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每年春夏兩季，美國中西部農田的肥料都會流入密西西比河。“老泥濘河”將養分帶到大陸的盡頭，然後傾瀉到墨西哥灣。一旦引入，氮和磷就會促使藻類、浮游植物和其他微觀植物大量繁殖。植物死亡後，它們會漂到海底，分解過程會吸走海水中的氧氣。結果是形成了一個巨大的死亡地帶，對無法遊開的海生物是致命的，墨西哥灣沿岸附近不適宜居住的水域有時會像新澤西州一樣大——而且現在每天有高達380萬升的石油洩漏到墨西哥灣，這可能會使情況變得更糟。
“石油洩漏發生在密西西比河附近每年都會形成的低氧區，”路易斯安那大學海洋聯盟（LUMCON）執行主任、生物海洋學家南希·拉巴萊斯說，她測量到今年的年度死亡地帶在三月份就提前開始了。“在油汙表面下會出現區域性低氧區域。”
石油洩漏可能會透過各種物理和生物過程加劇淺水死亡地帶。但它也可能透過類似的方式幫助最大限度地減少死亡地帶。總的來說，墨西哥灣死亡地帶對石油洩漏的反應非常不確定，氧氣水平受到多種因素的影響而上下波動，使該棲息地的未來受到質疑。
與此同時，在離岸較遠的地方，石油從水面一直到海底都可能產生一系列潛在的耗氧效應。因此問題仍然存在：石油洩漏是否會在那些更深的棲息地中造成更多的死亡地帶？或者它是否可能只是幫助最大限度地減少我們已經在路易斯安那州海岸附近擁有的死亡地帶？
讓我們從物理層面來看
石油會在水面上形成一層油膜。首先，這種物理覆蓋層會阻止海水從大氣中吸收氧氣。隨著石油衝入更淺的水域，這種屏障將特別阻礙河口和溼地中的氧氣，這些地方是許多海洋生物的棲息地和苗圃，實際上會使幼蟲和其他居民窒息。
當然，較小的埃克森·瓦爾迪茲號石油洩漏最終並沒有在近岸地區造成這樣的死亡地帶。在阿拉斯加南部洩漏的 4150 萬升石油使水中的氧氣含量下降了高達 50%，但那裡的水流最大限度地減少了對海洋生物的損害，而大規模的海水運動可能在墨西哥灣也有類似的效果。“我們從未在那裡看到任何因缺氧而導致的魚類死亡或其他事件，我也不認為這裡會發生這種情況，”路易斯維爾大學的微生物學家羅納德·阿特拉斯說，他評估了對阿拉斯加石油洩漏的反應。“我不認為憑藉水流，我們會降到零或一個低到足以導致魚類死亡的數字。”
但與此同時，覆蓋著石油的淺水沉積物可以幫助促進藻類生長。“通常在石油洩漏後，被石油汙染的沉積物會變成綠色——藻類會大量繁殖，”路易斯安那州立大學的生態學家約翰·弗利格說。“食草無脊椎動物會（因石油）死亡，而藻類則會蓬勃發展。這是一個出乎意料的情況，你認為一切都會受到傷害，但有些生物可以做得更好。” 這可能意味著隨著藻類的生長、死亡和分解，氧氣會減少。
但是水面上的物理油膜也可能透過阻擋陽光來減少藻類的數量——有可能最大限度地減少近岸死亡地帶。“（對於這種阻擋陽光的措施來說）關鍵是讓油膜靜止足夠長的時間，”威廉與瑪麗學院的海洋生物學家羅伯特·迪亞茲說。“如果油膜只是經過，光照和光合作用的減少可能是短暫的和輕微的，”因此對阻止正在進行的季節性死亡地帶沒有任何作用。
石油本身也對某些藻類有直接的毒性，並且在與陽光相互作用時會變得更具毒性，這種效應稱為光毒性，這也可能會減少死亡地帶。在 20 世紀 80 年代巴拿馬海岸發生的小型石油洩漏事件中，這種光毒性在殺死珊瑚和其他淺水海洋生物方面發揮了關鍵作用。“事後看來，很大一部分損害來自光增強毒性，”環境組織 Oceana 的環境化學家傑弗裡·肖特說，他研究了埃克森·瓦爾迪茲號石油洩漏和其他洩漏事件的後遺症。“在實地，人們對此的瞭解還不是很透徹。這次石油洩漏可能會給我們一個機會，讓我們更多地瞭解這在多大程度上是一個因素。”
此外，用於分解石油的分散劑，如 Correxit 9500，對浮游植物有毒。美國國家科學院在 2005 年的一份報告中指出，百萬分之 20 的分散劑抑制了 50% 的墨西哥灣矽藻骨條藻在 72 小時內的生長。“如果英國石油公司在死亡地帶的區域以與在井口相同的速度施用分散劑，那麼他們在控制死亡地帶方面可能會有所作為，”迪亞茲說。
在深水中
無論近岸地區發生什麼，墨西哥灣的較深水域——石油直接洩漏的地方——可能會形成它們自己的死亡地帶，這要歸功於微生物分解石油並在此過程中消耗氧氣的繁忙工作。在著名的莫比爾灣歡慶活動中可以找到這種繁忙工作的例子——由於某些天氣條件，深海生物（如螃蟹和蝦）大量遷徙到較淺的水域。當有機沉積物被微生物分解時，較深水域中迅速形成低氧區時，就會發生歡慶活動，促使深海螃蟹、蝦、比目魚和其他魚類迅速遷徙到較淺、含氧量更高的水域。由於低氧條件而感到震驚，它們很容易大量收穫——因此得名歡慶。現在，在石油洩漏及其引發的微生物活動增加之後，可能會出現低氧或無氧（缺氧）條件。
同樣，墨西哥灣的遠海海域可能會出現更多或更大的低氧或無氧深水區域。墨西哥灣中部水域的低氧濃度自然持續存在，從大約 100 米到 1000 米不等，降至每升 3 毫克，而其他水域的平均濃度高達每升 6 毫克。（相比之下，淺水死亡地帶的氧氣水平低於每升 2 毫克。）這意味著這些深度的生物已經習慣了低氧環境，但細菌、真菌和其他微生物吞噬石油可能會將這些區域擴大到地表水或底水，或者使低氧區缺氧——複製歡慶活動的效果。
氧氣含量減少或沒有氧氣會殺死那些移動速度不夠快（或根本無法移動）以逃脫氧氣缺乏的海洋生物，例如錨定在海底的不能移動的洛菲利亞珊瑚或相對不能移動的動物，如蠕蟲和螃蟹。“隨著石油分解，微生物呼吸作用的增加可能會擴大這個區域，”斯克裡普斯海洋研究所的生物海洋學家麗莎·萊文在一封電子郵件中寫道。“水中的低氧區將導致動物遷徙和棲息地壓縮，但也可能導致運動能力較差的生物死亡。”
由於氣候變化導致水溫升高，這些區域正在擴大。“從有機基質來看，你可能會從石油中得到類似的回應，”迪亞茲說。
以蝦為例，由於它們偏愛的棲息地中的氧氣水平過低，蝦可能會被迫遷徙到不同深度的更密集區域。“這隻會讓它們壓力更大，並且對可移動動物種群的預測將是負面的，”迪亞茲說。“多種壓力因素會導致更高的死亡率。”
稀釋是解決方案嗎？
幸運的是，墨西哥灣的巨大水量將有助於抑制即使是美國曆史上最嚴重的石油洩漏事件的影響，該事件可能已經向海洋傾倒了超過 1.5 億升的石油。“稀釋並非解決汙染的唯一方法，但相當大的水量已經是深水的一部分，氧氣含量很低，”LUMCON 的拉巴萊斯指出。“（水）量太大了。”
加州大學聖巴巴拉分校的生物地球化學家大衛·瓦倫丁計算，每天增加 20,000 桶石油，加上微生物降解率，將在大約 40,000 平方公里的海洋區域（深度 1.5 公里）中增加 30 多天，這將產生“1% 的氧氣下降。在區域範圍內，它可能不會導致大規模死亡。區域性而言，它可能更成問題。”
例如，沒有人確切知道墨西哥灣海底會發生什麼，這個區域科學家並不十分了解。鑽井泥漿被用來試圖將石油強行回收到洩漏現場的井中，這可能會加劇馬孔多井附近的低氧條件。畢竟，大部分泥漿都滲漏回去了，其中摻雜著碳氫化合物，並沉澱在井口周圍的沉積物中。“在鑽井液被排出的地方，應該會發生一些區域性的氧氣消耗，”拉巴萊斯說。“它將對底棲（深海）動物群產生一些區域性影響。”
而且，分散劑被直接施加到地下的石油中，這導致了更多富含養分的石油食用微生物以及地下羽流，英國石油公司營運長道格·薩特爾斯在 5 月 29 日的新聞釋出會上指出，石油公司無法清理這些羽流。公司執行長託尼·海沃德繼續否認可能存在這種地下羽流。
“我們依靠分散作用將濃度降低到石油毒性閾值以下，”加拿大漁業和海洋部下屬的海洋石油、天然氣和能源研究中心主任、微生物生態學家肯尼斯·李解釋說，他一直在幫助處理墨西哥灣的災難。“當然，分散劑也可以刺激微生物的生長。”
最終，一場巨大的科學實驗正在墨西哥灣進行，因為浮油與季節性淺水死亡區相互作用，而分散的油滴羽流為微生物生命提供了豐富的食物。 大量的科學考察希望評估並更好地瞭解石油洩漏將如何影響從潮汐河口到海面下1500米的所有地方。“目前沒有人知道這些潛在問題將在多大程度上改變我們的生態系統及其功能，”斯克裡普斯的萊文說，“但可能會產生重大影響。”