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arthurzhaojun至尊木蟲 (著名寫手)
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【轉帖】關于墨西哥灣漏油的科學評述 已有6人參與
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關于墨西哥灣漏油的科學評述 刊于《南方周末》 墨西哥灣漏油事件 —— 一場正在蔓延的“生態(tài)災難” 2010年4月21日,英國石油公司(BP)租賃的“深水地平線”鉆井平臺發(fā)生爆炸,造成11名員工死亡,36小時后鉆井平臺沉入墨西哥灣。4月24日平臺底部油井開始大量泄漏原油。4月29日,美國政府將該海洋原油污染事件定性為“國家災害”,6月5日初步估計原油每天的泄漏量在4萬桶左右,10日又提升至每天6萬桶(9500噸)。至今兩個多月,BP公司和美國政府采取數(shù)種補救措施,均收效甚微。目前“深水地平線”鉆井平臺每四天的泄漏量,相當于1989年“埃克森·瓦爾迪茲”號油輪在阿拉斯加泄漏的總量。而后者曾被稱為“美國歷史上最為嚴重的環(huán)境災害”。 “堪比‘9.11’的國家災難” 美國《科學》雜志在其網(wǎng)站的顯著位置,用一組動態(tài)數(shù)據(jù)形象說明,此次漏油事件的嚴重程度及惡劣影響。 “‘深水地平線’探井泄露處高達1億帕斯卡的壓強;僅每天回收的原油價值就一百五十萬美元! “墨西哥灣尚存5種海龜;29種海洋哺乳動物;2008年漁業(yè)收入高達10億英鎊;目前美國在墨西哥灣33%的海域被列為禁漁區(qū);32處生物棲息地受到原油污染的侵襲。” “為處理溢油,已經(jīng)布置了735公里的攔油柵;建立72公里的沙護堤;僅6月1日就投放原油分散劑一百萬升;” “120余位科研工作者已經(jīng)緊急投入此領域研究;美國科學基金會投入175萬美元,啟動了25個緊急研究項目,已經(jīng)花費171船時的科考時間” …… 隨著時間的發(fā)展,這些數(shù)據(jù)還在不斷的攀升。 事件發(fā)生后,美國負責監(jiān)管石油勘探的礦產(chǎn)資源管理局局長直接引咎辭職?偨y(tǒng)奧巴馬度兩度推遲出訪、四次親臨現(xiàn)場,并緊急發(fā)表非例行全國電視講話。隨著漏油事件的日益惡化,美國政府在此事件上的應急反應,連帶此前的能源安全戰(zhàn)略,都備受公眾指責。奧巴馬直接面臨著公眾的信任危機。政治家將此比喻為奧巴馬面臨“卡特里娜”颶風,后者在2005年直接造成美國南部1800人死亡。 經(jīng)濟上,“墨西哥灣漏油”事件帶來的損失遠不止肇事公司——BP公司股票下跌,以及承擔200億美元“托管基金”和上不封頂?shù)馁r償。美國墨西哥灣沿岸諸州的漁業(yè)、旅游業(yè)遭受重創(chuàng),美國整個近海石油開發(fā)全部叫停,大量石油產(chǎn)業(yè)工人失業(yè)。經(jīng)濟學家甚至認為,此事件會導致美國經(jīng)濟的二次衰退。處于經(jīng)濟復蘇期的美國民眾自信心遭受沉重打擊。 外交上,英國政府每年六分之一的養(yǎng)老基金來自BP公司的股票分紅。美英兩國對于該事件處理過程中存在的分歧,已經(jīng)對兩國外交關系帶來負面影響。 6月23日,美國一位負責清理墨西哥灣漏油的船長自殺身亡, “墨西哥灣漏油”事件所引發(fā)的種種連鎖反應開始顯露。該事件已經(jīng)由“美國歷史上最嚴重的環(huán)境污染”,演變?yōu)樯鐣绊懣氨取啊?.11’的國家災難”。 堵漏措施,收效甚微 石油被譽為“現(xiàn)代工業(yè)的血液”,它是重要的能源物質和化工原料。但是,原油泄漏至海洋后,會發(fā)生一系列復雜變化,如擴散、蒸發(fā)、溶解、乳化、光化學氧化、微生物氧化、沉降形成深海油團等等。溢油覆蓋的海面會減少太陽輻射,阻隔氣液交換,直接影響藻類的光合作用,危及整個海洋生物食物鏈;海面上的浮油浸濕海鳥、動物的皮毛后,會造成其低溫死亡。海面以下的油團變成重油后,會沉降在海底,危及海底生態(tài)環(huán)境。而溢油中含有的有害物質如烴類、芳香烴(PAHs)等,會造成原油污染地區(qū)生物急性死亡或慢性中毒。因此原油泄漏往往會給污染海域的生態(tài)帶來災難性的破壞。更為嚴重的是,原油中的致癌物質如烴類、芳香烴,會通過食物鏈在海洋生物體內累積,最終通過海產(chǎn)品危及人類的健康。 “深水地平線探井”漏油事故發(fā)生后,BP公司馬上采取數(shù)種補救措施。但此時,常規(guī)的辦法“攔油柵”、“吸油棒”等措施,相對于每天幾萬桶的原油泄漏量來說,無異于杯水車薪;人們寄予厚望的堵漏辦法又屢遭失敗。6月24日,“防油帽”被迫重新安裝。近兩個月廣泛使用的化學分散劑,治標不治本;而真正能夠達到止漏效果的“減壓井”法,雖早在5月初便開始實施,但最早要到8月份才能看到效果。 6月2日,一位在科威特成功封堵數(shù)百個泄漏油井的工程師,提出了一個大膽的建議:直接用管路輸送鋼球堵住漏洞。美國能源部長朱棣文對此表示,辦法很簡單但是論證起來卻很復雜。這個辦法看起來有些荒誕,但是,“沒有變得更壞也許就是最好的辦法! 進入六月末,隨著墨西哥灣熱帶颶風季節(jié)的來臨,堵漏工作將會變得更加困難。 無奈之下,路易斯安娜州州長曾建議修建高2米,長160公里的沙堤來抵御浮油。由于沙堤在暴風雨中的穩(wěn)固性,以及抵御原油效果備受專家質疑,路易斯安那州最終建立了70公里的沙堤,以用于防止?jié)竦卦馐芤缬颓治g。 此外,BP公司在此次事件中廣泛使用的化學分散劑也備受質疑。分散劑是一種類似餐具洗滌液的表面活性劑,可以中和原油中的酯基,使原油分散成微小的液滴,這些小液滴可以直接被微生物降解轉化。BP公司目前使用的兩種分散劑Corexit 9500和 Corexit EC9527A,前者主要針對新泄漏的原油,后者則對風化的原油起作用。此次事件中使用的分散劑劑量之大前所未有,BP公司每天的投放量在幾十噸以上。《自然》雜志的相關報道指出,分散劑可以減輕海面上浮油對生物的傷害,但是對于海底的原油污染卻無能為力。而且已經(jīng)有實驗證明,化學分散劑對魚蝦等海洋生物會造成危害。況且,如此大量化學分散劑的使用是否對“嗜油微生物”造成影響還不得而知。 目前最為安全有效的辦法,也許當屬利用微生物對污染海域進行“生物修復”。自然界中每年有130萬噸的原油通過滲透泄露到海洋,但是這些原油絕大多數(shù)可以被“嗜油菌”降解掉。這些“嗜油菌”包括深海食烷菌 (Alcanivorax)、解環(huán)菌屬(Cycloclasticus)等。原油中的烴類物質,對于它們來說成了生長必需的碳源。人們可以利用這些“嗜油微生物”,來降解原油中的烴類物質,甚至多環(huán)芳烴。 但是人為原因造成的原油泄漏,會遠遠超過以上自然菌群的分解能力。目前,人們利用自然界中分離出的超級“嗜油菌”或者實驗室里構建的基因工程菌,通過向其生長環(huán)境添加其他氮源、無機磷等營養(yǎng)成分,促進這些“嗜油菌”生長繁殖,達到污染海域生物修復的目的。這種技術已經(jīng)在1989年“?松ね郀柕掀澨枴庇洼喡┯褪录械玫搅藨。 事實上,目前墨西哥灣原油污染區(qū)域的溶氧水平下降,已經(jīng)表明“嗜油菌”開始大量生長繁殖。但是,按照現(xiàn)有原油泄漏量計算,進行污染海域的生物修復需要5000噸以上的海洋烷烴降解菌。無論是自然環(huán)境產(chǎn)生還是人工培養(yǎng),這在短時間內都是難以實現(xiàn)的。 “沒有吸收教訓”,二十年后重蹈覆轍 在“墨西哥灣漏油”事件發(fā)生之前,“埃克森·瓦爾迪茲號” 油輪在美國阿拉斯加灣的漏油曾被定義為“美國歷史上最為嚴重的環(huán)境污染”。 1989年發(fā)生的“埃克森·瓦爾迪茲號”漏油事件,漏油總量42,000,000升,只是相當于“深水地平線”鉆井平臺的每四天泄漏量。但是,該事件卻造成了阿拉斯加灣生態(tài)環(huán)境的毀滅性災害: 2,100公里海岸線遭受污染,25萬只海鳥、近4000只海獺、300只斑海豹、250只白頭海雕以及22只虎鯨死亡;由于大馬哈魚和鯡魚產(chǎn)卵區(qū)遭受原油污染,直接導致此前一度繁榮的鯡魚產(chǎn)業(yè)頻臨破產(chǎn)。該原油泄漏事件造成阿拉斯加地區(qū)捕撈業(yè)損失近200億美元、旅游業(yè)損失近190億美元,而泄漏的溢油對生態(tài)造成破壞則是難以用金錢衡量的。 事發(fā)后,美國政府耗費大量人力、物力用于清理泄漏原油,當年負責清理油污的團隊,在高峰期人數(shù)到1萬人,擁有一百余架飛機。 2001年由美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)資助的科學研究表明,即使過去十余年,事發(fā)地“威廉王子港”的海岸上仍殘存8,000升的原油,在基奈半島和卡特邁國家公園,原油污染應經(jīng)擴散到450英里遠的地方。原油降解的速率不過每年4%左右,因此原油污染的徹底清除需要花費幾十年甚至一個世紀的時間。而這期間,雖然像苯、甲苯這樣的單環(huán)烴類可能揮發(fā)掉,但是更具毒性的多環(huán)芳烴類物質,卻基本保持著和泄漏事故發(fā)生之初相同的水平。 《科學》雜志2003年刊發(fā)的綜述認為,該事件對生態(tài)環(huán)境的長期破壞超出人們的預想。生態(tài)毒理學的研究表明,原油泄漏不僅直接導致藻類、無脊椎動物、海鳥、哺乳動物的急性死亡,而且,污染海域動物體內細胞色素P450酶水平嚴重超標,這表明原油泄漏后殘存的有毒物質將長期處于亞致死量水平,依舊危害生態(tài)環(huán)境。 2009年,《科學美國人》雜志為紀念“埃克森·瓦爾迪茲號”油輪漏油事件二十周年,以“為下一次漏油事件準備”為題,總結預防海洋石油污染的相關措施。人們不曾料到,文章的標題竟會“一語成讖”。二十年后,“?松ね郀柕掀潯碧柭┯褪录懊绹鴼v史上最為嚴重的環(huán)境危害”, 這一紀錄被墨西哥灣的“深水地平線”改寫。 近日,世界自然基金刊出標題為“沒有吸取教訓”的文章,一針見血的指出,二十年來各國政府和石油行業(yè)沒有吸取“?松ね郀柕掀潯碧柕慕逃枺@才是生態(tài)災害再度上演的真正原因。 “原油的泛濫與科學的匱乏” 此次墨西哥灣漏油事件發(fā)生后,美國政府和BP的應對措施備受質疑,這很大程度上源于,深海油井的泄漏方式不同于以往海面上的船舶泄漏,而且此次原油泄漏量之大遠遠超出了專家的經(jīng)驗范圍!巴诙煨枰贸鼋鉀Q解決方案的問題,常常耗費科學家數(shù)月時間去研究”,這些都導致應對措施不及時、不到位。這同時也暴露了“海洋原油污染”領域科學研究的匱乏、滯后。 1989年“埃克森·瓦爾迪茲”號漏油事故發(fā)生后,美國曾經(jīng)掀起過“原油污染”的研究熱潮,但是隨著此事件在人們記憶中褪去,研究工作日漸趨緩,僅直接從事此領域研究的工作人員就縮減了三分之一。這也是導致如今“深水地平線”堵漏不利的重要原因,《自然》雜志就以“原油的泛濫與科學的匱乏”為題就此作出評述。 漏油事件發(fā)生后,當務之急是對海洋污染程度作出準確判斷,并預測出原油污染可能波及的海域。但是,此次原油泄漏點位于海平面以下一千多米,原油泄漏過程中,伴隨著甲烷氣體的釋放,以及化學分散劑的使用,溢油在浮出水面前會形成微米級的液滴。這些液滴在海面以下形成大量的油團,這才是原油泄漏看不見得“陰霾”。也正因如此,事發(fā)兩個月,原油泄漏的準確數(shù)字都難以估計。 為此,NOAA投入110人的團隊,根據(jù)定點采樣數(shù)據(jù),通過建模的辦法,來預測墨西哥灣原油污染可能波及范圍。其預測結果連同遙感衛(wèi)星的氣象分析,科考船、陸上科學家等對墨西哥灣生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測數(shù)據(jù),公布在NOAA下屬網(wǎng)站(GeoPlatform)上,并每天進行數(shù)據(jù)更新。6月23日,NAOO、EPA和白宮聯(lián)合發(fā)布了關于原油泄漏的首份科研報告。 面對日益嚴重的原油污染,政府機構、企業(yè)和相關科研單位的科學家都緊急投入此領域研究。美國自然基金會啟動了175萬美元的緊急科研啟動基金, NAOO有5艘科考船駛入污染海域進行頻繁取樣。BP公司也承諾提供5億美元用于研究原油泄漏對生態(tài)破壞的長期破壞。 由于傳統(tǒng)方法中,采用觀察海域中浮油面積來預估原油泄漏量和污染程度,受海洋湍流、水油氣混合干擾。利用衛(wèi)星云圖又受天氣因素影響。目前,美國科學家科學家正在積極開發(fā)新的定量方法,通過測定海水中的甲烷來評估原油的污染程度。 BP公司工程師發(fā)現(xiàn)此次原油泄漏中40%的物質為甲烷。海洋科考船也進一步證實,原油泄漏區(qū)深海水域的甲烷含量超標,最高甚至達到正常值的一百萬倍。對于原油及甲烷對海洋生物的危害,科學家們正在對從單細胞藻類到金槍魚的整個食物鏈進行監(jiān)視。并利用“生態(tài)毒理學”的研究方法,判定海豚、抹香鯨等暴露在原油有害成分下的生存閾值。此外,研究人員還對污染地區(qū)植物的生長速率、光和作用進行跟蹤調查。 原油中的多環(huán)芳烴類物質,以及此次大量使用的化學分散劑都是食品安全的隱患。常規(guī)辦法檢測海產(chǎn)品中PAHs需要7天時間,即便是NAOO的毒理實驗室也需要至少三天時間。目前,賽默飛世爾公司正在建立“緊急毒理實驗室”,利用氣相分析手段建立多環(huán)芳烴類化合物以及分散劑的快速檢測方法,用以預防原油污染帶來的食品安全問題。 6月23日,負責清理溢油的一名美國船長自殺身亡后,長期暴露在原油泄漏環(huán)境會對人類身體、心理健康造成哪些危害,也進入了科學研究的范疇。 “亡羊補牢”莫如“曲突徙薪” “墨西哥灣漏油事件”發(fā)生在經(jīng)濟、科技高度發(fā)達的美國本土,肇事方BP公司擁有世界上最為先進的石油開發(fā)技術,但面對“深水地平線”原油泄漏,仍然束手無策。BP公司承擔的200億美元的保證金看似金額巨大。它似乎可以承擔漁業(yè)、旅游業(yè)的經(jīng)濟損失以及清理溢油的各項成本。但是,生態(tài)環(huán)境的破壞又由誰來買單呢,生態(tài)壞境讓我們每個人收益,卻又不專屬于任何人。它的賠償如何計算,又如何實施呢?《自然》援引生態(tài)經(jīng)濟學家的話,墨西哥漏油事件給生態(tài)環(huán)境帶來的損失要遠遠大于上述保證金,它至少在340億到6700億美元。 “墨西哥灣漏油事件”再次說明,亡羊補牢遠不如曲突徙薪,防患于未然。面對夢魘般的原油污染,必須事先建立起嚴格的監(jiān)控體系、完備的應急預案。 世界自然基金就此提出以下具體措施:設立原油運輸?shù)摹敖雇ㄐ袇^(qū)”;延緩近海石油的開采并進行充分的風險評估;實施嚴格的生態(tài)保護措施;建立國際通用法規(guī)等等。 我國是世界第二大石油進口國,這其中90%原油通過海上船舶運輸。同樣也存在著原油泄露污染近海的隱患。更為嚴重的是,我國當前已經(jīng)處于環(huán)境污染事故高發(fā)期,近年石油化工企業(yè)造成的水污染事件屢見不鮮。從2005年吉林石化苯污染松花江,到近年頻發(fā)的兒童血鉛事件。這些都是由于化工企業(yè)的無限制排放或者突發(fā)事故造成的典型水質污染事件。 面對公共環(huán)境突發(fā)事件,政府,企業(yè)、科研單位的緊急協(xié)調應對,顯得尤為重要。美國墨西哥漏油事件尚未最終解決,但是此事件過程中,美國政府的高度重視,科學研究的迅速跟進,以及污染信息及時透明的在線公布等等,都是值得借鑒的。這不禁讓人想起當年吉林石化苯車間爆炸后,企業(yè)信誓旦旦的保證,“爆炸只會產(chǎn)生水和二氧化碳,不會污染水源” 。而事實上,苯泄漏卻造成松花江流域嚴重水污染,哈爾濱市停水數(shù)日,影響甚至波及鄰邦。當年企業(yè)方所謂的科學解釋聞之可笑,但是如今放在“墨西哥灣漏油事件”的語境下,卻讓人后背發(fā)涼。“爆炸只會產(chǎn)生水和二氧化碳”這句話暴露的遠不止是科學上的無知。這句話背后隱含的是,政府監(jiān)管的不利,企業(yè)道德的缺失,以及科學研究、公眾傳媒的緘默! 也許,墨西哥灣離我們很遠,生態(tài)災難離我們卻很近。 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=340324 |

至尊木蟲 (著名寫手)
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《墨西哥灣漏油事件科學評述》的寫作初衷 近日,其實我一致關注“墨西哥灣漏油”事件,也期待希望從科學的角度,對該事件進行解讀。于是,我嘗試著寫了一篇述評。 主要想說明以下問題: 一、如何解讀奧巴馬把“墨西哥灣漏油”比作“911式的國家災害”。 二、從科學的角度,說明原油泄漏對海洋生態(tài)的危害,以及該事件發(fā)生后,美國政府和BP采取了哪些補救措施。 三、介紹20年前該事件的翻版“?松ね郀柕掀澨枴甭┯褪录 四、科學界在應對漏油事件上做了哪些最新工作。 以上素材基本來自《科學》、《自然》、《科學美國人》,《華盛頓郵報》等國外主流媒體。這其中最為有意思的三篇文章是: 《科學美國人》的“20 Years After the Exxon Valdez: Preventing--and Preparing for--the Next Oil Spill Disaster” 世界自然基金組織的“Lessons Not Learned:20 Years After the Exxon Valdez Disaster Little Has Changed in How We Respond to Oil Spill s in the Arctic” 《自然雜志》 的“Flood of oil, drought of research:Scientists frustrated as questions about the Gulf of Mexico oil spill go unanswered” 本文正是在以上素材上搭建而成。行文過程中穿插著“石油污染”、“化學分散劑”、“微生物修復”等科學名詞的解釋。 本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=340326 |

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