海洋溢油生態(tài)損害快速預(yù)評(píng)估模式研究

楊建強(qiáng)，張秋艷，羅先香

(1.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266033；2.國家海洋局 海洋溢油鑒別與損害評(píng)估技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266033；3.中國海洋大學(xué)海洋 環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100)

海洋溢油生態(tài)損害快速預(yù)評(píng)估模式研究

楊建強(qiáng)1,2，張秋艷3，羅先香3

(1.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266033；2.國家海洋局 海洋溢油鑒別與損害評(píng)估技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266033；3.中國海洋大學(xué)海洋 環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100)

海洋作為石油資源的主要產(chǎn)地和運(yùn)輸路線，海上溢油事故對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的損害十分巨大。為了評(píng)估溢油對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的損害，研制一套海洋溢油生態(tài)損害的快速預(yù)評(píng)估方法和模式非常必要，且對(duì)于海洋管理和生態(tài)索賠具有重要意義。本文建立了一套適用于渤海海域的海洋溢油生態(tài)損害快速預(yù)評(píng)估模式，該模式將海洋溢油生態(tài)損失分為兩部分，即海洋環(huán)境容量損失和海洋生態(tài)服務(wù)功能損失，篩選出溢油量、溢油面積、溢油品質(zhì)、生態(tài)敏感系數(shù)以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能五大指標(biāo)作為輸入?yún)?shù)，運(yùn)用環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)方法、衛(wèi)星遙感技術(shù)以及成果參照法等方法對(duì)五個(gè)參數(shù)進(jìn)行量化，快速評(píng)估海洋溢油生態(tài)損失。將該模式應(yīng)用于“塔斯曼?！陛喴缬桶讣M(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果較為符合實(shí)際，且評(píng)估時(shí)間大大縮短，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

海洋；溢油；生態(tài)損害；評(píng)估；

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人類對(duì)石油的需求激增，導(dǎo)致各種石油作業(yè)活動(dòng)造成的石油污染事件頻發(fā)，危害巨大，特別是海上溢油事故對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成的危害越來越顯著。溢油事故一旦發(fā)生，為防止污染擴(kuò)散，人們必須對(duì)其作出準(zhǔn)確且快速的反應(yīng)，評(píng)估溢油造成的損失就是反應(yīng)之一。溢油對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)造成的損失是溢油總損失的重要部分，評(píng)估溢油造成的生態(tài)損失對(duì)于保證海洋生態(tài)資源的可持續(xù)利用具有重要意義。

目前國內(nèi)外已開展了一些溢油生態(tài)損害評(píng)估的研究。國外建立的溢油生態(tài)損失評(píng)估體系已較為完善，如美國的自然資源損害評(píng)價(jià)模型（Natural Resources Damage Assessment，NRDA）是世界上較為完善的溢油事故損害評(píng)估體系，該損害評(píng)估體系的評(píng)估版本很多[1]，主要有Type A、Type B、NRDAM/GLE、NRDAM/CME[2]和SIMAP[3]等。溢油生態(tài)損害評(píng)估方法也有多種，如條件價(jià)值法[4]、生境等價(jià)分析和資源等價(jià)分析[5-7]等。另外，美國各州也有針對(duì)于本州具體情況的評(píng)估公式，如華盛頓評(píng)估公式[8]、佛羅里達(dá)評(píng)估公式[9]等，美國、俄羅斯等國十分重視溢油事故后的快速評(píng)估工作，溢油事故發(fā)生后，首先利用快速評(píng)估模式（如上所提的華盛頓評(píng)估公式、佛羅里達(dá)評(píng)估公式等）進(jìn)行快速評(píng)估，而后再開展進(jìn)一步的細(xì)化評(píng)估，其快速預(yù)評(píng)估模式多是直接規(guī)定了所涉及海域的環(huán)境敏感系數(shù)、海洋生物的毒性等級(jí)等參數(shù)，評(píng)估結(jié)果做為溢油應(yīng)急處置、決策的重要依據(jù)。國內(nèi)由于缺乏相關(guān)法律依據(jù)以及生態(tài)損害索賠意識(shí)淡薄等原因，在溢油生態(tài)損失評(píng)估方面只進(jìn)行了一些初步的研究。2003年，針對(duì)發(fā)生在天津近海的“塔斯曼海”輪溢油事故，國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心技術(shù)專家[10,11]提出了溢油對(duì)海洋環(huán)境與生態(tài)損害評(píng)估的方法，是國內(nèi)目前為止較早的、經(jīng)過司法檢驗(yàn)的損害評(píng)估方法，但該種方法經(jīng)濟(jì)投入大，評(píng)估時(shí)效性較長(zhǎng)。熊德琪[12]等通過物理海洋學(xué)、海洋生物學(xué)和生態(tài)毒理學(xué)的交叉融合，根據(jù)生物急性毒性效應(yīng)定量化評(píng)估其損害程度，建立了溢油污染對(duì)海洋生物資源損害的數(shù)值評(píng)估模式，成功的應(yīng)用于2005年發(fā)生在大連灣的“千島油1號(hào)”船溢油事故，并實(shí)現(xiàn)了模型數(shù)據(jù)的有效管理和圖形可視化[13]，但是這種方法僅僅強(qiáng)調(diào)溢油對(duì)生物資源的損害，沒有提出溢油對(duì)生境資源損害量化的有效方法。

因此針對(duì)我國海洋溢油污染事故生態(tài)損害評(píng)估研究尚未深入開展、溢油賠償不充分的現(xiàn)狀，本文旨從生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的角度，研制一套海洋溢油生態(tài)損害快速預(yù)評(píng)估模式，以期為海洋溢油管理和溢油索賠提供科學(xué)依據(jù)。

1 溢油生態(tài)損害快速預(yù)評(píng)估模式的建立

1.1 溢油生態(tài)損害快速預(yù)評(píng)估模式建立的依據(jù)

海洋溢油事故一旦發(fā)生，既會(huì)對(duì)海域原有的部分或全部生態(tài)服務(wù)功能造成破壞，又會(huì)占用一定的環(huán)境容量，因此可以將溢油生態(tài)損失分為2部分，即環(huán)境容量損失和生態(tài)服務(wù)功能損失。對(duì)這兩部分進(jìn)行量化時(shí)，有必要篩選出與溢油生態(tài)損害密切相關(guān)的因子，如溢油量、溢油面積、溢油品質(zhì)、生態(tài)敏感系數(shù)、生態(tài)服務(wù)功能等，并選擇高效準(zhǔn)確的計(jì)算方法作為各因子的取值方法，借鑒已有的評(píng)估公式方法，構(gòu)建HY=F（n1，n2，n3，……，nm）的函數(shù)關(guān)系來確定溢油生態(tài)損害量。其中HY為溢油生態(tài)損害價(jià)值，n1，n2，n3，……，nm為與溢油生態(tài)損害密切相關(guān)的因子。

1.2 溢油生態(tài)損害快速預(yù)評(píng)估模式建立

該模式將海洋溢油生態(tài)損失分為兩部分，海洋生態(tài)服務(wù)功能損失和海洋環(huán)境容量損失。則海洋溢油生態(tài)損失可表示為：

式中：HYE為海洋生態(tài)服務(wù)功能損失；HYW為溢油造成的海洋環(huán)境容量損失。

其中海洋生態(tài)服務(wù)功能損失又可表示為：

式中：

hyi—第i類海洋生態(tài)系統(tǒng)類型海洋生態(tài)服務(wù)功能損失，單位為萬元；

i—溢油影響區(qū)域的海洋生態(tài)系統(tǒng)類型；

hyai—溢油影響的第i類海洋生態(tài)系統(tǒng)的面積，單位為公頃（hm2）；

d—敏感程度折算率，依據(jù)我國國情，結(jié)合專家打分，取值為1%～3%，海洋生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)取3%、海洋生態(tài)環(huán)境亞敏感區(qū)取2%、海洋生態(tài)環(huán)境非敏感區(qū)取1%。

ti—溢油事故發(fā)生至第i類海洋生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)至原狀的時(shí)間，單位為年（a）；

c—溢油品質(zhì)影響因子，參數(shù)取值范圍為0～1，取值見表1；

si—溢油對(duì)i類海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能損失率，采用下式來計(jì)算：

式中：

hydi—第i類海洋生態(tài)系統(tǒng)類型單位服務(wù)價(jià)值，單位為元/hm2·a，取值見表3；

hyli—第i類海洋生態(tài)系統(tǒng)類型所在海域的溢油生態(tài)敏感系數(shù)，取值見表2；hyki—第i類海洋生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)變化率；海洋環(huán)境容量損失采用2種方法（即效用函數(shù)法和影子工程法）來計(jì)算，用2種方法的計(jì)算結(jié)果的平均值來作為本模式中的海洋環(huán)境容量損失值：

式中：HYW1為效用函數(shù)法計(jì)算得到的海洋環(huán)境容量損失；HYW2為影子工程法計(jì)算得到海洋環(huán)境容量損失。兩種方法的計(jì)算公式為：

式中：

Ws—溢油事故的溢油量，單位為噸；

Wt—油類入海消減量，單位為噸；

Wm—為達(dá)到油類入海消減量目標(biāo)所采取措施的投資額，單位為萬元；

WP—建設(shè)污水處理廠的費(fèi)用，單位為萬元；

Wq—處理費(fèi)，單位為萬元/立方米（萬元/m3）；

Wc－溢油損害水體體積，單位為立方米（m3）。

損害水體體積的計(jì)算采取如下公式：

式中：hya—溢油影響的海水面積，單位為平方公里（km2）；

K—溢油影響的海水平均深度，單位為米（m），一般以表層水體0.5 m計(jì)。

1.3 快速預(yù)評(píng)估模式中的參數(shù)說明

1.3.1 溢油量和溢油面積 溢油量和溢油面積

的確定采用衛(wèi)星遙感技術(shù)。衛(wèi)星遙感技術(shù)考慮了所有海域，其估算結(jié)果也是比較精確的，并且能夠滿足本模式快速評(píng)估應(yīng)用的時(shí)效性。

1.3.2 溢油品質(zhì) 由于不同溢油持久性的差異，使得不同品質(zhì)溢油對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響時(shí)間不同，產(chǎn)生的生態(tài)損害也不同。因此本模式通過溢油品質(zhì)持久性系數(shù)來修正不同種類溢油對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)造成的損害。借鑒任福安等[14]的研究，定義各種油品的持久性系數(shù)如表1。

表 1 各種油品的持久性系數(shù)Tab.1 Permanence coefficients of different oil

1.3.3 生態(tài)敏感系數(shù) 不同海洋生態(tài)系統(tǒng)對(duì)溢油的生態(tài)敏感性不同，本模式應(yīng)用溢油生態(tài)敏感系數(shù)來修正不同類型海洋生態(tài)系統(tǒng)的溢油生態(tài)損失。首先建立評(píng)價(jià)因素集及評(píng)價(jià)等級(jí)集，采用專家打分和模糊評(píng)判相結(jié)合的方法，綜合評(píng)定之后得到各不同敏感區(qū)的敏感系數(shù)，如表2。據(jù)此可得渤海溢油生態(tài)敏感系數(shù)分區(qū)圖（圖1）。

圖 1 渤海溢油生態(tài)敏感系數(shù)Fig.1 Sensitive coefficients of oil spill in the Bohai Sea

表 2 海洋溢油生態(tài)敏感系數(shù)定義表Tab.2 Ecological sensitivity coefficients of marine oil spill

1.3.4 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能 對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的確定采用成果參照法，借鑒了Costanza等人對(duì)于全球生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的研究結(jié)果，確定我國海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值如表3。

表 3 不同海洋生態(tài)系統(tǒng)的單位服務(wù)功能價(jià)值[15]Tab.3 Average global value of annual marine ecosystem services[15]

1.3.5 海洋生態(tài)服務(wù)功能損失率 本模式用海洋生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)變化率代表海洋生態(tài)服務(wù)功能損失率。海洋生態(tài)系統(tǒng)健康指數(shù)變化率的確定采用海洋遙感方法，利用海洋水色遙感測(cè)定海水葉綠素含量，半定量地了解海洋浮游植物的情況，用以定量地評(píng)估溢油事故污染造成的海洋初級(jí)生產(chǎn)力的變化率，用其表征海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康變化情況。目前應(yīng)用遙感反演海洋葉綠素的方法大體上可分為經(jīng)驗(yàn)算法和基于模型的算法兩種，本模式為提高計(jì)算速度，采用經(jīng)驗(yàn)算法[16]。

2 案例分析

2.1 案例概況

2002年11月23日凌晨4時(shí)8分，一艘滿載原油的馬耳他籍油輪“塔斯曼?！陛啠═ASMAN SEA）與中國大連旅順順達(dá)船務(wù)有限公司的“順凱一號(hào)”輪在天津大沽口東部海域23海里（約為118°13′E，38°50′N）處發(fā)生碰撞。這次溢油事故給我國渤海海域造成了嚴(yán)重的污染，對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，沿岸1 500余戶漁民養(yǎng)殖戶遭受了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在歷時(shí)兩年的時(shí)間里，有關(guān)專家運(yùn)用恢復(fù)費(fèi)用法、替代法等[17]對(duì)此次溢油造成的海洋生態(tài)損害損失進(jìn)行了評(píng)估，評(píng)估結(jié)果高達(dá)4 338萬元人民幣[11]。

2.2 案例評(píng)估

應(yīng)用本模式評(píng)估“塔斯曼?！陛喴缬褪鹿蕰r(shí)，各指標(biāo)參數(shù)取值如表4所示。

表 4 海洋溢油生態(tài)損害快速預(yù)評(píng)估模式輸入?yún)?shù)取值Tab.4 Input parameter values of ecological damage assessment of marine oil spill model

根據(jù)公式(3)，得出海洋生態(tài)服務(wù)功能損失=溢油品質(zhì)影響因子×污染面積×（單位生態(tài)服務(wù)功能價(jià)值×生態(tài)敏感系數(shù)×生態(tài)服務(wù)功能損失率）×折算率×損失時(shí)間 = 1.0×359.60×（1610×0.63× 50%）×3%×1×100 = 547 113.42（$），折算為人民幣為358.68 萬元（采用2011年3月匯率，1美元合6.555 8元人民幣）。

“塔斯曼海”輪溢油事故造成的海洋生態(tài)損害的定量化評(píng)估結(jié)果為海洋環(huán)境容量和海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值損失的總和，根據(jù)公式(1)，得出：海洋生態(tài)損失總價(jià)值= 海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能損失＋海洋環(huán)境容量損失= 358.68＋3 167.9= 3 526.58萬元。

2.3 結(jié)果分析

根據(jù)文獻(xiàn)[11]，“塔斯曼?！陛喴缬褪鹿试斐傻暮Ｑ笊鷳B(tài)損害損失評(píng)估結(jié)果為 4 338萬元人民幣，其評(píng)估周期為2年，并開展了多次海上調(diào)查。本模式的評(píng)估結(jié)果為3526.58 萬元人民幣。通過比較可知，本模式得到海洋生態(tài)損害價(jià)值損失評(píng)估結(jié)果小于原始評(píng)估結(jié)果，其原因主要是海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值損失計(jì)算時(shí)所選取的計(jì)算參數(shù)是最低，選取的海洋生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)以漁業(yè)用水區(qū)為主，未考慮濱海濕地溢油損失，而在文獻(xiàn)[11]中考慮了溢油在潮間帶的生態(tài)損害部分。因此，本模式所計(jì)算的海洋溢油生態(tài)損失量是較為保守的。但與以往評(píng)估方法比較起來，本模式能在溢油事故后的很短時(shí)間（小于1天）計(jì)算出初步的生態(tài)損害價(jià)值，以往在事故后半年甚至幾年才能給出準(zhǔn)確的評(píng)估結(jié)果，大大提高了評(píng)估速率，進(jìn)而提高了對(duì)海上溢油事故處理的時(shí)效性。此外，本文提出的模式同樣可以應(yīng)用于其他海域（如黃海、東海和南海），只須根據(jù)各自海域的特點(diǎn)確定其海洋生態(tài)環(huán)境敏感系數(shù)代入評(píng)估模式，具有較好的普適性。

3 結(jié) 語

本文從生態(tài)服務(wù)功能的角度，建立了海洋溢油生態(tài)損害快速預(yù)評(píng)估模式，該模式將溢油造成的海洋生態(tài)損害分為兩部分，即海洋生態(tài)服務(wù)功能損失和海洋環(huán)境容量損失，采用公式化評(píng)估方法，大大簡(jiǎn)化了評(píng)估過程，而且，所需指標(biāo)參數(shù)較少，易于獲得，因而提高了溢油生態(tài)損害評(píng)估速率。應(yīng)用“塔斯曼?！陛喴缬桶咐M(jìn)行驗(yàn)證的結(jié)果較為合理，與原始評(píng)估結(jié)果較為一致，可以嘗試進(jìn)行推廣應(yīng)用。

雖然本模式仍然存在針對(duì)性不強(qiáng)、評(píng)估結(jié)果偏低、各參數(shù)取值有待于進(jìn)一步分析確定等缺點(diǎn)，但本模式的提出是對(duì)我國現(xiàn)有溢油生態(tài)損害評(píng)估技術(shù)體系的有效補(bǔ)充，具有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，并可為今后的溢油生態(tài)索賠事件提供技術(shù)依據(jù)，對(duì)于我國海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展及海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

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Study on the ecological damage rapid assessment model of the marine oil spill

YANG Jian-qiang1,2, ZHANG Qiu-yan3, LUO Xian-xiang3

(1.Shandong Provincial Key Laboratory of Marine Ecology and Environment & Disaster Prevention and Mitigation，Qingdao 266033, China; 2.Key Lab of Marine oil spill Identification and Damage Assessment Technology, SOA, Qingdao 266033, China; 3.Key Lab of Marine Environmental Science and Ecology of the Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

The damage to marine ecosystem caused by marine oil spill accidents was quite huge since marine is the main producing area and transportation line of oil resources.It’s necessary to develop an ecological damage assessment method for assessing the ecological damage amount caused by oil spill and for marine management and ecology claims.An ecological damage rapid assessment model of marine oil spill was set up.In this model, the ecological damage caused by marine oil spill was divided into two parts, they were the marine environment capacity losses and marine ecological service functions losses.The input parameters included spill volume, spill area, oil quality, ecological sensitivity coefficient and ecological service functions calculated by environment economics, remote sensing technique, results referring and so on.Finally, the ecological damage rapid assessment model of marine oil spill was constructed.This model was applied to “TASMAN SEA” accident, and the result was consistent with the original one.Using this model, the assessment time was cut short greatly.Therefore, the model proposed in this paper is practical to deal with marine oil spill accident.

marine; oil spill; ecological damage; assessment

X55

A

1001-6932(2011)06-0702-05

2010-06-07；

2011-06-14

“十一五”國家科技支撐計(jì)劃（2006BAC03B04-01-04）；國家軟科學(xué)研究計(jì)劃（2008GXQ6B140）；國家海洋局海洋溢油鑒別與損害評(píng)估技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金（201017）。

楊建強(qiáng)（1972－），男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事海洋生態(tài)與災(zāi)害評(píng)估研究。

羅先香（1972－），女，副教授，博士，主要從事濕地生態(tài)及近海海洋生態(tài)系統(tǒng)健康診斷及評(píng)價(jià)研究。E-mail：lxx81875@ouc.edu.cn。