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arthurzhaojun

至尊木虫 (著名写手)

小木虫元帅

[交流] 【转帖】关于墨西哥湾漏油的科学评述已有6人参与

关于墨西哥湾漏油的科学评述 刊于《南方周末》  
墨西哥湾漏油事件

                   —— 一场正在蔓延的“生态灾难”



2010年4月21日，英国石油公司（BP）租赁的“深水地平线”钻井平台发生爆炸，造成11名员工死亡，36小时后钻井平台沉入墨西哥湾。4月24日平台底部油井开始大量泄漏原油。4月29日，美国政府将该海洋原油污染事件定性为“国家灾害”，6月5日初步估计原油每天的泄漏量在4万桶左右，10日又提升至每天6万桶（9500吨）。至今两个多月，BP公司和美国政府采取数种补救措施，均收效甚微。目前“深水地平线”钻井平台每四天的泄漏量，相当于1989年“埃克森·瓦尔迪兹”号油轮在阿拉斯加泄漏的总量。而后者曾被称为“美国历史上最为严重的环境灾害”。

“堪比‘9.11’的国家灾难”
美国《科学》杂志在其网站的显著位置，用一组动态数据形象说明，此次漏油事件的严重程度及恶劣影响。

“‘深水地平线’探井泄露处高达1亿帕斯卡的压强；仅每天回收的原油价值就一百五十万美元。”

“墨西哥湾尚存5种海龟；29种海洋哺乳动物；2008年渔业收入高达10亿英镑；目前美国在墨西哥湾33%的海域被列为禁渔区；32处生物栖息地受到原油污染的侵袭。”

“为处理溢油，已经布置了735公里的拦油栅；建立72公里的沙护堤；仅6月1日就投放原油分散剂一百万升；”

“120余位科研工作者已经紧急投入此领域研究；美国科学基金会投入175万美元，启动了25个紧急研究项目，已经花费171船时的科考时间”

……

随着时间的发展，这些数据还在不断的攀升。

事件发生后，美国负责监管石油勘探的矿产资源管理局局长直接引咎辞职。总统奥巴马度两度推迟出访、四次亲临现场，并紧急发表非例行全国电视讲话。随着漏油事件的日益恶化，美国政府在此事件上的应急反应，连带此前的能源安全战略，都备受公众指责。奥巴马直接面临着公众的信任危机。政治家将此比喻为奥巴马面临“卡特里娜”飓风，后者在2005年直接造成美国南部1800人死亡。

经济上，“墨西哥湾漏油”事件带来的损失远不止肇事公司——BP公司股票下跌，以及承担200亿美元“托管基金”和上不封顶的赔偿。美国墨西哥湾沿岸诸州的渔业、旅游业遭受重创，美国整个近海石油开发全部叫停，大量石油产业工人失业。经济学家甚至认为，此事件会导致美国经济的二次衰退。处于经济复苏期的美国民众自信心遭受沉重打击。

外交上，英国政府每年六分之一的养老基金来自BP公司的股票分红。美英两国对于该事件处理过程中存在的分歧，已经对两国外交关系带来负面影响。

6月23日，美国一位负责清理墨西哥湾漏油的船长自杀身亡，

“墨西哥湾漏油”事件所引发的种种连锁反应开始显露。该事件已经由“美国历史上最严重的环境污染”，演变为社会影响堪比“‘9.11’的国家灾难”。



堵漏措施，收效甚微
石油被誉为“现代工业的血液”，它是重要的能源物质和化工原料。但是，原油泄漏至海洋后，会发生一系列复杂变化，如扩散、蒸发、溶解、乳化、光化学氧化、微生物氧化、沉降形成深海油团等等。溢油覆盖的海面会减少太阳辐射，阻隔气液交换，直接影响藻类的光合作用，危及整个海洋生物食物链；海面上的浮油浸湿海鸟、动物的皮毛后，会造成其低温死亡。海面以下的油团变成重油后，会沉降在海底，危及海底生态环境。而溢油中含有的有害物质如烃类、芳香烃（PAHs）等，会造成原油污染地区生物急性死亡或慢性中毒。因此原油泄漏往往会给污染海域的生态带来灾难性的破坏。更为严重的是，原油中的致癌物质如烃类、芳香烃，会通过食物链在海洋生物体内累积，最终通过海产品危及人类的健康。

“深水地平线探井”漏油事故发生后，BP公司马上采取数种补救措施。但此时，常规的办法“拦油栅”、“吸油棒”等措施，相对于每天几万桶的原油泄漏量来说，无异于杯水车薪；人们寄予厚望的堵漏办法又屡遭失败。6月24日，“防油帽”被迫重新安装。近两个月广泛使用的化学分散剂，治标不治本；而真正能够达到止漏效果的“减压井”法，虽早在5月初便开始实施，但最早要到8月份才能看到效果。

6月2日，一位在科威特成功封堵数百个泄漏油井的工程师，提出了一个大胆的建议：直接用管路输送钢球堵住漏洞。美国能源部长朱棣文对此表示，办法很简单但是论证起来却很复杂。这个办法看起来有些荒诞，但是，“没有变得更坏也许就是最好的办法。”

进入六月末，随着墨西哥湾热带飓风季节的来临，堵漏工作将会变得更加困难。

无奈之下，路易斯安娜州州长曾建议修建高2米，长160公里的沙堤来抵御浮油。由于沙堤在暴风雨中的稳固性，以及抵御原油效果备受专家质疑，路易斯安那州最终建立了70公里的沙堤，以用于防止湿地遭受溢油侵蚀。

此外，BP公司在此次事件中广泛使用的化学分散剂也备受质疑。分散剂是一种类似餐具洗涤液的表面活性剂，可以中和原油中的酯基，使原油分散成微小的液滴，这些小液滴可以直接被微生物降解转化。BP公司目前使用的两种分散剂Corexit 9500和 Corexit EC9527A，前者主要针对新泄漏的原油，后者则对风化的原油起作用。此次事件中使用的分散剂剂量之大前所未有，BP公司每天的投放量在几十吨以上。《自然》杂志的相关报道指出，分散剂可以减轻海面上浮油对生物的伤害，但是对于海底的原油污染却无能为力。而且已经有实验证明，化学分散剂对鱼虾等海洋生物会造成危害。况且，如此大量化学分散剂的使用是否对“嗜油微生物”造成影响还不得而知。

目前最为安全有效的办法，也许当属利用微生物对污染海域进行“生物修复”。自然界中每年有130万吨的原油通过渗透泄露到海洋，但是这些原油绝大多数可以被“嗜油菌”降解掉。这些“嗜油菌”包括深海食烷菌 (Alcanivorax）、解环菌属(Cycloclasticus)等。原油中的烃类物质，对于它们来说成了生长必需的碳源。人们可以利用这些“嗜油微生物”，来降解原油中的烃类物质，甚至多环芳烃。

但是人为原因造成的原油泄漏，会远远超过以上自然菌群的分解能力。目前，人们利用自然界中分离出的超级“嗜油菌”或者实验室里构建的基因工程菌，通过向其生长环境添加其他氮源、无机磷等营养成分，促进这些“嗜油菌”生长繁殖，达到污染海域生物修复的目的。这种技术已经在1989年“埃克森·瓦尔迪兹号”油轮漏油事件中得到了应用。

事实上，目前墨西哥湾原油污染区域的溶氧水平下降，已经表明“嗜油菌”开始大量生长繁殖。但是，按照现有原油泄漏量计算，进行污染海域的生物修复需要5000吨以上的海洋烷烃降解菌。无论是自然环境产生还是人工培养，这在短时间内都是难以实现的。

“没有吸收教训”，二十年后重蹈覆辙
在“墨西哥湾漏油”事件发生之前，“埃克森·瓦尔迪兹号” 油轮在美国阿拉斯加湾的漏油曾被定义为“美国历史上最为严重的环境污染”。

1989年发生的“埃克森·瓦尔迪兹号”漏油事件，漏油总量42,000,000升，只是相当于“深水地平线”钻井平台的每四天泄漏量。但是，该事件却造成了阿拉斯加湾生态环境的毁灭性灾害： 2,100公里海岸线遭受污染，25万只海鸟、近4000只海獭、300只斑海豹、250只白头海雕以及22只虎鲸死亡；由于大马哈鱼和鲱鱼产卵区遭受原油污染，直接导致此前一度繁荣的鲱鱼产业频临破产。该原油泄漏事件造成阿拉斯加地区捕捞业损失近200亿美元、旅游业损失近190亿美元，而泄漏的溢油对生态造成破坏则是难以用金钱衡量的。

    事发后，美国政府耗费大量人力、物力用于清理泄漏原油，当年负责清理油污的团队，在高峰期人数到1万人，拥有一百余架飞机。

2001年由美国国家海洋和大气管理局（NOAA）资助的科学研究表明，即使过去十余年，事发地“威廉王子港”的海岸上仍残存8,000升的原油，在基奈半岛和卡特迈国家公园，原油污染应经扩散到450英里远的地方。原油降解的速率不过每年4%左右，因此原油污染的彻底清除需要花费几十年甚至一个世纪的时间。而这期间，虽然像苯、甲苯这样的单环烃类可能挥发掉，但是更具毒性的多环芳烃类物质，却基本保持着和泄漏事故发生之初相同的水平。

《科学》杂志2003年刊发的综述认为，该事件对生态环境的长期破坏超出人们的预想。生态毒理学的研究表明，原油泄漏不仅直接导致藻类、无脊椎动物、海鸟、哺乳动物的急性死亡，而且，污染海域动物体内细胞色素P450酶水平严重超标，这表明原油泄漏后残存的有毒物质将长期处于亚致死量水平，依旧危害生态环境。

2009年，《科学美国人》杂志为纪念“埃克森·瓦尔迪兹号”油轮漏油事件二十周年，以“为下一次漏油事件准备”为题，总结预防海洋石油污染的相关措施。人们不曾料到，文章的标题竟会“一语成谶”。二十年后，“埃克森·瓦尔迪兹”号漏油事件——“美国历史上最为严重的环境危害”， 这一纪录被墨西哥湾的“深水地平线”改写。

近日，世界自然基金刊出标题为“没有吸取教训”的文章，一针见血的指出，二十年来各国政府和石油行业没有吸取“埃克森·瓦尔迪兹”号的教训，这才是生态灾害再度上演的真正原因。

“原油的泛滥与科学的匮乏”
此次墨西哥湾漏油事件发生后，美国政府和BP的应对措施备受质疑，这很大程度上源于，深海油井的泄漏方式不同于以往海面上的船舶泄漏，而且此次原油泄漏量之大远远超出了专家的经验范围。“往往第二天需要拿出解决解决方案的问题，常常耗费科学家数月时间去研究”，这些都导致应对措施不及时、不到位。这同时也暴露了“海洋原油污染”领域科学研究的匮乏、滞后。

1989年“埃克森·瓦尔迪兹”号漏油事故发生后，美国曾经掀起过“原油污染”的研究热潮，但是随着此事件在人们记忆中褪去，研究工作日渐趋缓，仅直接从事此领域研究的工作人员就缩减了三分之一。这也是导致如今“深水地平线”堵漏不利的重要原因，《自然》杂志就以“原油的泛滥与科学的匮乏”为题就此作出评述。

漏油事件发生后，当务之急是对海洋污染程度作出准确判断，并预测出原油污染可能波及的海域。但是，此次原油泄漏点位于海平面以下一千多米，原油泄漏过程中，伴随着甲烷气体的释放，以及化学分散剂的使用，溢油在浮出水面前会形成微米级的液滴。这些液滴在海面以下形成大量的油团，这才是原油泄漏看不见得“阴霾”。也正因如此，事发两个月，原油泄漏的准确数字都难以估计。

为此，NOAA投入110人的团队，根据定点采样数据，通过建模的办法，来预测墨西哥湾原油污染可能波及范围。其预测结果连同遥感卫星的气象分析，科考船、陆上科学家等对墨西哥湾生态环境的监测数据，公布在NOAA下属网站（GeoPlatform）上，并每天进行数据更新。6月23日，NAOO、EPA和白宫联合发布了关于原油泄漏的首份科研报告。

面对日益严重的原油污染，政府机构、企业和相关科研单位的科学家都紧急投入此领域研究。美国自然基金会启动了175万美元的紧急科研启动基金， NAOO有5艘科考船驶入污染海域进行频繁取样。BP公司也承诺提供5亿美元用于研究原油泄漏对生态破坏的长期破坏。

由于传统方法中，采用观察海域中浮油面积来预估原油泄漏量和污染程度，受海洋湍流、水油气混合干扰。利用卫星云图又受天气因素影响。目前，美国科学家科学家正在积极开发新的定量方法，通过测定海水中的甲烷来评估原油的污染程度。

BP公司工程师发现此次原油泄漏中40%的物质为甲烷。海洋科考船也进一步证实，原油泄漏区深海水域的甲烷含量超标，最高甚至达到正常值的一百万倍。对于原油及甲烷对海洋生物的危害，科学家们正在对从单细胞藻类到金枪鱼的整个食物链进行监视。并利用“生态毒理学”的研究方法，判定海豚、抹香鲸等暴露在原油有害成分下的生存阈值。此外，研究人员还对污染地区植物的生长速率、光和作用进行跟踪调查。

原油中的多环芳烃类物质，以及此次大量使用的化学分散剂都是食品安全的隐患。常规办法检测海产品中PAHs需要7天时间，即便是NAOO的毒理实验室也需要至少三天时间。目前，赛默飞世尔公司正在建立“紧急毒理实验室”，利用气相分析手段建立多环芳烃类化合物以及分散剂的快速检测方法，用以预防原油污染带来的食品安全问题。

6月23日，负责清理溢油的一名美国船长自杀身亡后，长期暴露在原油泄漏环境会对人类身体、心理健康造成哪些危害，也进入了科学研究的范畴。

“亡羊补牢”莫如“曲突徙薪”
“墨西哥湾漏油事件”发生在经济、科技高度发达的美国本土，肇事方BP公司拥有世界上最为先进的石油开发技术，但面对“深水地平线”原油泄漏，仍然束手无策。BP公司承担的200亿美元的保证金看似金额巨大。它似乎可以承担渔业、旅游业的经济损失以及清理溢油的各项成本。但是，生态环境的破坏又由谁来买单呢，生态坏境让我们每个人收益，却又不专属于任何人。它的赔偿如何计算，又如何实施呢？《自然》援引生态经济学家的话，墨西哥漏油事件给生态环境带来的损失要远远大于上述保证金，它至少在340亿到6700亿美元。

“墨西哥湾漏油事件”再次说明，亡羊补牢远不如曲突徙薪，防患于未然。面对梦魇般的原油污染，必须事先建立起严格的监控体系、完备的应急预案。

世界自然基金就此提出以下具体措施：设立原油运输的“禁止通行区”；延缓近海石油的开采并进行充分的风险评估；实施严格的生态保护措施；建立国际通用法规等等。

我国是世界第二大石油进口国，这其中90%原油通过海上船舶运输。同样也存在着原油泄露污染近海的隐患。更为严重的是，我国当前已经处于环境污染事故高发期，近年石油化工企业造成的水污染事件屡见不鲜。从2005年吉林石化苯污染松花江，到近年频发的儿童血铅事件。这些都是由于化工企业的无限制排放或者突发事故造成的典型水质污染事件。

面对公共环境突发事件，政府，企业、科研单位的紧急协调应对，显得尤为重要。美国墨西哥漏油事件尚未最终解决，但是此事件过程中，美国政府的高度重视，科学研究的迅速跟进，以及污染信息及时透明的在线公布等等，都是值得借鉴的。这不禁让人想起当年吉林石化苯车间爆炸后，企业信誓旦旦的保证，“爆炸只会产生水和二氧化碳，不会污染水源” 。而事实上，苯泄漏却造成松花江流域严重水污染，哈尔滨市停水数日，影响甚至波及邻邦。当年企业方所谓的科学解释闻之可笑，但是如今放在“墨西哥湾漏油事件”的语境下，却让人后背发凉。“爆炸只会产生水和二氧化碳”这句话暴露的远不止是科学上的无知。这句话背后隐含的是，政府监管的不利，企业道德的缺失，以及科学研究、公众传媒的缄默！

也许，墨西哥湾离我们很远，生态灾难离我们却很近。

本文引用地址： http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=340324
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追求卓越
1楼2010-07-02 00:51:00
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喜马拉雅战士

金虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
只有这种论文才能让那些置环境于不顾的人又稍微的警醒
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天生我材必有用
9楼2012-11-19 10:38:40
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arthurzhaojun

至尊木虫 (著名写手)

小木虫元帅
这是一组墨西哥湾漏油事件的新闻：http://www.msnbc.msn.com/id/3032619/#38001077
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追求卓越
2楼2010-07-02 00:53:22
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arthurzhaojun

至尊木虫 (著名写手)

小木虫元帅
《墨西哥湾漏油事件科学评述》的写作初衷  
近日，其实我一致关注“墨西哥湾漏油”事件，也期待希望从科学的角度，对该事件进行解读。于是，我尝试着写了一篇述评。

      主要想说明以下问题：

一、如何解读奥巴马把“墨西哥湾漏油”比作“911式的国家灾害”。

二、从科学的角度，说明原油泄漏对海洋生态的危害，以及该事件发生后，美国政府和BP采取了哪些补救措施。

三、介绍20年前该事件的翻版“埃克森·瓦尔迪兹号”漏油事件

四、科学界在应对漏油事件上做了哪些最新工作。

以上素材基本来自《科学》、《自然》、《科学美国人》，《华盛顿邮报》等国外主流媒体。这其中最为有意思的三篇文章是：

《科学美国人》的“20 Years After the Exxon Valdez: Preventing--and Preparing for--the Next Oil Spill Disaster”

世界自然基金组织的“Lessons Not Learned：20 Years After the Exxon Valdez Disaster Little Has Changed in How We Respond to Oil Spill s in the Arctic”

《自然杂志》 的“Flood of oil, drought of research：Scientists frustrated as questions about the Gulf of Mexico oil spill go unanswered”  

本文正是在以上素材上搭建而成。行文过程中穿插着“石油污染”、“化学分散剂”、“微生物修复”等科学名词的解释。  

本文引用地址： http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=340326
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追求卓越
3楼2010-07-02 00:54:40
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shhongyuan6331

木虫 (正式写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
一场史无前例的生态灾难！
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4楼2010-07-02 05:43:30
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