基于溢油風險的海岸帶生態環境敏感性評價研究
——以遼東灣為例

曹 可，許 妍，梁雅惠

（國家海洋環境監測中心，遼寧 大連 116023）

基于溢油風險的海岸帶生態環境敏感性評價研究
——以遼東灣為例

曹 可，許 妍，梁雅惠

（國家海洋環境監測中心，遼寧 大連 116023）

隨著經濟的發展和社會的進步，人類對石油的需求激增，石油運輸業和開采業規模不斷擴大，航運活動日趨頻繁，油泄漏事故時有發生，對海岸帶生態系統造成難以估量的影響。因此，針對溢油風險，辨識和評價海岸帶生態環境敏感性，了解溢油敏感因素空間分布狀況，為海上溢油應急反應決策提供科學依據，對保護敏感環境資源、維護生態環境健康具有重要意義。研究立足于海域資源的生態視角與社會經濟視角從海岸資源、生物資源及人類利用資源，探討建立溢油敏感性評價指標體系與環境敏感指數的核算方法，并以遼東灣進行實證分析，揭示遼東灣海岸帶生態環境敏感性空間分布規律，為溢油應急反應提供科學依據，進而保護敏感環境資源。結果表明，遼東灣溢油敏感程度在空間分布上呈現明顯差異化，敏感性指數在0.06～1.58之間，運用ArcGIS將其劃分為高、中、低3個等級。其中，盤山縣、綏中縣、凌海市、興城市和瓦房店市敏感性指數在0.98～1.58之間，呈現較高水平，但敏感性來源不盡相同，因此，各縣（市、區）溢油應急響應上應有所側重。

溢油；敏感性；海岸帶；遼東灣

隨著經濟的發展和社會的進步，人類對石油的需求激增，石油運輸業和開采業規模不斷擴大，航運活動日趨頻繁，油泄漏事故時有發生，特別是海上溢油事故對海洋生態系統和人類健康造成的危害越來越顯著[1]。據統計，1965-1997年，全世界船舶溢油事故中，溢油總量在萬噸以上有79起，總溢油量為414．6萬t[2]。1973-2007年，中國沿海共發生大小船舶溢油事故2 742起，平均每4.5 d發生一起。我國“十五”期間，僅在渤海發生的重大溢油事故就有16起，占到全國溢油事故總數的46%[3]。此外，在石油儲藏和石油開采方面，海洋溢油污染風險也日趨嚴重。2010年4月，英國石油公司租賃的位于美國墨西哥灣的“深海地平線油井”一座半潛式鉆井平臺爆炸起火，美國將其列為國家級災害，石油的持續外溢引起了世界范圍的廣泛關注。同年7月，我國位于遼東半島南端的大連新港一艘30萬t級外籍油輪卸油時輸油管線爆炸，并引發大量原油泄漏。2011年6月，蓬萊19-3油田發生泄漏。溢油事故使得海洋生態環境受到不同程度的損害，特別是海上運輸及油田的開發等引起的突發性溢油，對海洋生態系統的破壞尤為嚴重。

海岸帶地處陸地和海洋兩大生態系統的過渡帶，屬于自然界水圈、巖石圈、大氣圈和生物圈相互作用最頻繁、最活躍之處，是受溢油影響最敏感的地區，一旦發生溢油必將對海岸帶生態環境帶來嚴重影響和損失。因此，辨識和評價海岸帶生態環境敏感性，了解溢油敏感因素的空間分布狀況，為海上溢油應急反應決策提供科學依據，對保護敏感環境資源、維護生態環境健康具有重要意義。目前，國內外學者對陸域生態系統敏感性進行了較為深入的研究[4]。早在1980年，Suffling就提出了從生態敏感到生態擾動的指標[5]；Rodriguez研究了大陸架生態敏感性[6]；Biek使用兩類生態敏感性分析了脊椎動物的下降[7]；Japtap則研究了濕地生態敏感區的海草生態系統[8]。海洋方面，美國于1976年由RPI公司與美國海洋及大氣總署（NOAA）合作發展出來一套關于環境敏感度指標（Environmental Sensitivity Index,ESI）的指南，對于溢油污染緊急應變及海岸管理均有其重要貢獻[9]。該指標結合地理資訊，已應用于本土海岸線、阿拉斯加及五大湖等，并在美國各州均已建立圖檔供公開使用。其他國家如日本環境省也于1990年代引進，稱為脆弱沿岸海域圖，應用于海岸溢油污染事故評估；加拿大對于極地區域的各項活動（如破冰船、水面運輸、冰上車輛、直升機等）對生態的影響，也考慮借鑒ESI的概念來建立相關環境敏感地圖。丹麥在開發格陵蘭外海油田時，由能源部及當地油礦局主導，也參考美國的分類及標示建立了ESI，作為溢油發生時應急之需；泰國也應用了ESI地圖結合海岸水質指標來建立海岸管理體系，依據其涵容能力來控管入海河川的污染排放。但目前我國針對溢油風險下的海岸帶生態環境敏感性研究相對滯后。本研究立足于海域資源的生態視角與社會經濟視角從海岸資源、生物資源及人類利用資源，探討建立溢油敏感性評價指標體系與環境敏感指數的核算方法，揭示海岸帶生態環境敏感性空間分布規律，應用GIS技術與管理溢油敏感資源圖，預期能有效揭示不同敏感等級的生態環境資源時空分布特征，為溢油應急反應提供科學依據，進而保護敏感環境資源。

1 海岸帶生態環境敏感指標

生態環境敏感性是指生態系統對人類活動干擾和自然環境變化的反映程度，說明發生區域生態環境問題的難易程度和可能性大小。其評價實質上是對現狀自然環境背景下潛在的生態環境問題進行明確的辨識，并將其落實到具體的空間區域。敏感性高的區域，生態系統容易受損，易產生生態環境問題，是生態環境保護與恢復的重點，也是人為活動受限或者禁止地區。溢油污染程度不同，其所受到的損害也各不同。因此，海岸因其地質、地形、生物及生態等差異，對溢油具有不同敏感度，環境污染及損害程度也各有差別。借鑒NOAA環境敏感度指標及相關研究基礎上[10-11]，從海岸分類、生物資源、人類利用資源等三大方面構建基于溢油風險的海岸帶生態敏感性評價指標體系。

1.1 海岸分類

一段特定岸線的易損性通常從岸線類型（底質、顆粒尺寸、坡度、面積范圍）、海岸對波浪和潮汐能量的掩蔽程度、岸線周圍的生物及其對油的敏感性、清除的難易程度等方面綜合考慮，所有這些因素用于確定岸線的相對敏感性，因此敏感度的分級要考慮物理環境、底質、岸線類型、生物類型、底質的運移、生物的歸宿和影響等諸多彼此關聯的因素。

1.2 生物資源

生物資源狀況是決定該地區溢油敏感程度的重要內容，主要指可能受到溢油影響的重要生物類別。在海岸地區各類生物分布非常廣闊，許多生物對油污的影響是非常脆弱的，但由于有些生物可能占據相當大區域，其中混雜各類動植物，因此對于敏感度辨識并不明確，有必要選取具有特殊意義的區域或主要代表物種，具體包括：海洋生物物種受到有害物質的威脅瀕于滅絕；海洋生物的高自然繁殖區；重要海洋生物物種的產卵、哺育區以及海鳥和海洋哺乳動物的遷徙必經之地，稀有或脆弱的生態系統如珊瑚礁、海草床、紅樹林、濕地等，魚群等的關鍵生活區域。

1.3 人類利用資源

人類利用資源是指可能受到溢油影響的一切有關的人類活動及相關設施。溢油污染亦可對人類使用資源產生重大影響，特別是漁業及觀光旅游業，具體見表1。其中，除漁場（捕撈及養殖）、保護區受污染或開發沖擊而至生物資源減少影響漁獲外，其他人類利用資源受到沖擊并非來自正面，多數而言是原有功能受到影響，如景觀、游憩、觀光等可能因污染而缺乏吸引力，因此，其敏感度并不明顯，而重要的棲息地、保護區、漁業區等區域是保護或優先清理的敏感區。

表1 人類利用資源情況

2 環境敏感程度分級標準

2.1 敏感程度確定的原則

針對有可能受到溢油影響的環境資源，以資源本身的重要性為基礎確定其敏感程度，同時，適當考慮溢油可能造成的危害程度。因此，敏感性主要取決于資源環境本身的生態價值、經濟價值和特殊價值。

2.2 敏感程度的確定方法和資源分類

2.2.1 海岸分類 根據油污接觸各類海岸后，經波浪沖刷后滯留殘存情形及是否容易清除等情況，來界定其敏感尺度并予以分類分級。參考借鑒美國NOAA的ESI導則，結合本研究區域特點及數據獲取情況，按照岸線對油污清理難易程度將海岸線分為3大類，分類1代表敏感度最低分類，表示油污易被海浪沖洗，短期可自然消失，無需刻意清理；分類3代表敏感度最高，表示油污易粘在植物或沉積，可維持性長久，不可以重型機械清理，具體見表2。

表2 岸線的環境敏感指標分等定級

2.2.2 生物資源 對于容易受到油污損傷或稀有生物（如潛沒的水生動植物或珊瑚等）及其棲息地，敏感程度的確定取決于資源本身的價值。因此，評估其豐富度及資源價值來界定其敏感尺度并予以分類分級。資源價值主要包括經濟價值、生態價值和特殊價值。在考慮其價值作用時，分別將其經濟價值、生態價值、特殊價值由高到低分為3級進行歸類評估（表3），最后綜合考慮環境資源3類價值的高低，進行分類。

表3 生物資源的環境敏感指標分等定級

2.2.3 人類利用資源 根據海岸土地使用形態來界定其受油污影響下的敏感程度并予以分類分級。主要依據具有特別的經濟價值、具有旅游娛樂的重要性、對本地居民的生存具有重要意義等。資源被溢油污染后造成的經濟損失，它取決于資源本身產生的經濟收益、污染清理費用和資源的恢復費用，和人類活動有關的資源絕大部分都可以通過經濟價值進行定量評估（表4）。

表4 人類利用資源的環境敏感指標分等定級

3 實證研究

3.1 研究區域

遼東灣位于渤海北部海域，面積約15 381.30萬km2,在長興島與秦皇島聯線以北，周邊環繞著遼寧省5市13個縣（市、區）（圖1）。遼東灣內及遼東灣口外岸線附近的溢油敏感資源眾多，灣內有雙臺子河口國家級濕地自然保護區、錦州大筆架山國家級海洋特別保護區、遼寧綏中碣石國家級海洋公園等自然保護區、海洋特別保護區及海洋公園。沿岸有遼河、雙臺子河、大凌河、小凌河等7條河流流入，漁業資源比較豐富，沿岸灘涂廣闊，擁有世界第二大的遼河三角洲蘆葦沼澤。地處遼東灣的營口港2015年吞吐量達3.4億t，排名全國第八，近年來成品油吞吐量穩步提，且呈現出持續增長勢頭。隨著遼東灣及附近岸線碼頭的建設、航道通航能力的擴展以及油碼頭噸級的提高，勢必大大增加遼東灣及灣口外近岸海域的溢油事故風險。

圖1 研究區域

3.2 單項評價

3.2.1 岸線敏感性評價 遼東灣海岸帶構成類型復雜多樣，按海岸形態有淤泥質海岸、砂質海岸、基巖質海岸（圖2）。根據岸線的環境敏感指標分等定級進行評價分析得出遼東灣敏感岸線空間分布情況。其中，16.1%的岸線為港口碼頭等人工岸線，其

圖2 遼東灣自然岸線分布情況

圖3 各縣（市、區）岸線溢油敏感性指數

敏感性較低，有12%的自然岸線屬于一般敏感，而20.6%的自然岸線對溢油的敏感程度為較強，約一半以上的自然岸線對溢油的敏感程度為極強。從遼東灣敏感岸線空間分布上可見，受溢油影響較敏感的區域主要為遼東灣北部，其中凌海市岸線敏感指數最高，為0.42，其次為盤山市、瓦房店市、興城市及大洼縣等地（圖3）。

3.2.2 生物資源敏感性評價 遼東灣擁有豐富的濱海濕地資源和重要的河口生態系統，蘊藏著多種多樣的動植物資源，分布有多個國家級自然保護區、海洋公園等，是丹頂鶴、白鶴、蓑羽鶴、白鸛、黑鸛等珍稀、瀕危海洋生物物種的天然集中分布區，具有重要的生態價值和特殊的保護價值，生態系統服務功能極高。同時還包含重要的國家級、省級海洋水產種質資源保護區，其中部海域是渤海上層魚類、底層魚類、頭足類、海蜇等的重要產卵場和索餌場（圖4）。通過加權疊加計算得出遼東灣生物資源敏感性指數（圖5），整體表現為遼東灣北部海域敏感性程度較高，敏感目標眾多，發生溢油后產生生態環境問題的幾率較大。其中以盤山縣敏感性指數最高，為0.94，該區域濱海濕地豐富、保護區數量多，是眾多珍稀水禽的集中地。濕地和保護區的貢獻率高達85%。其次為大洼縣、綏中縣。

圖4 遼東灣溢油敏感目標分布情況

圖5 各縣（市、區）生物資源溢油敏感性指數

3.2.3 人類利用資源敏感性評價 人類利用資源是海洋自然資源分布和海洋生態系統的外在表現，亦是影響生態功能空間分異的主導因素，主要包括港口、生物、旅游、養殖及鹽業等。本研究結合海洋功能區劃對遼東灣近岸海域人類利用資源敏感性進行評價分析，結果表明，綏中縣、興城市等地因分布有重要的漁業水域，人類利用資源敏感性較高，因此需嚴格控制溢油風險事故，保障農漁業區的水質質量。秦皇島市轄區、瓦房店市分布有北戴河旅游休閑區、仙浴灣旅游休閑區、駝山旅游休閑娛樂區等旅游度假區，其溢油敏感程度也較高（圖6）。

圖6 各縣（市、區）人類利用資源溢油敏感性指數

3.3 結果分析

依據2011年實際調查與監測數據，從自然岸線、生物資源、人類利用資源等三方面開展了單項溢油敏感性評價，并以縣（市、區）為分析單元，明確了各縣（市、區）的溢油敏感程度及敏感來源。最終采用等權疊加方法，得到綜合溢油敏感度指數，并運用將其劃分為高、中、低三個等級。從圖中可見，遼東灣溢油敏感程度在空間分布上呈現明顯差異化（圖7）。其中，盤山縣、綏中縣、凌海市、興城市、瓦房店市敏感性指數在0.98～1.58之間，呈現較高水平，但敏感性來源不盡相同，因此，各縣（市、區）溢油應急響應上應有所側重。其中，盤山縣、凌海市及瓦房店市主要敏感對象為當地的生物資源和自然岸線資源，綏中縣主要為人類利用資源和生物資源。中等敏感區域指數為0.43～0.98，主要包括蓋州市、大洼縣和秦皇島市轄區，該區域溢油敏感目標較高敏感區少，且敏感來源較為單一。低敏感區指數為0.06～0.43，該區域敏感目標較少，生物資源較上述兩個區域豐富度不高，且自然岸線比例較少。

圖7 各縣（市、區）綜合溢油敏感程度空間分布

4 結論

遼東灣內及遼東灣口外岸線附近的溢油敏感資源眾多，從生態視角和社會經濟視角，選取了海岸資源、生物資源及人類利用資源三方面探索建立了溢油敏感性評價體系，通過綜合疊加，揭示出遼東灣海岸帶生態環境敏感性空間分布，為溢油應急響應提供科學依據和決策參考，亦可在其他區域開展推廣應用。本研究僅從資源本身產生的經濟收益、生態價值等方面進行定量評估，對溢油的種類、后續的清污費用、污染清理費用和資源的恢復費用等未納入評估體系，今后將進一步進行研究探索。

[1]楊建強,張秋艷,羅先香.海洋溢油生態損害快速預評估模式研究[J].海洋通報,2011,30(6):704-712.

[2]http://baike.baidu.com/view/1672415.html

[3]劉文全,賈永剛,盧芳.渤海石油平臺溢油生態環境損害評估系統開發研究[J].海洋環境科學,2011,30(5):673-685.

[4]顏磊,許學工,謝正磊,等.北京市域生態敏感性綜合評價[J].生態學報,2009,29(6):3117-3125.

[5]Suffling R.An Index ofEcological sensitivity to disturbance,based on ecosystem age,and related to landscape diversity[J].Journal of Environmental Management,1980,10(3):253-263.

[6]Rodriguez E,Vila L.Ecological sensitivity atlas of the argentine continental shelf International[J].Hydrographic Review,1992,69(2): 47-53.

[7]Biek R,FunkW C,Maxell B A.What is missing in amphibian decline research:Insights from ecological sensitivity analysis[J]. Conservation Biology,2002,6(3):728-734.

[8]Jagtap TG,Komarpant D S,Rodrigues R S.Statusofa seagrass ecosystem:An ecologically sensitive wetland habitat from India[J]. Wetlands,2003,23(1):161-170.

[9]NOAA.Environmental SensitivityIndexGuidelines Version 3.0.2002.

[10]李曉濤.遼東灣低密度冰區溢油的風險評價與風險控制研究[D].大連：大連海事大學，2006.

[11]王會蒙,季民,孫勇.基于GIS的海洋敏感區溢油敏感度分析研究[J].海洋信息,2015,2:13-17.

[12]楊朋金,呂則和,周青,等.基于GIS和層次分析法的海洋溢油敏感區綜合等級評價體系研究[J].海洋環境科學,2015,34(5): 749-758.

Sensitivity Assessment on the Ecological Environment in Coastal Zones Based on Oil Spill Risk:Taking the Liaodong Gulf as an Example

CAO Ke,XU Yan,LIANG Ya-hui
National Marine Environmental Monitoring Center,Dalian 116023,Liaoning Province,China

With the boosting of socio-economic development,the demand for oil is rapidly increasing,the scale of oil transport and mining industry is constantly expanding,and the shipping activities are becoming increasingly frequent.Therefore,oil spills occur from time to time,which has resulted in serious impact on and huge loss of coastal ecosystems.Aiming to resolve the oil spill risk,it is needed to identify and evaluate the ecological environment sensitivity of the coastal zone,as well as understand the spatial distribution of oil spill sensitive factors,so as to provide scientific basis for decision-making for offshore oil spill emergency response.It is of great significance to protect the sensitive environment and maintain the ecological environment health.Based on the ecological perspective and the social economy of marine resources,and from the aspects of coastal,biological and human resources,this research explores to establish the index system and method of oil spill sensitivity evaluation.Meantime,this paper selects the Liaodong Gulf to make empirical analysis and reveals the spatial distribution of ecological environment sensitivity of the Liaodong Gulf,which can provide scientific basis for oil spill emergency response,thereby protecting sensitive environmental resources.The results show that the oil spill sensitive degree in spatial distribution shows significant differences,with the sensitivity index between 0.06 and 1.58,which can be divided into high,medium and low grades using ArcGIS.Among them,Panshan County, Suizhong County,Linghai City,Xingcheng City and Wafangdian City show a high level of sensitivity.Their sensitivity indices are between 0.98 and 1.58,but the sources of sensitivity are not the same.Therefore,the level of county(city,district)should be focused on in oil spill emergency response.

oil spill;sensitivity;coastal zone;Liaodong Gulf

X37

A

1003-2029（2017）03-0073-06

10.3969/j.issn.1003-2029.2017.03.014

2015-08-31

國家自然科學基金青年科學基金資助項目（41301079）

曹可（1978-），男，博士，副研究員，主要從事海域海岸帶規劃管理研究.E-mail：kcao@nmemc.org.cn