墨西哥湾溢油事件生态影响分析

董文婉 王彦昌 吴军涛

(中国石油集团安全环保技术研究院有限公司)

0 引 言

2010年4月20日，发生在美国墨西哥湾的溢油事件被称为美国历史上最严重的石油污染环境事件。虽然在墨西哥湾溢油事件发生之前，石油对沿海生态环境的影响已经有所研究，但针对这种污染规模和范围如此之大的事故所造成的长期生态影响追踪研究和报道却相对较少。至2020年，经过十年的自然恢复和人工生态修复，多项跟踪研究表明，墨西哥湾的生态环境并没有恢复到事故发生之前。

1 墨西哥湾溢油事件

1.1 墨西哥湾溢油事件回顾

2010年4月20日，英国石油公司(BP)在墨西哥湾探区的“深水地平线”钻井平台在作业过程中发生了油气泄漏并引发两次爆炸，造成11人死亡，17人受伤。大量油气从1 500 m深处泄漏进入海洋，平台在持续燃烧约36 h后，沉入墨西哥湾[1]。

泄漏在短时间内未得到有效控制，到4月28日，根据美国国家海洋和大气管理局估计，原油每日泄漏量高达700 t。海岸警卫队和救灾部门提供的数据显示，浮油覆盖面长160 km，最宽处72 km。2010年6月初的卫星图像显示，海面上的漏油覆盖面已达2.4×104km2[2]，与此同时，在墨西哥湾石油泄漏点80 km外的海岸和滩涂上均发现了石油残留[3]。

至9月19日，伴随着一系列封堵措施的完工，美国原油泄漏事故救灾小组宣布，墨西哥湾漏油井被永久封堵。事故造成了至少70万t原油泄漏入墨西哥湾。在此次漏油事件中，泄漏的大量原油未经处理直接进入海水，随着原油扩散而形成大面积的油膜，导致下层海水含氧不足，同时原油中的有害物质等对海水的物理和化学性质造成了严重的影响[4]。

1.2 墨西哥湾溢油事件应急处置措施

墨西哥湾泄漏事件发生后，4月25日，BP公司首先通过铺设围油栏、稻草墙和防护堤坝等措施控制污染扩散。但效果不理想，主要是因为围油栏、稻草墙等措施对于水表泄漏源(如油轮泄漏)更有效，而对围挡来自海底的污染源则效果较差。

为了控制溢油污染海洋的范围，BP打造了一个顶部开孔的钟形控油罩，希望罩住泄漏点，将原油从顶部吸送到海面的油轮上。并在控油罩下沉的过程，缓缓注入甲醇，为了防止天然气在低温高压的环境下形成甲烷水合物，堵塞了控油罩顶部的输送口。用这个控油罩，BP公司在8月4日成功“盖住”墨西哥湾海底的漏油油井，并开始通过上方安装的管道，将油井泄漏的原油和天然气直接输送并收集。采用该方法后，大部分泄漏原油被控制住，直到漏油井被永久封堵[4]。

墨西哥湾溢油事件发生的几十天内，每天投放大量分散剂。约有5 300 m3的分散剂被喷洒到水面上，另外有2 900 m3的分散剂直接注入到井口。这种直接将分散剂注入井口的措施是首次采用，研究表明，在深水下井口内直接注入分散剂，可以减少浮油上升到海面。根据估算分散剂作用于约11万t原油，约占墨西哥湾泄漏油量的16%[5]。

2 溢油泄漏造成的生态影响

墨西哥湾溢油的规模大且持续时间长，对整个墨西哥湾北部区域的海洋环境产生了广泛的影响。原油泄漏对海洋环境中的水环境、生物圈、岸滩、大气圈都造成污染和破坏，甚至威胁人体健康。

2009年，墨西哥湾地区的海洋生物调查显示该区域约有15 700种海洋生物。2010年，墨西哥湾泄漏事件发生后，至6月25日，在溢油区域共1 074只海鸟、417只海龟和48头海豚及其他海洋哺乳动物死亡[6]。而在事故发生的一年内，约有7 500只海豚死亡，1 150只海龟搁浅或死亡，千只海獭、斑海豹、白头海雕等动物死亡；而该海域的蓝鳍金枪鱼、棕颈鹭等动物也受到严重的生存威胁，甚至在墨西哥湾1 500 m下的深海冷水区，也至少发现40处大型珊瑚礁群落濒危或死亡，墨西哥湾的生态系统遭受到重创[7]。

2.1 溢油对鱼类的影响

当石油泄漏到海洋中，漂浮在水面上的石油迅速扩散，形成油膜，阻碍水面与空气接触，减少水中的溶解氧，可以导致幼鱼窒息。有实测表明，1 t石油形成油膜覆盖的水面面积可达到5×106m2。墨西哥湾泄漏形成大面积的油膜，导致水面与大气隔绝，造成下层海水含氧不足，也破坏海洋的自净能力，使海洋中大量的浮游生物和幼鱼因缺氧而死[8]。

当水体中含油量达到0.1 mg/L时，会对水生生物及鱼类产生有害影响。根据文献，一些海洋浮游生物的石油急性中毒致死浓度为0.1～10 mg/L，在溢油污染范围内的海域约有30%～50%的浮游生物受损，生物量会明显下降。高浓度的石油会使鱼卵、幼鱼在短时间内中毒死亡，而低浓度的石油会产生慢性毒理作用而干扰鱼类繁殖和发育[8]。由于原油在水中会发生乳化作用变得更加难以分解，所以墨西哥湾事故中，作为措施大量投放了分散剂[9]。分散剂虽然会加快石油的分解，但也增加了污染水域的毒性，加大了对污染水域浮游生物和幼鱼的短期危害[5]。

2.2 溢油对底栖生物的影响

由于部分溢油会下沉到水底，溢油对底栖生物也有危害。底栖生物，如珊瑚礁和牡蛎等，对墨西哥湾海岸生态至关重要。珊瑚是很多海洋生物的重要栖息地，而每只成年牡蛎每天可以过滤多达0.19 m3的海水[3]。当溢油接触到海岸，将导致滩涂生物窒息死亡或者中毒死亡，其中一些固有性生物如牡蛎、贝类等会深受其害。对于幸存的被污染底栖生物，因为难以消除的油臭味，使贝类、虾、蟹以及紫菜等经济海产品不能食用。

底栖环境被污染，会严重影响栖息在珊瑚礁等底栖鱼类的生存，海底沉积物中未经降解的石油又可能随着水流回到海水中造成二次污染[1]。

2.3 溢油对鸟类的影响

原油泄漏对于鸟类也有影响，落到海面搜索食物的鸟类的羽毛会粘上污油，这些有机物会溶解羽毛上的油脂，破坏羽毛的结构，导致鸟类丧失保暖、游泳、潜水、飞翔等能力。有些鸟类因为误食油块而导致消化系统阻塞。

有研究指出原油对鸟蛋的孵化率也有影响，对于那些繁殖力弱的珍惜濒危鸟种，会因溢油而面临绝种的危险[10]。

3 墨西哥湾溢油造成的长期影响及所采取的补偿措施

至2020年4月20日，墨西哥湾泄漏事件已经发生了十年，在近几年的研究统计中，许多被研究的海洋生物，体内污染物残留最多的个体被发现并未生活在当年泄漏最严重的海域。这可能是在污染发生的十年里，水中的石油污染物已经随着风暴和海流移动或油污附着在浮游生物上进入食物链，随着食物链移动而转移，并对鱼类、底栖生物、鸟类和珍稀濒危生物等造成影响[11]。经过十年间的数百项从分子生物学到生态学的研究，美国官方把墨西哥湾石油泄漏造成的生态破坏评价为“对墨西哥湾北部造成生态系统层面的损害”[12]。

针对严重的生态长期影响，BP公司建立了“海湾海岸索赔工具(Gulf Coast Claims Facility，GCCF)”的赔偿方案，于2011年支出50亿美元作为赔偿基金，另支付了约17亿美元用于承担清洁成本和重建石油项目。而经过长达5年的谈判，BP公司于2015年进一步赔偿187亿美元。其中81亿美元用于墨西哥湾沿岸受影响的5个州(亚拉巴马州、佛罗里达州、路易斯安那州、密西西比州和得克萨斯州)的海洋生态修复补偿工作[13]。

在墨西哥湾北部海域和沿海陆域进行的生态修复措施涉及各个方面，持续数十年。

3.1 对鱼类的长期影响及补偿措施

为了研究墨西哥湾原油泄漏事件对鱼类的长期影响，有科研团队从2011—2018年对墨西哥湾受石油污染的359个不同区域，采集了涵盖91个种类的2 500多条鱼类样本，研究发现所有样本体内残存的主要污染物为PAHs(多环芳香烃)，同时在鱼的肝脏和胆汁中也发现了有毒的原油成分，受到污染影响比较严重的鱼类，如黄缘石斑鱼，其肝脏组织中的原油污染物浓度增长了800%以上[3]。

鱼类的生态补偿措施主要是修复鱼类的产卵场和栖息地。首先要确定墨西哥湾不同种类的鱼群的产卵场、鱼卵漂流孵化通道等，再定点进行修复。

对于墨西哥湾的主要经济鱼类，如斑点海鳟，数量减少的原因包括捕捞增加、水质变差、栖息地减少等。目前主要的生态修复是增加栖息地，比如政府在佛罗里达州的罗宾逊保护区内进行了退耕还林，恢复了海岸的红树林和湿地，为沿海生物提供更多的栖息地。这个项目会提高当地斑点海鳟等鱼类幼鱼、牡蛎和沿海鸟类的数量。除此之外，2019年政府启动了一个为期5年的研究项目，研究如何更有效地帮助斑点海鳟提高数量[12]。

对于生活在墨西哥湾的溯河性鱼类，如海湾鲟，大部分时间生活在海水里，在产卵季洄游至淡水栖息地产卵。恢复海湾鲟的数量重点在于增加海湾鲟的产卵场和拓宽洄游通道，因此修复工作包括拆除了密西西比河三角洲流域的一些小型水坝并恢复了河道的自然环境，以便扩大海湾鲟的产卵场，重新连接旧的洄游通道。

经过近十年时间，生活在墨西哥湾的一些海洋经济鱼类的肉质中PAHs的含量已经达到了可食用标准，但其肝脏中PAHs的水平仍高于泄漏前的水平[12]。

3.2 对底栖生物的长期影响及补偿措施

墨西哥湾溢油事件，对底栖生物也有长期影响。从事故发生的2010—2011年，300多种珊瑚受到了溢油沉淀物的损害，到2014年，在距离深水地平线泄漏井口68 km以外的珊瑚上，仍可以发现因为石油污染而受损致死的珊瑚。而溢油事故后多年累计减少的牡蛎数量多达83亿只[1]。

墨西哥湾溢油事件建立的基金，已对加尔维斯顿湾多个地区的牡蛎礁进行了生态修复工作，但目前科学技术只能应用于浅水珊瑚和牡蛎礁。对于受到墨西哥湾溢油事件影响的深海珊瑚礁，并没有有效的生态修复手段，只能保护这些深海珊瑚礁免于更进一步的损害，近十年州政府的主要措施包括：绘制深海珊瑚群落分布图、扩大相应的海洋保护区的范围，使更大面积的深海珊瑚受到保护[12]。

3.3 对鸟类的长期影响及补偿措施

墨西哥北部海湾32%的笑鸥因为此次泄漏导致死亡。2010—2013年，笑鸥的数量减少了约60%。事故直接导致了10 000～19 000只褐鹈鹕的死亡，而事后几年内褐鹈鹕的数量减少了12%[12]。事故发生的数年后，调查生活在墨西哥湾北部的潜鸟，在其脂肪、羽毛、卵中，仍能监测到石油物质[8]。由于几年内鸟类的大量减少，反而造成墨西哥湾北部的鲱鱼数量小幅上升，专家指出此事故对墨西哥湾北部鸟类的影响已经造成了“食物链层面的改变”。

在墨西哥湾溢油事故中，路易斯安那州屏障岛的海滩、湿地受到了严重污染，这些岛屿多为海鸥和其他鸟类的栖息地。作为溢油事故的后续生态补偿措施，州政府和联邦政府通过生态影响评估，决定对其中4座屏障岛进行生态修复。目前其中3座岛屿(凯洛湖岬角、贝壳岛、切尼尔龙基尔岛)已经基本完成了修复工作，恢复了6.9 km2海滩栖息地和近1.2 km2的潮汐湿地栖息地的生态环境。这些栖息地将有助于改善褐鹈鹕、燕鸥、笑鸥等鸟类的筑巢和繁殖环境[3]。

3.4 对珍稀濒危生物的影响及补偿措施

美国国家野生动物联合会发布的一项研究表明，在墨西哥湾污染的十年间，几种当地较为有代表性的珍稀物种，均受到了巨大影响。例如：肯氏龟是世界上最小的海龟，只在墨西哥湾筑巢，属于濒危物种。墨西哥湾泄漏事件之后，半数的肯氏龟在上岸时有接触石油的迹象，成年雌性海龟数量减少了20%。生活在墨西哥湾的布莱德鲸种群数量至少减少了17%，根据2018年的估算，出现在墨西哥湾北部的布莱德鲸只剩33头，已经面临在此区域灭绝的危险[12]。

因为墨西哥湾溢油，在2010—2014年受污染的海岸发现超过1 000头海豚尸体。2018年进行的研究表明，墨西哥湾现存的海豚中疾病概率仍很高，其中55%为肺部感染。而污染严重地区的成功分娩率不足正常的四分之一[7]。这种影响可能会持续数十年。

而近十年来，对于珍稀、濒危动物的补偿措施主要有两方面，首先要保护存活种群的健康繁殖，其次通过生态修复恢复其生境。

保护墨西哥湾受石油污染的种群健康繁殖，主要的措施包括：在得克萨斯州水域的捕虾网上增加驱逐海龟的设备，以防止海龟缠绕在捕虾网上；研究人类活动产生的海洋噪声问题，并将限制石油和天然气生产活动的噪声；增加人力搜索和医治搁浅的海豚，并统计墨西哥湾事故后的珍稀动物种群数量，及时纳入《濒危物种法》的濒危物种，以便得到更多法律上的保护等[12]。

而对珍稀濒危动物的生境修复，包括了重建牡蛎礁和沿海重要的生境项目，这样会增加蓝蟹等海龟的食物来源，而重建河流入海处的三角洲、沼泽地等，则可以为海豚提供更多的鱼类和贝类为食。

4 结 论

墨西哥湾溢油事故是美国历史上最严重的溢油事故。十年的跟踪研究已证实当发生这种规模的溢油事故，无论是对生物个体的健康还是整个生态环境都具有长期的影响，这甚至可能加速墨西哥湾一些濒危物种的灭亡。尽管针对生态采取了一些补救性措施，但需要耗费上亿美元的投入，而且恢复效果缓慢，专家预计完全恢复到事故前状态可能需要十数年的时间。因此防患于未然，才是保护生态环境不被溢油事故破坏的最佳方法。