海洋中有多少油汙？它們在哪裡？它們從哪裡來？這些看似簡單的問題，但在1.39億平方英里的海洋中，密切關注海面上的這些滑溜汙跡絕非易事。然而，現在，研究人員利用衛星的獨特能力，彙編了他們所說的第一張全球油汙地圖。他們於週四在《科學》雜誌上發表的研究結果表明，2014年至2019年間，石油覆蓋的總面積超過法國面積的兩倍，並且絕大多數來自人為來源。
油汙是微觀上很薄的碳氫化合物薄層。在衛星影像中，它們並不總是看起來與周圍海洋顏色不同，因為光線可以穿透它們。但油汙確實改變了水反射陽光的方式，就像汽車洩漏的汽油會在街頭水坑中引起彩虹般的光澤一樣。含油表面也會改變水在有風時起漣漪的方式，使覆蓋油汙的海洋表面看起來比周圍區域更平靜和光滑。在這項新研究中，研究人員使用計算機演算法在歐洲航天局 Sentinel 衛星收集的超過 50 萬張雷達影像中尋找石油的這些“指紋”，這些衛星可用於測量海洋的平滑度。利用這項新技術，科學家們發現小至幾個街區的油汙點綴著世界海洋表面 80% 的區域。
圖片來源：Amanda Montañez；來源：Yanzhu Dong 等人在《科學》雜誌第 376 捲上發表的“全球海洋的長期石油汙染”。於2022年6月16日線上釋出
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最大的油汙總面積在爪哇海（印度尼西亞幾個島嶼之間）、地中海和南海被發現。這三個區域的油汙加起來幾乎佔研究人員發現的所有油汙的三分之一。石油覆蓋最集中的區域是裡海，那裡 20% 的水域被油汙覆蓋，而全球海洋的平均水平為 4%。
該研究的主要作者董彥竹和她的同事們希望超越精確定位油汙的大小和位置；他們還想確定來源。他們研究的最初目標是找到石油從海底自然滲出的區域。這可以與人類活動區分開來，因為天然油汙往往在一個地方長期存在，因此在研究中使用的五年衛星影像中，任何此類油汙都會一次又一次地出現。這些天然滲漏在全球範圍內都有發生，但它們是墨西哥灣、厄瓜多和秘魯沿海地區以及加利福尼亞海岸油汙的特別重要的原因。
新的發現使已知的天然油汙數量增加了一倍，研究人員還注意到更多油汙與航運路線、輸油管道和鑽井平臺重合。在某些情況下，甚至可以在衛星影像中發現洩漏的平臺和船舶。南京大學地理學家董彥竹表示，根據早期的研究，“人們認為天然滲漏和人類活動產生的石油大致相等”。“但我們的新發現表明，海洋中超過 90% 的石油洩漏來自人為來源。”
大部分人為石油足跡集中在距陸地 100 英里以內。“自 2000 年以來，地球人口增加了[約] 20 億。而這 20 億人呢？他們中的大多數都定居在沿海地區，”該研究的合著者、佛羅里達州立大學海洋學家伊恩·麥克唐納說。“隨著人口的增長，您將擁有工業和道路網路以及車輛運輸。陸地上的徑流將石油帶入海洋。”
毫不奇怪，該研究發現，來自管道的最大貢獻發生在以石油基礎設施聞名的地區，例如北海和幾內亞灣。（研究人員在鑽探活動頻繁的墨西哥灣發現了來自管道的最大貢獻，但由於該地區也是面積最大的天然滲漏地之一，因此很難精確地挑出來自該來源的洩漏石油）。但在全球範圍內，洩漏的鑽井平臺和被刺穿的管道僅佔石油覆蓋面積的一小部分。幾乎所有 55 萬平方英里的人為油汙（略大於秘魯的陸地面積）都來自船舶尾跡中留下的石油和被雨水從陸地上衝刷下來的石油。“我們擁有全球化的供應鏈，”麥克唐納說。“自 2000 年以來，國際航運海洋的數量增加了近兩倍。”
與航運有關的訊號在南海等主要港口地區以及更深遠的海洋中最為明顯。正是在公海區域，董彥竹和她的團隊在船舶附近和航運線路上發現了 21 處油汙，漂浮的石油在那裡往往形成明顯的線性形狀。“正是這些小規模的溢位事件佔據了主導地位，而不是那些引起媒體關注和公眾想象的大規模溢位事件，”石油滲漏科學家、綠色科技公司 Bubbleology Research International 的執行長 Ira Leifer 說。Leifer 沒有參與這項新研究，但在《科學》雜誌上撰寫了一篇關於石油對海洋生態系統的複雜影響的配套文章。“我真的沒想到會這樣，因為我沒有考慮過。但這是那種讓你發出《辛普森一家》中荷馬·辛普森的‘D’oh!’ 的[情況]之一。”
墨西哥北部灣 2016 年 5 月管道洩漏造成的油汙。圖片來源：IR MacDonald，佛羅里達州立大學
Leifer 建議，使用演算法梳理衛星影像可能成為評估防止石油洩漏工作有效性的強大而易於使用的方法。但他警告說，在海上發現石油並不一定意味著相關區域會立即受到破壞性影響。一些微生物可以分解油汙並將其用作食物，儘管水中高濃度的石油對海洋生物有毒，但一些生態系統可能可以容忍少量石油。究竟多少石油是過量的，還需要進一步研究，尤其是在沿海地區。
RPS 集團的海洋學家兼研究和建模主管 Deborah French McCay 說，研究中發現的油汙也可能指向其他無法遠端觀察或被生物分解的工業汙染物（例如 PCB 和重金屬）可能存在的位置，RPS 集團是一家服務包括環境諮詢的公司。她沒有參與這項新研究。
董彥竹希望，揭露人為油汙的 vast 範圍將激發國際合作，以更好地保護海洋環境，尤其是在海岸線沿線——而且不僅在石油汙染方面。“油汙的足跡也可以被視為人類活動的一個指標，”她說。“我們認為這些結果將提醒人類注意人類正在給海洋帶來的壓力的方式。”