海洋中有多少油污？它们在哪里？它们从哪里来？这些看似简单的问题，但在1.39亿平方英里的海洋中，密切关注海面上的这些滑溜污迹绝非易事。然而，现在，研究人员利用卫星的独特能力，汇编了他们所说的第一张全球油污地图。他们于周四在《科学》杂志上发表的研究结果表明，2014年至2019年间，石油覆盖的总面积超过法国面积的两倍，并且绝大多数来自人为来源。
油污是微观上很薄的碳氢化合物薄层。在卫星图像中，它们并不总是看起来与周围海洋颜色不同，因为光线可以穿透它们。但油污确实改变了水反射阳光的方式，就像汽车泄漏的汽油会在街头水坑中引起彩虹般的光泽一样。含油表面也会改变水在有风时起涟漪的方式，使覆盖油污的海洋表面看起来比周围区域更平静和光滑。在这项新研究中，研究人员使用计算机算法在欧洲航天局 Sentinel 卫星收集的超过 50 万张雷达图像中寻找石油的这些“指纹”，这些卫星可用于测量海洋的平滑度。利用这项新技术，科学家们发现小至几个街区的油污点缀着世界海洋表面 80% 的区域。
图片来源：Amanda Montañez；来源：Yanzhu Dong 等人在《科学》杂志第 376 卷上发表的“全球海洋的长期石油污染”。于2022年6月16日在线发布
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最大的油污总面积在爪哇海（印度尼西亚几个岛屿之间）、地中海和南海被发现。这三个区域的油污加起来几乎占研究人员发现的所有油污的三分之一。石油覆盖最集中的区域是里海，那里 20% 的水域被油污覆盖，而全球海洋的平均水平为 4%。
该研究的主要作者董彦竹和她的同事们希望超越精确定位油污的大小和位置；他们还想确定来源。他们研究的最初目标是找到石油从海底自然渗出的区域。这可以与人类活动区分开来，因为天然油污往往在一个地方长期存在，因此在研究中使用的五年卫星图像中，任何此类油污都会一次又一次地出现。这些天然渗漏在全球范围内都有发生，但它们是墨西哥湾、厄瓜多尔和秘鲁沿海地区以及加利福尼亚海岸油污的特别重要的原因。
新的发现使已知的天然油污数量增加了一倍，研究人员还注意到更多油污与航运路线、输油管道和钻井平台重合。在某些情况下，甚至可以在卫星图像中发现泄漏的平台和船舶。南京大学地理学家董彦竹表示，根据早期的研究，“人们认为天然渗漏和人类活动产生的石油大致相等”。“但我们的新发现表明，海洋中超过 90% 的石油泄漏来自人为来源。”
大部分人为石油足迹集中在距陆地 100 英里以内。“自 2000 年以来，地球人口增加了[约] 20 亿。而这 20 亿人呢？他们中的大多数都定居在沿海地区，”该研究的合著者、佛罗里达州立大学海洋学家伊恩·麦克唐纳说。“随着人口的增长，您将拥有工业和道路网络以及车辆运输。陆地上的径流将石油带入海洋。”
毫不奇怪，该研究发现，来自管道的最大贡献发生在以石油基础设施闻名的地区，例如北海和几内亚湾。（研究人员在钻探活动频繁的墨西哥湾发现了来自管道的最大贡献，但由于该地区也是面积最大的天然渗漏地之一，因此很难精确地挑出来自该来源的泄漏石油）。但在全球范围内，泄漏的钻井平台和被刺穿的管道仅占石油覆盖面积的一小部分。几乎所有 55 万平方英里的人为油污（略大于秘鲁的陆地面积）都来自船舶尾迹中留下的石油和被雨水从陆地上冲刷下来的石油。“我们拥有全球化的供应链，”麦克唐纳说。“自 2000 年以来，国际航运海洋的数量增加了近两倍。”
与航运有关的信号在南海等主要港口地区以及更深远的海洋中最为明显。正是在公海区域，董彦竹和她的团队在船舶附近和航运线路上发现了 21 处油污，漂浮的石油在那里往往形成明显的线性形状。“正是这些小规模的溢出事件占据了主导地位，而不是那些引起媒体关注和公众想象的大规模溢出事件，”石油渗漏科学家、绿色科技公司 Bubbleology Research International 的首席执行官 Ira Leifer 说。Leifer 没有参与这项新研究，但在《科学》杂志上撰写了一篇关于石油对海洋生态系统的复杂影响的配套文章。“我真的没想到会这样，因为我没有考虑过。但这是那种让你发出《辛普森一家》中荷马·辛普森的‘D’oh!’ 的[情况]之一。”
墨西哥北部湾 2016 年 5 月管道泄漏造成的油污。图片来源：IR MacDonald，佛罗里达州立大学
Leifer 建议，使用算法梳理卫星图像可能成为评估防止石油泄漏工作有效性的强大而易于使用的方法。但他警告说，在海上发现石油并不一定意味着相关区域会立即受到破坏性影响。一些微生物可以分解油污并将其用作食物，尽管水中高浓度的石油对海洋生物有毒，但一些生态系统可能可以容忍少量石油。究竟多少石油是过量的，还需要进一步研究，尤其是在沿海地区。
RPS 集团的海洋学家兼研究和建模主管 Deborah French McCay 说，研究中发现的油污也可能指向其他无法远程观察或被生物分解的工业污染物（例如 PCB 和重金属）可能存在的位置，RPS 集团是一家服务包括环境咨询的公司。她没有参与这项新研究。
董彦竹希望，揭露人为油污的 vast 范围将激发国际合作，以更好地保护海洋环境，尤其是在海岸线沿线——而且不仅在石油污染方面。“油污的足迹也可以被视为人类活动的一个指标，”她说。“我们认为这些结果将提醒人类注意人类正在给海洋带来的压力的方式。”