海洋溢油生態(tài)損害評估程序及方法探討＊

于春艷，梁斌，韓庚辰，霍傳林，張志鋒，馬明輝

（國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心 大連 116023）

海洋是資源的寶庫，是沿海國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。隨著全球石油需求的日益增長，石油的海運量和進(jìn)出港油輪不斷增多，溢油事故時有發(fā)生，海上溢油污染也日趨嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計，每年通過各種途徑泄入海洋的石油和石油產(chǎn)品約占世界石油總產(chǎn)量的0.5%［1］。由于事故發(fā)生難以預(yù)測，帶有偶然性和突發(fā)性，且泄油量往往又很大，對局部海域環(huán)境和海洋生物的損害大多比較嚴(yán)重，也破壞了海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡，因此石油泄漏被稱為海洋污染的超級殺手。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，中國已成為僅次于美國的第二大石油進(jìn)口國［1］。近年來，我國海洋溢油事故發(fā)生的頻率越來越高，據(jù)統(tǒng)計，1998－2008年，中國沿海共發(fā)生大小船舶溢油事故733起，溢油規(guī)模也越來越大［2－3］。2002年11月23日發(fā)生在天津海域的“塔斯曼海”輪事件溢油超過200t［4－5］；2010年7月16日，位于我國遼東半島南端的大連新港一艘30萬t外籍油輪卸油時輸油管線爆炸，并引發(fā)大量石油泄漏，事故雖及時得以控制但帶來的生態(tài)損害不容忽視［6］；2011年6月開始，蓬萊19－3油田持續(xù)幾個月的溢油事故更是引起了公眾的高度重視［7－10］。

溢油的發(fā)生，不但給當(dāng)?shù)貪O業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)、旅游業(yè)等造成經(jīng)濟(jì)損失，也嚴(yán)重?fù)p害了海洋以及海岸的自然環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。而事故發(fā)生后，溢油清除和環(huán)境恢復(fù)的效率和結(jié)果受海洋溢油損害賠償?shù)募皶r性與徹底性的影響很大。在我國，往往由于缺乏完整的溢油污染生態(tài)損害評估程序，導(dǎo)致賠償不充分、費用支付困難，溢油得不到及時清除，造成許多潛在的不可挽回的損失。近20年來我國沿岸發(fā)生的50t以上44起溢油事故只賠償了17起［2－3］。因此，開展對海洋溢油生態(tài)損害評估程序及方法的研究迫在眉睫。

對海洋溢油污染事故造成的生態(tài)損害進(jìn)行科學(xué)評估，是當(dāng)今世界各國海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)與管理所面臨的普遍技術(shù)難題。美國、加拿大、歐洲等是較早開展環(huán)境損害評估研究的國家和地區(qū)。美國國家海洋與大氣管理局在1996年8月出版的“《1990年油污法》自然資源損害評估指導(dǎo)文件”對自然資源損害評估程序和規(guī)則做出了規(guī)定；加拿大環(huán)大西洋地區(qū)環(huán)境署在1999年建立了適用于加拿大淡水和沿海生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境損害評估草案及程序［11－15］。我國相關(guān)的專家學(xué)者也一直致力于海洋溢油生態(tài)損害評估方法及模型的研究。雖滯后于發(fā)達(dá)國家，但也逐步探索出一些具有實際應(yīng)用價值的評估模型和方法［16－21］，如：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、溢油污染生物暴率模型、影子工程法、機(jī)會成本法、海洋溢油經(jīng)濟(jì)損失評估模型、漁業(yè)長期捕撈損失量評估模型等。

但是，上述眾多的環(huán)境與生態(tài)損害評估方法，都不同程度地存在調(diào)查監(jiān)測項目多、評估不全面、對評估損害價值量化難等問題，在這方面的深入探討和研究將成為未來海洋溢油生態(tài)損害評估方法發(fā)展的必由之路。本文試圖建立一套相對科學(xué)完整、簡捷高效的海洋溢油生態(tài)損害評估的程序及方法，為今后我國的海洋溢油索賠提供理論支撐。

1 評估標(biāo)準(zhǔn)與方法

1.1 泄露石油成分分析

可依據(jù)《海面溢油鑒別系統(tǒng)規(guī)范》（GB／T 21247－2007），采用氣相色譜－質(zhì)譜法（GCMS）分析石油成分。

1.2 石油入海量估算

可依據(jù)《海洋溢油生態(tài)損害評估技術(shù)導(dǎo)則（HY／T 095－2007）》［22］，按式（1）估算石油泄漏入?？偭浚?/p>

式中：G為總溢油量；Si為第i種顏色的油膜總面積；Hi為第i種顏色的油膜厚度；ρ為油品密度；n為油膜顏色的數(shù)量。

1.3 單站位評價

依據(jù)《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 3097－1997）》《海洋沉積物質(zhì)量（GB 18668－2002）》《海洋生物質(zhì)量（GB 18421－2001）》對各站位水質(zhì)、沉積物和生物質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行單因子評價。

2 數(shù)據(jù)資料

2.1 現(xiàn)狀與歷史數(shù)據(jù)

收集整理油污染損害海域相關(guān)的水文、氣象、地理、生態(tài)、環(huán)境、海洋功能區(qū)劃、生態(tài)環(huán)境敏感目標(biāo)、社會經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)及有關(guān)部門的相關(guān)報告等資料，并對溢油點及其周圍海域進(jìn)行調(diào)研與岸灘巡視，對事故海域的環(huán)境現(xiàn)狀和主要生態(tài)敏感區(qū)等進(jìn)行初步分析與判斷。將事故后海域現(xiàn)場監(jiān)視監(jiān)測結(jié)果與歷史結(jié)果進(jìn)行比較分析，確定事故溢油的受損對象及受損程度，分析溢油對海洋環(huán)境損害大小的決定因素，并對油污受損項目進(jìn)行歸類。

2.2 遙感數(shù)據(jù)

可利用衛(wèi)星遙感解譯、航空遙感解譯、船舶監(jiān)視監(jiān)測、油指紋鑒定等手段，獲取不同時段海面漂油分布范圍，并綜合考慮溢油初期應(yīng)急監(jiān)測及中長期監(jiān)測的重點評價區(qū)域、鄰近海域生態(tài)敏感區(qū)（如海水浴場、海水增養(yǎng)殖區(qū)、海洋保護(hù)區(qū)等）、重點海灣、岸灘油分布狀況、水文及氣象等，以溢油點為中心，對其周圍鄰近海域以圓形或扇形等形式劃定評價海域范圍。

3 海洋環(huán)境污染與生態(tài)損害評價

溢油發(fā)生后，通常對溢油點及其周邊海域的水文、水質(zhì)、沉積物質(zhì)量、生物質(zhì)量、岸灘、潮間帶生物、海洋生物等項目開展應(yīng)急及中長期監(jiān)測。通常情況下，水質(zhì)、沉積物質(zhì)量和生物質(zhì)量的監(jiān)測指標(biāo)眾多，在溢油事故中，應(yīng)重點對石油本身相關(guān)的特征污染物進(jìn)行監(jiān)測與分析。根據(jù)石油及相關(guān)組分對水生生物及人體的毒性，借鑒其他國家溢油事件中的主要污染物分類方法，通常選擇石油烴和多環(huán)芳烴（PAHs）作為重點監(jiān)測指標(biāo)。其中，PAHs是具有高度致癌、致畸、致突變等毒性的持久性有機(jī)污染物，被美國環(huán)境保護(hù)署（EPA）規(guī)定為十大類優(yōu)先污染物之一，它們在水中的溶解度很小，多積累在底泥中，并很快被各種生物所吸收和代謝，因此有必要研究溢油后PAHs在水體、沉積物及生物體內(nèi)的遷移與轉(zhuǎn)化行為。石油中也含有正構(gòu)烷烴等化合物，但由于其毒性小，且容易生物降解，因此國際上在溢油事件中一般均不關(guān)注此類化合物。另外，溢油事故發(fā)生后，一般會在海面漂油和岸灘油污清除過程中使用大量消油劑，其中化學(xué)消油劑主要以表面活性劑為主，在我國現(xiàn)行的《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 3097－1997）》中已對陰離子表面活性劑做出濃度限值規(guī)定，因此溢油事故發(fā)生后應(yīng)開展海水中陰離子表面活性劑的監(jiān)測與評價工作。

綜上，海洋環(huán)境污染與生態(tài)損害評價主要包括岸灘油污染，生物損害，水質(zhì)、沉積物和生物體中石油烴、PAHs及陰離子表面活性劑等濃度變化情況。同時，應(yīng)采用事發(fā)海域環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀評價結(jié)果與歷史背景評價結(jié)果進(jìn)行類比分析，分析溢油前后目標(biāo)海域環(huán)境質(zhì)量的變化情況，評估溢油對目標(biāo)海域環(huán)境質(zhì)量和生境狀況的影響。

3.1 岸灘油污染

由于我國現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)中未對岸灘油污染做出相應(yīng)規(guī)定，因此可參考日本環(huán)境省自然環(huán)境局《第2回自然環(huán)境保全基礎(chǔ)調(diào)查海岸調(diào)查》中“3－11海岸帶調(diào)查綱要”對海岸帶油污染度等級劃分的方法，確定岸灘石油污染程度。按石油污染狀況，可將岸灘原油污染程度分為3級。

輕度污染：觀測區(qū)域內(nèi)灘涂或巖礁上偶有小面積油污分布。

中度污染：油污呈斑塊狀不連續(xù)分布，觀測區(qū)域內(nèi)半數(shù)左右灘涂或巖礁被油污覆蓋。

重度污染：油污較厚，呈面狀連續(xù)分布，觀測區(qū)域內(nèi)60%以上灘涂或巖礁被油污覆蓋。

3.2 水環(huán)境污染狀況

水環(huán)境污染面積應(yīng)從兩方面進(jìn)行評價：一是海面出現(xiàn)油膜漂浮的水域面積；二是因溢油導(dǎo)致的水質(zhì)等級下降的水域面積。其中海面油膜導(dǎo)致的海水環(huán)境污染范圍可采用地理信息系統(tǒng)（GIS）空間分析技術(shù)進(jìn)行計算；海域各類水質(zhì)等級范圍可采用反距離權(quán)重插值法（IDW）等進(jìn)行劃定，并與溢油前水環(huán)境質(zhì)量等級進(jìn)行比較。將海面油膜導(dǎo)致的海水環(huán)境污染范圍與海水質(zhì)量等級下降的區(qū)域進(jìn)行疊加，最終確定溢油事故導(dǎo)致的水環(huán)境污染總面積。

其中，水質(zhì)評價可采用單因子評價法，依據(jù)《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 3097－1997）》確定石油烴、PAHs及陰離子表面活性劑等污染因子的水環(huán)境質(zhì)量等級。但我國現(xiàn)行海洋環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對PAHs的含量并未作規(guī)定，僅《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 3097－1997）》中給出了海水中苯并（a）芘（BaP）的濃度標(biāo)準(zhǔn)限值為2.5ng／L。評價時，可以采用目前國際上通用的毒性當(dāng)量濃度（PEC）法［23］將PAHs轉(zhuǎn)換成BaP的毒性當(dāng)量濃度，見式（2），再用《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB 3097－1997）》中BaP濃度限值進(jìn)行比對。

式中：RPi為第i個PAHs單體的毒性當(dāng)量因子；Ci為第i個PAHs單體的實測濃度，mg／kg。

3.3 沉積環(huán)境污染狀況

可采用單因子評價法確定海洋沉積物監(jiān)測站位中石油烴、PAHs等污染因子的環(huán)境質(zhì)量等級，再根據(jù)監(jiān)測站位的空間代表性確定沉積環(huán)境污染范圍及面積。其中，石油烴含量的環(huán)境質(zhì)量等級可依據(jù)《海洋沉積物質(zhì)量（GB 18668－2002）》進(jìn)行評價；但我國現(xiàn)行的海洋環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對沉積物中PAHs的含量未作規(guī)定，可借鑒《美國華盛頓州海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（WAC 173－204－320）》，PAHs各單體含量經(jīng)有機(jī)碳校正后可進(jìn)行評價。

3.4 污染物生物累積

可采用單因子評價法對海洋生物體內(nèi)石油烴、PAHs等污染因子的生物質(zhì)量等級進(jìn)行評價，從而確定污染物在海洋生物體內(nèi)的累積效應(yīng)。其中，生物體內(nèi)石油烴殘留量可依據(jù)《海洋生物質(zhì)量（GB 18421－2001）》進(jìn)行評價；但我國現(xiàn)行的海洋環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對生物體內(nèi)PAHs的含量未作規(guī)定，可借鑒《歐盟水產(chǎn)品食用風(fēng)險最大限值（2006／1881／EC）》的評價標(biāo)準(zhǔn)，采用BaP毒性當(dāng)量濃度的形式對PAHs的污染進(jìn)行評價。

3.5 潮間帶生物損害

可選擇受油污染岸灘附著生活的優(yōu)勢種群、敏感鳥類及大型底棲藻類等作為潮間帶生物損害的評估對象。評價指標(biāo)要能夠反映生物群落結(jié)構(gòu)狀況，主要包括種群數(shù)量及死亡率、藻類種類數(shù)量及蓋度等。

3.6 油污海域生物損害

可選擇油污染水域范圍內(nèi)的浮游植物、浮游動物、大型底棲生物作為海域生物損害的評估對象。評價指標(biāo)一般包括生物多樣性、種類組成、浮游植物豐度、浮游動物和底棲動物密度及生物量等。如果油污海域包含了紅樹林、珊瑚礁、海草床等典型生態(tài)系統(tǒng)，還應(yīng)重點關(guān)注其群落等相關(guān)指標(biāo)的變化情況。

4 海洋生態(tài)損害價值評估

《海洋溢油生態(tài)損害評估技術(shù)導(dǎo)則（HY／T 095－2007）》對生態(tài)損害價值評估做了相關(guān)規(guī)定，但對價值評估與生態(tài)損害的相關(guān)性未做充分介紹。因此，本文根據(jù)海洋環(huán)境污染與生態(tài)損害的評價結(jié)果，對海洋生態(tài)損害價值進(jìn)行全方位評估。溢油事故發(fā)生后，對海洋生態(tài)環(huán)境造成的價值損失可從6個方面進(jìn)行評估，即海洋生態(tài)服務(wù)功能損害價值、海洋環(huán)境容量損失價值、油污清除費用、海洋生境修復(fù)費用、海洋生物修復(fù)費用及監(jiān)測評估費用。

4.1 海洋生態(tài)服務(wù)功能損害價值評估

溢油會對事故海域生態(tài)環(huán)境造成損害，從而降低海洋生態(tài)服務(wù)功能，這種海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)從受損到恢復(fù)至正常狀態(tài)的這段期間的價值損失為生態(tài)服務(wù)功能損害價值。通常表現(xiàn)為海水水質(zhì)、海洋沉積物、潮間帶生物、浮游生物、游泳生物、海洋生物體質(zhì)量等受損?？砂词剑?）［22］進(jìn)行計算：

式中：HYE為海洋生態(tài)服務(wù)功能損失總價值，單位為萬元；hyi為第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為溢油影響區(qū)域的海洋生態(tài)系統(tǒng)類型；hydi為第i類海洋生態(tài)系統(tǒng)類型單位公益價值，單位為元／（hm2·a）；hyai為溢油影響的第i類海洋生態(tài)系統(tǒng)的面積，單位為hm2；si為溢油對i類海洋生態(tài)系統(tǒng)造成的損失率（%）；ti為溢油事故發(fā)生至第i類海洋生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)至原狀的時間，單位為年；通常以水質(zhì)、沉積物和海洋生物恢復(fù)至原狀的時間計；d為折算率，一般選取1%～3%，其中，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%。

4.2 海洋環(huán)境容量損失價值評估

海洋環(huán)境容量是一種客觀存在的自然資源，是一種有價資源。海洋環(huán)境容量損失是指超過一定限度的污染破壞了海洋環(huán)境的自凈功能，使海洋環(huán)境損失了容納消解污染物的能力。溢油事故發(fā)生后，可將溢油量按比例折算，在一定期限內(nèi)采取措施控制石油類入海量，用削減石油類入海量的投資費用來估算溢油事故造成的海洋環(huán)境容量價值損失。

目前，海洋環(huán)境容量損失價值量常用影子工程法進(jìn)行計算，污染損害的經(jīng)濟(jì)損失為建設(shè)污水處理廠的建設(shè)費用和處理費用之和（即污水處理的總成本），可按式（4）［22］進(jìn)行計算：

式中：HYw為海洋環(huán)境容量損失價值量，單位為萬元；Wp為建設(shè)污水處理廠的費用，單位為萬元；Wq為處理費，單位為萬元／m3；hya為溢油影響的海水面積，單位為m2；K為溢油影響的海水平均深度，單位為m，通常以表層水體0.5m計。

4.3 油污清除費用

油污清除費用根據(jù)實際發(fā)生的費用進(jìn)行計算，通常包括污染清理的設(shè)備使用費、污染清理所需的物資費用、污染物的運輸與處理費用、污染清理和應(yīng)急人員費用等。

4.4 海洋生境修復(fù)費用

海洋生境修復(fù)費用是指恢復(fù)受損的生物棲息地至原有狀態(tài)的費用，一般包括岸灘修復(fù)費用和海洋沉積環(huán)境修復(fù)費用。岸灘和海洋沉積環(huán)境是眾多生物的棲息地，是海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。溢油對海洋生境的影響主要是石油及其有毒有害成分難以降解，對岸灘及海洋沉積環(huán)境質(zhì)量造成嚴(yán)重危害，自然恢復(fù)過程漫長，需要通過人工干預(yù)的方式加速其恢復(fù)。因此，可采取生境修復(fù)技術(shù)將生境中的石油類等相關(guān)污染物含量降低到一個許可的水平，重新建立棲息地的主要結(jié)構(gòu)和功能。

（1）根據(jù)監(jiān)測評價結(jié)果確定需要修復(fù)的岸灘面積，可通過海草、大型藻類栽植等手段修復(fù)岸灘生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的費用，包括苗種費和人工種植費用等。

（2）根據(jù)沉積環(huán)境的監(jiān)測評價結(jié)果確定待恢復(fù)的區(qū)域和面積，可通過兩種手段來實現(xiàn)：一是對污染嚴(yán)重的沉積環(huán)境進(jìn)行底泥疏浚，包括污染底泥疏挖、運輸和無害化處置等；二是利用從自然海洋環(huán)境中選育的石油烴降解菌，富集、培養(yǎng)后進(jìn)行擴(kuò)大發(fā)酵，并以沸石為載體，將微生物菌劑、生物乳化劑吸附后投放于海底沉積物表面，同時通過添加過氧化鈣等氧緩釋劑措施來強(qiáng)化生物修復(fù)過程，進(jìn)而對溢油海域海底沉積物進(jìn)行修復(fù)。其中，生物修復(fù)技術(shù)是利用微生物本身具有將有害物質(zhì)分解成無害物質(zhì)的特殊能力而達(dá)到消除污染的目的，它已成為一種消除化學(xué)污染又不破壞生態(tài)環(huán)境的最有發(fā)展前景的技術(shù)之一，使用過程安全，且不會對環(huán)境造成污染，其費用主要包括菌劑生產(chǎn)加工費用和原位修復(fù)費用。

4.5 海洋生物修復(fù)費用

海洋生物修復(fù)費用是指恢復(fù)受損的生物至原有狀態(tài)的費用，主要包括海洋生物主要優(yōu)勢種修復(fù)費用和主要經(jīng)濟(jì)種修復(fù)費用。

溢油會對海洋生物造成嚴(yán)重影響，從浮游植物到游泳生物各級海洋生物會出現(xiàn)種類減少，種群結(jié)構(gòu)發(fā)生變化等現(xiàn)象。在采取海洋環(huán)境修復(fù)措施的同時，污染造成損失的主要優(yōu)勢種和主要經(jīng)濟(jì)種必須進(jìn)行補(bǔ)充，通常采用人工放流等方法使損失掉的某些生物種群恢復(fù)到受損前的水平，恢復(fù)污染海域生物多樣性，保持生態(tài)平衡，發(fā)揮海洋生態(tài)系統(tǒng)的正常功能。其費用主要包括幼體購置費、運輸費、放流保護(hù)費等。

4.6 監(jiān)測評估費用

監(jiān)測評估費用為所有參與單位所花費的用于事發(fā)現(xiàn)場應(yīng)急監(jiān)測評價及后期的跟蹤監(jiān)測與評價費用，主要包括監(jiān)測費用、樣品的分析測試費用、數(shù)據(jù)處理與綜合評價費用等。監(jiān)測評估費用根據(jù)已經(jīng)發(fā)生的費用和跟蹤監(jiān)測方案確定的將要發(fā)生的費用進(jìn)行計算。

5 小結(jié)

本文從石油入海量、油污染海域范圍、海洋環(huán)境污染及生態(tài)損害評價、海洋生態(tài)價值損失等幾個方面，對海洋溢油污染事故所造成的危害做了全方位評估，建立一套海洋溢油生態(tài)損害評估程序及方法。該評估程序適用于船舶、輸油管線等絕大多數(shù)類型的涉海油污染事故。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及特殊類型的溢油事故，該評估程序中涉及的部分評估方法可能需要適當(dāng)調(diào)整和更新。

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