基于溢油风险的海岸带生态环境敏感性评价研究——以辽东湾为例

曹 可，许 妍，梁雅惠

（国家海洋环境监测中心，辽宁 大连 116023）

基于溢油风险的海岸带生态环境敏感性评价研究
——以辽东湾为例

曹 可，许 妍，梁雅惠

（国家海洋环境监测中心，辽宁 大连 116023）

随着经济的发展和社会的进步，人类对石油的需求激增，石油运输业和开采业规模不断扩大，航运活动日趋频繁，油泄漏事故时有发生，对海岸带生态系统造成难以估量的影响。因此，针对溢油风险，辨识和评价海岸带生态环境敏感性，了解溢油敏感因素空间分布状况，为海上溢油应急反应决策提供科学依据，对保护敏感环境资源、维护生态环境健康具有重要意义。研究立足于海域资源的生态视角与社会经济视角从海岸资源、生物资源及人类利用资源，探讨建立溢油敏感性评价指标体系与环境敏感指数的核算方法，并以辽东湾进行实证分析，揭示辽东湾海岸带生态环境敏感性空间分布规律，为溢油应急反应提供科学依据，进而保护敏感环境资源。结果表明，辽东湾溢油敏感程度在空间分布上呈现明显差异化，敏感性指数在0.06～1.58之间，运用ArcGIS将其划分为高、中、低3个等级。其中，盘山县、绥中县、凌海市、兴城市和瓦房店市敏感性指数在0.98～1.58之间，呈现较高水平，但敏感性来源不尽相同，因此，各县（市、区）溢油应急响应上应有所侧重。

溢油；敏感性；海岸带；辽东湾

随着经济的发展和社会的进步，人类对石油的需求激增，石油运输业和开采业规模不断扩大，航运活动日趋频繁，油泄漏事故时有发生，特别是海上溢油事故对海洋生态系统和人类健康造成的危害越来越显著[1]。据统计，1965-1997年，全世界船舶溢油事故中，溢油总量在万吨以上有79起，总溢油量为414．6万t[2]。1973-2007年，中国沿海共发生大小船舶溢油事故2 742起，平均每4.5 d发生一起。我国“十五”期间，仅在渤海发生的重大溢油事故就有16起，占到全国溢油事故总数的46%[3]。此外，在石油储藏和石油开采方面，海洋溢油污染风险也日趋严重。2010年4月，英国石油公司租赁的位于美国墨西哥湾的“深海地平线油井”一座半潜式钻井平台爆炸起火，美国将其列为国家级灾害，石油的持续外溢引起了世界范围的广泛关注。同年7月，我国位于辽东半岛南端的大连新港一艘30万t级外籍油轮卸油时输油管线爆炸，并引发大量原油泄漏。2011年6月，蓬莱19-3油田发生泄漏。溢油事故使得海洋生态环境受到不同程度的损害，特别是海上运输及油田的开发等引起的突发性溢油，对海洋生态系统的破坏尤为严重。

海岸带地处陆地和海洋两大生态系统的过渡带，属于自然界水圈、岩石圈、大气圈和生物圈相互作用最频繁、最活跃之处，是受溢油影响最敏感的地区，一旦发生溢油必将对海岸带生态环境带来严重影响和损失。因此，辨识和评价海岸带生态环境敏感性，了解溢油敏感因素的空间分布状况，为海上溢油应急反应决策提供科学依据，对保护敏感环境资源、维护生态环境健康具有重要意义。目前，国内外学者对陆域生态系统敏感性进行了较为深入的研究[4]。早在1980年，Suffling就提出了从生态敏感到生态扰动的指标[5]；Rodriguez研究了大陆架生态敏感性[6]；Biek使用两类生态敏感性分析了脊椎动物的下降[7]；Japtap则研究了湿地生态敏感区的海草生态系统[8]。海洋方面，美国于1976年由RPI公司与美国海洋及大气总署（NOAA）合作发展出来一套关于环境敏感度指标（Environmental Sensitivity Index,ESI）的指南，对于溢油污染紧急应变及海岸管理均有其重要贡献[9]。该指标结合地理资讯，已应用于本土海岸线、阿拉斯加及五大湖等，并在美国各州均已建立图档供公开使用。其他国家如日本环境省也于1990年代引进，称为脆弱沿岸海域图，应用于海岸溢油污染事故评估；加拿大对于极地区域的各项活动（如破冰船、水面运输、冰上车辆、直升机等）对生态的影响，也考虑借鉴ESI的概念来建立相关环境敏感地图。丹麦在开发格陵兰外海油田时，由能源部及当地油矿局主导，也参考美国的分类及标示建立了ESI，作为溢油发生时应急之需；泰国也应用了ESI地图结合海岸水质指标来建立海岸管理体系，依据其涵容能力来控管入海河川的污染排放。但目前我国针对溢油风险下的海岸带生态环境敏感性研究相对滞后。本研究立足于海域资源的生态视角与社会经济视角从海岸资源、生物资源及人类利用资源，探讨建立溢油敏感性评价指标体系与环境敏感指数的核算方法，揭示海岸带生态环境敏感性空间分布规律，应用GIS技术与管理溢油敏感资源图，预期能有效揭示不同敏感等级的生态环境资源时空分布特征，为溢油应急反应提供科学依据，进而保护敏感环境资源。

1 海岸带生态环境敏感指标

生态环境敏感性是指生态系统对人类活动干扰和自然环境变化的反映程度，说明发生区域生态环境问题的难易程度和可能性大小。其评价实质上是对现状自然环境背景下潜在的生态环境问题进行明确的辨识，并将其落实到具体的空间区域。敏感性高的区域，生态系统容易受损，易产生生态环境问题，是生态环境保护与恢复的重点，也是人为活动受限或者禁止地区。溢油污染程度不同，其所受到的损害也各不同。因此，海岸因其地质、地形、生物及生态等差异，对溢油具有不同敏感度，环境污染及损害程度也各有差别。借鉴NOAA环境敏感度指标及相关研究基础上[10-11]，从海岸分类、生物资源、人类利用资源等三大方面构建基于溢油风险的海岸带生态敏感性评价指标体系。

1.1 海岸分类

一段特定岸线的易损性通常从岸线类型（底质、颗粒尺寸、坡度、面积范围）、海岸对波浪和潮汐能量的掩蔽程度、岸线周围的生物及其对油的敏感性、清除的难易程度等方面综合考虑，所有这些因素用于确定岸线的相对敏感性，因此敏感度的分级要考虑物理环境、底质、岸线类型、生物类型、底质的运移、生物的归宿和影响等诸多彼此关联的因素。

1.2 生物资源

生物资源状况是决定该地区溢油敏感程度的重要内容，主要指可能受到溢油影响的重要生物类别。在海岸地区各类生物分布非常广阔，许多生物对油污的影响是非常脆弱的，但由于有些生物可能占据相当大区域，其中混杂各类动植物，因此对于敏感度辨识并不明确，有必要选取具有特殊意义的区域或主要代表物种，具体包括：海洋生物物种受到有害物质的威胁濒于灭绝；海洋生物的高自然繁殖区；重要海洋生物物种的产卵、哺育区以及海鸟和海洋哺乳动物的迁徙必经之地，稀有或脆弱的生态系统如珊瑚礁、海草床、红树林、湿地等，鱼群等的关键生活区域。

1.3 人类利用资源

人类利用资源是指可能受到溢油影响的一切有关的人类活动及相关设施。溢油污染亦可对人类使用资源产生重大影响，特别是渔业及观光旅游业，具体见表1。其中，除渔场（捕捞及养殖）、保护区受污染或开发冲击而至生物资源减少影响渔获外，其他人类利用资源受到冲击并非来自正面，多数而言是原有功能受到影响，如景观、游憩、观光等可能因污染而缺乏吸引力，因此，其敏感度并不明显，而重要的栖息地、保护区、渔业区等区域是保护或优先清理的敏感区。

表1 人类利用资源情况

2 环境敏感程度分级标准

2.1 敏感程度确定的原则

针对有可能受到溢油影响的环境资源，以资源本身的重要性为基础确定其敏感程度，同时，适当考虑溢油可能造成的危害程度。因此，敏感性主要取决于资源环境本身的生态价值、经济价值和特殊价值。

2.2 敏感程度的确定方法和资源分类

2.2.1 海岸分类 根据油污接触各类海岸后，经波浪冲刷后滞留残存情形及是否容易清除等情况，来界定其敏感尺度并予以分类分级。参考借鉴美国NOAA的ESI导则，结合本研究区域特点及数据获取情况，按照岸线对油污清理难易程度将海岸线分为3大类，分类1代表敏感度最低分类，表示油污易被海浪冲洗，短期可自然消失，无需刻意清理；分类3代表敏感度最高，表示油污易粘在植物或沉积，可维持性长久，不可以重型机械清理，具体见表2。

表2 岸线的环境敏感指标分等定级

2.2.2 生物资源 对于容易受到油污损伤或稀有生物（如潜没的水生动植物或珊瑚等）及其栖息地，敏感程度的确定取决于资源本身的价值。因此，评估其丰富度及资源价值来界定其敏感尺度并予以分类分级。资源价值主要包括经济价值、生态价值和特殊价值。在考虑其价值作用时，分别将其经济价值、生态价值、特殊价值由高到低分为3级进行归类评估（表3），最后综合考虑环境资源3类价值的高低，进行分类。

表3 生物资源的环境敏感指标分等定级

2.2.3 人类利用资源 根据海岸土地使用形态来界定其受油污影响下的敏感程度并予以分类分级。主要依据具有特别的经济价值、具有旅游娱乐的重要性、对本地居民的生存具有重要意义等。资源被溢油污染后造成的经济损失，它取决于资源本身产生的经济收益、污染清理费用和资源的恢复费用，和人类活动有关的资源绝大部分都可以通过经济价值进行定量评估（表4）。

表4 人类利用资源的环境敏感指标分等定级

3 实证研究

3.1 研究区域

辽东湾位于渤海北部海域，面积约15 381.30万km2,在长兴岛与秦皇岛联线以北，周边环绕着辽宁省5市13个县（市、区）（图1）。辽东湾内及辽东湾口外岸线附近的溢油敏感资源众多，湾内有双台子河口国家级湿地自然保护区、锦州大笔架山国家级海洋特别保护区、辽宁绥中碣石国家级海洋公园等自然保护区、海洋特别保护区及海洋公园。沿岸有辽河、双台子河、大凌河、小凌河等7条河流流入，渔业资源比较丰富，沿岸滩涂广阔，拥有世界第二大的辽河三角洲芦苇沼泽。地处辽东湾的营口港2015年吞吐量达3.4亿t，排名全国第八，近年来成品油吞吐量稳步提，且呈现出持续增长势头。随着辽东湾及附近岸线码头的建设、航道通航能力的扩展以及油码头吨级的提高，势必大大增加辽东湾及湾口外近岸海域的溢油事故风险。

图1 研究区域

3.2 单项评价

3.2.1 岸线敏感性评价 辽东湾海岸带构成类型复杂多样，按海岸形态有淤泥质海岸、砂质海岸、基岩质海岸（图2）。根据岸线的环境敏感指标分等定级进行评价分析得出辽东湾敏感岸线空间分布情况。其中，16.1%的岸线为港口码头等人工岸线，其

图2 辽东湾自然岸线分布情况

图3 各县（市、区）岸线溢油敏感性指数

敏感性较低，有12%的自然岸线属于一般敏感，而20.6%的自然岸线对溢油的敏感程度为较强，约一半以上的自然岸线对溢油的敏感程度为极强。从辽东湾敏感岸线空间分布上可见，受溢油影响较敏感的区域主要为辽东湾北部，其中凌海市岸线敏感指数最高，为0.42，其次为盘山市、瓦房店市、兴城市及大洼县等地（图3）。

3.2.2 生物资源敏感性评价 辽东湾拥有丰富的滨海湿地资源和重要的河口生态系统，蕴藏着多种多样的动植物资源，分布有多个国家级自然保护区、海洋公园等，是丹顶鹤、白鹤、蓑羽鹤、白鹳、黑鹳等珍稀、濒危海洋生物物种的天然集中分布区，具有重要的生态价值和特殊的保护价值，生态系统服务功能极高。同时还包含重要的国家级、省级海洋水产种质资源保护区，其中部海域是渤海上层鱼类、底层鱼类、头足类、海蜇等的重要产卵场和索饵场（图4）。通过加权叠加计算得出辽东湾生物资源敏感性指数（图5），整体表现为辽东湾北部海域敏感性程度较高，敏感目标众多，发生溢油后产生生态环境问题的几率较大。其中以盘山县敏感性指数最高，为0.94，该区域滨海湿地丰富、保护区数量多，是众多珍稀水禽的集中地。湿地和保护区的贡献率高达85%。其次为大洼县、绥中县。

图4 辽东湾溢油敏感目标分布情况

图5 各县（市、区）生物资源溢油敏感性指数

3.2.3 人类利用资源敏感性评价 人类利用资源是海洋自然资源分布和海洋生态系统的外在表现，亦是影响生态功能空间分异的主导因素，主要包括港口、生物、旅游、养殖及盐业等。本研究结合海洋功能区划对辽东湾近岸海域人类利用资源敏感性进行评价分析，结果表明，绥中县、兴城市等地因分布有重要的渔业水域，人类利用资源敏感性较高，因此需严格控制溢油风险事故，保障农渔业区的水质质量。秦皇岛市辖区、瓦房店市分布有北戴河旅游休闲区、仙浴湾旅游休闲区、驼山旅游休闲娱乐区等旅游度假区，其溢油敏感程度也较高（图6）。

图6 各县（市、区）人类利用资源溢油敏感性指数

3.3 结果分析

依据2011年实际调查与监测数据，从自然岸线、生物资源、人类利用资源等三方面开展了单项溢油敏感性评价，并以县（市、区）为分析单元，明确了各县（市、区）的溢油敏感程度及敏感来源。最终采用等权叠加方法，得到综合溢油敏感度指数，并运用将其划分为高、中、低三个等级。从图中可见，辽东湾溢油敏感程度在空间分布上呈现明显差异化（图7）。其中，盘山县、绥中县、凌海市、兴城市、瓦房店市敏感性指数在0.98～1.58之间，呈现较高水平，但敏感性来源不尽相同，因此，各县（市、区）溢油应急响应上应有所侧重。其中，盘山县、凌海市及瓦房店市主要敏感对象为当地的生物资源和自然岸线资源，绥中县主要为人类利用资源和生物资源。中等敏感区域指数为0.43～0.98，主要包括盖州市、大洼县和秦皇岛市辖区，该区域溢油敏感目标较高敏感区少，且敏感来源较为单一。低敏感区指数为0.06～0.43，该区域敏感目标较少，生物资源较上述两个区域丰富度不高，且自然岸线比例较少。

图7 各县（市、区）综合溢油敏感程度空间分布

4 结论

辽东湾内及辽东湾口外岸线附近的溢油敏感资源众多，从生态视角和社会经济视角，选取了海岸资源、生物资源及人类利用资源三方面探索建立了溢油敏感性评价体系，通过综合叠加，揭示出辽东湾海岸带生态环境敏感性空间分布，为溢油应急响应提供科学依据和决策参考，亦可在其他区域开展推广应用。本研究仅从资源本身产生的经济收益、生态价值等方面进行定量评估，对溢油的种类、后续的清污费用、污染清理费用和资源的恢复费用等未纳入评估体系，今后将进一步进行研究探索。

[1]杨建强,张秋艳,罗先香.海洋溢油生态损害快速预评估模式研究[J].海洋通报,2011,30(6):704-712.

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

[3]刘文全,贾永刚,卢芳.渤海石油平台溢油生态环境损害评估系统开发研究[J].海洋环境科学,2011,30(5):673-685.

[4]颜磊,许学工,谢正磊,等.北京市域生态敏感性综合评价[J].生态学报,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]李晓涛.辽东湾低密度冰区溢油的风险评价与风险控制研究[D].大连：大连海事大学，2006.

[11]王会蒙,季民,孙勇.基于GIS的海洋敏感区溢油敏感度分析研究[J].海洋信息,2015,2:13-17.

[12]杨朋金,吕则和,周青,等.基于GIS和层次分析法的海洋溢油敏感区综合等级评价体系研究[J].海洋环境科学,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

国家自然科学基金青年科学基金资助项目（41301079）

曹可（1978-），男，博士，副研究员，主要从事海域海岸带规划管理研究.E-mail：kcao@nmemc.org.cn