海上溢油量获取的技术方法

吴晓丹，宋金明 ，李学刚 ，袁华茂 ，李 宁

（1.中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室，山东 青岛266071；2.中国科学院研究生院，北京100039）

海上溢油量获取的技术方法

吴晓丹1,2，宋金明1，李学刚1，袁华茂1，李 宁1

（1.中国科学院海洋研究所海洋生态与环境科学重点实验室，山东 青岛266071；2.中国科学院研究生院，北京100039）

海上溢油近年来已成为恶化海洋生态环境、导致重大海洋资源损失的一种重要海洋灾害。海面溢油量是评价海上溢油事故威胁程度和确定溢油事故等级的重要指标，而溢油面积和油膜厚度的准确获得是评估溢油量的基础。文中系统总结了当今国内外海洋溢油面积和油膜厚度的监测方法，认为航空遥感和卫星遥感技术是获取海上油膜面积的有效手段，基于光学遥感和超声波原理的激光声学遥感器是最具发展潜力的油膜厚度测量技术。此外，通过构建油膜扩展模型来估算油膜厚度也不失为一种简单而有效的方法，其最大特点是应用范围广，不受时空、气候条件影响，实例分析验证结果有很高的准确性（高达96%），这种方法将有望于业务化监测运行来获取油膜厚度，从而比较准确地获得溢油量。

获取方法；油膜厚度；溢油面积；溢油量

在全球性海上运输业及海洋石油开采业迅速发展的同时，海上溢油污染事故的发生也越来越频繁，不仅给世界海洋生态环境带来了严重的危害，也使人类的生存环境受到了严重威胁，更重要的是这些污染损害事故造成了巨大经济损失，如何客观、公正、科学地评估这些损失，尽快处理溢油事故，保护事故双方的合法权益，已经越来越受到人们的关注。

虽然溢油事故规模分级涉及的因素较多，如溢油位置的敏感性、油品特性、海洋状况等，但这些均属于定性方面的因素，而溢油量却可以用数值具体表示大小，因此常按照溢油量多少来划分事故等级，如英国，对溢油的影响评价中主要以溢油量大小作为评价参数进行定级，将溢油对环境可能造成的影响从“极小”到“重大”划分为6个等级，根据不同的影响程度对应不同的响应措施[1]。

海洋溢油发生后，比较准确获得溢油量是评估溢油规模和生态损失的前提。目前，已有一些较为实用和有效的溢油量估计方法。当溢油是因为油轮或轮船受到某种损害，例如碰撞或搁浅，可根据其装载能力和损坏范围、程度，对溢油量进行估算。而如果溢油事故发生在输油期间，泵率和开始漏油至闭泵时隔已知，则总溢油量可利用最大泵率与出事到关泵时隔之积来估算[2]。在精确知道溢油源的情况下，如输油管线的泄漏，可以根据泄漏的速率和时间确定溢油量，船舶的泄漏可以根据泄漏前后船舶所储存油量的差值来计算，沉船溢油量的估算，可根据发生事故时的载油量和尚存量之差来计算。

海上溢油量主要受控于溢油密度、油膜厚度、溢油面积三个因素，在实际外海，由于环境条件和动力条件的复杂性，溢油密度、油膜厚度和溢油面积均易受到多种因素的影响。总的来说，溢油密度的变化相对稳定，而随着遥感技术的进步，外海溢油油膜面积的获得也不再是一个难题，因此油膜厚度的确定是估算溢油量的关键参数之一，是一个尚未解决的国际性难题。油膜厚度的确定是海洋环境管理不可缺少的工作之一，在海洋石油污染监视、监测和溢油的治理方面，都需要油膜厚度的准确、可靠的数据。

目前，各国普遍采用的探测油膜存在与否的方法主要有两种，一种是直接探测方法，另一种是遥感方法[3]。而探测油膜面积和油膜厚度的方法主要由光学监测技术和非光学监测技术两种。光学监测技术中应用最多的是遥感技术，但其易受环境因素影响，仍有许多不足。而非光学监测技术虽具有经济、方便、准确性高等特点，但因应用范围受限也并未得以推广。因此，当前还没有一种方法能够对不同油种、不同厚度的油膜进行测定，实际探测工作中常需将几种方法配合使用，以期扩大其对不同油种、不同厚度油膜测定的适应性[4]。

本文系统总结了当今溢油污染事故中溢油量评估重要参数溢油面积和油膜厚度的方法，比较了它们的优缺点比较，以期为今后发展更快速、准确有效地评估溢油量方法奠定基础。

1 溢油面积的获取方法

溢油面积的大小直接决定着受污范围的大小，它不仅是清除手段选择的关键依据，更重要的是溢油量评估不可或缺的因素之一。海面溢油面积的获得最初多以实际测量计算为主，随着遥感技术的发展成熟，全天候、准确度高、不受时空限制的溢油面积估算方法在实际溢油事故中也逐以推广应用。就目前来讲，溢油面积的估算主要总结有如下方法。

1.1 现场估测溢油面积

为确定溢油面积，可以采取船舶、飞机等现场巡航的方式，根据人的描述以及各种摄录像设备取证来描述污染的情况、范围等信息，这种信息一般局限于某一小范围内，汇总这些小范围的污染情况得到总体的污染情况。实际上，这种方法仅适用于较小范围的溢油，如污染范围很大时，费用太高。此外，该法较大程度地受控于溢油事故发生时的气候状况和海况。

1.2 数值模拟预测溢油面积

在当今高科技发展的年代里，我们还可以采取一定的技术手段达到监视溢油的目的，掌握溢油的污染范围。借助数值模拟中相关模块来预测溢油面积就是其中的方法之一，然而该法所预测只是海面溢油可能到达的区域，而不是实际到达的范围，但由于其计算科学、合理，具有极大的参考价值，在实际案例中也有一定的应用[5]。

1.3 利用航空遥感和卫星遥感评估溢油面积

航空遥感通过航空器（目前主要是飞机）携带各种传感器，在空中可大范围监测海洋溢油面积，是海洋环境监测的重要手段之一。航空遥感综合应用了紫外、可见、近红外、短波红外、热红外、亚毫米波、微波遥感和激光遥感等各项技术，研制出多种用于海洋监测专用传感器，同时建立了适用不同监测对象的监测系统和信息处理系统。其中标准的航空遥感器包括：机载侧视雷达（SLAR）、红外/紫外（IR/UV）扫描仪、微波辐射计（MWR）、航空摄像机、电视摄影机以及与这些仪器相匹配的具有实时图像处理功能的传感器控制系统[6]。

卫星遥感监视海面溢油，是利用专业的图像处理系统计算出卫星成像时刻的溢油面积，这种方法具有费用低廉，准确度高的特点，而且卫星的高度和分辨率特别适合监测大规模的溢油事故。国外较早开展了该方面的工作：1972-1975年美国与南欧有关国家合作，用MSS卫星资料对地中海油污染进行了总体监测，通过800多幅卫星影像处理分析，确定了溢油面积；1985年美国Harry和G Stumpe等人利用ERTS-1号卫星资料，对弗吉尼亚州阿萨蒂格岛东南海域100多km2长的油膜进行了监视，不仅在卫星资料中提取了油膜信息，还估算了面积，推断了油污的来源[7]；国内在卫星遥感监视溢油污染方面也有应用，如在2002年的 “塔斯曼海”轮污染案件中，就利用卫星遥感计算了溢油面积[8]；2007年12月，“Hebei Spirit”油轮在韩国忠清南道泰安郡大山港外因碰撞事故导致溢漏原油约10 500 t，中国海事局烟台溢油应急技术中心购置并处理了大量卫星图片，对事故溢油漂移分布情况、溢油面积等信息进行了处理[9]。

综上，借助外物估算溢油面积仅适用于污染面积较小且气候条件良好的溢油事故，而通过溢油模拟评估的是可能的溢油源可能到达的区域，而不是实际的溢油源实际到达的区域，所以评估结果在实际案例中只能起一定的参考作用。相比较而言，利用航空遥感和卫星遥感来获取溢油面积是当前费用低、专业性强、准确度高、应用范围广的首选方案，虽然在计算溢油面积时仍存在一定的技术误差，但在实际案例中具有重要的参考价值。

2 溢油厚度的获取方法

2.1 油色目测法

不同厚度的油膜对不同可见光谱段的反射率不同，因此不同厚度的油膜在肉眼呈现不同的颜色。当前，油膜厚度确定中较为常用的是油色目测法。该法是根据《波恩协议》油膜色彩与油膜厚度的对应关系（表1）并结合船舶现场调查情况来进行计算的[10]。

表1 油膜色彩与油膜厚度的对应关系

该方法主要依据现场调查结果，具有很高的准确性，但因未能考虑其他海域的油污，故估算的结果应属保守值。油色目测法评估误差主要是由于油膜厚度和油膜颜色的对应产生的，此工作受评估人个人经验的主观影响较大，需要受特殊训练、有经验的人员来操作实施，同时还受不同光线和色彩背景条件影响较大，通常认为当厚度大于0.25 mm，难以从外观上区别其厚度的差异[2]。

2.2 遥感法

遥感技术是目前国际上监测海洋溢油最主要的方法，国外研究起步较早，由20世纪80年代的可见光和红外遥感研究转向90年代的微波遥感，再到当前多种遥感技术耦合使用监测海洋溢油灾害。同样，国内也相继开展了一系列海面溢油遥感监测方法的研究，取得了许多可喜的成果，但就总体而言，研究程度还很低，尤其是在应用领域，跟不上时代的要求。很多遥感系统对海上溢油的探测仅限于对其是否存在及各定性、半定量参数（位置、面积等）的确定，对油膜厚度的定量研究较少，因此对现有仪器的定标是非常困难的。用于探测油膜相对厚度的遥感设备还处于研制阶段，微波遥感器虽已研究了多年，但由于低空间分辨率还难以实用化和业务化[11]。基于应用原理的不同，本文总结了当前正在使用的包括光学遥感器、微波遥感器在内的几种油膜厚度遥感探测技术。

2.2.1 光学遥感法

利用光学遥感主要是根据油膜在光谱区内的不同反射、散射 吸收特性，将油膜厚度和波谱特征相结合来确定油膜厚度[10]。目前来讲，用来探测油膜厚度的光学遥感技术主要有红外遥感法、紫外遥感法和激光遥感法三种。

红外遥感对海上油污的探测多位于8～14 μm的热红外波段，油膜在一定厚度情况下吸收太阳辐射，并将一部分的辐射能量以热能的形式释放出去。因此，厚油膜表现为“热”特征，中等厚度油膜表现为“冷”特征，而薄油膜不能被检测出来[12]。Fingast等[13]的研究证明，发生“冷”“热”转换的油膜厚度在 50～150 μm 之间，最小探测厚度在 20～70 μm 之间。 但Bolus[14]认为红外遥感传感器在大多数情况下不能探测到乳化油（油水混合物），这是由于乳化油中含有70%左右的水，其较强的热传导能力使得温度的差异并不明显。

紫外遥感探测波段一般在0.05～0.38 μm之间，主要适用于在甚薄油膜的探测，这是因为与海水相比，油膜对紫外辐射的反射很高，即使厚度小于0.05 μm的油膜也有极强的反射。另外，通过紫外与红外图像的叠加分析，可以得到比单一波段探测更好的效果，获得溢油层的相对厚度[15]。

由于油膜在海风和海浪的影响下，时常呈现 “带状”或“条状”分布特征，这就对红外遥感分辨率要求很高。尽管红外遥感探测海面油污染易受天气状况、海况等因素的影响，但是由于技术较为成熟，数据价格的低廉，重量也越来越轻，无需对飞机进行改造，使它仍然是目前世界各国采用最多的全天候溢油探测工具[16]。而紫外遥感器易受外界环境因素（如太阳耀斑、风产生的海表亮斑以及生物物质）的干扰而产生虚假信息，因此尽管价格不贵，但是由于其影像难以与其他遥感影像配准而无法广泛应用[13]。

激光遥感是一种主动（遥感器本身提供光源）遥感技术，可以全天候、全气象进行监测。溢油激光遥感器发射的激光束的波长多在紫外区：0.30～0.35 μm，目前利用激光进行油膜厚度探测的主要有激光荧光遥感技术和激光声学遥感技术两种。

由飞机携带的激光器向水面发射激光束，诱发海水表面物质发生荧光。水生植物与溢油的激光诱发的荧光光谱具有明显的不同，激光荧光技术就是利用该原理准确探测并分类溢油[17]。在洁净水体中，紫外激光束可引起拉曼散射，油膜厚度可以利用拉曼散射进行估算。当油膜厚度小于10～20 μm时则有部分紫外光进入水体诱导拉曼散射，当存在较厚油膜时（＞10～20 μm)，紫外激光束完全被油膜吸收而无法进入水体，因而无法检测到拉曼散射信号，因此可利用拉曼信号受抑制的程度可判别油膜厚度。但由于厚油膜的强烈吸收，拉曼信号完全受到抑制，因此该法只能测定较薄油膜厚度。但由于其可能是目前唯一能够区别海草油污染和探测海滩溢油并是唯一能够探测冰、雪油污染的可靠手段，激光荧光技术仍有着巨大应用潜力，是各种溢油应用中的强有力工具。

结合激光和声学的激光声学技术是一种很有发展前景的油膜厚度获取方法，可以准确探测小范围、水面平静油膜的绝对厚度。其原理是，油层吸收CO2激光能量产生热脉冲，在吸收能量的油层表面发生快速的热膨胀，同时产生高频的声脉冲。声脉冲向下传播直达油水界面，一部分继续向下，另一部分返回油气界面。声脉冲透过油层又返回油层表面，所需时间是油层厚度和声波在油中的传播速率的函数，油层厚度可以通过声波在油层上、下表面间的传递时间确定，其精确度可达1%[18]。试验证明激光声学遥感技术是一种能够直接对厚度进行测量的有效方法，而超声波在油膜中传播速度的不确定性是影响该技术计算精度的主要因素。同时，实验室试验指出这一技术有一定的作用距离，但早期的机载试验表明，在现场观测条件下，这一探测率足以完成对油膜厚度的描绘[18]。

激光遥感是全天候、全气象、应用范围广的遥感技术，但激光遥感器自身的重量及高昂的价格限制了这种遥感技术的推广应用。

2.2.2 微波遥感法

微波遥感是一种被动式遥感技术，在海洋溢油监测中具有重要意义。海洋本身发射微波辐射，而海面油层会发射比水体本身更强的微波信号（水的发射率为0.4，而油为0.8），因而使之呈现为暗背景下的亮信号[19]，由于信号本身随油层厚度而变化，因此理论上可以用来量测油层厚度，目前微波遥感技术中较为常用的是辐射计和各种性能的雷达。

瑞士空间局已研制了类似系统，包括双波段（22.4 GHz和 31 GHz）以及单波段仪器（37 GHz）。 但 Mussetto[20]等人的研究表明，信号与油膜厚度间呈弱相关，除油厚之外，其他因素也可以影响信号的强度。国际上研究了微波辐射计应用的新方法，即在两个正交极化方向上测量极化对比强度，以测量油层厚度[16]。另外，已成功进行了实验室试验的频率扫描微波辐射计可以用来探测油层厚度并进行分布制图，美国国家安全部研究开发中心开展了试验研究来验证其探测效果，结果表明，在良好海况下该辐射计可以对油层厚度、油乳化程度等进行测量。

微波遥感器对于全天候监测溢油具有很大的潜力，但该仪器的空间分辨率较低，并易受周期性影响，一个亮信号往往会对应不止一个油膜厚度，因而该方法在实际应用中受到一定的限制。

利用遥感技术测定油膜的厚度还有许多技术难题，尤其是天气条件、非油膜水色干扰等极大限制了测量准确性，此外，遥感监测波段的选择也是影响探测油膜厚度的重要因素。随着高光谱遥感技术的发展，高光谱海洋油膜遥感监测已成为国内外关注的热点[21-26]。Palmer[21]指出440～900 nm是可以用来进行溢油油膜信息提取的有效谱段。Foudan[22]的研究也表明反射红外600～900 nm具有最大的油膜遥感探测可能性。美国的Herndon[23]发现中东石油油膜在580 nm处的反射率最高。国内也进行过诸多海面油膜遥感研究，赵冬至[24]指出736 nm和774 nm对不同的油类具有相同的吸收特征，张永宁[25]表明500～580 nm是不同油膜最高反射率的所在位置。陆应诚[26]等研究表明以550 nm和645 nm为中心的绿光、红光波段的油膜光谱响应表现最优，可作为海面油膜多/高光谱遥感探测与评估的最佳选择波段。

2.3 溢油扩展模型法

通过建立溢油扩展的数学模型来研究海面油膜厚度是一种崭新的思路，对于解决油膜厚度这一国际性难题具有重要意义。在所有溢油扩展模型中，应用最多的是Fay模型及其改进型。Fay[27]针对油在水面的实际受力情况，首先提出平静海面油膜为圆形扩展，提出了油膜扩展经历的重力-惯性力平衡、重力-黏性力平衡和表面张力-黏性力平衡三个阶段。Mackay[28]在Fay溢油扩展模型中加入了风的影响，分别建立了厚油膜和薄油膜的扩展方程。Elliott等[29]的研究表明，风连同由海流引起的湍流对油膜扩展都具有重要作用，同时溢油本身性质（如黏度和密度等）变化也会对溢油扩展产生影响。Lehr等[30-31]对 Fay溢油扩展模型进行了修正，考虑了流场及风场对油膜扩展的影响，提出了油膜椭圆扩展模型。MIT模式在Fay传统模式的基础上，考虑了油膜自身特征所致的扩展以及环境动力形成的油膜分散，建立了油膜扩展分散微分方程。吴晓丹等[32]以Fay模型为基础，转化Lehr等[33]油膜椭圆扩展模型表达式，并考虑到温度的影响，构建了如下海洋溢油油膜厚度理论模型：

式中：S 为溢油面积（m2）；W 为风速（m/s）；t为溢油时间（min）；h为油膜厚度 （m）；ρo，ρw分别为溢油密度和海水密度（g/cm3）；ρo,T为对应温度 T（℃）时的原油密度（g/cm3）；x1为与密度有关的模数；INT为取整函数。

该模型综合了前人研究扩展过程中所考虑包括风速、溢油密度、海水密度等各种参数，能够比较全面的反映实际溢油的环境条件，并且利用该模型对2003年9月13日发生在山东省东营市胜利油田106段的溢油事件进行了溢油量评估，实际溢油为150 t，模型计算为144 t，准确度高达96%。因此，该类模型的建立对确定一种比较准确、实时、全天候的海洋油膜厚度获取方法，最终获取溢油量具有重要科学意义和实际价值。

2.4 其他方法

在海面油膜的监测中，有光学和非光学两类方法，由于后者不受海洋物理因素变化的影响，故准确度较高。但在国内用非光学方法对油污进行定量分析的相关报导很少，至今还没有一种能够准确测定漂浮在海上油膜厚度的自动化装置。石爱平[34]针对传统电容式液体传感器的缺点，基于电场感应原理，研制了一种新型多电极电容传感器的液位测量系统来探测油膜厚度。该设备具有结构简单，实用性好，可靠性高，成本低，抗干扰能力强，携带方便等显著优点。

除上面提及的几种海面油膜厚度的获取方式，相关研究还涉及到了油膜厚度的快速探测装置。其中最具代表性的是李速等[4]设计完成的油膜厚度测量器，该仪器包括一个双筒采样器和三种型式的测量器（增厚测量器、聚集测量器和吸留测量器）。增厚测量器和聚集测量器是由玻璃制成的漏斗型圆锥体，一端是标有刻度的读数管，使用时利用该仪器于一定厚度油污水面切取油膜，利用液体在玻璃圆锥体内不可压缩性，增大样品厚度，在样品全部进入读数管后，根据读数管油柱体积换算样品厚度。吸留测量器是由有机玻璃制成的镶嵌吸油材料的裙筒形正方体，吸油材料接触样品后重量改变，根据其吸油重量换算样品的厚度。总的来说，这套海面油膜厚度的快速探测装置由于其简单原理和构造仅限于实验室或小范围溢油使用，难以走向业务化。

3 小结与展望

溢油量的多少取决于油膜的面积和厚度，它们的准确获得是评估溢油量的基础。通过总结当前国内外海洋溢油面积和油膜厚度的监测方法，认为专业性强、准确度高、应用范围广的航空遥感和卫星遥感是探测油膜面积的最有效方法，也是将来研究中定会继续推广使用的方法。相对来说，油膜厚度的监测虽然方法众多，但是效果却并不理想，基于光学遥感和超声波原理的激光声学遥感器则被视为解决油膜厚度这一国际难题的有效手段，是国内外被寄予厚望的原位测量技术；此外，通过构建扩展模型来实现油膜厚度的估算是解决这一问题的全新方向和崭新思路，不仅实例分析验证结果有很高的准确性，更重要的是，该法不受天气和海况的影响，这对确定一种比较准确、实时且全天候的海洋油膜厚度获取方法，最终获取溢油量具有重要科学意义和实际价值，也是较为适合推广到业务化应用的技术。

[1]高丹,寿建敏.船舶溢油事故等级的模糊综合评价[J].珠江水运,2007(2):25-28.

[2]马厚琏,张士魁,王振先,等.海上溢油分类和其运动规律以及溢油量、污染量的估算[J].环境与可持续发展,1989,7:12-14.

[3]薛浩洁,种劲松.SAR图像海洋表面油膜检测方法[J].遥感技术与应用，2004,19(4):290-294.

[4]李速,苏君夫,李连科.水面油膜厚度快速检测装置的研制及其应用[J].重庆环境科学,1989,11(3):7-10.

[5]赵谱.我国船舶溢油污染事故溢油量评估方法及其应用[J].海洋环境科学,2009,28(4):469-472.

[6]白春江.遥感监测渤海海域溢油技术及系统研究[D].大连：大连海事大学,2007.

[7]中华人民共和国海事局.溢油应急培训教程[M].北京:人民交通出版社,2004：137.

[8]张永宁,李栖筠.利用风云卫星分析天津海域溢油事故[C]//2004环境遥感学术年会论文集.长沙:中国地理学会,2004：557-558.

[9]山东海事局.山东海事局积极有效地应对韩国"Hebei Spirit"轮溢油事故[EB/OL].http://www.moc.gov.cn/zizhan/zhishujigou/haishiju/anquanguanli/anquandongtai/200712/t20071219_453672.html 2007-12-18.

[10]高振会,杨建强,崔文林.海洋溢油对环境与生态损害评估技术及应用[M].北京：海洋出版社，2005.

[11]Marc Choquet,Rene Heon,Chislain Vaudreuil,et al.Remote Thickness Measurement of Oil Slicks on Water by Laser-ultrasonics[C]//Oil Spill Conference,1996：531-536.

[12]Fingas M F.A Literature Review of the Physics and Predictive Modeling of Oil Spill Evaporation[J].Journal of Hazardous Materials,1995,(42):157-175.

[13]Fingas M F,Brown C E,Mullin J V.The Visibility Limits of Oil on Water and Remote Sensing Thickness Detection Limits[C]//Proceedings of the Fifth Thematic Conference on Remote Sensing for Marine and Coastal Environments,Environmental Research Institute of Michigan,Ann Arbor,Michigan,1998,411-418.

[14]Bolus R L.An Airborne Testing of a Suite of Remote Sensors for Oil Spill Detecting on Water[C]//Proceedings of the Second Thematic International,1996.

[15]李四海.海上溢油遥感探测技术及其应用进展[J].遥感信息,2004,2：53-57.

[16]阎吉祥,龚顺生,刘智深.环境监测激光雷达[M].北京:科学出版社,2001.

[17]王春谊，吕且妮，王晶.激光三角法溢油油膜厚度测量技术研究[J].海洋技术，2010，29（1）：36-39.

[18]Brown C E,Fingas M F,Nelson R D,et al.Locating spilled oil with airborne laser fluorosensors[J].Environmental Monitoring and Remediation Technologies,1999,3534，582-590.

[19]O'Neil R A,Neville R A,Thompson V.The Arctic Marine Oil spill Program Remote Sensing Study[C]//Environment Canada Report EPS 4-EC-83-3,Ottawa,Ontario,1983:257.

[20]Mussetto M S,Yujiri L,Dixon D P,et al.Passive Millimeter Wave Radiometric Sensing of Oil Spills[C]//Proceedings of the Second Thematic Conference on Remote Sensing for Marine and Coastal Environments:Needs,Solutions and Applications,ERIM Conferences,Ann Arbor,Michigan,1994,I:35-46.

[21]Palmer D,Boasted G A,Boxall S R.Airborne multispectral remote sensing of the January 1993 Shetlands oil spill[C]//Proceedings of the Second Thematic Conference on Remote Sensing for Marine and Coastal Environments:Needs,Solutions and Applications,ERIM Conferences,Ann Arbor,Michigan,1994,II:546-558.

[22]Foudan M F S.Hyperspectral Remote Sensing:A New Approach for Oil Spill Detection and Analysis[D].USA:George Mason University,2003.

[23]Herndon V.Real-time Detection of Oil Slick Thickness Patterns with a Portable Multispectral Sensor[C]//Final Report Submitted to the U S Department of the Interior Minerals Management Service,2006.

[24]赵冬至,丛丕福.海面溢油的可见光波段地物光谱特征研究[J].遥感技术与应用,2000,15(3):160-164.

[25]张永宁,丁倩,高超,等.油膜波谱特征分析与遥感监测溢油[J].海洋环境科学,2000,19(3):5-10.

[26]陆应诚,田庆久，王晶晶，等.海面油膜光谱响应实验研究[J].科学通报,2008，53(9):1085-1088.

[27]Fay J A.The Spread of Oil Slick on a Calm Sea[C]//David P.Hoult.Oil on the Sea.New York:Plenum Press,1969：53-63.

[28]娄厦,刘曙光.溢油模型理论及研究综述[J].环境科学与管理,2008,33(10):33-37.

[29]Elliott A J,Hurford N,Penn C J.Shear Diffusion and the Spreading of Oil-Slicks[J].Marine Pollution Bulletin,1986,17(7):308-313.

[30]Lehr W J,Cekirge H M,Fraga J,et al.Empirical studies of the spreading of oil spills[J].Oil and Petrochemical Pollution,1984,2:7–12.

[31]Lehr W J.Progress in oil spread modeling[C]//Proceedings of the Nineteenth Arctic and Marine Oil Spill Program Technical Seminar.Environment Canada,Ottawa,Canada,1996：889–894.

[32]吴晓丹,宋金明,李学刚,等.海洋溢油油膜厚度影响因素理论模型的构建[J].海洋科学,2010,34(2):68-74.

[33]Lehr W J，Fraga R J，Belen M S，et al.A New Technique to estimate initial spill size using a modified Fay-Type spreading formula[J].Marine Pollution Bulletin,1984,15(9):326-329.

[34]石爱平.基于电场感应原理的油膜厚度的测量[D].济南：山东科技大学,2006.

Technical Methods for Marine Oil Spill Quantity Capture

WU Xiao-dan1,2,SONG Jin-ming1,LI Xue-gang1,YUAN Hua-mao1,LI Ning1
（1.Key laboratory of Marine Ecology&Environmental Science,Institute of Oceanology,Chinese Academy of Sciences,Qingdao Shandong 266071,China;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100039,China）

In recent years,marine oil spill has been an important disaster for marine environment and marine resources.Marine oil spill quantity is the important indicator for evaluating the threat and the level of oil spill,with the oil spill area and film thickness are the key parameters for it.The present detection methods for these two parameters are introduced in detail,resulting that the remote sensing technology is the most effective means for oil spill area and the laser-acoustic sensor which based on principles of optical remote sensing and ultrasonic is the most promising measurement for oil slick thickness.Moreover,as a new method,constructing a spreading model for estimating the film thickness has a great potential to be widely used in large-scale business promotion due to its wide range of applications and high accuracy up to 96%.With the development of this technology,assessment of marine oil spill quantity will become increasingly standardized and systematic in future.

capture method;oil slick thickness;oil spill area;oil spill quantity

X55

B

1003-2029（2011）02-0050-06

2010-11-16

国家海洋公益性项目（20080513）；国家海洋局海洋溢油鉴别与损害评估重点实验室开放基金（200912）

吴晓丹（1985–），女，山东胶南人，在读研究生，从事海洋生物地球化学研究。E-mail：wuxiaodan07@ms.qdio.ac.cn

宋金明，E-mail：jmsong@ms.qdio.ac.cn