核技术用于海洋溢油应急响应

海洋和沿海生态系统对海洋和地球健康起着至关重要的作用,必须要维持它们的微妙平衡。这一平衡的主要威胁之一来自溢油。溢油对这些生态系统和依赖于这些生态系统的区域的影响是毁灭性的。面对溢油事件时,各国需要尽可能多的工具和信息来帮助减轻环境影响、找出溢油源并评价海产食品是否受到有毒物质的污染。位于摩纳哥的国际原子能机构(IAEA)海洋环境实验室利用核技术和同位素技术,支持各国实现这些目标。

核技术用于海洋溢油应急响应

海洋和沿海生态系统对海洋和地球健康起着至关重要的作用,必须要维持它们的微妙平衡。这一平衡的主要威胁之一来自溢油。溢油对这些生态系统和依赖于这些生态系统的区域的影响是毁灭性的。面对溢油事件时,各国需要尽可能多的工具和信息来帮助减轻环境影响、找出溢油源并评价海产食品是否受到有毒物质的污染。位于摩纳哥的国际原子能机构(IAEA)海洋环境实验室利用核技术和同位素技术,支持各国实现这些目标。

海洋溢油污染的生态与健康危害

随着溢油事故的频繁发生,海洋溢油污染备受关注。本文在阐述国内外海洋溢油污染现状的基础上,针对溢油污染对人类健康的影响进行了初步分析,并针对海洋环境中溢油的环境行为以及对海洋生态系统、沿岸滩涂生态系统的毒性效应进行了概述。最后,对海洋溢油污染研究的发展趋势进行了展望。

海洋溢油模拟目标的紫外反射特性研究

海洋溢油是一种破坏性极大的海洋污染物,对它的监测一直是海洋遥感的重要内容之一,通过反射率强弱来区分溢油区域和未污染海面即为常用的方法。文章针对海洋溢油的紫外反射特性展开研究,并建立了相应的光谱测量实验系统,选择合适的实验条件和环境后对海洋溢油的4种模拟目标(汽油、煤油、柴油、润滑油)的紫外波段反射光谱进行了测试。通过对实验数据的处理和分析,得到这4种模拟目标在紫外波段的反射特性,并和同样实验环境下测得的水反射特性进行了对比。实验结果表明,油膜在紫外波段的反射率和水存在较为明显的差异,差异值主要由油种和油膜厚度所决定。该实验方法同样适用于真实溢油目标,这为今后利用紫外波段对海洋溢油进行遥感监测积累了一定的理论和实验基础。

基于资源等价分析法的海洋溢油生物资源损害评估

评估海洋溢油造成的生物资源损害,对我国目前迫切需要制定的海洋生态补偿政策以及生态修复计划具有重要的现实意义。针对我国2011年渤海蓬莱19-3油田溢油事故,评估生物资源受损程度,利用资源等价分析法计算修复工程规模。结果表明,底栖生物和非底栖生物(包括浮游幼虫幼体、鱼卵、仔稚鱼等)的受损程度分别为30%和71.4%,受损面积分别为1600 km2和6400 km2。若以修建海洋生态保护区作为补偿修复工程,在修复期为20 a、贴现率为3%条件下,修复工程规模应为1059km2,才能补偿溢油造成的底栖和非底栖生物资源损失。其结论可以作为海洋管理部门进行溢油生物资源损害评估和生态修复管理的技术依据。

海洋溢油生态环境损害因果关系判定方法与模型研究

海洋溢油对生态环境造成污染损害,构成了对海洋环境安全和人体健康的重大威胁,科学地评估溢油污染损害可以发挥为损害修复和赔偿仲裁提供依据的重要作用,为成就这一目标,亟待加强有关溢油污染损害的因果关系及其判定方法与准则的相关理论、技术方法和业务化应用的研究。为此,在对不同原油的各馏分占比和分类组分及含量进行统计分析的基础上,构建了溢油成分统计均值指标体系,基于WHO/IARC化学物质引起人类癌症危险性评价,揭示了不同种类溢油所造成的海洋生态环境损害类型和程度有所不同的因果关系,进而研究提出了基于溢油环境归宿和POPs毒性理论的损害机理分析方法,构建了包括事故发生、成分含量、分类后果、时空分布4类判定准则及其相应指标体系的海洋生态环境损害因果关系判定方法,提出了包括因果关系判定模型、多类型辅助评估模型、调查试验诊断评估方法及业务化流程、以及损害基线与程度判定准则及指标体系的海洋生态损害评估模型体系总体架构,设计阐述了多类型辅助评估模型、损害基线与程度判定准则及指标体系的构建方案。针对辅助评估模型中具有代表性的易受损因子——海水水质指标的损害因果关系判定和损害程度量化问题,构建了基于溢油风化缩比仿真试验的溢油风化水质影响评估模型,采用溢油事故引起海水水质超过不同等级水质标准的超标面积,以及事故发生前后实测的相关海域海水水质超过不同等级水质标准的超标面积发生变化以及出现峰值的状况,作为判定损害因果关系存在和评估损害程度的量化指标,通过开展"塔兹曼海"、大连"7.16"等发生于渤海和黄海的溢油及危化品事故案例调查,实施了判定方法与模型的应用研究,对模型参数进行了率定,模型和实测结果均显示,在具有连通性的渤海和黄海海域,不同时段超过不同等级海水水质标准的超标面积增量与该海域实际发生溢油事故的时间存在显著的关联响应关系。综合判断,溢油污染损害与污染事故发生的时间和位置、所处海域的连通性及扩散条件、入海溢油的总量及环境污染持久性呈密切相关的因果关系。

固定化微生物技术在海洋溢油生物修复中的应用

海洋石油的勘探开发，石油加工产品的生产、使用及排放，海上溢油事故等，使石油成为海洋环境的主要污染物之一。据估计，全世界每年约有1．0×10^10kg的石油进人海洋环境中，中国每年排人海洋的石油达1．15×10^8kg，并且呈逐年增长的趋势[卜列。2010年4月和7月先后发生的墨西哥湾钻井平台漏油事故和大连新港储油码头输油管道爆炸事故给当地旅游业、水产养殖业及海洋生态环境造成了灾难性的损害。这两次事故将会像历次溢油事故一样，对环境和人类健康产生长期负面影响，其危害可长达十几年甚至几十年。

美国气象卫星监测海洋溢油

ＮＯＡＡ卫星主要任务是探测全球大气，通过波段筛选和各种处理，可以监测海洋原油、重柴油、润滑油溢油污染。用该卫星不仅能发现油污，确定油污位置，计算油污面积、漂移扩散方向和速度，而且可以通过连续监测寻找污染源。通过交通部已建成的全国各海监局通信网络，可以建立全国各海域油污染监测网。为改善海洋环境，加大海洋污染执法力度服务。

基于合成孔径雷达回波信号的海洋溢油监测方法研究

海洋油污染是各类海洋污染中最常见、分布面积最广且危害程度最大的污染之一。近年来,海洋特别是近海人类活动频繁,且随着海上运输和石油加工业的发展,油田井喷、钻井平台爆炸、船舶碰撞等所造成的溢油事故增多,因而,监测海洋溢油具有重要的经济和社会现实意义。研究采用MatLAB工具,通过图像预处理(图像校正和增强)、特征提取和神经网络识别等方法,对合成孔径雷达(SAR)海洋溢油图像进行处理,最终期望实现半自动区分SAR图像上各类目标,并进行多种神经网络方法效果比较。研究首先对SAR海洋溢油图像进行初步人工识别;然后进行图像预处理(几何校正、滤波处理等)和基于灰度共生矩阵的特征值计算;最后,借助神经网络方法对溢油区域和疑似溢油区域进行分类,输出分类处理后的图像。通过输出图像分析发现,神经网络能对SAR海洋溢油图像中溢油、海水、土地3类目标进行明确分类,且RBF神经网络模型精度高于BP神经网络。本文提出的半自动分类方法不仅能提高SAR图像处理效率,将分类目标扩充有溢油和非溢油扩充到溢油、海水、土地3类,提高图像处理的全面性,同时通过比较RBF和BP神经网络在SAR溢油图像分类上的具体优劣,有着较好实际意义。

渤海海洋溢油的数学模型

建立了嵌套模式的渤海二维水动力数学模型,模型网格采用显隐交替有限差分格式(即ADI差分格式)进行计算.用追赶法逐段求解,用调和分析法计算模型的水动力边界条件,将潮汐过程计算结果与实测资料进行对比验证其结果吻合良好.溢油数学模型理论公式考虑了实时风场和表面流场作用下油膜质心的迁移和扩散范围,模拟了海上溢油油膜运动轨迹,并用水槽实验验证了公式的正确性.在水动力模型基础上应用溢油运动模式建立了海洋溢油数学模型,对风场作用和无风作用两种条件下的静止点源瞬时溢油和连续溢油运动轨迹和扩散范围进行了计算、分析和比较,并计算了有、无风场作用时移动点源连续溢油污染扩散范围,为海洋溢油数学模型的研究提供了较完整的思路.

紫外/可见光下海洋溢油油种光谱识别方法

为了考察高光谱技术对海洋溢油种类的鉴别能力,进行了模拟溢油实验。利用紫外三种波长光源（254nm、302nm、365nm）和可见光两种光源（日光灯和阳光）照射海水上的油墨,使用AvaSpec-2048地物光谱仪采集5个油种（汽油、柴油、煤油、机油、花生油）的高光谱数据（200~1160nm）,基于这些数据,通过PCA进行特征优化,使用前10个主分量构建了支持向量机的油种识别模型,使用网格法对支持向量机参数C和gamma进行参数寻优,通过5折交叉验证法进行了结果测试。结果表明,阳光下的光谱识别率最高,日光灯下的识别效果最差,三种紫外灯在波长302nm透射下识别率较高,在254nm和365nm下的识别效果相当。由此可见,在油种鉴别过程中光源的类型、照射方式、光强都会影响到油种的识别效果。

海洋溢油模型及其应用研究进展

根据滥油模型的数学计算理论不同,溢油模型主要有两个类型,欧拉-拉格朗日理论模型和蒙持卡罗方法模型。欧拉-拉格朗日理论模型主要包括:全动力轨迹模型和溢油归宿模型。溢油归宿模型又包括溢油扩展、扩散模型和风化模型。风化模型包括蒸发、溶解、乳化、光氧化、生物降解等过程。蒙持卡罗方法模型在欧拉-拉格朗日理论模型基础上增加了溢油扩散随机数的计算,应用随机数来计算油膜三维扩展尺度。该模型是对欧拉-拉格朗日理论模型的补充和完善。目前国内以及日本、美国、新加坡等国学者们分别在海湾,海峡等(?)了溢油组合模型。但由于他们的研究重点不同,模型没有得到全面的应用。溢油模型的前景相对可观,其与溢油应急反应专家系统的结合使得我们可以根据应急系统做出相应的应急计划,并通过模拟来对溢油损害索赔进行定量。

基于稀疏非负矩阵分解和支持向量机的海洋溢油近红外光谱鉴别分析

提出一种海洋溢油近红外光谱特征提取与种类鉴别新方法。海面溢油种类鉴别对现场应急处置方案的制定和可疑溢油源的追踪具有重要意义。采用傅里叶变换近红外光谱仪测定汽油、柴油、煤油三类模拟海洋溢油样本的近红外光谱,基于稀疏非负矩阵分解算法对光谱进行特征提取,采用五重交叉检验,对210个样本进行训练,建立基于支持向量机的溢油光谱定性分析模型,同时讨论非负特征基数目以及稀疏因子对分类正确率的影响;利用训练好的分类器对90个未知样本进行鉴别,识别正确率达97.78%。所提出的稀疏非负矩阵分解结合支持向量机的近红外光谱定性分析方法,识别正确率高,模型泛化能力强,具有很好的分类效果,为海洋溢油的快速鉴别提供了新途径。

海洋溢油生态损害简易评估方法研究

海洋溢油事故多以小型溢油为主,采用简易评估方法对小型溢油事故生态损害快速、高效的评估,对及时进行海洋生态损害赔偿、补偿和修复具有重要意义。通过对溢油生态损害概念及补偿适用范围的分析,明确了简易评估法的适用范围,提出了一些衡量简易评估方法有效性的指标标准,并分别对华盛顿州"索赔公式法"、佛罗里达州"直接计算法"和溢油生态损害快速预评估模式3种典型的简易生态损害评估方法进行分析比较。为了使简易评估法在实践中发挥更好的作用,提出应在溢油专项基金的建立,预警系统及应急体系的建立和完善,损害评估方法的改进和发展,基础数据库的建设、损害评估信息系统功能完善5个方面加强建设。

我国海洋溢油事故特征与趋势分析

文章通过对1971—2011年期间发生在我国沿海海域内溢油量在50t以上的海洋溢油事故数据的收集调查,分析了海洋溢油事故的年际变化、事故原因、油品种类、事故发生地区、事故等级等的统计特征。结果表明:1971—2011年我国50t以上海洋溢油事故共发生81起,溢油总量为49 667t;碰撞是造成海洋溢油事故的最主要原因,占总溢油次数的48.2%;污染物类型主要为燃油、原油和柴油;广东省和山东省是发生溢油事故的大省;特别重大溢油事故发生频率为0.32次/a。

海洋溢油生态损害评估程序及方法探讨

海洋溢油会对所在海域的海洋环境、海洋生物造成严重损害。近年来,我国海洋溢油事故频发,对海洋环境和人民财产造成相应损害,但往往由于赔偿不充分导致费用支付困难,使得溢油损害得不到及时清除。根据溢油量、油膜覆盖范围、岸滩、水质、沉积物质量、生物质量、潮间带及海洋生物等受损情况,可从六大方面评估溢油对海洋生态造成的价值损失,即海洋生态服务功能损害价值、海洋环境容量损失价值、油污清除费用、海洋生境修复费用、海洋生物修复费用及监测评估费用,从而建立一套相对科学、完整的海洋溢油生态损害评估程序及方法,为我国海洋溢油生态索赔提供一定的科学依据和理论支持。

海洋溢油污染的环境监管探究

近年来,随着海洋油气开发和船舶运输活动的日益增加,海洋溢油污染事故频繁发生,对海洋生态环境造成了严重破坏。海洋溢油污染的环境监管问题成为社会关注的焦点,有效的环境监管是降低海洋溢油污染风险和减少海洋生态损害的重要途径。为此,在客观分析我国海洋溢油污染环境监管现状的基础上,深入反思海洋溢油污染在应急管理、监管权责、监管手段以及多元主体监管方面存在的问题,并从提升海洋溢油污染的应急管理能力、加强监管的权责划分和协调性、提高监管手段的运用效率、形成多元主体的环境监管合力方面完善我国海洋溢油污染的环境监管,实现海洋经济和海洋生态环境的和谐发展。

高光谱遥感分区混合端元提取计算海洋溢油覆盖度

溢油覆盖度的估测是海洋溢油探测与灾害评估的重要内容,受航空航天传感器地面分辨率的限制,准确探测溢油覆盖度比较困难。在海洋风浪及破碎波作用下,溢油往往呈条带状分布。获取的高光谱数据中存在大量的油、水混合像元;传统图像分割方式计算溢油面积存在偏差,且受传感器角度、高度等影响,光谱变异明显,传统端元提取方法很难找到纯像元光谱。提出了一种通过分区混合端元计算海洋溢油覆盖度的探测方法。首先对影像进行分区并使用N-FINDR算法进行端元预选;然后再利用独立分量分析(ICA)方法进行端元精选,按照负熵最大输出得到候选端元,并将地面同步参考光谱作为约束引入相似性溢油端元识别;最后基于非负矩阵分解方法(NMF)求取端元丰度,通过太阳耀斑区的修正,得到真实的溢油覆盖度。分区混合端元的提取较好的解决了全局端元变异及环境适应性差的问题,使精选后的端元具有更好的环境鲁棒性。为更好地衡量该算法精度,采用仿真数据与真实高光谱影像数据相结合进行实验验证。仿真实验中,人工设定溢油丰度,使用均方根误差(RMSE)和丰度估计误差对比评估估计丰度与设定丰度之间的差别,并设计了算法适应性和抗噪实验。结果表明采用MNF和ICA两种高光谱压缩方法,丰度估计误差均低于3%,重构图像的最小均方根误差RMSE最高为0.030 6,且具有较好的抗噪能力,验证了该算法的有效性。真实实验中,使用2011年山东长岛溢油8景机载高光谱影像数据为真实测试数据,由于真实遥感数据往往缺失地面同步丰度数据,导致对算法精度进行评价比较困难,使用仿真数据交互验证与目视解译数据相结合的方法进行精度评价,通过耀斑区修正后估测的机载高光谱成像总的溢油覆盖面积为1.17 km^2,溢油覆盖度为22.85%,与现场人工估测面积偏差为2.15%,明显高于传统方法。受海洋破碎波、光谱变异性影响,和航空航天遥感器地面分辨率的限制,海洋溢油遥感中单个像元进行丰度解析是一个难题。基于亚像元丰度分解思想,讨论了海洋溢油覆盖度的问题,提出一种较为完善的海洋溢油覆盖度的计算办法,通过仿真数据和实际的高光谱溢油数据进行了方法的验证,实现了较为客观的自动化溢油覆盖度(丰度)探测方法,可以较为准确的估测海洋溢油的覆盖度,对溢油遥感面积的业务化探测具有积极意义。

关于扩大我国海洋溢油生态损害索赔主体的思考——以“康菲溢油”事件为视角

我国当前立法海洋生态损害赔偿的规定模糊且索赔主体的范围狭窄,在实践中缺乏可操作性,容易导致多个行政主管部门之间职责和权限的冲突,不利于保护海洋生态损害案件的受害人,也不利于保护海洋环境。应当扩大我国海洋溢油生态损害索赔主体的范围,将检察机关、公民、法人及其他社会组织和环保非政府组织等主体都纳入海洋溢油生态损害索赔主体范围,以充分地赔偿油污受害人的损失,进而保护海洋环境。

环境法医学在我国海洋溢油环境诉讼中的应用

我国海洋污染事故频发,给海洋环境带来重大损害。然而,目前海洋溢油环境污染诉讼因存在取证困难等一系列问题,使得利益相关者的合法权益得不到合理赔偿。环境法医学的应用将对于因海洋溢油污染问题引起的环境诉讼案件的胜诉起到至关重要的作用。通过对环境法医学的发展现状和未来发展趋势的描述,阐述环境法医学在海洋溢油环境诉讼中的重要作用,以期能够引起对环境法医学的重点关注,推动环境法医学在海洋环境诉讼案件中的广泛应用。