杨建强，张秋艳，罗先香

(1.山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室，山东 青岛 266033；2.国家海洋局 海洋溢油鉴别与损害评估技术重点实验室，山东 青岛 266033；3.中国海洋大学海洋 环境与生态教育部重点实验室，山东 青岛 266100)

海洋溢油生态损害快速预评估模式研究

杨建强1,2，张秋艳3，罗先香3

(1.山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室，山东 青岛 266033；2.国家海洋局 海洋溢油鉴别与损害评估技术重点实验室，山东 青岛 266033；3.中国海洋大学海洋 环境与生态教育部重点实验室，山东 青岛 266100)

海洋作为石油资源的主要产地和运输路线，海上溢油事故对海洋生态系统的损害十分巨大。为了评估溢油对海洋生态系统的损害，研制一套海洋溢油生态损害的快速预评估方法和模式非常必要，且对于海洋管理和生态索赔具有重要意义。本文建立了一套适用于渤海海域的海洋溢油生态损害快速预评估模式，该模式将海洋溢油生态损失分为两部分，即海洋环境容量损失和海洋生态服务功能损失，筛选出溢油量、溢油面积、溢油品质、生态敏感系数以及生态系统服务功能五大指标作为输入参数，运用环境经济学方法、卫星遥感技术以及成果参照法等方法对五个参数进行量化，快速评估海洋溢油生态损失。将该模式应用于“塔斯曼海”轮溢油案件进行验证，结果较为符合实际，且评估时间大大缩短，具有一定的实际应用价值。

海洋；溢油；生态损害；评估；

随着经济的发展和社会的进步，人类对石油的需求激增，导致各种石油作业活动造成的石油污染事件频发，危害巨大，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。溢油事故一旦发生，为防止污染扩散，人们必须对其作出准确且快速的反应，评估溢油造成的损失就是反应之一。溢油对海洋生态系统造成的损失是溢油总损失的重要部分，评估溢油造成的生态损失对于保证海洋生态资源的可持续利用具有重要意义。

目前国内外已开展了一些溢油生态损害评估的研究。国外建立的溢油生态损失评估体系已较为完善，如美国的自然资源损害评价模型（Natural Resources Damage Assessment，NRDA）是世界上较为完善的溢油事故损害评估体系，该损害评估体系的评估版本很多[1]，主要有Type A、Type B、NRDAM/GLE、NRDAM/CME[2]和SIMAP[3]等。溢油生态损害评估方法也有多种，如条件价值法[4]、生境等价分析和资源等价分析[5-7]等。另外，美国各州也有针对于本州具体情况的评估公式，如华盛顿评估公式[8]、佛罗里达评估公式[9]等，美国、俄罗斯等国十分重视溢油事故后的快速评估工作，溢油事故发生后，首先利用快速评估模式（如上所提的华盛顿评估公式、佛罗里达评估公式等）进行快速评估，而后再开展进一步的细化评估，其快速预评估模式多是直接规定了所涉及海域的环境敏感系数、海洋生物的毒性等级等参数，评估结果做为溢油应急处置、决策的重要依据。国内由于缺乏相关法律依据以及生态损害索赔意识淡薄等原因，在溢油生态损失评估方面只进行了一些初步的研究。2003年，针对发生在天津近海的“塔斯曼海”轮溢油事故，国家海洋局北海环境监测中心技术专家[10,11]提出了溢油对海洋环境与生态损害评估的方法，是国内目前为止较早的、经过司法检验的损害评估方法，但该种方法经济投入大，评估时效性较长。熊德琪[12]等通过物理海洋学、海洋生物学和生态毒理学的交叉融合，根据生物急性毒性效应定量化评估其损害程度，建立了溢油污染对海洋生物资源损害的数值评估模式，成功的应用于2005年发生在大连湾的“千岛油1号”船溢油事故，并实现了模型数据的有效管理和图形可视化[13]，但是这种方法仅仅强调溢油对生物资源的损害，没有提出溢油对生境资源损害量化的有效方法。

因此针对我国海洋溢油污染事故生态损害评估研究尚未深入开展、溢油赔偿不充分的现状，本文旨从生态系统服务功能的角度，研制一套海洋溢油生态损害快速预评估模式，以期为海洋溢油管理和溢油索赔提供科学依据。

1 溢油生态损害快速预评估模式的建立

1.1 溢油生态损害快速预评估模式建立的依据

海洋溢油事故一旦发生，既会对海域原有的部分或全部生态服务功能造成破坏，又会占用一定的环境容量，因此可以将溢油生态损失分为2部分，即环境容量损失和生态服务功能损失。对这两部分进行量化时，有必要筛选出与溢油生态损害密切相关的因子，如溢油量、溢油面积、溢油品质、生态敏感系数、生态服务功能等，并选择高效准确的计算方法作为各因子的取值方法，借鉴已有的评估公式方法，构建HY=F（n1，n2，n3，……，nm）的函数关系来确定溢油生态损害量。其中HY为溢油生态损害价值，n1，n2，n3，……，nm为与溢油生态损害密切相关的因子。

1.2 溢油生态损害快速预评估模式建立

该模式将海洋溢油生态损失分为两部分，海洋生态服务功能损失和海洋环境容量损失。则海洋溢油生态损失可表示为：

式中：HYE为海洋生态服务功能损失；HYW为溢油造成的海洋环境容量损失。

其中海洋生态服务功能损失又可表示为：

式中：

hyi—第i类海洋生态系统类型海洋生态服务功能损失，单位为万元；

i—溢油影响区域的海洋生态系统类型；

hyai—溢油影响的第i类海洋生态系统的面积，单位为公顷（hm2）；

d—敏感程度折算率，依据我国国情，结合专家打分，取值为1%～3%，海洋生态环境敏感区取3%、海洋生态环境亚敏感区取2%、海洋生态环境非敏感区取1%。

ti—溢油事故发生至第i类海洋生态系统恢复至原状的时间，单位为年（a）；

c—溢油品质影响因子，参数取值范围为0～1，取值见表1；

si—溢油对i类海洋生态系统服务功能损失率，采用下式来计算：

式中：

hydi—第i类海洋生态系统类型单位服务价值，单位为元/hm2·a，取值见表3；

hyli—第i类海洋生态系统类型所在海域的溢油生态敏感系数，取值见表2；hyki—第i类海洋生态系统健康指数变化率；海洋环境容量损失采用2种方法（即效用函数法和影子工程法）来计算，用2种方法的计算结果的平均值来作为本模式中的海洋环境容量损失值：

式中：HYW1为效用函数法计算得到的海洋环境容量损失；HYW2为影子工程法计算得到海洋环境容量损失。两种方法的计算公式为：

式中：

Ws—溢油事故的溢油量，单位为吨；

Wt—油类入海消减量，单位为吨；

Wm—为达到油类入海消减量目标所采取措施的投资额，单位为万元；

WP—建设污水处理厂的费用，单位为万元；

Wq—处理费，单位为万元/立方米（万元/m3）；

Wc－溢油损害水体体积，单位为立方米（m3）。

损害水体体积的计算采取如下公式：

式中：hya—溢油影响的海水面积，单位为平方公里（km2）；

K—溢油影响的海水平均深度，单位为米（m），一般以表层水体0.5 m计。

1.3 快速预评估模式中的参数说明

1.3.1 溢油量和溢油面积 溢油量和溢油面积

的确定采用卫星遥感技术。卫星遥感技术考虑了所有海域，其估算结果也是比较精确的，并且能够满足本模式快速评估应用的时效性。

1.3.2 溢油品质 由于不同溢油持久性的差异，使得不同品质溢油对海洋生态系统的影响时间不同，产生的生态损害也不同。因此本模式通过溢油品质持久性系数来修正不同种类溢油对海洋生态系统造成的损害。借鉴任福安等[14]的研究，定义各种油品的持久性系数如表1。

表 1 各种油品的持久性系数Tab.1 Permanence coefficients of different oil

1.3.3 生态敏感系数 不同海洋生态系统对溢油的生态敏感性不同，本模式应用溢油生态敏感系数来修正不同类型海洋生态系统的溢油生态损失。首先建立评价因素集及评价等级集，采用专家打分和模糊评判相结合的方法，综合评定之后得到各不同敏感区的敏感系数，如表2。据此可得渤海溢油生态敏感系数分区图（图1）。

图 1 渤海溢油生态敏感系数Fig.1 Sensitive coefficients of oil spill in the Bohai Sea

表 2 海洋溢油生态敏感系数定义表Tab.2 Ecological sensitivity coefficients of marine oil spill

1.3.4 生态系统服务功能 对于生态系统服务功能的确定采用成果参照法，借鉴了Costanza等人对于全球生态系统服务功能价值的研究结果，确定我国海洋生态系统服务功能价值如表3。

表 3 不同海洋生态系统的单位服务功能价值[15]Tab.3 Average global value of annual marine ecosystem services[15]

1.3.5 海洋生态服务功能损失率 本模式用海洋生态系统健康指数变化率代表海洋生态服务功能损失率。海洋生态系统健康指数变化率的确定采用海洋遥感方法，利用海洋水色遥感测定海水叶绿素含量，半定量地了解海洋浮游植物的情况，用以定量地评估溢油事故污染造成的海洋初级生产力的变化率，用其表征海洋生态系统的健康变化情况。目前应用遥感反演海洋叶绿素的方法大体上可分为经验算法和基于模型的算法两种，本模式为提高计算速度，采用经验算法[16]。

2 案例分析

2.1 案例概况

2002年11月23日凌晨4时8分，一艘满载原油的马耳他籍油轮“塔斯曼海”轮（TASMAN SEA）与中国大连旅顺顺达船务有限公司的“顺凯一号”轮在天津大沽口东部海域23海里（约为118°13′E，38°50′N）处发生碰撞。这次溢油事故给我国渤海海域造成了严重的污染，对海洋生态环境构成了严重的威胁，沿岸1 500余户渔民养殖户遭受了巨大的经济损失。在历时两年的时间里，有关专家运用恢复费用法、替代法等[17]对此次溢油造成的海洋生态损害损失进行了评估，评估结果高达4 338万元人民币[11]。

2.2 案例评估

应用本模式评估“塔斯曼海”轮溢油事故时，各指标参数取值如表4所示。

表 4 海洋溢油生态损害快速预评估模式输入参数取值Tab.4 Input parameter values of ecological damage assessment of marine oil spill model

根据公式(3)，得出海洋生态服务功能损失=溢油品质影响因子×污染面积×（单位生态服务功能价值×生态敏感系数×生态服务功能损失率）×折算率×损失时间 = 1.0×359.60×（1610×0.63× 50%）×3%×1×100 = 547 113.42（$），折算为人民币为358.68 万元（采用2011年3月汇率，1美元合6.555 8元人民币）。

“塔斯曼海”轮溢油事故造成的海洋生态损害的定量化评估结果为海洋环境容量和海洋生态系统服务功能价值损失的总和，根据公式(1)，得出：海洋生态损失总价值= 海洋生态系统服务功能损失＋海洋环境容量损失= 358.68＋3 167.9= 3 526.58万元。

2.3 结果分析

根据文献[11]，“塔斯曼海”轮溢油事故造成的海洋生态损害损失评估结果为 4 338万元人民币，其评估周期为2年，并开展了多次海上调查。本模式的评估结果为3526.58 万元人民币。通过比较可知，本模式得到海洋生态损害价值损失评估结果小于原始评估结果，其原因主要是海洋生态系统服务价值损失计算时所选取的计算参数是最低，选取的海洋生态环境敏感区以渔业用水区为主，未考虑滨海湿地溢油损失，而在文献[11]中考虑了溢油在潮间带的生态损害部分。因此，本模式所计算的海洋溢油生态损失量是较为保守的。但与以往评估方法比较起来，本模式能在溢油事故后的很短时间（小于1天）计算出初步的生态损害价值，以往在事故后半年甚至几年才能给出准确的评估结果，大大提高了评估速率，进而提高了对海上溢油事故处理的时效性。此外，本文提出的模式同样可以应用于其他海域（如黄海、东海和南海），只须根据各自海域的特点确定其海洋生态环境敏感系数代入评估模式，具有较好的普适性。

3 结 语

本文从生态服务功能的角度，建立了海洋溢油生态损害快速预评估模式，该模式将溢油造成的海洋生态损害分为两部分，即海洋生态服务功能损失和海洋环境容量损失，采用公式化评估方法，大大简化了评估过程，而且，所需指标参数较少，易于获得，因而提高了溢油生态损害评估速率。应用“塔斯曼海”轮溢油案例进行验证的结果较为合理，与原始评估结果较为一致，可以尝试进行推广应用。

虽然本模式仍然存在针对性不强、评估结果偏低、各参数取值有待于进一步分析确定等缺点，但本模式的提出是对我国现有溢油生态损害评估技术体系的有效补充，具有一定的实际应用价值，并可为今后的溢油生态索赔事件提供技术依据，对于我国海洋经济可持续发展及海洋生态环境保护具有重要意义。

[1]Ofiara D D.Natural resource damage assessments in the United States: rules and procedures for compensation from spills of hazardous substances and oil in waterways under US jurisdiction [J].Marine Pollution Bulletin, 2002, (44): 96-110.

[2]National Oceanic and Atmospheric Administration.Specifications for Use of NRDAM/CME Version 2.4 to Generate Compensation Formulas.Guidance Document for Natural Resource Damage Assessment Under the Oil Pollution Act of 1990.Damage Assessment and Restoration Program.National Oceanic and Atmospheric Administration [M].Maryland：Silver Spring, 1996.

[3]McCay D F.Development and application of damage assessment modeling: example assessment for the North Cape oil spill [J].Marine Pollution Bulletin, 2003, (47): 341-359.

[4]Carson R T, Conaway M B, Hanemann W M, et al.The Value of Preventing Oil Spill Injuries to Natural Resources along California’s Central Coast.Report prepared for NOAA [R].California Dept.of Justice, and California Dept of Fish and Game, 1996.

[5]McCay D F, Rowe J J, Whittier N, et al.Estimation of potential impacts and natural resource damages of oil [J].Journal of Hazardous Materials, 2004, 107(1-2): 11-25.

[6]Steven M T.Refining the Use of Habitat Equivalency Analysis [J].Environ Manage, 2007, (40): 161-170.

[7]Zafonte M, Hampton S.Exploring welfare implications of resource equivalency analysis in natural resource damage assessments [J].Ecological Economics, 2007, 61(1): 134-145.

[8]Geselbracht L, Logan R.Washington’s marine oil spill damage compensation schedule – Simplified resource damage assessment.Proceedings of the 1993 International Oil Spill Conference [C].1993.

[9]Plante K J, Lanette M P, Price L M, et al.Florida’s Pollutant Discharge Natural Resource Damage Assessment Compensation Schedule-A Rational Approach to the Recovery of Natural Resource Damages.Proceedings of the 1993 International Oil Spill Conference [C].1993.

[10]高振会, 杨建强, 崔文林, 等.海洋溢油对环境与生态损害评估技术及应用 [M].北京: 海洋出版社, 2005.

[11]高振会, 杨建强, 王培刚, 等.海洋溢油生态损害评估的理论、方法及案例研究 [M].北京: 海洋出版社, 2007.

[12]熊德琪, 廖国祥, 姜玲玲, 等.溢油污染对海洋生物资源损害的数值评估模式 [J].大连海事大学学报, 2007, (3): 68-77.

[13]廖国祥, 熊德琪, 姜玲玲, 等.溢油污染生物资源损害评估地理信息系统的开发 [J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版), 2008, (4): 746-749.

[14]任福安, 殷佩海, 耿晓辉.海上溢油事故等级的综合评定 [J].交通环保, 2000, (6): 16-19.

[15]Costanza R, Arge R D, Groot R D, et al.The value of the world′s ecosystem services and natural capital [J].Nature, 1997, 387: 253-260.

[16]Carder K L, Chen F R, Cannizzaro J P, et al.Performance of the MODIS semi-analytical ocean color algorithm for chlorophyII-a [J].Advances in Space Research, 2004, (3): 1152-1159.

[17]纪大伟, 杨建强, 高振会, 等.海洋溢油生态损害评估研究进展[J].水道港口, 2006, 27(2): 115-119.

[18]National Oceanic and Atmospheric Administration, Discounting and the treatment of uncertainty in natural resource damage assessment.Technical paper 99-1.National Oceanic and Atmospheric Administration [M].Silver Spring, Maryland, 1999.

Study on the ecological damage rapid assessment model of the marine oil spill

YANG Jian-qiang1,2, ZHANG Qiu-yan3, LUO Xian-xiang3

(1.Shandong Provincial Key Laboratory of Marine Ecology and Environment & Disaster Prevention and Mitigation，Qingdao 266033, China; 2.Key Lab of Marine oil spill Identification and Damage Assessment Technology, SOA, Qingdao 266033, China; 3.Key Lab of Marine Environmental Science and Ecology of the Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

The damage to marine ecosystem caused by marine oil spill accidents was quite huge since marine is the main producing area and transportation line of oil resources.It’s necessary to develop an ecological damage assessment method for assessing the ecological damage amount caused by oil spill and for marine management and ecology claims.An ecological damage rapid assessment model of marine oil spill was set up.In this model, the ecological damage caused by marine oil spill was divided into two parts, they were the marine environment capacity losses and marine ecological service functions losses.The input parameters included spill volume, spill area, oil quality, ecological sensitivity coefficient and ecological service functions calculated by environment economics, remote sensing technique, results referring and so on.Finally, the ecological damage rapid assessment model of marine oil spill was constructed.This model was applied to “TASMAN SEA” accident, and the result was consistent with the original one.Using this model, the assessment time was cut short greatly.Therefore, the model proposed in this paper is practical to deal with marine oil spill accident.

marine; oil spill; ecological damage; assessment

X55

A

1001-6932(2011)06-0702-05

2010-06-07；

2011-06-14

“十一五”国家科技支撑计划（2006BAC03B04-01-04）；国家软科学研究计划（2008GXQ6B140）；国家海洋局海洋溢油鉴别与损害评估技术重点实验室开放基金（201017）。

杨建强（1972－），男，研究员，博士生导师，主要从事海洋生态与灾害评估研究。

罗先香（1972－），女，副教授，博士，主要从事湿地生态及近海海洋生态系统健康诊断及评价研究。E-mail：lxx81875@ouc.edu.cn。