大連市近岸海域溢油污染事故風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性評(píng)價(jià)研究*

宮云飛，蘭冬東，李冕，許妍，梁斌，鮑晨光，于春艷，馬明輝

(國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 大連 116023)

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大連市近岸海域溢油污染事故風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性評(píng)價(jià)研究*

宮云飛，蘭冬東，李冕，許妍，梁斌，鮑晨光，于春艷，馬明輝

(國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 大連 116023)

突發(fā)性的海洋溢油污染事故日益頻繁，科學(xué)合理的溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性評(píng)價(jià)可為溢油風(fēng)險(xiǎn)管理提供重要依據(jù)。文章從海洋溢油風(fēng)險(xiǎn)受體的暴露程度和恢復(fù)力兩方面構(gòu)建了脆弱性概念模型，并在此基礎(chǔ)上建立了風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和量化模型。研究結(jié)果表明，大連市近岸海域溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性分為高、中、較低脆弱區(qū)和低脆弱區(qū)4類。

風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性；指標(biāo)體系；量化模型；大連市近岸海域

1 引言

隨著沿海開發(fā)強(qiáng)度的加大，近岸海域承受著巨大的污染壓力，自然岸線、濱海濕地、海灣等重要自然生境喪失嚴(yán)重，海岸帶生態(tài)破壞嚴(yán)重[1]，海洋生態(tài)系統(tǒng)退化明顯且愈發(fā)脆弱。海洋溢油污染事故發(fā)生頻繁，近40年來，我國(guó)沿海發(fā)生船舶溢油事故約3 000起。其中，一次性泄漏50 t以上的溢油事故95起，年均2.5起，平均每起污染事故溢油量537 t，溢油總量達(dá)38 500 t。隨著海洋溢油污染事故的增加，溢油污染事故造成的損失也明顯上升，針對(duì)溢油污染事故的風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性研究顯得極為迫切。了解海洋溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性的空間分異特征，可為沿海地區(qū)的產(chǎn)業(yè)布局和溢油風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急管理提供基礎(chǔ)與支撐。

美國(guó)學(xué)者Clements于1988年首次闡述了“脆弱性”的概念[2]，國(guó)內(nèi)脆弱性研究始于20世紀(jì)80年代對(duì)生態(tài)脆弱區(qū)域的識(shí)別[3]，后來國(guó)內(nèi)外有關(guān)脆弱性的研究主要集中在自然生態(tài)系統(tǒng)領(lǐng)域[4-7]，針對(duì)環(huán)境污染事故的風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性評(píng)價(jià)研究得到了一定的發(fā)展，脆弱性指標(biāo)體系和量化模型研究發(fā)展相對(duì)完善[8-12]。近年來，海岸帶脆弱性評(píng)價(jià)研究開始逐漸興起[13-14]，隨著海洋溢油污染事故的日益增多，針對(duì)溢油的海岸帶和近岸海域脆弱性評(píng)價(jià)也得到了一定的發(fā)展[15-17]。

在此基礎(chǔ)上，本研究從受體暴露程度和恢復(fù)力兩方面構(gòu)建了海洋溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性指標(biāo)體系和量化模型，并對(duì)大連市近岸海域溢油風(fēng)險(xiǎn)受體的脆弱性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為大連市近岸海域溢油風(fēng)險(xiǎn)管理提供依據(jù)。

2 研究方法

2.1 研究區(qū)域概況

大連是重要的港口城市和國(guó)家重要的石油煉化基地，瀕臨渤海和黃海。近年來，海域內(nèi)船舶數(shù)量不斷增加，溢油污染事故的概率也隨之增加。大連擁有大連港、大連新港、長(zhǎng)興島港等眾多原油碼頭，隨著長(zhǎng)興島、松木島等石化工業(yè)園區(qū)的發(fā)展建設(shè)，石化和倉(cāng)儲(chǔ)基地及千萬噸級(jí)煉油項(xiàng)目也隨之增多，大連附近海域面臨的溢油風(fēng)險(xiǎn)逐步增大。此外，大連市近岸海域生態(tài)資源豐富，轄區(qū)內(nèi)有斑海豹保護(hù)區(qū)、星海浴場(chǎng)、付家莊濱海旅游度假區(qū)等敏感生態(tài)系統(tǒng)，一旦發(fā)生溢油污染事故，將造成巨大的損失和影響。

2.2 研究方法

2.2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

在海洋溢油風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)概念模型及系統(tǒng)影響因素研究的基礎(chǔ)上[18]，確定風(fēng)險(xiǎn)受體概念模型，并考慮數(shù)據(jù)的可獲得性和可操作性，構(gòu)建大連市近岸海域溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性指標(biāo)體系(表1)。

表1 海洋溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性指標(biāo)體系

2.2.2 分析評(píng)價(jià)模型

海洋溢油風(fēng)險(xiǎn)受體是一個(gè)復(fù)雜的海洋生態(tài)系統(tǒng)，具有不確定性特點(diǎn)，難以定量表征。在分析典型海洋溢油污染事故案例分析及專家打分的基礎(chǔ)上，從風(fēng)險(xiǎn)受體的暴露程度和恢復(fù)力兩方面構(gòu)建海洋溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱度模型。風(fēng)險(xiǎn)受體的脆弱性與暴露程度成正比，與恢復(fù)力成反比。受體的敏感性越強(qiáng)，暴露程度越大，脆弱性就越大；受體的恢復(fù)力越強(qiáng)，脆弱性越小。所以風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性采用下式表達(dá)更符合真實(shí)關(guān)系：

(1)

式中：V為溢油風(fēng)險(xiǎn)受體的脆弱度；E、R分別為風(fēng)險(xiǎn)受體的暴露程度和恢復(fù)力。

暴露程度主要取決于海域敏感度(E1)、岸灘類型(E2)、生物多樣性指數(shù)(E3)和生物量(E4)4個(gè)方面，采用下式表達(dá)更符合真實(shí)關(guān)系：

(2)

恢復(fù)力取決于海區(qū)水交換能力和雨水對(duì)岸灘的沖刷能力，這里分別用潮流速度(R1)和年降雨量(R2)表征，恢復(fù)力表征為：

(3)

2.2.3 數(shù)據(jù)來源與處理

針對(duì)構(gòu)建的脆弱性指標(biāo)體系進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的收集與提取，數(shù)據(jù)和資料來源于調(diào)研及實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。通過實(shí)地調(diào)研，獲取大連市近岸海域產(chǎn)卵場(chǎng)、濱海濕地、海洋保護(hù)區(qū)等敏感區(qū)域資料以及各區(qū)域的岸灘類型，生物多樣性指數(shù)、生物量、潮流速度來自于2010-2011年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，年降雨量數(shù)據(jù)來源于地方氣象部門，電子地圖主要是通過數(shù)字化等方式獲得。本研究以行政區(qū)為基礎(chǔ)稍作調(diào)整選取評(píng)價(jià)基本單元。

3 結(jié)果分析

根據(jù)上述評(píng)價(jià)模型，分別計(jì)算大連市近岸海域溢油風(fēng)險(xiǎn)受體暴露程度、恢復(fù)力以及風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱度大小(表2)，大連市近岸海域溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱度空間分布如圖1所示。

表2 大連市近岸海域各評(píng)價(jià)單元脆弱度

圖1 大連市近岸海域溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱度空間分布

(1)風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱度最高區(qū)域?yàn)槁庙樌翔F山海域，面積約1 873 km2，占大連市近岸海域面積的11%。該區(qū)域分布有老鐵山自然保護(hù)區(qū)、旅順口風(fēng)景名勝區(qū)等敏感區(qū)域，海岸多為砂質(zhì)岸線且生物多樣性極其豐富，生物量較大，所以暴露程度最大。該海域海水交換能力較弱，年降雨量也較低，所以恢復(fù)力小，其脆弱度在大連市近岸海域中最高。

(2)中度脆弱的區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)興島海域和瓦房店海域，面積約3 513 km2，占大連市近岸海域面積的20.4%。長(zhǎng)興島海域有斑海豹保護(hù)區(qū)，海域敏感，潮流速度和年降雨量較小，所以恢復(fù)力較低，所以脆弱度較高。瓦房店海域生物量較高，暴露程度較大，且海域水交換能力很弱，所以脆弱度較高。

(3)較低脆弱度區(qū)域主要分布在金普灣海域、大連灣近岸海域和長(zhǎng)海海域，面積10 410 km2，占大連市近岸海域面積的60.6%。這3個(gè)區(qū)域生物量較高，暴露程度大，但海域海水交換能力較強(qiáng)，恢復(fù)力較強(qiáng)，所以脆弱度較低。

(4)低脆弱度區(qū)域?yàn)榍f河海域和花園口-皮口海域，面積約1 379 km2，占大連市近岸海域面積的8%。這兩個(gè)區(qū)域均沒有保護(hù)區(qū)等敏感海域，海域水交換能力和年降雨量很高，海域恢復(fù)力強(qiáng)，所以脆弱度低。

4 結(jié)論

本研究在構(gòu)建海洋溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性概念模型的基礎(chǔ)上，建立了溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和量化模型，從而建立了海洋溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性評(píng)價(jià)方法。以大連市近岸海域?yàn)閷?shí)證，進(jìn)行海洋溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性評(píng)價(jià)研究，大連市近岸海域溢油風(fēng)險(xiǎn)脆弱性分為高脆弱區(qū)、中脆弱區(qū)、較低脆弱區(qū)和低脆弱區(qū)。高脆弱區(qū)為旅順老鐵山海域，中脆弱區(qū)為長(zhǎng)興島海域和瓦房店海域，較低脆弱區(qū)主要分布在金普灣海域、大連灣近岸海域和長(zhǎng)海海域，低脆弱度區(qū)域?yàn)榍f河海域和花園口-皮口海域，評(píng)價(jià)結(jié)果基本符合大連市近岸海域溢油風(fēng)險(xiǎn)受體脆弱性現(xiàn)狀，可為海洋溢油風(fēng)險(xiǎn)管理提供決策依據(jù)。

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國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(41306098)；海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目(201305023).

X55

A

1005-9857(2015)10-0066-03