董文婉 王彥昌 吳軍濤

(中國(guó)石油集團(tuán)安全環(huán)保技術(shù)研究院有限公司)

0 引 言

2010年4月20日，發(fā)生在美國(guó)墨西哥灣的溢油事件被稱為美國(guó)歷史上最嚴(yán)重的石油污染環(huán)境事件。雖然在墨西哥灣溢油事件發(fā)生之前，石油對(duì)沿海生態(tài)環(huán)境的影響已經(jīng)有所研究，但針對(duì)這種污染規(guī)模和范圍如此之大的事故所造成的長(zhǎng)期生態(tài)影響追蹤研究和報(bào)道卻相對(duì)較少。至2020年，經(jīng)過十年的自然恢復(fù)和人工生態(tài)修復(fù)，多項(xiàng)跟蹤研究表明，墨西哥灣的生態(tài)環(huán)境并沒有恢復(fù)到事故發(fā)生之前。

1 墨西哥灣溢油事件

1.1 墨西哥灣溢油事件回顧

2010年4月20日，英國(guó)石油公司(BP)在墨西哥灣探區(qū)的“深水地平線”鉆井平臺(tái)在作業(yè)過程中發(fā)生了油氣泄漏并引發(fā)兩次爆炸，造成11人死亡，17人受傷。大量油氣從1 500 m深處泄漏進(jìn)入海洋，平臺(tái)在持續(xù)燃燒約36 h后，沉入墨西哥灣[1]。

泄漏在短時(shí)間內(nèi)未得到有效控制，到4月28日，根據(jù)美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局估計(jì)，原油每日泄漏量高達(dá)700 t。海岸警衛(wèi)隊(duì)和救災(zāi)部門提供的數(shù)據(jù)顯示，浮油覆蓋面長(zhǎng)160 km，最寬處72 km。2010年6月初的衛(wèi)星圖像顯示，海面上的漏油覆蓋面已達(dá)2.4×104km2[2]，與此同時(shí)，在墨西哥灣石油泄漏點(diǎn)80 km外的海岸和灘涂上均發(fā)現(xiàn)了石油殘留[3]。

至9月19日，伴隨著一系列封堵措施的完工，美國(guó)原油泄漏事故救災(zāi)小組宣布，墨西哥灣漏油井被永久封堵。事故造成了至少70萬t原油泄漏入墨西哥灣。在此次漏油事件中，泄漏的大量原油未經(jīng)處理直接進(jìn)入海水，隨著原油擴(kuò)散而形成大面積的油膜，導(dǎo)致下層海水含氧不足，同時(shí)原油中的有害物質(zhì)等對(duì)海水的物理和化學(xué)性質(zhì)造成了嚴(yán)重的影響[4]。

1.2 墨西哥灣溢油事件應(yīng)急處置措施

墨西哥灣泄漏事件發(fā)生后，4月25日，BP公司首先通過鋪設(shè)圍油欄、稻草墻和防護(hù)堤壩等措施控制污染擴(kuò)散。但效果不理想，主要是因?yàn)閲蜋?、稻草墻等措施?duì)于水表泄漏源(如油輪泄漏)更有效，而對(duì)圍擋來自海底的污染源則效果較差。

為了控制溢油污染海洋的范圍，BP打造了一個(gè)頂部開孔的鐘形控油罩，希望罩住泄漏點(diǎn)，將原油從頂部吸送到海面的油輪上。并在控油罩下沉的過程，緩緩注入甲醇，為了防止天然氣在低溫高壓的環(huán)境下形成甲烷水合物，堵塞了控油罩頂部的輸送口。用這個(gè)控油罩，BP公司在8月4日成功“蓋住”墨西哥灣海底的漏油油井，并開始通過上方安裝的管道，將油井泄漏的原油和天然氣直接輸送并收集。采用該方法后，大部分泄漏原油被控制住，直到漏油井被永久封堵[4]。

墨西哥灣溢油事件發(fā)生的幾十天內(nèi)，每天投放大量分散劑。約有5 300 m3的分散劑被噴灑到水面上，另外有2 900 m3的分散劑直接注入到井口。這種直接將分散劑注入井口的措施是首次采用，研究表明，在深水下井口內(nèi)直接注入分散劑，可以減少浮油上升到海面。根據(jù)估算分散劑作用于約11萬t原油，約占墨西哥灣泄漏油量的16%[5]。

2 溢油泄漏造成的生態(tài)影響

墨西哥灣溢油的規(guī)模大且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)整個(gè)墨西哥灣北部區(qū)域的海洋環(huán)境產(chǎn)生了廣泛的影響。原油泄漏對(duì)海洋環(huán)境中的水環(huán)境、生物圈、岸灘、大氣圈都造成污染和破壞，甚至威脅人體健康。

2009年，墨西哥灣地區(qū)的海洋生物調(diào)查顯示該區(qū)域約有15 700種海洋生物。2010年，墨西哥灣泄漏事件發(fā)生后，至6月25日，在溢油區(qū)域共1 074只海鳥、417只海龜和48頭海豚及其他海洋哺乳動(dòng)物死亡[6]。而在事故發(fā)生的一年內(nèi)，約有7 500只海豚死亡，1 150只海龜擱淺或死亡，千只海獺、斑海豹、白頭海雕等動(dòng)物死亡；而該海域的藍(lán)鰭金槍魚、棕頸鷺等動(dòng)物也受到嚴(yán)重的生存威脅，甚至在墨西哥灣1 500 m下的深海冷水區(qū)，也至少發(fā)現(xiàn)40處大型珊瑚礁群落瀕?；蛩劳?，墨西哥灣的生態(tài)系統(tǒng)遭受到重創(chuàng)[7]。

2.1 溢油對(duì)魚類的影響

當(dāng)石油泄漏到海洋中，漂浮在水面上的石油迅速擴(kuò)散，形成油膜，阻礙水面與空氣接觸，減少水中的溶解氧，可以導(dǎo)致幼魚窒息。有實(shí)測(cè)表明，1 t石油形成油膜覆蓋的水面面積可達(dá)到5×106m2。墨西哥灣泄漏形成大面積的油膜，導(dǎo)致水面與大氣隔絕，造成下層海水含氧不足，也破壞海洋的自凈能力，使海洋中大量的浮游生物和幼魚因缺氧而死[8]。

當(dāng)水體中含油量達(dá)到0.1 mg/L時(shí)，會(huì)對(duì)水生生物及魚類產(chǎn)生有害影響。根據(jù)文獻(xiàn)，一些海洋浮游生物的石油急性中毒致死濃度為0.1～10 mg/L，在溢油污染范圍內(nèi)的海域約有30%～50%的浮游生物受損，生物量會(huì)明顯下降。高濃度的石油會(huì)使魚卵、幼魚在短時(shí)間內(nèi)中毒死亡，而低濃度的石油會(huì)產(chǎn)生慢性毒理作用而干擾魚類繁殖和發(fā)育[8]。由于原油在水中會(huì)發(fā)生乳化作用變得更加難以分解，所以墨西哥灣事故中，作為措施大量投放了分散劑[9]。分散劑雖然會(huì)加快石油的分解，但也增加了污染水域的毒性，加大了對(duì)污染水域浮游生物和幼魚的短期危害[5]。

2.2 溢油對(duì)底棲生物的影響

由于部分溢油會(huì)下沉到水底，溢油對(duì)底棲生物也有危害。底棲生物，如珊瑚礁和牡蠣等，對(duì)墨西哥灣海岸生態(tài)至關(guān)重要。珊瑚是很多海洋生物的重要棲息地，而每只成年牡蠣每天可以過濾多達(dá)0.19 m3的海水[3]。當(dāng)溢油接觸到海岸，將導(dǎo)致灘涂生物窒息死亡或者中毒死亡，其中一些固有性生物如牡蠣、貝類等會(huì)深受其害。對(duì)于幸存的被污染底棲生物，因?yàn)殡y以消除的油臭味，使貝類、蝦、蟹以及紫菜等經(jīng)濟(jì)海產(chǎn)品不能食用。

底棲環(huán)境被污染，會(huì)嚴(yán)重影響棲息在珊瑚礁等底棲魚類的生存，海底沉積物中未經(jīng)降解的石油又可能隨著水流回到海水中造成二次污染[1]。

2.3 溢油對(duì)鳥類的影響

原油泄漏對(duì)于鳥類也有影響，落到海面搜索食物的鳥類的羽毛會(huì)粘上污油，這些有機(jī)物會(huì)溶解羽毛上的油脂，破壞羽毛的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鳥類喪失保暖、游泳、潛水、飛翔等能力。有些鳥類因?yàn)檎`食油塊而導(dǎo)致消化系統(tǒng)阻塞。

有研究指出原油對(duì)鳥蛋的孵化率也有影響，對(duì)于那些繁殖力弱的珍惜瀕危鳥種，會(huì)因溢油而面臨絕種的危險(xiǎn)[10]。

3 墨西哥灣溢油造成的長(zhǎng)期影響及所采取的補(bǔ)償措施

至2020年4月20日，墨西哥灣泄漏事件已經(jīng)發(fā)生了十年，在近幾年的研究統(tǒng)計(jì)中，許多被研究的海洋生物，體內(nèi)污染物殘留最多的個(gè)體被發(fā)現(xiàn)并未生活在當(dāng)年泄漏最嚴(yán)重的海域。這可能是在污染發(fā)生的十年里，水中的石油污染物已經(jīng)隨著風(fēng)暴和海流移動(dòng)或油污附著在浮游生物上進(jìn)入食物鏈，隨著食物鏈移動(dòng)而轉(zhuǎn)移，并對(duì)魚類、底棲生物、鳥類和珍稀瀕危生物等造成影響[11]。經(jīng)過十年間的數(shù)百項(xiàng)從分子生物學(xué)到生態(tài)學(xué)的研究，美國(guó)官方把墨西哥灣石油泄漏造成的生態(tài)破壞評(píng)價(jià)為“對(duì)墨西哥灣北部造成生態(tài)系統(tǒng)層面的損害”[12]。

針對(duì)嚴(yán)重的生態(tài)長(zhǎng)期影響，BP公司建立了“海灣海岸索賠工具(Gulf Coast Claims Facility，GCCF)”的賠償方案，于2011年支出50億美元作為賠償基金，另支付了約17億美元用于承擔(dān)清潔成本和重建石油項(xiàng)目。而經(jīng)過長(zhǎng)達(dá)5年的談判，BP公司于2015年進(jìn)一步賠償187億美元。其中81億美元用于墨西哥灣沿岸受影響的5個(gè)州(亞拉巴馬州、佛羅里達(dá)州、路易斯安那州、密西西比州和得克薩斯州)的海洋生態(tài)修復(fù)補(bǔ)償工作[13]。

在墨西哥灣北部海域和沿海陸域進(jìn)行的生態(tài)修復(fù)措施涉及各個(gè)方面，持續(xù)數(shù)十年。

3.1 對(duì)魚類的長(zhǎng)期影響及補(bǔ)償措施

為了研究墨西哥灣原油泄漏事件對(duì)魚類的長(zhǎng)期影響，有科研團(tuán)隊(duì)從2011—2018年對(duì)墨西哥灣受石油污染的359個(gè)不同區(qū)域，采集了涵蓋91個(gè)種類的2 500多條魚類樣本，研究發(fā)現(xiàn)所有樣本體內(nèi)殘存的主要污染物為PAHs(多環(huán)芳香烴)，同時(shí)在魚的肝臟和膽汁中也發(fā)現(xiàn)了有毒的原油成分，受到污染影響比較嚴(yán)重的魚類，如黃緣石斑魚，其肝臟組織中的原油污染物濃度增長(zhǎng)了800%以上[3]。

魚類的生態(tài)補(bǔ)償措施主要是修復(fù)魚類的產(chǎn)卵場(chǎng)和棲息地。首先要確定墨西哥灣不同種類的魚群的產(chǎn)卵場(chǎng)、魚卵漂流孵化通道等，再定點(diǎn)進(jìn)行修復(fù)。

對(duì)于墨西哥灣的主要經(jīng)濟(jì)魚類，如斑點(diǎn)海鱒，數(shù)量減少的原因包括捕撈增加、水質(zhì)變差、棲息地減少等。目前主要的生態(tài)修復(fù)是增加棲息地，比如政府在佛羅里達(dá)州的羅賓遜保護(hù)區(qū)內(nèi)進(jìn)行了退耕還林，恢復(fù)了海岸的紅樹林和濕地，為沿海生物提供更多的棲息地。這個(gè)項(xiàng)目會(huì)提高當(dāng)?shù)匕唿c(diǎn)海鱒等魚類幼魚、牡蠣和沿海鳥類的數(shù)量。除此之外，2019年政府啟動(dòng)了一個(gè)為期5年的研究項(xiàng)目，研究如何更有效地幫助斑點(diǎn)海鱒提高數(shù)量[12]。

對(duì)于生活在墨西哥灣的溯河性魚類，如海灣鱘，大部分時(shí)間生活在海水里，在產(chǎn)卵季洄游至淡水棲息地產(chǎn)卵?；謴?fù)海灣鱘的數(shù)量重點(diǎn)在于增加海灣鱘的產(chǎn)卵場(chǎng)和拓寬洄游通道，因此修復(fù)工作包括拆除了密西西比河三角洲流域的一些小型水壩并恢復(fù)了河道的自然環(huán)境，以便擴(kuò)大海灣鱘的產(chǎn)卵場(chǎng)，重新連接舊的洄游通道。

經(jīng)過近十年時(shí)間，生活在墨西哥灣的一些海洋經(jīng)濟(jì)魚類的肉質(zhì)中PAHs的含量已經(jīng)達(dá)到了可食用標(biāo)準(zhǔn)，但其肝臟中PAHs的水平仍高于泄漏前的水平[12]。

3.2 對(duì)底棲生物的長(zhǎng)期影響及補(bǔ)償措施

墨西哥灣溢油事件，對(duì)底棲生物也有長(zhǎng)期影響。從事故發(fā)生的2010—2011年，300多種珊瑚受到了溢油沉淀物的損害，到2014年，在距離深水地平線泄漏井口68 km以外的珊瑚上，仍可以發(fā)現(xiàn)因?yàn)槭臀廴径軗p致死的珊瑚。而溢油事故后多年累計(jì)減少的牡蠣數(shù)量多達(dá)83億只[1]。

墨西哥灣溢油事件建立的基金，已對(duì)加爾維斯頓灣多個(gè)地區(qū)的牡蠣礁進(jìn)行了生態(tài)修復(fù)工作，但目前科學(xué)技術(shù)只能應(yīng)用于淺水珊瑚和牡蠣礁。對(duì)于受到墨西哥灣溢油事件影響的深海珊瑚礁，并沒有有效的生態(tài)修復(fù)手段，只能保護(hù)這些深海珊瑚礁免于更進(jìn)一步的損害，近十年州政府的主要措施包括：繪制深海珊瑚群落分布圖、擴(kuò)大相應(yīng)的海洋保護(hù)區(qū)的范圍，使更大面積的深海珊瑚受到保護(hù)[12]。

3.3 對(duì)鳥類的長(zhǎng)期影響及補(bǔ)償措施

墨西哥北部海灣32%的笑鷗因?yàn)榇舜涡孤?dǎo)致死亡。2010—2013年，笑鷗的數(shù)量減少了約60%。事故直接導(dǎo)致了10 000～19 000只褐鵜鶘的死亡，而事后幾年內(nèi)褐鵜鶘的數(shù)量減少了12%[12]。事故發(fā)生的數(shù)年后，調(diào)查生活在墨西哥灣北部的潛鳥，在其脂肪、羽毛、卵中，仍能監(jiān)測(cè)到石油物質(zhì)[8]。由于幾年內(nèi)鳥類的大量減少，反而造成墨西哥灣北部的鯡魚數(shù)量小幅上升，專家指出此事故對(duì)墨西哥灣北部鳥類的影響已經(jīng)造成了“食物鏈層面的改變”。

在墨西哥灣溢油事故中，路易斯安那州屏障島的海灘、濕地受到了嚴(yán)重污染，這些島嶼多為海鷗和其他鳥類的棲息地。作為溢油事故的后續(xù)生態(tài)補(bǔ)償措施，州政府和聯(lián)邦政府通過生態(tài)影響評(píng)估，決定對(duì)其中4座屏障島進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。目前其中3座島嶼(凱洛湖岬角、貝殼島、切尼爾龍基爾島)已經(jīng)基本完成了修復(fù)工作，恢復(fù)了6.9 km2海灘棲息地和近1.2 km2的潮汐濕地棲息地的生態(tài)環(huán)境。這些棲息地將有助于改善褐鵜鶘、燕鷗、笑鷗等鳥類的筑巢和繁殖環(huán)境[3]。

3.4 對(duì)珍稀瀕危生物的影響及補(bǔ)償措施

美國(guó)國(guó)家野生動(dòng)物聯(lián)合會(huì)發(fā)布的一項(xiàng)研究表明，在墨西哥灣污染的十年間，幾種當(dāng)?shù)剌^為有代表性的珍稀物種，均受到了巨大影響。例如：肯氏龜是世界上最小的海龜，只在墨西哥灣筑巢，屬于瀕危物種。墨西哥灣泄漏事件之后，半數(shù)的肯氏龜在上岸時(shí)有接觸石油的跡象，成年雌性海龜數(shù)量減少了20%。生活在墨西哥灣的布萊德鯨種群數(shù)量至少減少了17%，根據(jù)2018年的估算，出現(xiàn)在墨西哥灣北部的布萊德鯨只剩33頭，已經(jīng)面臨在此區(qū)域滅絕的危險(xiǎn)[12]。

因?yàn)槟鞲鐬骋缬?，?010—2014年受污染的海岸發(fā)現(xiàn)超過1 000頭海豚尸體。2018年進(jìn)行的研究表明，墨西哥灣現(xiàn)存的海豚中疾病概率仍很高，其中55%為肺部感染。而污染嚴(yán)重地區(qū)的成功分娩率不足正常的四分之一[7]。這種影響可能會(huì)持續(xù)數(shù)十年。

而近十年來，對(duì)于珍稀、瀕危動(dòng)物的補(bǔ)償措施主要有兩方面，首先要保護(hù)存活種群的健康繁殖，其次通過生態(tài)修復(fù)恢復(fù)其生境。

保護(hù)墨西哥灣受石油污染的種群健康繁殖，主要的措施包括：在得克薩斯州水域的捕蝦網(wǎng)上增加驅(qū)逐海龜?shù)脑O(shè)備，以防止海龜纏繞在捕蝦網(wǎng)上；研究人類活動(dòng)產(chǎn)生的海洋噪聲問題，并將限制石油和天然氣生產(chǎn)活動(dòng)的噪聲；增加人力搜索和醫(yī)治擱淺的海豚，并統(tǒng)計(jì)墨西哥灣事故后的珍稀動(dòng)物種群數(shù)量，及時(shí)納入《瀕危物種法》的瀕危物種，以便得到更多法律上的保護(hù)等[12]。

而對(duì)珍稀瀕危動(dòng)物的生境修復(fù)，包括了重建牡蠣礁和沿海重要的生境項(xiàng)目，這樣會(huì)增加藍(lán)蟹等海龜?shù)氖澄飦碓?，而重建河流入海處的三角洲、沼澤地等，則可以為海豚提供更多的魚類和貝類為食。

4 結(jié) 論

墨西哥灣溢油事故是美國(guó)歷史上最嚴(yán)重的溢油事故。十年的跟蹤研究已證實(shí)當(dāng)發(fā)生這種規(guī)模的溢油事故，無論是對(duì)生物個(gè)體的健康還是整個(gè)生態(tài)環(huán)境都具有長(zhǎng)期的影響，這甚至可能加速墨西哥灣一些瀕危物種的滅亡。盡管針對(duì)生態(tài)采取了一些補(bǔ)救性措施，但需要耗費(fèi)上億美元的投入，而且恢復(fù)效果緩慢，專家預(yù)計(jì)完全恢復(fù)到事故前狀態(tài)可能需要十?dāng)?shù)年的時(shí)間。因此防患于未然，才是保護(hù)生態(tài)環(huán)境不被溢油事故破壞的最佳方法。