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摸清海洋浮油汙染“家底” 遙感技術描繪全球首幅浮油分布圖

發布時間:2022-06-22 09:47:00來源: 科技日報

  該研究首次勾勒出一幅全球海洋浮油圖。團隊研究發現,人類活動是全球海麵浮油的最主要來源,人為(wei) 來源的浮油占全球浮油總麵積約94%。同時,近海浮油汙染更加嚴(yan) 重,50%的浮油集中於(yu) 距岸38千米海域內(nei) 。在航運繁忙的海域,研究還首次觀測到21條與(yu) 航線高度吻合的高密度浮油汙染帶。

  海洋浮油,如同散布在洋麵上的一塊塊“牛皮癬”,讓一片“深藍”變得渾濁不堪。它們(men) 來自何處,又在哪裏形成“重災區”?

  6月17日,刊載於(yu) 國際權威學術期刊《科學》上的一篇論文,首次勾勒出一幅全球海洋浮油圖。

  南京大學領銜的中美科學家團隊研究發現,人類活動是全球海麵浮油的最主要來源,人為(wei) 來源的浮油占全球浮油總麵積約94%。同時,近海浮油汙染更加嚴(yan) 重,50%的浮油集中於(yu) 距岸38千米海域內(nei) 。在航運繁忙的海域,研究還首次觀測到21條與(yu) 航線高度吻合的高密度浮油汙染帶。該文同時被《科學》新聞團隊推薦為(wei) 當期亮點文章。

  浮油主要分布在沿海地區

  “海洋浮油是漂浮在海麵上的礦物油膜。”論文的通訊作者、南京大學地理與(yu) 海洋科學學院教授劉永學將海洋浮油分為(wei) 自然來源和人為(wei) 來源,前者來自海底油氣層滲漏的天然烴,後者來自船舶、海上油氣平台、海底油氣管道和陸地排放。

  “浮油汙染嚴(yan) 重威脅海洋生物多樣性和生態環境,汙染物中的多環芳烴等有毒物質也會(hui) 沿著食物鏈累積,威脅食品安全。”劉永學常年關(guan) 注海洋生態,幾年前,他和團隊建立全球海洋油氣開發平台數據庫時,常發現這些海上平台附近有很多浮油,幾個(ge) 問題也隨之浮上心頭,“這些浮油來自哪裏,與(yu) 人類活動有關(guan) 嗎,全球的海洋浮油有多少是人為(wei) 造成的?”

  從(cong) 2019年起,劉永學團隊決(jue) 定為(wei) 全球海洋浮油分布理清“家底”。但浮油的生存周期往往在1周以內(nei) ,它們(men) 會(hui) 在風、海浪等海洋動力的助力下慢慢擴散、崩解、分化,如何定位浮油?

  “海麵的浮油會(hui) 抑製海麵毛細波和短重力波,降低海麵粗糙度,在合適風速下成像的合成孔徑雷達影像中,浮油後向散射信號減弱,表現為(wei) 黑色暗斑。我們(men) 從(cong) 穀歌地球引擎的雲(yun) 計算平台獲取、處理了全球2014—2019年56萬(wan) 多幅合成孔徑雷達影像,通過標記點指示影像中可能的浮油區域,再結合海表溫、葉綠素、底形、風速等多源數據,去除海洋浮油類似物,就能獲取浮油的分布、麵積等信息。”劉永學介紹,通過這種“目視標記+自動分割”的方法,團隊首次建立了分辨率為(wei) 10米的全球海麵浮油數據集,探測發現全球海洋浮油麵積超過法國國土麵積的兩(liang) 倍。

  “浮油主要分布在沿海地區,距離海岸越遠,浮油麵積總體(ti) 減少。浮油分布最密集的區域在距岸7千米海域內(nei) ,約50%的浮油在距岸38千米海域內(nei) ,約90%的浮油在距岸160千米內(nei) 。”劉永學解釋。

  在不同的海岸和海域,浮油的麵積差別很大。他介紹,在爪哇海、南海、幾內(nei) 亞(ya) 灣及其周邊海域,海麵浮油汙染最為(wei) 嚴(yan) 重。

  在航運繁忙海域,研究還首次觀測到21條與(yu) 航線高度吻合的高密度浮油汙染帶。其中在地中海和黑海有10個(ge) 油汙帶,在霍爾木茲(zi) 海峽、孟加拉灣、馬六甲海峽、爪哇海等海域有11個(ge) 船舶油汙帶。在這些浮油汙染帶外,研究還發現了82982處可能來自船隻排放的帶狀浮油,這些汙染帶和浮油區至少占全球浮油總麵積的19.8%。

  全球共有435個(ge) 海底自然滲漏中心

  此前,海底油氣層的自然滲漏一直被認為(wei) 是浮油的一大來源,那麽(me) ,自然滲漏的浮油又分布在哪裏,是否存在規律?

  研究團隊發現,全球共有435個(ge) 海底自然滲漏中心,這些中心位於(yu) 距海岸線400千米以內(nei) 的海域內(nei) ,水深從(cong) 4米至5526米不等。其中,墨西哥灣的自然滲漏中心最多,達176個(ge) ,占總數的40%。幾內(nei) 亞(ya) 灣有62個(ge) ,裏海有43個(ge) 、厄瓜多爾和秘魯海岸有31個(ge) 。

  “20世紀70年代一份研究顯示的全球自然滲漏圖中有190個(ge) 近海滲漏點。這190處中,我們(men) 在此次研究中發現有48處沒有被識別出來。考慮到這些未識別點位的衛星觀測頻次最少也有138次,我們(men) 判斷這要麽(me) 是自然滲漏頻次很低,要麽(me) 是沒有滲漏。”劉永學說。

  研究同時發現,世界各地的海上油氣基礎設施附近也會(hui) 頻繁發生漏油和排放。“新發現有137處與(yu) 油氣平台、管道相關(guan) 的浮油聚集中心,它們(men) 絕大多數此前未被發現。”劉永學介紹,其中的111個(ge) 海洋浮油聚集中心與(yu) 油氣生產(chan) 平台密切相關(guan) 。其中大西洋東(dong) 部的北海和挪威海貢獻了34個(ge) ,其次是幾內(nei) 亞(ya) 灣有33個(ge) 中心,南海和爪哇海有15個(ge) 。

  此外,有26個(ge) 浮油聚集中心距離海底油氣管道很近,平均距離不到1千米,科研人員將之歸類為(wei) 管道浮油中心。

  “需要注意的是,在墨西哥灣中北部,18個(ge) 海底油氣管道泄油中心距離已知的自然滲漏點不遠,這需要進一步調查它們(men) 是由管道滲漏還是自然滲漏造成的。總的來說,所有的管道滲漏中心的浮油隻占全球總量的0.5%。”劉永學介紹。

  超九成海洋浮油來自人類活動

  雖然海底自然滲漏中心較以往增多,但圍繞在近海的大量浮油,到底更多來自自然還是人為(wei) ?

  從(cong) 遙感影像中甄別漏油點是關(guan) 鍵。劉永學介紹,海底油氣層如果有滲漏,會(hui) 在固定位置持續地釋放油,這在時間序列遙感影像檢測結果中呈現出獨特的特征。

  不過,海上油氣開發平台、海下管道的油汙排放也有固定持續排放的特點,如何區分自然滲漏點和浮油人為(wei) 來源?

  “我們(men) 收集了已有的海底油氣管道數據,此前課題組也已建立了全球海洋油氣開發平台數據庫,數據庫裏標注出了這些油氣平台的分布和數量。隨後根據浮油在時序影像中的空間聚集特征,識別出所有固定持續排放源,再把油氣開發平台和海底油氣管道的點位排除,剩下的就是海底自然滲漏點。”劉永學說,這兩(liang) 者區分好後,再加入船舶和來自陸地排油點的數據,就可以將自然和人為(wei) 排油點分別統計。

  經過統計,研究人員發現,自然滲漏、油氣管道、油氣平台、船舶和陸基排放浮油麵積的比例分別為(wei) 6.2%、0.5%、1.6%和91.7%,這意味著自然和人為(wei) 產(chan) 生的浮油分別為(wei) 6.2%和93.8%。

  “根據美國國家研究委員會(hui) 此前推算的1990—1999年的全球浮油量,自然和人為(wei) 來源占比分別為(wei) 46.15%和53.85%,而我們(men) 此次發現的人為(wei) 源浮油占比增長了近一倍。”劉永學說,這些人為(wei) 來源的浮油來自何處可以從(cong) 另一組數據管中窺豹,根據統計,船舶排放的浮油麵積至少是自然浮油的三倍。科研人員將之歸因於(yu) 全球海上運輸的擴張。

  “從(cong) 2000年到2019年,全球海洋運力增長了2.5倍。此外,新興(xing) 經濟體(ti) 沿海地區,例如越南、印度尼西亞(ya) 、馬來西亞(ya) 和巴西的石油汙染尤其顯著,而在過去20多年裏,這些地區對全球經濟增長的貢獻率約為(wei) 25%。”劉永學表示,這是人為(wei) 源浮油比例升高的潛在原因。

  “事實上,濃度為(wei) 1至10毫克/升的多環芳烴,就會(hui) 損害幼魚的心髒發育,即使是少量的石油泄漏也可能對海洋生物產(chan) 生直接影響。”劉永學認為(wei) ,汙染海洋後再進行生態治理往往得不償(chang) 失,而且需要耗費更多人力物力,對海洋的保護應該防患於(yu) 未然。

  “現在知道哪裏汙染嚴(yan) 重,就應該主動地采取措施,為(wei) 子孫後代留下一片蔚藍的海洋。”劉永學呼籲。

  本報記者 金 鳳

(責編: 李雨潼)

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