基間有效聯(lián)系和溝通，盡最大可能預(yù)防該類事故的發(fā)生和減輕破壞程度。

2.加大生態(tài)研究，建立特別敏感水域

加大對北極海鳥、哺乳動物活動規(guī)律的研究，熟悉其生活習(xí)性，了解其主要聚居地、遷徙路徑，以方便船舶設(shè)計合理航線，從而盡量避開相關(guān)區(qū)域。如果難以避免，則可借鑒美國為保護脊美鯨在其東海岸設(shè)立限速區(qū)的措施來降低船舶活動對生態(tài)的影響。脊美鯨每年隨著季節(jié)變換沿著北美洲東海岸巡游，常被困于捕魚設(shè)備或者被經(jīng)過的船只撞傷。為保護脊美鯨，2006年美國國家海洋和大氣管理局下屬的國家海洋漁業(yè)服務(wù)公司在脊美鯨遷徙路線附近設(shè)立限速區(qū)，該區(qū)域內(nèi)船只航速不得超過10kn，降低了船只撞傷鯨魚的幾率。

為了更加有效地保護北冰洋海域的環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)，一方面可以依據(jù)國際海事組織2005年12月重新修訂的《特別敏感水域確定導(dǎo)則》將北冰洋的某些海域確定為特別敏感海域，提高污染廢棄物的排放標(biāo)準(zhǔn)，減少對北冰洋生態(tài)環(huán)境的破壞程度。導(dǎo)則詳細(xì)規(guī)定了特別敏感海域所需具備的三個要素：第一，該區(qū)域必須具備導(dǎo)則所列出的特定屬性；第二，該區(qū)域必須因船舶交通影響而呈現(xiàn)出明顯的脆弱性；第三，該區(qū)域必須以IMO制定的方式和途徑來宣稱其脆弱性，例如相關(guān)的保護措施以及類似禁航區(qū)、船舶定線或分道通航、強制報告系統(tǒng)等方式。由于目前北冰洋的船舶交通流量較少，所以還難以滿足上述條件，不過隨著將來北極通航密度的增大，一些海域可通過這種方式來保護當(dāng)?shù)丨h(huán)境。另一方面，可以依據(jù)SOLAS公約第五章第10和11款在國際海事組織的授權(quán)下采用與安全航道相關(guān)的船舶定線制和報告制度來達(dá)到保護海洋環(huán)境的目的，這一措施已經(jīng)在北方一些海域得到了應(yīng)用，比如阿拉斯加的威廉王子灣，挪威、冰島、格陵蘭島附近一些水域。相對而言，目前第二種方式更切合實際。

3.完善法律體系，發(fā)展綠色技術(shù)

雖然在北極環(huán)境保護的某些方面也有國際性法律支持，如《生物多樣性公約》《防止海域污染的保護條約》等，但這些法律文件沒有一個是專門針對北極整個生態(tài)環(huán)境問題所做出的，大多是為解決在全球出現(xiàn)的特定問題而制定的?！侗睒O環(huán)境保護宣言》《北極環(huán)境保護戰(zhàn)略》等盡管在北極的生態(tài)保護中發(fā)揮越來越重要的作用，但這些專門針對保護北極生態(tài)的條約法規(guī)并非強制性。因此應(yīng)該從北極生態(tài)保護的全球性框架公約、北極生態(tài)保護的區(qū)域性法律以及北極生態(tài)保護的國內(nèi)立法三個層次構(gòu)建完善的保護北極生態(tài)的法律體系[6]，提高船舶建造標(biāo)準(zhǔn)，控制或降低船舶排放標(biāo)準(zhǔn)，這對北極生態(tài)環(huán)境的保護將具有重要意義。

鑒于北冰洋地區(qū)脆弱敏感的生態(tài)環(huán)境和船舶可能造成的潛在影響，大力發(fā)展和應(yīng)用“綠色船舶技術(shù)”是保護海洋環(huán)境的最佳途徑。還可以通過風(fēng)力或者太陽能等豐富的可再生資源來減少燃油消耗，以及使用清潔能源來減少有害物質(zhì)的排放，更改主機或船體的設(shè)計等方式來降低船舶噪聲對環(huán)境的干擾，盡管這需要很長的時間去研究、探索。

三、總 結(jié)

隨著北極航線的逐漸開通，通航船舶數(shù)量不斷增多，北極生態(tài)環(huán)境將面臨巨大的威脅。如何處理和平衡航運發(fā)展和環(huán)境保護兩者的關(guān)系是一個嚴(yán)峻的課題。

鑒于此，各相關(guān)國際組織如國際海事組織、國際水文地理組織、國際海事衛(wèi)星組織、世界氣象組織等應(yīng)積極發(fā)揮各自的作用，組織相關(guān)專家加大對北極通航的研究論證，對北極通航相關(guān)事務(wù)的進展作出指導(dǎo)性意見，加強與各相關(guān)國間的對話力度。在北極事務(wù)中發(fā)揮重要建設(shè)作用的北極國家應(yīng)該清醒認(rèn)識到北極生態(tài)環(huán)境和航行條件的獨特性，加強與國際組織間的協(xié)調(diào)與合作，統(tǒng)一北極航運管理和環(huán)境保護制度。其次，各北極國家應(yīng)積極開展與其他國家間的協(xié)商和溝通，消除分歧，共享信息資源，建立良好的合作機制，積極推動北極地區(qū)的航海發(fā)展，保護生態(tài)環(huán)境。

[1]杞憂.北極圈資源成沿岸各國爭奪熱點[J].生態(tài)經(jīng)濟,2009(2):10-14.

[2]Arctic Council.Artic Marine Shipping Assessment 2009 Report[R].2009.

[3]王涵.北極變暖速度是全球的兩倍[N].科學(xué)時報,2004-11-08(3).

[4]于志剛,史久新,蘇潔,等.極地海洋[M].北京:海洋出版社,2009.

[5]那廣水,張月梅,陳彤,等.北極耐冷石油降解菌BJ1、BJ9和BJ19的降解特性[J].大連海事大學(xué)學(xué)報,2010,36(1):77-82.

[6]劉惠榮,楊凡.北極生態(tài)保護法律問題研究[M].北京:知識產(chǎn)權(quán)出版社,2010.

Affections and countermeasures for Arctic marine transport on local environment