海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害因果關(guān)系判定方法與模型研究

喬 冰, 蘭 儒, 李 濤, 陳明波, 聶 寧, 石 敬, 任利利, 段君雅, 俞博凡

交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院, 北京 100088

石油是人類(lèi)生產(chǎn)和生活中重要的能源和資源,在全球范圍內(nèi)被廣泛地開(kāi)采、加工、存儲(chǔ)和運(yùn)輸,在促進(jìn)發(fā)展的同時(shí),也存在著事故風(fēng)險(xiǎn)隱患。溢油污染事故往往造成巨大的環(huán)境經(jīng)濟(jì)損失[1],構(gòu)成了對(duì)海洋環(huán)境安全及人體健康的重大威脅?？茖W(xué)地判定海洋溢油對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染損害,對(duì)于損害賠償?shù)乃痉ㄖ俨肹2]和賠償基金的索賠及理賠[3]均具有重要的科技支撐作用,同時(shí)也是及時(shí)、充分地開(kāi)展損害修復(fù)的重要依據(jù)。鑒于我國(guó)在生態(tài)環(huán)境損害評(píng)估范圍的界定、閾值判定、評(píng)估方法、環(huán)境損害行政調(diào)節(jié)及監(jiān)督機(jī)制等方面仍嚴(yán)重缺失[4- 6],國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃也提出了相關(guān)研究?jī)?nèi)容方向,即：判定生態(tài)環(huán)境損害基線(xiàn)、因果關(guān)系、損害程度,為生態(tài)環(huán)境損害鑒定評(píng)估提供業(yè)務(wù)化技術(shù)支持[7],海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害判定是其中的重要內(nèi)容。以往的相關(guān)研究側(cè)重在污染源診斷和損害程度調(diào)查的方法與流程[1]、海洋生態(tài)系統(tǒng)影響模型[8]以及與之相耦合的溢油漂移模型[9]、溢油風(fēng)化模型[10]等方面,對(duì)于溢油污染損害的因果關(guān)系及其判定方法與準(zhǔn)則卻鮮有專(zhuān)題研究,難以形成對(duì)海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害司法鑒定等業(yè)務(wù)工作的有效支持,亟待加強(qiáng)相關(guān)理論、技術(shù)方法和業(yè)務(wù)化應(yīng)用的研究,以保證損害鑒定評(píng)估工作的科學(xué)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性和可操作性。本文基于對(duì)海洋溢油環(huán)境歸宿和生態(tài)環(huán)境損害的機(jī)理分析,研究提出了海洋溢油與多生境多營(yíng)養(yǎng)級(jí)海洋生態(tài)系統(tǒng)易受損因子所受損害之間的因果關(guān)系判定準(zhǔn)則及其指標(biāo)體系,從海洋溢油事故的損害鑒定評(píng)估以及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等業(yè)務(wù)化應(yīng)用角度,提出了服務(wù)于海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害因果關(guān)系判定的損害評(píng)估模型體系及多類(lèi)型輔助評(píng)估模型,包括溢油遙感監(jiān)視模型、油指紋鑒別分析模型、溢油品種和成分檢索模型、溢油風(fēng)化模型、溢油源項(xiàng)分析模型、溢油海洋生態(tài)影響動(dòng)力模型、多生境多營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)損害評(píng)估模型、海洋溢油人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的構(gòu)建方案,介紹了開(kāi)展黃渤海溢油事故調(diào)查和因果關(guān)系判定的應(yīng)用研究進(jìn)展。

1 基于溢油種類(lèi)和成分、海洋生態(tài)環(huán)境損害機(jī)理的因果關(guān)系判定方法

1.1 溢油種類(lèi)、組分及含量與損害類(lèi)型和程度的因果關(guān)系

溢油種類(lèi)繁多,主要包括來(lái)自不同產(chǎn)地、組分及性質(zhì)各異的原油及其煉制產(chǎn)品(成品油)。本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外不同產(chǎn)地原油餾分及含量文獻(xiàn)數(shù)據(jù)[11],對(duì)原油中各餾分(汽油餾分、柴油餾分、減壓餾分、減壓渣油)的占比、不同餾分的分類(lèi)組分及其含量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,進(jìn)而構(gòu)建了相應(yīng)的溢油成分統(tǒng)計(jì)均值指標(biāo)體系(圖1),從中可以看出,原油中輕質(zhì)至重質(zhì)餾分的占比由小到大,逐級(jí)遞增,分別為：汽油餾分8.84%、柴油餾分20.01%、減壓餾分27.93%、減壓渣油43.23%；隨著餾分溫度的上升,餾分組分中難降解、高毒性的正構(gòu)、異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴、多環(huán)芳烴以及膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等持久性污染物(POPs Persistent Organic Pollutants)的含量逐級(jí)明顯增加。鑒于不同種類(lèi)的溢油組分中污染物及其含量各不相同,其相應(yīng)造成的海洋生態(tài)環(huán)境損害的類(lèi)型和程度也會(huì)有所不同。其中,汽油餾分的主要組分為易揮發(fā)正構(gòu)及異構(gòu)烷烴、單體烴、單環(huán)烷烴及芳烴,主要對(duì)空氣環(huán)境及暴露生物體造成危害[12],汽油已被世界衛(wèi)生組織所屬的國(guó)際癌癥研究中心(WHO/IARC)開(kāi)展的對(duì)化學(xué)物質(zhì)引起人類(lèi)癌癥危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)確定為“可能人類(lèi)致癌混合物”[13- 14],其中的苯還被IARC評(píng)價(jià)為“確定的人類(lèi)致癌物”[13]；柴油餾分的主要組分為正構(gòu)及異構(gòu)烷烴、單環(huán)/雙環(huán)/三環(huán)烷烴及芳烴,其中,乙基苯、船舶用柴油機(jī)燃料被IARC評(píng)價(jià)為“可能人類(lèi)致癌混合物”[13- 14],甲苯、二甲苯以及蒸餾的輕油型燃料油、噴氣機(jī)燃料、高精制礦物油被IARC評(píng)價(jià)為“對(duì)人致癌性不能分類(lèi)”[15- 16]。原油中的重質(zhì)組分以及餾分溫度較高的成品油(減壓餾分、減壓渣油)在溢出后對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境會(huì)造成持久性污染,損害程度尤為嚴(yán)重,石油精煉的暴露環(huán)境被IARC評(píng)價(jià)為“很可能是人類(lèi)的致癌物”[13],萘、殘余燃料油(重油) 均被IARC評(píng)價(jià)為“可能人類(lèi)致癌混合物”[14],汽煉、裂化渣油和汽煉的石油瀝青、原油均被IARC評(píng)價(jià)為“對(duì)人致癌性不能分類(lèi)”[16]。因此,在因果關(guān)系判定中,應(yīng)首先對(duì)油品的種類(lèi)和組分進(jìn)行必要的定性及定量分析,再根據(jù)分析結(jié)果、溢出及清除狀況、氣象海況條件,以及借助必要的分析模型及數(shù)據(jù)庫(kù),判定進(jìn)入海洋環(huán)境的主要成分及數(shù)量,并采用本文后續(xù)提出的判定方法和模型體系,進(jìn)一步判定溢油事故對(duì)多生境多營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)環(huán)境的損害類(lèi)型、時(shí)空分布及損害程度。

圖1 原油各餾分占比及其分類(lèi)組分含量的統(tǒng)計(jì)均值指標(biāo)體系Fig.1 The index system of statistical mean value of crude oil fraction proportion and its classification component content

1.2 基于溢油環(huán)境歸宿和POPs毒性理論的損害機(jī)理分析方法

溢油在進(jìn)入多生境多營(yíng)養(yǎng)級(jí)海洋生態(tài)環(huán)境之后,會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程,并對(duì)暴露的環(huán)境受體造成相應(yīng)的污染損害。這些過(guò)程包括：溢油在海面及不同水深層漂移擴(kuò)散,隨自然風(fēng)化作用部分蒸發(fā)于空氣,或溶解及分散于水體(圖2),當(dāng)接觸到海岸、沉積層或海洋生物時(shí),會(huì)發(fā)生多介質(zhì)間的遷移轉(zhuǎn)化和被生物吸收及累積,有可能經(jīng)由食物鏈形成生物富集和生物放大,以及進(jìn)入人體(圖3)。結(jié)合POPs對(duì)生物細(xì)胞分子的損害機(jī)理和毒理分析理論[17- 18],我們提出了海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害機(jī)理,以及造成人體健康危害的途徑及后果,具體說(shuō)明如下：

當(dāng)生物體暴露于油類(lèi)污染物,其細(xì)胞及分子因功能和結(jié)構(gòu)發(fā)生紊亂而啟動(dòng)自修復(fù),一旦污染物暴露濃度達(dá)到一定水平,則會(huì)出現(xiàn)過(guò)度修復(fù)或引起修復(fù)受阻,進(jìn)而產(chǎn)生一系列的毒理效應(yīng),包括：降低浮游植物分裂率和光合作用速率,引起生物體組織壞死及纖維化,導(dǎo)致后代成活率下降,發(fā)生遺傳變異,抑制免疫系統(tǒng)功能,形成細(xì)胞增生、腫瘤以及惡性腫瘤等,相應(yīng)地會(huì)損害生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、過(guò)程和功能,危害人體健康,上述損害機(jī)理示意詳見(jiàn)圖2。

圖2 海洋溢油環(huán)境歸宿及生態(tài)損害機(jī)理示意圖Fig.2 Environmental fate and ecological damage mechanism of marine oil spill

溢油進(jìn)入人體的途徑包括：呼吸攝入,皮膚接觸吸收,通過(guò)海洋生物食物鏈進(jìn)入魚(yú)類(lèi)、肉類(lèi)、奶乳制品而被食入,以及通過(guò)胎盤(pán)及哺乳傳入嬰兒體內(nèi)。油類(lèi)污染物一旦富集于人體器官、脂肪和纖維,則有可能引起內(nèi)分泌紊亂、神經(jīng)行為失常、生殖及免疫系統(tǒng)破壞、癌癥及腫瘤、發(fā)育不良等癥狀,進(jìn)而形成接觸人群中相關(guān)疾病發(fā)病率較高的危害后果,危害路徑和后果示意詳見(jiàn)圖3。

圖3 海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害造成人體健康危害的途徑及后果示意圖Fig.3 Path and consequence of human health harm caused by marine oil spill ecological environment damage

1.3 海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害因果關(guān)系判定方法

依據(jù)上述機(jī)理分析,筆者認(rèn)為,海洋溢油事故的發(fā)生是造成相應(yīng)的海洋生態(tài)環(huán)境損害和人類(lèi)健康危害的前提條件,兩者之間存在因果關(guān)系是毋庸置疑的,因此,首先十分有必要對(duì)溢油的源項(xiàng)作出具體判定,包括時(shí)間、地點(diǎn)、環(huán)境條件、溢出物種類(lèi)、數(shù)量及處置狀況等。其次,溢油的種類(lèi)、化學(xué)成分及含量決定了其在海洋環(huán)境中的歸宿、危害程度和持續(xù)時(shí)間,是進(jìn)一步判定溢油與損害之間因果關(guān)系的重要依據(jù)。第三,海洋溢油可造成對(duì)多生境多營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)環(huán)境因子的污染損害,因此需要科學(xué)、系統(tǒng)、全面地判定不同類(lèi)型易受損因子所受損害的后果。第四,海洋溢油造成的生態(tài)環(huán)境損害及人類(lèi)健康危害與其空間上的暴露分布和暴露的持續(xù)時(shí)間密切相關(guān),為此需要在開(kāi)展進(jìn)一步的調(diào)查取證和分析評(píng)估基礎(chǔ)上,作出相應(yīng)的因果關(guān)系判定。綜上所述,本文提出了海洋溢油造成生態(tài)環(huán)境損害和人類(lèi)健康危害的因果關(guān)系判定方法,其包括具有邏輯遞進(jìn)關(guān)系、分別側(cè)重事故發(fā)生、成分含量、分類(lèi)后果和時(shí)空分布的4類(lèi)因果關(guān)系判定準(zhǔn)則,以及相應(yīng)的判定指標(biāo),基本框架如圖4所示,分類(lèi)因果關(guān)系及判定指標(biāo)詳見(jiàn)圖5。

圖4 海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害因果關(guān)系判定方法基本框架及流程Fig.4 Basic framework and process of causal relationship determination method for marine oil spill ecological environment damage

圖5 基于溢油在海洋環(huán)境中狀態(tài)分類(lèi)的因果關(guān)系及判定指標(biāo)示意圖Fig.5 Causal relationship and judgment index diagram based on classification of oil spill state in marine environment

2 海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害評(píng)估模型體系

2.1 模型體系組成及總體架構(gòu)

由于海洋溢油事故源項(xiàng)的地點(diǎn)、時(shí)間、油種、規(guī)模、應(yīng)急處置狀況、以及相應(yīng)的地形、氣象水文及環(huán)境條件千變?nèi)f化,因此,事故源項(xiàng)、損害后果、因果關(guān)系的判定具有較大的科學(xué)挑戰(zhàn)性和技術(shù)復(fù)雜性,需要得到多方面的技術(shù)支撐,以及實(shí)現(xiàn)在損害鑒定評(píng)估業(yè)務(wù)中的應(yīng)用。筆者以因果關(guān)系判定模型中事故發(fā)生、成分含量、分類(lèi)后果和時(shí)空分布這4類(lèi)因果關(guān)系判定準(zhǔn)則為主線(xiàn),提出了與之對(duì)應(yīng)配套的多類(lèi)型輔助評(píng)估模型的具體構(gòu)成(圖6)。其中,與“判定準(zhǔn)則(1)事故發(fā)生”相對(duì)應(yīng)的遙感監(jiān)視監(jiān)測(cè)模型分別針對(duì)了損害的因(溢油)和果(影響受體)兩個(gè)方面,需要建立污染前后遙感信息數(shù)據(jù)庫(kù)和危害狀況判定準(zhǔn)則,油指紋鑒別分析模型及數(shù)據(jù)庫(kù)和溢油溯源分析模型用于判定海洋溢油與可疑源項(xiàng)之間的相關(guān)關(guān)系；與“判定準(zhǔn)則(2)成分含量”相對(duì)應(yīng)的溢油品種和成份檢索模型及數(shù)據(jù)庫(kù)能夠快速檢索出不同類(lèi)型原油和成品油的主要化學(xué)成分及統(tǒng)計(jì)平均含量,溢油成分急慢性毒性模型及數(shù)據(jù)庫(kù)能夠快速檢索出主要溢油成分的急性和慢性毒性指標(biāo)和定量化毒性閾值判定指標(biāo)；與“判定準(zhǔn)則(3)分類(lèi)后果”相對(duì)應(yīng)的溢油環(huán)境風(fēng)化模型及數(shù)據(jù)庫(kù)能夠提供相應(yīng)溢油品種蒸發(fā)、擴(kuò)展、乳化、懸浮、溶解、沉降的狀況和比例；與“判定準(zhǔn)則(4)時(shí)空分布”相對(duì)應(yīng)的是多種用于定量分析溢油生態(tài)環(huán)境損害影響及其時(shí)空分布的模型,包括源項(xiàng)分析模型及數(shù)據(jù)庫(kù)、海洋生態(tài)影響動(dòng)力模型、多生境多營(yíng)養(yǎng)級(jí)生態(tài)損害模擬模型、接觸人群健康風(fēng)險(xiǎn)分析模型,其中,海洋生態(tài)影響動(dòng)力模型還要以區(qū)域海流模型及數(shù)據(jù)庫(kù)、海面風(fēng)場(chǎng)診斷模型及海流耦合模型、溢油漂移軌跡及變化分析模型、區(qū)域水質(zhì)基線(xiàn)及影響模型及數(shù)據(jù)庫(kù)、浮游動(dòng)植物影響動(dòng)力模型及數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)。為了使上述因果關(guān)系判定模型和與之相對(duì)應(yīng)的配套多類(lèi)型輔助評(píng)估模型得以業(yè)務(wù)化、標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)和運(yùn)行,還需要構(gòu)建成套的調(diào)查試驗(yàn)診斷分析方法及業(yè)務(wù)化流程和海洋生態(tài)環(huán)境損害基線(xiàn)與程度判定準(zhǔn)則及指標(biāo)體系,前者包括已有、將有和應(yīng)有的相關(guān)判定方法及業(yè)務(wù)化流程,后者包括不同區(qū)域、不同類(lèi)型易受損因子、不同指標(biāo)項(xiàng)目及等級(jí)的定性和/或定量判定指標(biāo)。上述海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害評(píng)估模型體系的組成及總體架構(gòu)詳見(jiàn)圖6。

圖6 海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害評(píng)估模型體系的組成和總體架構(gòu)Fig.6 Composition and overall framework of marine oil spill ecological environment damage assessment model system

2.2 多類(lèi)型輔助評(píng)估模型構(gòu)建方案

多類(lèi)型輔助評(píng)估模型由經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的多種類(lèi)型專(zhuān)業(yè)化模型組成,其專(zhuān)業(yè)類(lèi)型主要包括：人工智能辨識(shí)模型、數(shù)據(jù)庫(kù)及檢索模型、縮比仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ?、毒理評(píng)估模型、漂移擴(kuò)散數(shù)學(xué)模型、風(fēng)險(xiǎn)分析統(tǒng)計(jì)模型等[1,8- 10,19- 20],可用于相關(guān)因果關(guān)系判定的輔助技術(shù)支持,分類(lèi)構(gòu)建方案詳見(jiàn)表1。

表1 輔助評(píng)估模型的分類(lèi)構(gòu)建方案一覽表

2.3 損害基線(xiàn)與程度判定準(zhǔn)則及指標(biāo)體系構(gòu)建方案

從海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害的機(jī)理(圖2)和分類(lèi)后果(圖5)可以看出,溢油在海洋環(huán)境中可呈現(xiàn)多種狀態(tài)。盡管不同的溢油狀態(tài),其所對(duì)應(yīng)的損害受體、類(lèi)型及后果有所差異,但卻比較集中于對(duì)某些生態(tài)環(huán)境因子造成損害,本文將此類(lèi)環(huán)境因子簡(jiǎn)稱(chēng)為易受損因子,主要包括：海洋水質(zhì)、海洋底質(zhì)、海洋生物質(zhì)量、海洋生物種類(lèi)組成及數(shù)量、棲息密度和生物量、人類(lèi)健康等。由于溢油的多種狀態(tài)常同時(shí)發(fā)生,因此,造成海洋生態(tài)環(huán)境損害的類(lèi)型及后果具有多生境多營(yíng)養(yǎng)級(jí)廣布的特點(diǎn),存在易受損因子所受損害的疊加累積效應(yīng)。為了判定海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害的程度及其時(shí)空分布,需要調(diào)查和評(píng)估溢油事故發(fā)生之前相關(guān)區(qū)域易受損因子的狀態(tài),即：生態(tài)環(huán)境基線(xiàn)[21],以及事故發(fā)生后受到損害的狀態(tài)。多生境多營(yíng)養(yǎng)級(jí)易受損因子損害基線(xiàn)和程度判定準(zhǔn)則及指標(biāo)體系的構(gòu)建方案如表2。

表2 受損因子損害基線(xiàn)和程度判定準(zhǔn)則及指標(biāo)體系構(gòu)建方案一覽表

3 判定方法與模型的應(yīng)用研究

3.1 溢油風(fēng)化水質(zhì)影響評(píng)估模型

根據(jù)本文前述的機(jī)理分析,海洋水質(zhì)是溢油造成環(huán)境污染損害的代表性易受損因子。在日常監(jiān)測(cè)和發(fā)生溢油事故開(kāi)展應(yīng)急監(jiān)測(cè)中,常見(jiàn)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括DO、COD、含油量、BOD5等。以往的溢油模型研究主要集中在溢油漂移擴(kuò)散的短期預(yù)報(bào),預(yù)報(bào)參量主要為漂移擴(kuò)散的位置、掃海面積、著岸區(qū)域、著岸溢油量、受污岸線(xiàn)長(zhǎng)度,用于輔助支持溢油應(yīng)急行動(dòng)方案的制定和實(shí)施[9],模擬時(shí)長(zhǎng)一般不超過(guò)溢出后一個(gè)月。關(guān)于溢油事故對(duì)水質(zhì)污染損害的監(jiān)測(cè)調(diào)查,也主要集中在事故附近海域[1]。然而,進(jìn)入水體的溢油隨著風(fēng)浪流的聯(lián)合作用,會(huì)漂移擴(kuò)散到距事發(fā)地更遠(yuǎn)的連通海域,對(duì)水質(zhì)及相關(guān)易受損因子構(gòu)成更大范圍、更長(zhǎng)時(shí)間的污染損害。而現(xiàn)有的模型技術(shù)和事故調(diào)查由于在模擬時(shí)長(zhǎng)、水質(zhì)易受損因子模擬功能、專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)調(diào)查范圍等方面存在不足,尚難以輔助支持調(diào)查取證與評(píng)估溢油事故對(duì)水質(zhì)的較長(zhǎng)期影響。為解決這一技術(shù)難題,筆者結(jié)合溢油風(fēng)化實(shí)驗(yàn)建立了水質(zhì)影響評(píng)估模型(式(1)—(5)),通過(guò)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的“塔斯曼?！陛?、大連“7.16”溢油事故實(shí)測(cè)值[1,29]相比較(該兩起溢油事故基本情況的簡(jiǎn)要介紹詳見(jiàn)本文第3.2節(jié)),對(duì)模型中DO、COD、含油量、BOD5濃度的縮比仿真比值作出率定[10]。繼而根據(jù)調(diào)研的源項(xiàng)資料[30- 31],采用污染面積估算模型(式(4))計(jì)算大連“7.16”事故當(dāng)年及第二年黃海、渤海海域石油類(lèi)濃度新增超一類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的面積。在疊加了大連7.16事故次年發(fā)生蓬萊“19- 3”溢油事故的影響面積之后[32],采用式(5)估算的海水水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)面積增加值與海洋環(huán)境狀況公報(bào)實(shí)測(cè)增加值[28]能夠相互印證(圖7),其中,水質(zhì)超標(biāo)損害的定量化程度判定指標(biāo)為：不同海域(渤海、黃海)、不同時(shí)段(事故后第一年、第二年)、不同水質(zhì)超標(biāo)等級(jí)(超一類(lèi)、二類(lèi)、三類(lèi)、四類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))的超標(biāo)面積增加值(即已扣除了可能隱含的超其他等級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的面積)。上述溢油風(fēng)化水質(zhì)影響評(píng)估模型計(jì)算結(jié)果與事故海域水質(zhì)實(shí)測(cè)結(jié)果的相互印證,體現(xiàn)了如下模型構(gòu)建及應(yīng)用方法的優(yōu)勢(shì),一是支持了對(duì)該兩起溢油事故造成水質(zhì)超標(biāo)損害的因果關(guān)系判定,二是充分利用了國(guó)家現(xiàn)有的海水水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)和監(jiān)測(cè)成果,三是證明了本研究提出的多類(lèi)型輔助評(píng)估模型中的“溢油環(huán)境風(fēng)化模型及數(shù)據(jù)庫(kù)”能夠有效地輔助支持因果關(guān)系判定模型中“判定準(zhǔn)則3：分類(lèi)后果”,具體的模型應(yīng)用計(jì)算參數(shù)詳見(jiàn)表3。

圖7 大連“7.16”事故后新增超標(biāo)準(zhǔn)面積估算值與公報(bào)實(shí)測(cè)增加值相互印證圖Fig.7 Mutual confirmation of the estimated value of the new area exceeding the standard after the “7.16” accident in Dalian and the measured value added in the bulletin

表3 大連“7.16”事故當(dāng)年及次年水質(zhì)影響評(píng)估模型的部分參數(shù)取值

APr_slicki=Wr_spilli/A3r/[Tr(C1r+C2r+C3r+C4r)]

(1)

(2)

(3)

(4)

APi,n=AP0,n+APrdspsndi,n

(5)

從式(1)可以看出,在根據(jù)油膜面積估算溢油量時(shí),需要將溢油體積轉(zhuǎn)換為重量,油品密度和不同厚度油膜面積是決定轉(zhuǎn)換結(jié)果的重要參量。從式(2)—(4)可以看出,水中含油量和回收溢油情況是判別水質(zhì)超標(biāo)面積的重要指標(biāo)。上述重要參量和指標(biāo)對(duì)于溢油事故損害程度的定量判定具有敏感性,應(yīng)作為相關(guān)調(diào)查取證的重要證據(jù),盡可能減少其不確定性。

3.2 海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害因果關(guān)系判定

根據(jù)本世紀(jì)以來(lái)發(fā)生于渤海和黃海的溢油及?；肺廴臼鹿矢艣r(表4)[1, 20, 29, 33- 37]和原國(guó)家海洋局海洋水質(zhì)超標(biāo)面積實(shí)測(cè)公布資料,通過(guò)因果關(guān)系的判定和與實(shí)測(cè)資料的相互印證(圖8),證實(shí)了所有較大規(guī)模及以上溢油事故均造成了大面積的嚴(yán)重污染損害,致使事故當(dāng)年所在海域水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)面積出現(xiàn)峰值。從不同海區(qū)損害程度(超標(biāo)等級(jí)和面積)及持續(xù)時(shí)間(事故后各超標(biāo)等級(jí)超標(biāo)面積的回落)來(lái)看,其與事故位置所處海域及擴(kuò)散條件、事故發(fā)生時(shí)間、入海溢油的總量及持久性呈密切相關(guān)性。例如：發(fā)生于渤海灣內(nèi)的塔斯曼海油輪破損泄漏和黃海大連灣內(nèi)的“阿提哥”油輪擱淺事故由于擴(kuò)散條件所限,主要造成各自所在海域海水水質(zhì)超標(biāo)面積明顯增長(zhǎng),并未造成同期周邊海域(分別為黃海和渤海)的水質(zhì)超標(biāo)面積明顯增加,而其他事故由于所處位置及擴(kuò)散條件均造成了所在海域及與之聯(lián)通海域的水質(zhì)超標(biāo)面積明顯增加；塔斯曼海油輪破損泄漏和黃海大連灣內(nèi)的“阿提哥”油輪擱淺事故分別泄漏的輕質(zhì)原油和重質(zhì)原油,盡管泄漏規(guī)?；鞠喈?dāng),但重質(zhì)原油(“阿提哥”事故)造成的水質(zhì)超標(biāo)程度和超標(biāo)面積卻明顯高于輕質(zhì)原油(“塔斯曼?！笔鹿?；大連“7·16”和蓬萊“19- 3”溢油事故泄漏量較大,且溢油種類(lèi)為重質(zhì)原油,同時(shí)造成渤海和黃海海域各類(lèi)超標(biāo)水域面積的明顯增加,造成的水質(zhì)超標(biāo)程度和超標(biāo)面積明顯高于其他污染事故。

表4 渤海和黃海溢油及?；肺廴臼鹿矢艣r

從圖8可以看出,自2002年以來(lái)連續(xù)13年,各類(lèi)溢油及?；肥鹿蕦?duì)海洋水質(zhì)及其與之緊密關(guān)聯(lián)的海洋生態(tài)環(huán)境及位于食物鏈頂端的人類(lèi)健康的危害是難以避免和不容忽視的。如表2所述,通過(guò)對(duì)事故所在海域周邊陸域及海產(chǎn)品主要供應(yīng)區(qū)域人群相關(guān)流行發(fā)病率(如消化系統(tǒng)、代謝系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)新發(fā)癌癥發(fā)病率增加值)的調(diào)查取證,將能夠作出對(duì)人類(lèi)健康危害相關(guān)因果關(guān)系的分析判定。

圖8 渤海和黃海溢油及?；肥鹿蕦?duì)水質(zhì)影響因果關(guān)系印證圖Fig.8 The causal relationship between oil spills and hazardous chemicals accidents in Bohai Sea and Yellow Sea on water quality

4 結(jié)論

海洋溢油構(gòu)成了對(duì)生態(tài)環(huán)境安全及人體健康的重大威脅,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的損害隨事故源項(xiàng)的地點(diǎn)、時(shí)間、油種、規(guī)模、應(yīng)急處置狀況、地形、氣象水文及環(huán)境條件千變?nèi)f化,損害的類(lèi)型及后果具有多生境多營(yíng)養(yǎng)級(jí)廣布的特點(diǎn),存在易受損因子所受損害的疊加累積效應(yīng)。因果關(guān)系的判定需要從判定事故的發(fā)生、主要成分及含量、溢油狀態(tài)及分類(lèi)后果、溢油源項(xiàng)及損害后果的時(shí)空分布依次展開(kāi)。

海洋溢油生態(tài)環(huán)境損害評(píng)估模型體系以因果關(guān)系判定準(zhǔn)則及指標(biāo)體系為主線(xiàn),由相應(yīng)的多類(lèi)型輔助評(píng)估模型、調(diào)查試驗(yàn)診斷評(píng)估方法及業(yè)務(wù)化流程、損害基線(xiàn)與程度判定準(zhǔn)則及指標(biāo)體系集合而成,用于為因果關(guān)系的判定及其業(yè)務(wù)化應(yīng)用提供技術(shù)支持。應(yīng)用研究顯示,經(jīng)與實(shí)測(cè)資料相互印證,本世紀(jì)以來(lái)在黃渤海海域發(fā)生的較大規(guī)模及以上溢油事故均造成了大面積的嚴(yán)重污染損害,其對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境及位于食物鏈頂端的人類(lèi)健康危害令人擔(dān)憂(yōu)。