在2010年“深水地平線”石油洩漏事件中,超過三分之一的石油噴入墨西哥灣,但從未到達水面。自那時起,科學家們一直試圖找到失蹤的200萬桶石油。一些人認為,這些石油被微生物消耗或沉降到海底。
10月27日發表在《美國國家科學院院刊》上的一項研究報告稱,洩漏事件中的很大一部分石油以斑塊的形式沉積在至少3200平方公里的深海沉積物中,這一面積比之前的估計值高出20到100倍。
賓夕法尼亞州立大學帕克分校的深海生物學家查爾斯·費舍爾說:“它們解釋了預算中缺失的相當一部分石油。” 雖然尚不清楚海底汙染物濃度是否對生態系統產生了重大影響(如此大規模的深海洩漏沒有先例),但該團隊發現了對生命造成損害的間接證據。
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在“深水地平線”鑽井平臺爆炸導致11名工人喪生,且馬孔多油井噴湧87天后不久,研究人員發現證據表明,大部分石油以一種如此分散的形式懸浮在深海水中,以至於水看起來是清澈的。作為深海勘探井主要運營商的跨國石油公司英國石油公司否認了這一發現,美國政府機構也遲遲不予採信。但是,確定這些被困石油的命運對於理解洩漏的生態影響和法律影響至關重要。如果深海石油大部分被消耗,其餘的被稀釋到足夠程度,則它將是良性的。但是,如果石油在海底的大片區域中持續存在,則可能會構成嚴重威脅。
資料鑲嵌圖
美國國家海洋和大氣管理局去年1月悄然釋出了在事故期間和之後從墨西哥灣收集的數千個沉積物樣本的資料集後,最新的分析成為可能。資料釋出是正在進行的自然資源損害評估(NRDA)的一部分,這是美國法律在重大石油洩漏後強制執行的程式,涉及政府、學術界和工業界的科學家。NRDA的原始資料通常會在對其進行正式分析之前公開;這些分析通常只會在災難造成的法律案件解決後才會出現。(尚未公開宣佈何時會發生這種情況。)
在這項研究中,加州大學聖巴巴拉分校的海洋地球化學家大衛·瓦倫丁和他的團隊主要關注有機化合物藿烷,藿烷是石油的組成部分,不具有反應性,因此可以作為洩漏事件的長期示蹤劑。根據NRDA的資料,研究人員能夠劃定一個面積約為3200平方公里的區域,其中藿烷的濃度明顯高於背景水平。藿烷並非均勻分佈在該區域,而是以鑲嵌圖案分佈。“我認為這是一個非常有趣的模式,與我們之前預想的真的不一樣,”瓦倫丁說。
一些研究表明,嚴重的石油汙染僅限於更小的區域,但這可能是因為高濃度的不均勻性使其很容易被遺漏,瓦倫丁說。
一種可能的汙染途徑是,分散的石油在距離海底一百米或更深的深水層中擴散,隨後與大陸坡上較淺的海底碰撞。這將透過直接接觸汙染沉積物,這種假設被稱為“髒浴缸環”(參見“髒暴雪掩埋了深水地平線的石油”)。最新的研究支援了這一觀點,在900-1300米的深度發現了中等程度的藿烷汙染,這正是檢測到深水石油層的深度。
然而,該團隊在1600米的深度發現了更嚴重的汙染,低於發現分散石油的位置,這表明石油以某種方式凝結並下沉,瓦倫丁說,儘管凝結的機制尚不清楚。
其他科學家提出了“髒暴雪”假說,即浮到水面的石油與其他有機物質形成凝塊,並最終沉沒。但瓦倫丁和他的同事發現的藿烷模式與深海盛行海流的流動模式更為吻合,而不是與水面石油的擴散相符,這表明凝結可能發生在深處。
總的來說,研究人員估計,滯留在深海中的石油中有4-31%最終進入了汙染區內的沉積物中。馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋研究所的研究合作者兼海洋化學家克里斯·雷迪說,這項研究應有助於指導那些必須應對未來深海洩漏事件的人,例如,證明應在更遠的地方採集沉積物樣本。
瓦倫丁說,可能還有一些NRDA考察隊遺漏的汙染部分,因為它們不在取樣區域內。瓦倫丁和雷迪都說,諸如髒暴雪之類的機制可能仍然在其他區域發揮作用。
瓦倫丁和他的同事採取措施移除了可能受到自然滲漏影響的樣本,包括在更深層沉積物中藿烷濃度升高,表明存在一些長期輸入的樣本。
然而,英國石油公司對分析結果提出質疑。英國石油公司發言人賈森·瑞安表示:“作者未能確定石油的來源,導致他們嚴重誇大了海底殘留馬孔多石油的數量及其發現的地理區域。”瓦倫丁說,他和他的合作者正在進行進一步的分析,但他們發現的模式表明,油性沉積物的來源是油井。
這項工作並未直接涉及生物影響,但作者提供了一個案例研究:在井口西南的一個區域,藿烷濃度升高,其他研究人員報告說,該區域的深海珊瑚因石油洩漏而受損。
瓦倫丁和其他人表示,一個關鍵的遺留問題是化學分散劑的作用,有史以來第一次,將化學分散劑直接注入井口的石油流中。目的是分解粘稠的石油並加速其降解,但尚不清楚這種方法在多大程度上取得了成功,或者是否造成了損害。“如果我們沒有使用分散劑,我們看到的模式可能會完全不同,”瓦倫丁說,“但我們還不知道足夠多的資訊來說明它。”
費舍爾說:“拼圖的碎片正在逐漸到位,但剩下的開放性問題將很難解決。”
本文經許可轉載,並於 2014年10月27日首次發表。