南極內(nèi)陸科考站的環(huán)境影響評(píng)價(jià)及減緩措施

李玉嬌，楊海真，陸志波

(1.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境管理研究所，上海 200092;2.同濟(jì)大學(xué)教育部長(zhǎng)江水環(huán)境實(shí)驗(yàn)室，上海 200092)

1 引言

南極位于地球的最南端，與珠穆朗瑪峰、北極一并被稱為地球的三極［1］。南極洲所處的特殊地理位置及其特有的生態(tài)環(huán)境突出了它在全球變化研究中的作用與地位［2］。全球氣候變化加快，極地地區(qū)變化尤為突出，這對(duì)區(qū)域或全球的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)系統(tǒng)都將產(chǎn)生顯著的影響。最明顯的證據(jù)是極區(qū)的冰川和冰雪范圍持續(xù)減少，永久凍土在消融和消失，極地地區(qū)的科學(xué)研究非常重要［3］。

目前，世界上超過(guò)20個(gè)國(guó)家在南極洲建立了150多個(gè)科學(xué)考察基地，大多數(shù)科學(xué)考察站都建立在南極大陸沿岸和海島的夏季露營(yíng)區(qū)，美國(guó)，俄羅斯，日本和中國(guó)還在南極內(nèi)陸冰原上建立常年科考站。由于南極內(nèi)陸地區(qū)嚴(yán)酷的氣候條件決定了其能量和水量的輸入相對(duì)較少，加上沒(méi)有發(fā)育完全的土壤及良好的植被覆蓋，因此南極納污或自凈能力很低，環(huán)境容量很小。人類活動(dòng)比較集中的科考站周圍，科考隊(duì)員生活所產(chǎn)生的污水或廢棄物會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保留，也會(huì)對(duì)站區(qū)周邊景觀產(chǎn)生較大影響［4］。而且，隨著南極科學(xué)研究的發(fā)展，會(huì)有更多的內(nèi)陸科考站建立以及更多的研究人員參與進(jìn)來(lái)，人類活動(dòng)對(duì)南極環(huán)境的不利影響的程度和性質(zhì)正在發(fā)生范圍的擴(kuò)散和層次的轉(zhuǎn)移，并已經(jīng)對(duì)南極環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)效應(yīng)［5］。因此，基于南極內(nèi)陸潛在的科考價(jià)值和獨(dú)特的區(qū)域環(huán)境特點(diǎn)，對(duì)南極內(nèi)陸科考活動(dòng)的環(huán)境影響及減緩措施分析顯得十分必要。

國(guó)際上高度重視南極的環(huán)境保護(hù)，國(guó)家南極局局長(zhǎng)理事會(huì) (Council of Managers of National Antarctic Programs)、南極研究科學(xué)委員會(huì) (Scientific Committee on Antarctic Research)是涉及南極事務(wù)的兩個(gè)重要國(guó)際組織。早在1989年的SCAR會(huì)議就討論并通過(guò)了關(guān)于進(jìn)行南極環(huán)境影響評(píng)價(jià)程序的報(bào)告。在1990年召開(kāi)的南極條約協(xié)商會(huì)議 (Antarctic Treaty Consultative Meeting)第11次特別協(xié)商會(huì)議上，與會(huì)國(guó)提出了幾個(gè)關(guān)于南極環(huán)境保護(hù)的議案，并于1991年10月簽署了《南極條約環(huán)境保護(hù)議定書》。8年之后 (1999年6月)，ATCM頒布了一本反映最新成果、內(nèi)容更加詳細(xì)的《南極環(huán)境影響評(píng)價(jià)指南》，并于2005年進(jìn)行了修訂。從此，該指南和議定書就成為南極環(huán)境保護(hù)的立法依據(jù)［4］。除此之外，本研究還參考了上述國(guó)際組織編寫的其它有關(guān)開(kāi)展南極活動(dòng)的文件和中國(guó)環(huán)境保護(hù)的相關(guān)規(guī)定［6～14］。

2 南極人類活動(dòng)的環(huán)境影響識(shí)別

人類在南極地區(qū)的大量活動(dòng)中，頻率最高、規(guī)模最大和人數(shù)最多的就是名目繁多的各類考察。圍繞這些考察而展開(kāi)的項(xiàng)目，包括科學(xué)研究、基地建設(shè)、條件保證和后勤服務(wù)等工作，從形式上有個(gè)體作業(yè)、車械作業(yè)、陸空海集群作業(yè)等，從環(huán)境類型上，可包括無(wú)冰陸地、冰雪區(qū)、大陸冰蓋、海洋和湖泊水域、植被區(qū)、野生動(dòng)物棲息地等［5］。

南極地區(qū)的環(huán)境影響類型可分為物理影響和化學(xué)影響。物理影響表現(xiàn)在對(duì)植被和土壤的踏踩、融雪化水及供暖加熱導(dǎo)致的局地微氣候和地貌條件的改變、外來(lái)物種的帶入尤其是微生物對(duì)陸地哺乳動(dòng)物或鳥類造成的潛在威脅、南極大陸冰塊的消失等;化學(xué)影響則更具威脅，既包括無(wú)機(jī)污染也包括有機(jī)污染:一方面，發(fā)電站、車輛以柴油 (或汽油等石油類產(chǎn)品)為動(dòng)力，燃料燃燒的廢氣中Pb、V、Ni等有害重金屬元素，以及硫氧化物 (SOx)、氮氧化物 (NOx)等有害物質(zhì)被直接排入了大氣環(huán)境;生活污水排放、固體廢棄堆放，也會(huì)使Cr、Pb、Cu、Al等污染元素進(jìn)入土壤、水體和生物體［19］;另一方面，研究者發(fā)現(xiàn)南極半島上的冰雪、表土、苔蘚、地衣、湖泊、近海海水等樣品中，都已檢出了濃度不等的有機(jī)污染物［16～19］?？疾煺靖浇貐^(qū)，污染元素的異常已達(dá)到了引人注目的程度，McMurdo和Scott考察站的廢水管理實(shí)踐表明，含有阻燃劑的材料中PBDE的擴(kuò)散易造成無(wú)法挽回的環(huán)境污染［17］。值得特別指出的是由于石油泄漏和滲漏帶來(lái)的油污染已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)嚴(yán)重的水平［20］。

3 南極環(huán)境影響評(píng)價(jià)的內(nèi)容與方法

3.1 評(píng)價(jià)內(nèi)容

1998年生效的《關(guān)于環(huán)境保護(hù)的南極條約議定書》規(guī)定，南極條約體系中所討論的環(huán)境影響評(píng)價(jià)系統(tǒng)把環(huán)境影響評(píng)價(jià)區(qū)分為3個(gè)層面:初始階段、初步的環(huán)境影響評(píng)估、更高級(jí)的環(huán)境影響評(píng)估。初始階段是最低的要求，意為議定書中涉及的所有的活動(dòng)都必須經(jīng)歷初始的分析階段，以判斷是否有“低于最小或短暫的影響”;如果影響是“小于最小或短暫的影響”，則進(jìn)行初步的環(huán)境影響評(píng)估 (Initial Environmental Evaluation);如果一項(xiàng)活動(dòng)的影響“大于最小或短暫的影響”，那么就要進(jìn)行更高級(jí)的環(huán)境影響評(píng)估 (Comprehensive environmental evaluation)。因此，是否“小于最小或短暫的影響”決定了進(jìn)行環(huán)境影響評(píng)價(jià)的程度。影響程度的確定涉及到南極人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響后應(yīng)承擔(dān)何種責(zé)任問(wèn)題。在第21、22次ATCM會(huì)議上都討論了對(duì)“短暫的和微小的影響”的理解［15］。

在南極內(nèi)陸地區(qū)新建科學(xué)考察站應(yīng)該采用綜合環(huán)境影響評(píng)估 (CEE)。南極條約中規(guī)定評(píng)估包括以下內(nèi)容:擬議活動(dòng)的說(shuō)明，替代方案，區(qū)域原始環(huán)境狀況，影響評(píng)估及減緩措施，間接影響和累積影響，監(jiān)測(cè)計(jì)劃，認(rèn)知差距與不確定性，環(huán)境管理計(jì)劃等。其中，核心部分為活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境影響評(píng)估和減緩措施分析。

3.2 評(píng)價(jià)方法

在南極內(nèi)陸地區(qū)建立科學(xué)考察站，涉及到考察站的基礎(chǔ)建設(shè)、物資的運(yùn)輸、能量的供應(yīng)、科學(xué)研究等活動(dòng)類型較多，由于各類活動(dòng)都有各自不同目的，因而所接觸的環(huán)境介質(zhì)，影響程度、范圍的大小及其產(chǎn)生的后果等就大不一樣。例如，同樣使用車械，對(duì)比基礎(chǔ)設(shè)施工程施工和科考野外活動(dòng)的不同需求，車械作為交通工具的活動(dòng)范圍和車械產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)會(huì)完全不同。為此，本研究采用按活動(dòng)類型逐項(xiàng)分析的方法，便于污染的源頭控制和管理。

本次評(píng)價(jià)方法主要根據(jù)活動(dòng)類型和影響類型做矩陣，這樣既可以全面分析每一種活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境影響，又可以比較不同活動(dòng)的各項(xiàng)指標(biāo)差異，從中識(shí)別出環(huán)境影響最為嚴(yán)重的活動(dòng)類型。同時(shí)，還可以直接針對(duì)每一種活動(dòng)的環(huán)境影響狀況提出相應(yīng)的減緩措施，一并體現(xiàn)在上述矩陣中。

首先要確定所有和建立考察站相關(guān)的活動(dòng)類型，然后分別對(duì)各種活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行綜合分析，這種綜合分析要通過(guò)制定一定的影響指標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)，出于對(duì)南極科學(xué)考察站建設(shè)所涉及的活動(dòng)種類繁多 (包括物資運(yùn)輸、基地建設(shè)、碼頭建設(shè)、停機(jī)坪建設(shè)等等)，且不同活動(dòng)類型對(duì)各環(huán)境要素的影響程度不同的考慮，以及南極環(huán)境本底狀況、環(huán)境自凈能力的特殊性，目前相關(guān)的國(guó)際規(guī)范和公約中，還沒(méi)有能容納上述所有活動(dòng)的綜合環(huán)境影響評(píng)估指標(biāo)體系，更沒(méi)有明確的環(huán)境要素定量化標(biāo)準(zhǔn)。各國(guó)的南極科考站綜合環(huán)境影響評(píng)估 (CEE)還都處在定性分析向定量分析過(guò)渡的水平。

本研究采用以下指標(biāo) (如表1)對(duì)新建內(nèi)陸科學(xué)考察站可能產(chǎn)生的環(huán)境影響進(jìn)行定性和定量分析。

表1 南極環(huán)境影響分析指標(biāo)Tab.1 Index of environmental impact analysis for Antarctic

4 案例研究——中國(guó)南極昆侖站

4.1 昆侖站概況

中國(guó)南極昆侖站位于東南極冰蓋腹地、冰蓋主分冰嶺中段冰穹A最高點(diǎn) (圖1)。它是南極內(nèi)陸被冰覆蓋的海拔最高的地區(qū)，位置為南緯80°22'00″，東經(jīng)77°21'11″，高程4093m，通過(guò)自動(dòng)氣象站實(shí)測(cè)的年平均溫度為－58.4℃，可能是地球表面溫度最低的地區(qū)。由于冰穹A地區(qū)的惡劣環(huán)境，在考察站附近沒(méi)有任何動(dòng)植物生存。沒(méi)有南極特別保護(hù)區(qū)或管理區(qū) (ASPA或ASMA)，也沒(méi)有歷史遺跡或紀(jì)念物。

科考站總建筑面積623m2(其中集裝箱式建筑204m2，裝配式建筑419m2)，簡(jiǎn)易的庫(kù)區(qū)及作業(yè)場(chǎng)1000m2，近期目標(biāo)滿足度夏15～20人，遠(yuǎn)期滿足常年站25人最佳使用。但是，考察站的日常設(shè)施(包括廚房、衛(wèi)生設(shè)施、辦公室等)以及應(yīng)急避難場(chǎng)所在設(shè)計(jì)上適合于更多的人員。

圖1 昆侖站位置Fig.1 Location of Kunlun Station

4.2 環(huán)境影響識(shí)別與評(píng)價(jià)

受到影響的地理區(qū)域主要包括:中山站至冰穹A的路線沿途、昆侖考察站點(diǎn)。依托昆侖站開(kāi)展的科研活動(dòng)區(qū)也會(huì)受到一定的影響。此外，航空器飛行路線 (可能最多一個(gè)往返的飛行)、中山站卸貨點(diǎn)、船舶航行線路也會(huì)受到一定影響。

環(huán)境影響來(lái)源于:基建活動(dòng)、燃燒廢氣排放和溢油、處理達(dá)標(biāo)的廢水的排放、噪聲、來(lái)訪者干擾的影響，按照上述分析指標(biāo)，做出昆侖站環(huán)境影響識(shí)別與分析，具體見(jiàn)表2。這些影響中可能產(chǎn)生最大影響的是空氣污染和微粒沉降，大規(guī)模的燃油泄漏事故發(fā)生的概率相對(duì)較低，排放的尾水因已達(dá)標(biāo)處理和排放量少，產(chǎn)生的影響也相對(duì)較低。對(duì)于科學(xué)研究而言，預(yù)計(jì)的影響有因使用化石燃料造成空氣污染，影響到大氣化學(xué)測(cè)量，并干擾雪表面從而影響氣象觀測(cè);建站的光、霧給大氣觀測(cè)帶來(lái)的潛在影響;考察站的電力設(shè)備和車輛對(duì)電磁觀測(cè)的干擾等。

表2 昆侖站的環(huán)境影響識(shí)別與分析Tab.2 Environmental impact identification and analysis of Kunlun station

4.3 環(huán)境影響減緩措施

基于上述不同活動(dòng)類型的影響狀況分析，本研究提出了相應(yīng)的預(yù)防和緩解措施，以避免或降低所有預(yù)計(jì)的影響。

首先，昆侖站所有的建設(shè)工作和運(yùn)行活動(dòng)以及在實(shí)際過(guò)程中超出計(jì)劃的活動(dòng)都要求達(dá)到環(huán)保議定書的要求。其次，在材料選用、再生能源利用、維護(hù)與管理、廢物處理、再循環(huán)利用、未來(lái)發(fā)展、拆除和清理等方面充分考慮了可持續(xù)、高能效技術(shù)，因此，非常有利于減少對(duì)環(huán)境的影響。具體措施見(jiàn)表3?？疾煺具€將制定環(huán)境管理計(jì)劃、應(yīng)急事件處理計(jì)劃和監(jiān)測(cè)計(jì)劃，對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn)，這些措施將避免或減小預(yù)測(cè)的環(huán)境影響，對(duì)環(huán)境起到積極的保護(hù)作用。

表3 昆侖站的環(huán)境影響減緩措施分析Tab.3 Analysis on the environmental impact and its mitigation measures of Kunlun station

5 結(jié)論及建議

南極內(nèi)陸地區(qū)特殊的自然條件狀況決定了其較小的環(huán)境容量和較低的自凈能力，在內(nèi)陸區(qū)建立科學(xué)考察站會(huì)不可避免的產(chǎn)生一系列的環(huán)境影響，在進(jìn)行影響評(píng)估時(shí)，要綜合考慮國(guó)際相關(guān)條約、指南和文件的指示及國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的行業(yè)規(guī)范的雙重規(guī)定，共同指導(dǎo)南極科學(xué)考察站的建設(shè)活動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)環(huán)境影響最小化的最終目標(biāo)，主要體現(xiàn)在以下幾方面:考察站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)以環(huán)保、安全、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)為原則，如在建筑材料的選擇上，力求環(huán)保、耐用;在能源的使用上，完全采用清潔型化石燃料—航空煤油，盡可能使用可再生能源;在車輛、設(shè)備等的選擇上，力求高能效、低排放、低噪音;在建設(shè)方式方面，采用在中國(guó)國(guó)內(nèi)預(yù)制集裝箱建筑與裝配式建筑結(jié)合的建設(shè)方式，盡量減少現(xiàn)場(chǎng)安裝的工作量;在廢物管理方面，將對(duì)各類廢物進(jìn)行妥善處理，并盡可能再利用;在拆除方面，考察站易于拆除、清理，在當(dāng)?shù)夭粫?huì)留下明顯遺跡等。無(wú)論在建設(shè)期還是運(yùn)行階段，除受到有關(guān)南極條約等國(guó)際規(guī)范文件的制約外，污染物的產(chǎn)生與排放要同時(shí)遵守國(guó)內(nèi)相關(guān)行業(yè)較高等級(jí)的排放標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范(即國(guó)際規(guī)定為主、國(guó)內(nèi)規(guī)定為輔)。

從昆侖站的實(shí)例中也可看出，目前，有關(guān)南極內(nèi)陸新建考察站的環(huán)境影響定性分析已較為充分，相比之下，定量分析還有待完善 (目前都是參考國(guó)內(nèi)的定量分析預(yù)測(cè))，尤其是適合南極內(nèi)陸地區(qū)大氣污染物濃度預(yù)測(cè)模型的開(kāi)發(fā)，由于沒(méi)有統(tǒng)一的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)及區(qū)域環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)的環(huán)境影響分析工作還需著重致力于污染物的定量控制和國(guó)際法規(guī)的制定與完善方面。

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