上海海域溢油生态风险区划与应急对策研究

发布时间：2019-09-21 14:51

【摘要】：随着海上运输业和石油产业链的飞速发展，海上石油运输和海上油气田开发也空前的活跃。但其在带来巨大经济效益的同时，也大大增加了发生海洋溢油事故的风险，这些潜在的溢油污染将严重威胁海洋生态系统的平衡。在中国沿海城市中，上海地处我国沿海与长江经济带的“T”字型交汇点，上海海域是全国重要的渔业资源产地、具有全国重要的生态保护区和水上航道，海上运输业极为发达，其航道港口也都是原油、燃料等能源的重要通道，2012年以来上海海域已接连发生了两起重大溢油事故，包括吴淞口“通银6”加油船进水沉没和九段沙“密斯姆”油轮碰撞溢油事故，不仅恶化了海洋生态环境，造成海洋鱼类、鸟类、海藻和海洋哺乳动物的大量死亡，溢油还在风、浪、流的作用下漂移，进而污染近岸和渔区，尤其会对其所在青草沙、陈行、东风西沙等重要饮用水源地造成直接危害，严重威胁人类生产生活健康。随着上海港吞吐量的日益增长，船舶日益密集，类似的事故仍然会发生，这无疑会对上海海域分布的与人类健康息息相关的饮水源、旅游观光区等生态环境敏感区构成潜在而又严重的威胁，在大力推进生态文明建设的新形势下，对该海域海上溢油产生的海洋生态环境风险进行有效监测防治就显得格外重要与迫切，应放在海上溢油事故应急保护行动的首要位置。目前，有关上海及邻近海域的溢油研究仍然比较少见，生态风险区划指标体系也不够完善，很难迅速直观的制定相应溢油应急响应对策。本课题的开展主要是针对海上溢油源的诊断识别、溢油生态风险区划和应急响应体系建立三大方面对上海海域的溢油事故生态风险区划与应急对策制定进行系统性分析研究，致力于建立一套适合于上海海域的溢油应急响应决策辅助系统，为区域溢油应急方案的制定及应急行动提供技术支撑。该系统的实现不仅有利于该海域的溢油风险管理和控制，还对减少未来可能的溢油事故带来的生态损失、社会经济损失、为海洋生态补偿立法等都具有积极的指导意义。（1）海上溢油源的诊断识别首先，通过遥感解译手段和情景分析方法，利用我国环境与灾害监测预报小卫星HJ-1与美国NASA中等分辨率MODIS的多源卫星数据对上海海域2012年发生的两起重大溢油事故（“通银”号加油船吴淞口沉船溢油事故、“密斯姆”杂货船九段沙碰撞溢油事故）的溢油信息进行诊断对比分析，通过对油水敏感通道进行波段比值运算，突出油膜与背景海水的光谱反射率差异，再结合重柴油光谱特征，利用图像分割的阈值确定法从疑似溢油区域中有效提取溢油信息，排除同谱异物现象，实现溢油区域定位、溢油面积和溢油量的诊断，与现场调查结果对比验证可知，HJ-1数据的提取精度较高，更适合于小规模溢油的监测，且在短波红外波段(1.55-1.75μm)更易于区分油污和其它非污染油膜的干扰，进一步分析溢油走向、离岸距离及生态环境影响，可为溢油生态风险区划指标体系的建立提供基础研究数据。（2）溢油生态风险区划通过对上海海域自然环境特征和历年船舶突发性溢油事故的统计调查，分析生态敏感资源和溢油风险源在时间上的演替和空间上的分布规律，按照海域自然环境及生态物种敏感程度的结构特点，综合考虑油品特性、事故发生概率、溢油位置及水文、气象要素等评价因素，建立海域周边生态敏感区敏感性评价指标体系，，将溢油指标进行量化取值，更具针对性和实际意义，利用灰色模糊综合评价法，对海域生态敏感区敏感系数进行模糊评判，基于GIS平台的欧几里德距离算法聚焦事故高发区污染源周边生态敏感区进行风险等级划分，应用大比例尺上海海域溢油生态环境风险区划结果，分区块直观显示溢油影响范围、高风险区和生态敏感资源保护顺序等应急参考信息，最后得到上海海域中饮用水源区的敏感系数最高；黄浦江下游吴淞口附近的港口航运区和农渔业资源利用与养护区一般为该海域事故高发区；海域溢油高发区Ⅱ区中青草沙水源地所在饮用水源区风险等级最高，其次是海洋自然保护区，随着风浪影响将有可能对较高敏感度的农渔业资源利用与养护区造成污染，最后依次应急保护的风险区为海滨风景旅游区、保留区、港口航运区和工业与城镇用海区。（3）应急响应体系建立最后，从应急组织结构、应急响应程序、应急行动和应急资源等四大方面建立应急响应体系，通过对事故案例和三个事故高发区溢油模拟点的的景目分析，参照上海海域生态风险区划体系标准，基于VB平台集成上海海域溢油应急响应可视化系统，直观展现溢油对生态敏感区的影响情况，分区块评估应急响应工作等级，为制定高效应急响应预案提供快捷判别基础，包括生态环境敏感资源的优先保护次序、受污染海面及岸线具体清污方案，后期污染废弃物善后处理工作以及应急响应结束确认等，进一步完善我市海上溢油应急响应决策系统建设，实现对突发性溢油事故的差异性管理和整治。
【图文】：

反射光谱,特征曲线,油膜,柴油

本文采用红光部分的第 1 波段数 3 波段数据作为 HJ-1 海水的敏感通道。表 3-4 不同种类不同厚度油膜的反射率（%） Reflectance of different kinds and different thickness（μm） 100 300 500 1000 1500 2000 煤油 2.50 3.46 1.88 1.94 1.93 1.87 滑油 1.62 1.48 1.73 1.92 3.30 2.19 柴油 1.75 1.94 2.20 2.12 1.69 1.78 柴油 1.47 0.63 0.62 0.60 0.59 0.56 表 3-5 大庆原油不同光谱区域油膜的反射率极Extreme reflectance of Daqing crude oil in different 近紫外区极值可见光区极值近红外0.0150（极大，0.347μm）0.0096（极小，0.464μm）0.0（极大，

溢油,波段,分辨率,海水

（a）（b）（a）6 月 21 日 8 月 24 日 500m 分辨率 MODIS 原始影像（b）溢 5 波段）与海水特征通道（第 1 波段）比值运算后的 MODIS 影4 (a) MODIS raw image of 500 meters resolution on 21 June (b) MOying ratio operation between oil spill sensitive channel (5thband) ancharacteristic channel (1stband)（a）（b）（c）（a）5 月 21 日 HJ-1B 原始影像（b）假彩色合成后的马家港码（c）溢油敏感通道（第 3 波段）与海水特征通道（第 1 波段）
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：X55

【参考文献】