海洋災(zāi)害鏈及應(yīng)用*

王 可，鐘少波，楊永勝，熊 智，黃全義

(清華大學(xué) 安全科學(xué)與技術(shù)研究所 北京 100084)

我國是一個(gè)沿海人口眾多的海洋大國，隨著海洋經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們對海洋災(zāi)害的關(guān)注度也日益提高[1]。根據(jù)海洋災(zāi)害公報(bào)統(tǒng)計(jì)，僅在2017年，我國各類海洋災(zāi)害共造成直接經(jīng)濟(jì)損失63.98億元，死亡(含失蹤)17人。為降低災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失，保障群眾生命安全，需要研究海洋災(zāi)害形成機(jī)制與演變規(guī)律，為災(zāi)害防治提供科學(xué)依據(jù)。

海洋災(zāi)害種類繁多，按照成因可以分為自然災(zāi)害和人為災(zāi)害，進(jìn)一步又可以分為海洋氣象(環(huán)境)災(zāi)害、海洋水文災(zāi)害、海洋地質(zhì)災(zāi)害、海洋生物災(zāi)害和人為災(zāi)害，有的學(xué)者將海洋生物災(zāi)害和人為災(zāi)害合為海洋生態(tài)災(zāi)害；海洋災(zāi)害按照發(fā)生的性質(zhì)又可以分為突發(fā)性海洋災(zāi)害和緩發(fā)性海洋災(zāi)害[2-4]。每一種海洋災(zāi)害都是在多種因素綜合作用下發(fā)生的，并且發(fā)生之后通常誘發(fā)一系列的次生衍生災(zāi)害，這些災(zāi)害之間存在鏈?zhǔn)叫?yīng)，擴(kuò)大了原生災(zāi)害的影響。目前，許多學(xué)者對地質(zhì)災(zāi)害，礦山災(zāi)害，暴雨洪澇災(zāi)害，臺(tái)風(fēng)災(zāi)害中的災(zāi)害鏈展開了研究，并提出了斷鏈措施，對災(zāi)害應(yīng)急管理具有指導(dǎo)意義[5-8]。但對海洋災(zāi)害鏈的探討匱乏，因此，亟需構(gòu)建海洋災(zāi)害鏈，為海洋災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、應(yīng)對決策分析等應(yīng)急管理活動(dòng)提供基礎(chǔ)。

本文根據(jù)中國海洋災(zāi)害公報(bào)內(nèi)容和近些年頻發(fā)的人為海洋災(zāi)害案例選取風(fēng)暴潮、海冰、赤潮、滸苔、海上溢油和?；沸孤┑?種海洋災(zāi)害作為研究對象[9-10]。基于對6種海洋災(zāi)害致災(zāi)機(jī)理與影響后果的分析，首先從孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子與承災(zāi)體三個(gè)方面選取指標(biāo)，建立了海洋災(zāi)害系統(tǒng)指標(biāo)體系；然后結(jié)合已有的研究成果總結(jié)每一種災(zāi)害致災(zāi)因子與承災(zāi)體間的關(guān)系，以此構(gòu)建6種災(zāi)害鏈；接著將海洋災(zāi)害危害后果歸納為對不同行業(yè)的影響，構(gòu)建綜合海洋災(zāi)害鏈；最后，提出災(zāi)害鏈的具體應(yīng)用，為科學(xué)防治海洋災(zāi)害提供參考意見。

1 海洋災(zāi)害系統(tǒng)

海洋災(zāi)害系統(tǒng)是自然災(zāi)害系統(tǒng)的一種，由孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子和承災(zāi)體等共同組成。其中，孕災(zāi)環(huán)境是指包含了各種響應(yīng)關(guān)系的地球表層環(huán)境，致災(zāi)因子是指可能導(dǎo)致海洋災(zāi)害發(fā)生的因素，承災(zāi)體是指災(zāi)害作用的對象[11]。目前，關(guān)于海洋災(zāi)害系統(tǒng)的研究主要分為單災(zāi)種災(zāi)害系統(tǒng)和區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)兩方面[12-14]。單災(zāi)種災(zāi)害系統(tǒng)僅對該災(zāi)害系統(tǒng)指標(biāo)進(jìn)行描述，相較于區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)包含的多種災(zāi)害內(nèi)容具有局限性；而區(qū)域?yàn)?zāi)害系統(tǒng)雖然包含多種災(zāi)害，但缺乏對每種災(zāi)害致災(zāi)因子指標(biāo)的研究，直接選取該區(qū)域頻發(fā)的海洋災(zāi)害為致災(zāi)因子，不利于提出具體的防災(zāi)減災(zāi)措施。因此，本文分別對6種海洋災(zāi)害從孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子和承災(zāi)體三方面指標(biāo)進(jìn)行分析和總結(jié)，建立海洋災(zāi)害系統(tǒng)指標(biāo)體系，見表1～表3[15-28]。表1從氣象特征、水文狀況、地貌地形、海岸類型、人為影響和其他因素等6方面分別列舉了每種災(zāi)害具體的孕災(zāi)環(huán)境指標(biāo)；根據(jù)致災(zāi)因子指標(biāo)能否量化將其分為定性和定量兩類。表2～表3也分別從定性和定量兩方面總結(jié)承災(zāi)體指標(biāo)，其中定性指標(biāo)分為人、物、系統(tǒng)三類，定量指標(biāo)分為人員、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和海洋環(huán)境三類。

2 海洋災(zāi)害鏈構(gòu)建

2.1 風(fēng)暴潮災(zāi)害鏈

根據(jù)近10年中國海洋災(zāi)害公報(bào)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出，風(fēng)暴潮是各類海洋災(zāi)害中造成直接經(jīng)濟(jì)損失最嚴(yán)重、波及省份最多的災(zāi)害，因此成為海洋災(zāi)害研究的熱點(diǎn)之一。本文基于學(xué)者們對風(fēng)暴潮災(zāi)害影響后果的描述[29-31]，將其分為兩類：一類是風(fēng)暴潮引起的海浪直接作用在承災(zāi)體上，造成人員傷亡或養(yǎng)殖區(qū)破壞等 ；另一類是海浪引起海堤決口，進(jìn)而發(fā)生海水倒灌，使得海水作用在承災(zāi)體上，導(dǎo)致沿岸建筑物倒塌，農(nóng)田和鹽田被淹沒等(圖1)。

2.2 海冰災(zāi)害鏈

通過對中國海洋災(zāi)害公報(bào)中海冰災(zāi)況的分析，發(fā)現(xiàn)海冰災(zāi)害頻發(fā)且主要影響我國渤海和黃海的北部區(qū)域。本文總結(jié)已有的海冰災(zāi)害影響研究內(nèi)容[32-36]，從結(jié)冰和融化兩方面構(gòu)建海冰災(zāi)害鏈。其中，結(jié)冰災(zāi)害鏈表現(xiàn)為海冰直接破壞承災(zāi)體，如海冰冰凍裝載機(jī)械破壞其使用功能等；融化災(zāi)害鏈表現(xiàn)為海冰融化成海水導(dǎo)致海水水質(zhì)改變和海水量突增造成的影響(圖2)。

表1 6種海洋災(zāi)害孕災(zāi)條件和致災(zāi)因子

表2 承災(zāi)體定性分類

表3 承災(zāi)體定量分類

圖1 風(fēng)暴潮災(zāi)害鏈

圖2 海冰災(zāi)害鏈

2.3 赤潮災(zāi)害鏈

中國海洋災(zāi)害公報(bào)對赤潮的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，赤潮在我國四大海域均有發(fā)現(xiàn)，其高發(fā)期在每年的4-8月間。本文綜合學(xué)者們對赤潮災(zāi)害影響的研究成果[37-40]，從赤潮災(zāi)害影響方式，即赤潮生物本身遮光性等物理影響造成海洋生物死亡和赤潮生物產(chǎn)生毒素等化學(xué)影響導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化兩方面構(gòu)建赤潮災(zāi)害鏈，分析赤潮發(fā)生對相關(guān)行業(yè)和人類健康等的危害(圖3)。

圖3 赤潮災(zāi)害鏈

2.4 滸苔災(zāi)害鏈

目前，對滸苔危害的研究主要集中于滸苔對區(qū)域生物多樣性和經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響的方面[41-44]，本文結(jié)合已有的研究成果，將滸苔的危害通過滸苔自身、滸苔散發(fā)氣味和滸苔死亡后產(chǎn)生的毒素3種形式進(jìn)行歸納，構(gòu)建滸苔災(zāi)害鏈(圖4)。

圖4 滸苔災(zāi)害鏈

2.5 溢油災(zāi)害鏈

海上溢油發(fā)生后不僅會(huì)造成污染，而且極有可能發(fā)生火災(zāi)或爆炸，本文在歸納溢油對環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和健康等影響的基礎(chǔ)上[45-47]，主要從溢出的油類物質(zhì)作用在承災(zāi)體上造成的污染和溢油引起火災(zāi)或爆炸造成的危害兩方面構(gòu)建溢油災(zāi)害鏈(圖5)。

2.6 ?；沸孤?zāi)害鏈

危險(xiǎn)化學(xué)品類型繁多，性質(zhì)各異，泄漏后會(huì)產(chǎn)生不同的危害。本文通過對已有?；沸孤┪：Φ恼{(diào)研并結(jié)合相關(guān)文件內(nèi)容[48-52]，將?；沸孤┪：Ψ譃橹苯游：鸵鸬幕馂?zāi)爆炸危害兩方面，如?；沸孤┰斐珊Ｑ笊鷳B(tài)破壞和泄漏點(diǎn)附近火災(zāi)爆炸對人員的傷害等(圖6)。

海洋災(zāi)害鏈清晰地展示了海洋災(zāi)害發(fā)展過程及影響后果，通過對上述6種災(zāi)害鏈的分析和總結(jié)，將海洋災(zāi)害對海域海水引起的改變歸為海水水質(zhì)變化和海域海水平穩(wěn)性變化，其中海水水質(zhì)變化主要是赤潮、滸苔和溢油等造成海水污染引起的，海水平穩(wěn)性變化主要是風(fēng)暴潮引起海浪造成的。這些變化對海洋生物、海上結(jié)構(gòu)物、人類活動(dòng)和健康均造成破壞，從而影響漁業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、旅游業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、鹽業(yè)等的發(fā)展。基于以上內(nèi)容構(gòu)建以6種海洋災(zāi)害為核心的綜合海洋災(zāi)害鏈，為跨區(qū)域跨時(shí)空綜合海洋災(zāi)害應(yīng)急管理提供基礎(chǔ)(圖7)。

3 海洋災(zāi)害鏈應(yīng)用

借鑒災(zāi)害鏈在其他災(zāi)害中的應(yīng)用，結(jié)合海洋災(zāi)害自身的特點(diǎn)，提出基于災(zāi)害鏈的海洋災(zāi)害防治措施，分別從監(jiān)測預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、應(yīng)對決策分析等方面進(jìn)行介紹。監(jiān)測預(yù)警方面，根據(jù)海洋災(zāi)害系統(tǒng)與海洋災(zāi)害鏈內(nèi)容，建立災(zāi)害預(yù)測模型與預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)，對海洋災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警，如綠潮基于分布面積或覆蓋面積兩個(gè)指標(biāo)值等級(jí)，可在未來5天內(nèi)，對海域造成的可能影響進(jìn)行預(yù)警[53]；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方面，結(jié)合海洋災(zāi)害系統(tǒng)中的致災(zāi)因子發(fā)生概率、承災(zāi)體脆弱性變化與孕災(zāi)環(huán)境對災(zāi)害鏈的影響，確定海洋災(zāi)害鏈各節(jié)點(diǎn)損失與連接邊的概率，構(gòu)建海洋災(zāi)害鏈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，對單災(zāi)種或多災(zāi)種耦合風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估；應(yīng)急決策分析方面，通過對海洋災(zāi)害鏈的分析，確定受災(zāi)點(diǎn)的緊迫性，為應(yīng)急資源儲(chǔ)備與優(yōu)化配置提供基礎(chǔ)。

圖5 溢油災(zāi)害鏈

圖6 ?；沸孤?zāi)害鏈

圖7 海洋災(zāi)害鏈

此外，基于災(zāi)害鏈進(jìn)行應(yīng)急決策時(shí)，可采取斷鏈和規(guī)避等具體措施，及時(shí)控制災(zāi)害事態(tài)發(fā)展，減少損失。其中斷鏈部分有通過減弱孕災(zāi)環(huán)境控制災(zāi)害鏈源頭和削弱致災(zāi)因子進(jìn)而切斷災(zāi)害鏈連接環(huán)節(jié)兩類措施；規(guī)避指轉(zhuǎn)移災(zāi)害鏈中的承災(zāi)體到安全地帶[54]。

對于風(fēng)暴潮災(zāi)害，海堤工程的建設(shè)與紅樹林的種植能夠有效削弱到達(dá)陸地的風(fēng)暴潮能量，實(shí)現(xiàn)斷鏈。對于海冰災(zāi)害，在冰期到來之前，應(yīng)當(dāng)采取搶收海水養(yǎng)殖物、轉(zhuǎn)移無抗冰能力的海上可移動(dòng)工程設(shè)施等規(guī)避措施；在海冰形成后，使用機(jī)械法、化學(xué)法、熱力法、流場分布法等措施達(dá)到破冰、消冰的目的以實(shí)現(xiàn)斷鏈[55]。對于赤潮和滸苔，從減弱孕災(zāi)環(huán)境和削弱致災(zāi)因子兩方面進(jìn)行斷鏈，如嚴(yán)格限制陸源污染物向海洋超標(biāo)排放，采用物理吸附或打撈、化學(xué)殺滅和引入競爭種的生物方法處理已有的赤潮和滸苔等；此外還需將水產(chǎn)設(shè)施轉(zhuǎn)移到安全區(qū)域進(jìn)行規(guī)避。對于海上溢油，首先使用圍油欄攔截，然后回收油污，將無法回收的油污采用燃燒法或生物降解法進(jìn)行最終處理，實(shí)現(xiàn)斷鏈[56]。對于海上危化品泄漏，如若能切斷泄漏源，首先進(jìn)行堵漏，然后根據(jù)危化品性質(zhì)采用攔截或洗消等方式處理泄漏?；罚瑥亩_(dá)到斷鏈的目的；同時(shí)應(yīng)疏散人群到安全地帶，進(jìn)行規(guī)避，減少人員傷亡。

4 結(jié)語

從災(zāi)害鏈的角度出發(fā)研究海洋災(zāi)害，不僅為全面認(rèn)識(shí)海洋災(zāi)害提供了一定的基礎(chǔ)，還能為海洋災(zāi)害防治提供技術(shù)支撐，因此有必要構(gòu)建海洋災(zāi)害鏈。本文首先通過對已有研究成果的調(diào)研，從孕災(zāi)環(huán)境、致災(zāi)因子和承災(zāi)體三個(gè)方面建立海洋災(zāi)害系統(tǒng)指標(biāo)體系，在此基礎(chǔ)上，確定各災(zāi)種危害方式，構(gòu)建海洋災(zāi)害鏈，并提出其在海洋災(zāi)害應(yīng)急管理工作中的應(yīng)用。未來可以從海洋災(zāi)害鏈的細(xì)化與具體應(yīng)用等方面開展研究，從而指導(dǎo)海洋災(zāi)害防治工作。