北极海运对北极生态环境的影响及对策

大连海事大学航海学院 曹玉墀 刘大刚 刘军坡

北极海运对北极生态环境的影响及对策

大连海事大学航海学院 曹玉墀 刘大刚 刘军坡

结合北极地区生态环境的特殊性，从船舶正常操作、意外事故等方面定性地分析北极海域日益增多的海上运输活动对脆弱、敏感的生态环境的影响。结果表明，海上运输活动将对北极海洋、大气、生物等方面产生潜在的威胁和显著的影响。因此，各相关组织和国家应在法制建设、设施完善、科学研究、技术革新等方面加强合作，在尽量减轻海上运输活动对北极生态环境影响的前提下，大力发展北极地区的海上运输，进一步推动全球经济一体化的进程。

北极航运；生态系统；环境保护；影响

与其他地域相比，受光线的季节性分布、低温、大范围海冰的存在、海冰及海冰融化后的水和盐水等与自然海洋学的相互作用、大陆架和浅水区、内河注入和海冰融化形成的淡水等因素的影响，北极的生态系统显得格外敏感和脆弱。

恶劣的自然条件、匮乏的生态资源、较低的承载能力使北极生态系统一旦受到外界干扰，极易发生生态变化甚至突变，失去生物再生能力，破坏生态系统的平衡。此外，北极生态环境具有较弱的自我修复及调节能力，一旦遭到破坏，将产生难以估计的严重后果。

随着全球气温不断升高，北极地区海冰不断融化缩减，使得北极通航逐渐成为现实。优越的地理位置、丰富的自然和矿产资源、巨大的科考和旅游价值、对船舶尺度要求的放宽等使得北极航线比传统航线更具竞争力。因此应该全面分析北极地区日益增多的海上运输活动对其生态系统的影响，这对保护敏感脆弱的北极生态环境具有重要意义。

一、海上运输对生态环境的影响

海上运输，无论是排放到大气中和排泄到水中的物质，还是由于海上事故而引起的油类或其他危险货物的溢出和泄漏，或是声、光、外地生物种类的引入和入侵，都会对脆弱敏感的北极生态环境产生潜在的影响和威胁。

1.油类及危险货物的泄漏

油类及其他危险物的泄漏对海洋环境的污染异常严重。北极地区蕴藏着非常丰富的油气等自然矿产资源。2008年7月23日，美国地质勘探局发表评估报告称，北极地区未探明的油气资源占全世界未探明而可获取的油气资源的22%，其中未探明的石油储量约占全球的13%，天然气占30%。

报告还估计，北极圈内未完全探明、可用现有技术开发的天然气储量估计为47万亿m3，北极圈内未完全探明、可用现有技术开发的石油储量估计达900亿桶。按目前全球石油日需求量近9 000万桶计算，可供全球使用近3年[1]，是地球上唯一可与中东相媲美的油气资源战略储备仓库。因此在北极地区未来的海上运输中石油、天然气的运输将占有相当大的比重，由于船舶碰撞、搁浅、火灾等原因引起的溢油事故发生的可能性必将大大增加。

溢油除了与大气和海水发生相互作用外，还要与海冰这一介质发生作用，这些都使得北极地区的溢油行为较无冰海域更为复杂。北极地区低温环境和海冰的存在也会给溢油的回收和分解造成很大的障碍。溢油事故发生的位置、对事故的快速反应能力等都直接影响到事故对环境的破坏程度，因此对于溢油事故所采取的处置措施就显得相当重要，而北极地区恶劣的环境条件、薄弱的回收设施、滞后的处理能力也给溢油事故的快速处理造成巨大的阻滞。

由于上述特殊性，北极地区一旦发生溢油或其他危险物质的泄漏，生态环境和生态系统将遭受极大的破坏。一方面油膜会减弱太阳辐射透入海水的能量，降低海洋植物的光合作用；另一方面溢油在海面形成的油膜能阻碍大气与海水之间的气体交换，影响海水中氧气的含量，进而影响海中动物的呼吸。受石油严重污染的海域甚至会造成生物链的破坏。鸟类在油污水面用喙整理羽毛时可能摄入油类物质，从而引起短期或长期的生理反应。

油污还能使一些动物致病，如鱼鳃坏死、皮肤糜烂、患胃病甚至致癌。海鸟、海豹、北极熊等对油类特别敏感，油膜能沾污海兽的皮毛和海鸟羽毛，溶解其中的油脂物质，使它们丧失游泳或飞行的能力，导致它们体温降低，甚至死亡。如果在海鸟或哺乳类动物聚居地特别是在繁殖季节发生溢油事故，油污会阻碍细胞的分裂、繁殖，使许多动物的胚胎和幼体发育异常、生长迟缓，对当地生态环境和食物链造成极大的破坏。

值得一提的是，即便是满足MARPOL等公约的相关排放标准，这种合法含油污水的排放数量随着船舶数量的增多也会变得相当惊人。有研究结果表明，以目前北极和亚北极地区船舶密度相对较大的挪威海和巴伦支海为例，船舶通过正常操作排放的压载水和洗舱水中油类含量达2 t，每年产生13 000 t的含油污泥[2]。北极地区薄弱的回收设施、近乎空白的监控机制也在一定程度上导致船舶生活污水、污油等污染物质的非法排放。

2.大气污染

船舶在正常的航行营运、操作过程中还会以不同方式向大气中排放二氧化碳、氮氧化物、甲烷、硫氧化物等，从而改变空气组分，减少空气的氧含量，增加大气尘埃，这会对北极地区的气温变化、臭氧层等产生极大的影响和破坏，甚至形成酸雨，给北极生态环境带来严重危害。与低纬度地区相比，北极的空气极端干燥，这意味着蒸发水分所需的能量较少，更多的能量可以转化为热[3]。海冰融化会导致更多海水暴露在阳光下，海面总的反照率降低，使海洋吸收更多的太阳短波辐射，进而导致海水温度进一步增高，从而加剧海冰的融化，这一气—冰—海之间相互作用所构成的正反馈机制导致北冰洋地区的气温变化较全球其他区域更为明显[4]。在过去的100年中，北极温度升高的速率几乎是全球平均速率的两倍。上述原因使温室气体的排放对北极地区的气候变化影响更为明显。

随着北极航线航行条件的改善，该地区船舶的排放量将不断增加，进而影响北极的自然条件和生态环境。另外由于燃烧不够充分等产生的炭黑等颗粒物会产生污染，特别是在北极地区，可以降低冰雪的反射率，从而加速其融化的速度，进而影响北极地区的气候变化和相关海冰生态系统的生存。

3.噪声污染

目前由船舶引起的噪声污染也渐受关注，在MEPC第59、60届会议上被连续探讨。研究表明，在北半球的大多数地方，水下低于300 Hz的噪声主要来源于船舶。船舶机器运转的声音、因螺旋桨转动和船舶航行时引起船体周围的水流变化的流动噪声是船舶噪声的主要源头。这与船舶尺度、船速、船况、装载状态、主机类型等众多因素有关。船速越快，船舶尺度越大，产生的噪声也越大。

在北极地区，船舶破冰的声音也是重要的噪声来源，许多船舶安装的水底传音设备如声呐、回声测深仪等会根据其用途在不同的频率发射短脉冲。 而许多海洋动物如鲸类、海象、海狮、海豹及许多鱼类等是通过发出、接收、处理声波等方式进行交流、求偶、导航、捕食或逃避捕食者的。船舶噪声可以影响这类以各种方式来依靠声音作为重要生存手段的海洋生物的生活习性，严重时甚至会导致其生理机能的变化。

大型船舶产生的大多数低频声音与鲸和其他许多鱼类的听力敏感区相近。主要分布在波弗特海、加拿大东部的高纬地区、哈德逊湾西部、白令海东部的濒危动物白鲸在80km的地方就可以觉察到破冰船的存在，当距离为30～50km时便会表现出强烈的抵触反应[2]。另外由于海冰的存在及范围的季节性变化，使得北极地区的环境噪声比其他地区更加复杂和多变。

4.对当地生物活动的影响

为了觅食、繁殖，生活在北冰洋的哺乳类动物和海鸟等一般都在每年的春季和秋季进行南北迁徙，多数哺乳动物在白令海北部、哈德逊海峡、戴维斯海峡和巴伦支海南部度过冬季，然后在夏季或通过白令海峡到达楚科奇海，或通过巴芬湾到兰开斯特海峡、哈德逊湾和福克斯湾，或到达喀拉海和拉普捷夫海。例如白鲸、北极鲸等会从白令海穿过白令海峡进入楚科奇海，然后向东进入波弗特海，沿马更些河三角洲（Mackenzie Delta）迁徙到加拿大北极群岛的西部。

动物迁移的路线与船舶进出北冰洋的航路有很大的交叠区域。例如兰开斯特海峡生物物质十分丰富且奇特，是多种濒危鲸类交配、哺乳和栖息海域，而日益增多的航运活动将干扰该水域鲸类的活动。随着北冰洋地区气温不断变暖，可供船舶航行的时间可能会提前到春季早期，并且延迟到秋季末期结束，那样的话，船舶的航行可能会对北冰洋动物的迁徙活动、聚居繁殖地等造成严重的威胁和影响。

5.其他影响

外来物种的入侵和蔓延也会对生态学、健康状态、环境等方面产生很大的影响。目前海上运输主要通过压载水、船舶污底、货物等途径传播外来物种。一旦出现外来物种的入侵，将对较单一的北极食物链产生难以估计的破坏和威胁。

由于船舶碰撞导致海洋哺乳类动物严重受伤甚至死亡也是对海洋生态的重要威胁，MEPC第58、59届会议上已连续讨论制定减少商船撞击鲸鱼风险的指导文件。每年全球报告的动物与船舶撞击数量约750件。尽管北极地区相关资料较为缺乏，但随着船速的提升和船舶数量的增多，船舶与海洋动物撞击的数量必将增多。北极地区的须鲸类和白鲸因其灵活性而相对容易避开船舶，而北极鲸和太平洋露脊鲸等较易被船舶碰撞。

船舶在抛锚或拖锚操作时，海锚可能对海底微生物及其栖息的海床等造成破坏。渔船的渔具拖底时也会造成类似的破坏。

船舶特别是破冰船在冰区操作时，可能对相关生态环境造成破坏，影响那些以海冰为平台生活的动物如北极熊、海象、海豹的生活习性。

俄罗斯国会已经通过关于回收国外放射性废物的法规，并计划在巴伦支海沿岸和新地岛和西伯利亚的Tjeljabinsk建立核燃料后处理厂，因此可能有装载核放射性废弃物的船舶航行于北极水域。对该类船舶应进行监控并做好应急准备，否则一旦核放射物质泄漏将造成极大的危害。此外核动力船舶（目前主要是破冰船）的增多也会增加类似事故的发生。

此外，随着北极通航船舶的增多，相关航运配套设施的开发和建设也会在一定程度上对当地的生态环境造成破坏，如航标的敷设、航道的疏浚维护、港口的建设等。

二、对策分析

鉴于北极地区未来的航运发展趋势以及海上运输对北极生态环境的潜在影响，需从眼前着手，全面分析，积极制定有效对策，最大程度地降低航运活动对环境的影响。

1.完善监测预防机制，提高应急反应能力

为了最大程度地防止和减少海上运输对北冰洋环境的污染和威胁，最为根本和重要的一点是建立完善的溢油及危险物监测机制，制定缜密的、切实可行的预防措施。尽管由于目前人类缺乏该地区的航行经验和事故教训，使得预防措施的制定存在一定的困难，但也更反映出了有效预防措施的重要性。

其次，建立良好、快速的应急反应机制，这可能会需要一段较长的时间来不断完善相关的基础设施，特别是鉴于目前环北极地区的特殊性和海域界限仍存在分歧，建立国家之间的密切合作也就显得尤为重要。挪威和俄罗斯已经达成长期的双边溢油反应合作协议，每年在巴伦支海域进行相关联合演习。开发研究有效的溢油处理方式，如分离培养可高效降解石油烃的耐冷嗜冷微生物，减少和消除石油污染物在海洋环境中的滞留[5]。

最后，各国家和地区、船东公司、船舶都应制定具体可行的溢油及其他应急操作程序，并尽可能地进行有针对性的演习操作，加强相关人员的培训，提高船员的应急能力，加强岸基间有效联系和沟通，尽最大可能预防该类事故的发生和减轻破坏程度。

2.加大生态研究，建立特别敏感水域

加大对北极海鸟、哺乳动物活动规律的研究，熟悉其生活习性，了解其主要聚居地、迁徙路径，以方便船舶设计合理航线，从而尽量避开相关区域。如果难以避免，则可借鉴美国为保护脊美鲸在其东海岸设立限速区的措施来降低船舶活动对生态的影响。脊美鲸每年随着季节变换沿着北美洲东海岸巡游，常被困于捕鱼设备或者被经过的船只撞伤。为保护脊美鲸，2006年美国国家海洋和大气管理局下属的国家海洋渔业服务公司在脊美鲸迁徙路线附近设立限速区，该区域内船只航速不得超过10kn，降低了船只撞伤鲸鱼的几率。

为了更加有效地保护北冰洋海域的环境和生态系统，一方面可以依据国际海事组织2005年12月重新修订的《特别敏感水域确定导则》将北冰洋的某些海域确定为特别敏感海域，提高污染废弃物的排放标准，减少对北冰洋生态环境的破坏程度。导则详细规定了特别敏感海域所需具备的三个要素：第一，该区域必须具备导则所列出的特定属性；第二，该区域必须因船舶交通影响而呈现出明显的脆弱性；第三，该区域必须以IMO制定的方式和途径来宣称其脆弱性，例如相关的保护措施以及类似禁航区、船舶定线或分道通航、强制报告系统等方式。由于目前北冰洋的船舶交通流量较少，所以还难以满足上述条件，不过随着将来北极通航密度的增大，一些海域可通过这种方式来保护当地环境。另一方面，可以依据SOLAS公约第五章第10和11款在国际海事组织的授权下采用与安全航道相关的船舶定线制和报告制度来达到保护海洋环境的目的，这一措施已经在北方一些海域得到了应用，比如阿拉斯加的威廉王子湾，挪威、冰岛、格陵兰岛附近一些水域。相对而言，目前第二种方式更切合实际。

3.完善法律体系，发展绿色技术

虽然在北极环境保护的某些方面也有国际性法律支持，如《生物多样性公约》《防止海域污染的保护条约》等，但这些法律文件没有一个是专门针对北极整个生态环境问题所做出的，大多是为解决在全球出现的特定问题而制定的。《北极环境保护宣言》《北极环境保护战略》等尽管在北极的生态保护中发挥越来越重要的作用，但这些专门针对保护北极生态的条约法规并非强制性。因此应该从北极生态保护的全球性框架公约、北极生态保护的区域性法律以及北极生态保护的国内立法三个层次构建完善的保护北极生态的法律体系[6]，提高船舶建造标准，控制或降低船舶排放标准，这对北极生态环境的保护将具有重要意义。

鉴于北冰洋地区脆弱敏感的生态环境和船舶可能造成的潜在影响，大力发展和应用“绿色船舶技术”是保护海洋环境的最佳途径。还可以通过风力或者太阳能等丰富的可再生资源来减少燃油消耗，以及使用清洁能源来减少有害物质的排放，更改主机或船体的设计等方式来降低船舶噪声对环境的干扰，尽管这需要很长的时间去研究、探索。

三、总 结

随着北极航线的逐渐开通，通航船舶数量不断增多，北极生态环境将面临巨大的威胁。如何处理和平衡航运发展和环境保护两者的关系是一个严峻的课题。

鉴于此，各相关国际组织如国际海事组织、国际水文地理组织、国际海事卫星组织、世界气象组织等应积极发挥各自的作用，组织相关专家加大对北极通航的研究论证，对北极通航相关事务的进展作出指导性意见，加强与各相关国间的对话力度。在北极事务中发挥重要建设作用的北极国家应该清醒认识到北极生态环境和航行条件的独特性，加强与国际组织间的协调与合作，统一北极航运管理和环境保护制度。其次，各北极国家应积极开展与其他国家间的协商和沟通，消除分歧，共享信息资源，建立良好的合作机制，积极推动北极地区的航海发展，保护生态环境。

[1]杞忧.北极圈资源成沿岸各国争夺热点[J].生态经济,2009(2):10-14.

[2]Arctic Council.Artic Marine Shipping Assessment 2009 Report[R].2009.

[3]王涵.北极变暖速度是全球的两倍[N].科学时报,2004-11-08(3).

[4]于志刚,史久新,苏洁,等.极地海洋[M].北京:海洋出版社,2009.

[5]那广水,张月梅,陈彤,等.北极耐冷石油降解菌BJ1、BJ9和BJ19的降解特性[J].大连海事大学学报,2010,36(1):77-82.

[6]刘惠荣,杨凡.北极生态保护法律问题研究[M].北京:知识产权出版社,2010.

Affections and countermeasures for Arctic marine transport on local environment