基于資源等價分析法的海洋溢油生態損害評估模型及應用

李京梅, 王曉玲

(中國海洋大學 經濟學院, 山東 青島 266100)

基于資源等價分析法的海洋溢油生態損害評估模型及應用

李京梅, 王曉玲

(中國海洋大學 經濟學院, 山東 青島 266100)

采用資源等價分析法構建溢油海洋生態損害評估的模型, 重新對2002年渤海塔斯曼溢油事件的潮間帶生物損害進行定量評估, 得出補償修復工程的規模從而估算出針對潮間帶受損資源的賠償額度。資源等價分析法的研究與應用填補了國內在該類方法研究領域的空白, 進一步完善了中國溢油生態損害評估方面的研究, 為各類溢油損害計算提供參考和補償依據。

資源等價分析法; 溢油; 海洋生態損害; 生態損害評估

海洋溢油生態損害是指因海洋石油和天然氣勘探開發、海底輸油管道、石油運輸、船舶碰撞以及其他突發事故造成的石油或其制成品在海洋中泄漏而導致海域環境的下降、海洋生物群落結構破壞及海洋服務功能減弱的損害[1]。海洋溢油造成的生態損害范圍十分廣泛, 不但包括對海洋生物的損害, 還包括對海洋生境(或海洋生態系統的非生物環境)的損害, 甚至對人類健康都會造成直接或間接影響。近年來中國每年排入大海的石油約 12萬 t, 中國近海海域石油的平均質量濃度已達到 0.055 mg/L, 而且污染正日趨加劇。2010年 7月, 大連石油管線爆炸致1 500 t原油泄漏入海, 覆蓋在海面上的原油形成隔離空氣的油膜, 加劇了海洋功能的損害。2011年6月初, 蓬萊19-3油田發生溢油事故, 相關海域的單日溢油最大分布面積達到158 km2, 造成油田周邊海域840 km2的海水由1類水質惡化為劣4類水質, 對渤海灣的海洋生態環境以及附近漁業造成了嚴重的破壞, 對渤海海域生態系統將產生長期影響[1]。隨著溢油事故的頻繁發生及對海洋生態環境的嚴重損害,亟需對溢油的生態損害進行評估, 為保護生態環境,建立溢油生態賠償機制提供技術依據。

國外對于溢油污染事故損害賠償的研究和管理實踐開展得較早。美國最早在1990年的《1990石油污染法》中就建立了溢油生態損失評估體系。各州也都提出了相應的評估方法, 其中較著名的有華盛頓評估公式、佛羅里達評估公式模型等。1995年初,美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)開始使用生境等價分析(HEA)技術, 并將其應用于船舶擱淺、溢油事故發生和有害廢料排放等造成的生境損害評價。自然資源損害評價程序(NRDA)是美國國家大氣與海洋管理局(NOAA)所推薦采取的一種技術, 包括條件價值法(CVM)、生境等價分析法(HEA)以及資源等價分析法(resource equivalency analysis method, 簡稱REA方法)。

中國關于溢油生態損害評估的研究始于20世紀90年代, 其研究成果主要體現為以下幾個方面:(1)建立船舶溢油風險評價方法。多名學者[2-5]應用概率與數理統計理論、灰色統計理論、人工神經網絡理論、線性規劃理論以及層次分析法等對船舶溢油風險評價與應用進行研究。(2)開發船舶油污損害賠償和索賠評估軟件系統, 建立了大連灣船舶溢油損害評估及索賠系統[6]。(3)初步開展海洋溢油環境與生態損害評估方法研究。高振會等[7-9]針對塔斯曼海輪溢油事故, 運用生境等價分析法、影子工程法等對生態損害進行了評估。2007年, 國家海洋局發布了《海洋溢油生態損害評估技術導則》。該項評估導則是專門針對海洋溢油的生態損害進行評估的重要技術依據[10]。國內的研究大多側重于對溢油風險和油污損害的技術方法評估方面, 對溢油損害的評估主要集中在清污費用、漁業經濟損失、財產損失等幾個方面。在海洋生物資源的損害評估方面大多是在溢油發生時所受到的損害, 并沒有考慮到之后一段時間的生態功能損失。REA 方法是近年來在國外得到廣泛引用的生態損害評估方法之一, 該方法基于對受損資源進行補償性修復, 通過估算修復規模,間接評估溢油造成的海洋生態損害, 同時避免直接計算受損資源的貨幣價值而存在的替代價格選擇是否得當的爭議。本文用 REA方法對 2002年渤海塔斯曼溢油事件進行實證分析, 并討論用REA方法估算溢油生態損害量的可操作性。

1 REA方法模型

REA方法通過確定一個補償性修復工程, 并基于修復工程提供的資源和受損資源是對等的假設,估算補償修復工程的規模從而評估出資源受損金額。生態資源的貨幣價值一般不容易估算, 而資源等價分析法能夠通過對受損資源的替代避免直接計算受損資源的貨幣價值。

1.1 REA方法基本步驟

REA方法在評估自然環境損失的過程中主要涉及兩個步驟。第一步是量化自然資源受損規模, 這要利用有關損害程度(例如, 每單位面積的影響)、損害持續時間(例如, 資源恢復所需的時間)以及損害的空間范圍(例如, 面積、河流的長度、或是受到影響的鳥類數量)等指標。第二步是確定一項合適的修復方案(通常是地點), 并對它能提供的生態利益的程度和持續時間進行測量。然后確定這項工程的范圍,以使從修復工程得到的生態服務總收益能抵消自然資源的損害。

最簡單的公式為:

式中AI是損害的空間范圍,tI是損害的時間,I是損害在tI時點跨越AI范圍上的損害程度(損害跨越空間的嚴重程度),tR是補償性修復工程提供收益的時間,AR是修復工程的規模(空間范圍),R是修復工程在tR時點跨越AR范圍提供改善的大小(修復收益/改進的量級),r是貼現率,VI是單位資源的受損值,VR是單位資源的恢復成本。當上式成立時,AR規模的修復工程成本就能估算出來, 這也是對生態損害的測度。

多重時間周期函數則是根據時間是否連續形成的變體, 其公式為:

TI是損害結束的時間,TR是修復工程計算結束的時間。當上式成立時, 修復工程的規模AR就能估算出來, 根據修復工程成本, 確定溢油所造成的生態損害[11]。

1.2 REA模型

1.2.1 確定資源受損期間服務損失的現值

例如, 一起溢油突發事故污染了一定面積海域,使其生態服務功能受損。如圖1所示。

圖1 損害規模的估算Fig. 1 Damage estimation

假設資源受損前的功能是A2, 在T1時刻, 事故發生導致自然資源受損, 自然資源的服務功能下降到A1, 隨著時間的推移, 其功能恢復的變化如圖中曲線, 在T2時刻開始自然恢復, 直至T3時刻恢復到受損前的功能。從自然資源受損開始到完全恢復到初始功能, 需要較長的一短時間, 在這段時間內自然資源不能夠提供原先正常狀態的海洋生態服務功能(資源受損的后果), 這部分損失便是由于溢油污染而導致的生態損害。

設A為該受損資源生態服務功能損失的現值;T1為溢油事故發生的時刻, 也就是該資源受損的時間;T3為受損的自然資源功能恢復到受損前的狀態的時間, 也就是所要計算的該資源生態服務功能損失持續的時間。Q(t)為t時刻該資源受損的面積;I是損害在tI時點跨越AI范圍上的損害程度(損害跨越空間的嚴重程度);r為資源服務價值的貼現率。則有:

1.2.2 估算指定補償修復工程所能提供的服務及服務水平

在對自然資源進行修復時, 主要包括兩方面的工作, 首先是在考慮自然恢復的條件下, 將受損資源恢復到受損之前的狀態。而在這個修復過程中可能需要很長一段時間, 那么在恢復期間, 自然資源的生態服務功能就會喪失, 所以不僅僅是將受損資源恢復到受損前狀態還要考慮恢復期間的資源服務的損失, 這就需要對受損資源進行額外修復。這就考慮到運用貼現的辦法來計算修復規模。對于一些自然恢復的速度比較快的自然資源, 受損資源恢復期較短, 臨時損失較小, 補償修復的數量也將會很小。但是對于自然恢復需要的時間很長的受損海洋資源, 如珊瑚礁和紅樹林, 補償修復的數量將會很大。

在溢油事件從發生到資源完全恢復這一段時間,會產生額外服務的損失。而對這一部分的損失進行的修復稱之為補償性修復[12]。在其自然恢復到原有狀態的基礎上進行的補償性修復工程的所能提供的服務如圖2所示

圖2 修復規模的估算Fig. 2 Reparation estimation

其中B1為所需要補償修復損失而增加的服務功能;Ta為補償修復項目即開始恢復受損資源的時間;Tb為修復工程提供的資源達到最大生態服務功能的時間;Tc為補償修復項目所提供的服務正好能夠補償資源受到污染的損失的時間; 設Q2為所需補償的資源的面積;R是修復工程在tR時點跨越AR范圍提供改善的大小(修復收益/改進的量級), 則有:

1.2.3 估算補償性修復項目的總體規模

根據制定的修復性補償項目所提供的服務所需等于石油泄漏造成的資源生態服務損失, 從而確定補償性修復工程所需的規模。有:

通過以上 3個步驟, 可以初步得出基于受損資源生態服務損失的補償修復工程的規模。確定補償性修復工程的規模即面積Q2以后, 根據單位工程量可以計算出所需要的向相關利益方補償的金額, 科學合理地為環境損害賠償提供依據[13-15]。

2 基于REA方法的溢油生態損害的案例研究

2002年滿載原油的馬耳他籍油輪“塔斯曼海”輪與中國大連的“順凱一號”輪在天津大沽口東部海域23 n mile處發生碰撞, 有原油溢出。隨后幾小時, 海上的油污在海風的作用下形成大約長 2.5 n mile、寬1.4 n mile的溢油漂流帶, 呈東西-西北方向斜臥在曹妃甸南部海域。這給中國渤海海域造成了嚴重的污染, 對海洋生態環境也構成了嚴重的威脅。抵達潮間帶的原油破壞了潮間帶生物的棲息環境, 致使大量潮間帶生物死亡, 改變了潮間帶生物的群落結構。同時, 漂浮在海面上的油污減少了海洋對陸地污染物質如工業廢水、生活污水入海的緩沖和稀釋作用, 從而加劇了其對近海海洋生態環境的壓力。塔斯曼海輪這次溢油事件對潮間帶生物資源的影響自然消除需要數年甚至數十年, 會對潮間帶生物生境造成長期潛在危害。因此很有必要進行生態損害索賠, 以進行補償修復。下面運用REA方法對“塔斯曼海”輪溢油事故對潮間帶資源造成的損害進行評估。

2.1 受損初始條件的設定

2003年 3月經確定, 此次溢油事故造成的潮灘污染面積為154 km2。假設潮灘生物資源自然恢復的時間為8 a, 即到2011年受損資源的生態功能恢復到基線水平。一般情況下, 自然恢復的時間越長, 資源所提供的服務損失將越大。在制定生境補償計劃時,參考發生在美國路易斯安娜州巴列湖近岸的一次溢油事故, 當地政府提出通過種植鹽沼植物的方法,來恢復受損的潮間帶資源。本文假設在確定受損面積的第二年開始實施修復工程, 同時假定通過補償性修復工程種植的鹽沼植物會一直保持良好的生態服務功能, 其提供的期限無限大。

2.2 估算潮灘生物資源遭受污染所造成的服務功能損失的現值

根據公式(3),T1=2003,T3=2011, 假設受損區域根據線性規律自然恢復, 則Q(t)=154－19.25(t－2003)。溢油損害開始于 2002年, 溢油事故發生后,潮間帶濕地生境即損失了 30%的服務水平, 即I為30%。根據國家海洋局《海洋溢油生態損害評估技術導則》的規定, 取社會折現率為 3%, 則在潮灘生物資源自然恢復期間由溢油造成的生態服務價值損失貼現到2003年, 可將公式(3)簡化為

2.3 估算補償性修復項目所提供的服務的現值

假設補償性修復在確定受損面積第2年開始(污染清除、規劃、設計、評估需要是合理的)[14]。

根據前面假定通過補償性修復工程種植的鹽沼植物會一直保持良好的生態服務功能, 其提供服務的期限無限大, 則根據公式(4)有:

2.4 估算補償性修復項目的規模

補償性修復的適宜規模由受損資源不能提供生態服務的貼現值與補償修復項目能夠提供的服務價值的貼現值相等來確定。即A=B, 同時假定VI=VR,從而得出,

求得Q2=5.83 km2

2.5 計算補償性修復項目的總費用

基于REA模型的計算, 得出需要種植大約5.83 km2的鹽沼植物來補償潮灘資源恢復期間的臨時損失。參照海洋生態系統平均公益價值表(表 1), 結合該生境的具體特點, 其平均公益價值應接近于潮灘生態系統, 其值取11.913 78萬元/(hm2﹒a), 則修復補償的費用為6 945.73萬元。 資源修復的成本不僅僅包括所需種植的鹽沼植物的成本, 還包括污染清除、響應成本、修復計劃的制定以及評估等。在這里, 僅對其補償修復工程的價值進行評估[16-17]。

表1 不同類型海洋生態系統的平均公益價值Tab. 1 The average public welfare values of different ocean ecosystems

3 結論與探討

(1)REA方法是基于對受損資源進行補償性修復從而評估溢油導致的生態損失。其核心是公式(2)。REA模型主要是通過對受損量、補償量、補償規模三個關鍵量的確定, 從而估算出對污染所造成的損失金額。

(2)運用REA方法重新對“塔斯曼海”輪溢油事故潮間帶損害進行評估, 估算修復面積5.83 km2, 損失費用為 6 945.73萬元, 該數額比原有學者計算的受損資源的補償金額要大, 主要是由于該方法考慮了在受損資源自然恢復期間的服務功能損失以及所選取的貼現年限的不同。

(3)當然 REA 方法也存在一些問題, 例如如何確定基線狀態資源和受損害的資源, 再如修復的資源之間是否存在對等以及什么時候達到資源基線水平等, 這些問題的確定是非常困難的, 有待于日后做進一步研究探討。

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A model based on the resource equivalency analysis method to evaluate marine ecological damage by oil spill

LI Jing-mei, WANG Xiao-ling
(Economic College, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

Nov., 10, 2011

resource equivalency analysis method; oil spill; marine ecological damage; Ecological damage assess

We built a marine ecological damage assessment model based on the resource equivalency analysis (REA)method. The ecological damage of intertidal biological in the “Tasman Sea” accident happened in the Bohai Sea in 2002 was assesed. Compensation was estimated on the basis of the scale of restoration. This research provided a basis for oil spill damages evaluation and compensation.

X826

A

1000-3096(2012)05-0098-05

2011-11-10;

2012-03-07

教育部人文社會科學研究基地重大項目(2012JDPY03);2012國家社科基金項目(12BJY064)

李京梅(1966-), 女, 河北冀縣人, 教授, 主要研究方向為環境與貿易、海洋經濟、海洋環境資源可持續利用的經濟管理等, 電話: 0532-66786321, E-mail: jingmeili66@163.com; 王曉玲(1988-), 女,山東膠南人, 碩士研究生, 主要研究方向為資源環境、貿易戰略與政策, 電話: 18766205027, E-mail: zuiailingzi@126.com

(本文編輯：劉珊珊)