溢油对海洋生态环境的影响是巨大的, 溢油事故损害评估可为索赔提供技术依据, 索赔的及时性和充分性关系到溢油清除、环境恢复等海洋治理的效率和水平。更重要的是, 合理的评估结果对海洋开发与管理、公众的生态保护意识有着深远影响。从溢油损害评估的发展可看出中国对生态认识逐渐重视和清晰, 以前主要是对清理油污的费用、财产方面的经济损失进行评估, 后来开展了对生态生物资源损害评估^[1], 生态服务价值的损害^[2], 进而对生境、生物质量进行价值损失评估研究^[3]。随着溢油成本在扩大, 对其损失的评估范围和深度也应重新认识, 需要对生态价值有全面和客观的认识, 并研究出合理的核算方式。目前人们对于海洋生态价值的认识及其对决策支持的研究一般基于生态系统服务价值考虑, 这是以人类效用的角度衡量生态系统的价值^[4]。一些重要研究已开始关注生态系统的内在价值^[5-7](或称自然资本价值^[8])。所谓内在价值是指事物自身的、内含的价值, 与其是否有用无关^[9]。这一种非功利主义的价值是其存在价值。作者以溢油的生态损害评估为切入点, 籍以能值(emergy)理论、生态炯(eco- exergy)理论, 探讨生态系统内在价值的损害评估方法, 将其补充到传统的溢油损害评估中, 使得海洋生态内在价值的考虑融入到海洋治理决策制定之中。

1 海洋生态内在价值损害的评估 1.1 评估理论

为避免以人的主观为价值判断标准、以效用论为基础的经济学评价, 需要从生态系统的内在本性判断其存在价值, 建立所谓生态中心主义的评价体系。能量是生态系统运行的动力, 生态系统的成分、结构、过程及功能都与之有关。能值, 就是进入系统流动和贮存的某种能量, 一般生态系统中所贮存的多为太阳能。以能值为基准, 将所有成分的量转化为太阳能值, 生态系统结构中的种类组成和物种多样性、群落的空间结构和营养结构就都有了“归一性”的量化。溢油发生后, 这种“归一性”的量值的变化可以评价生态系统在规模上受到的影响, 它反映的是存贮价值或维系价值的损害。

从热力学角度, 生态系统是一个动态耗散结构系统。“炯”或称”(exergy), 是指系统从给定状态到与其周围介质达到平衡所能做的最大功^[10]。在生态系统研究中, “炯”被称之为生态炯(eco-exergy), 它考虑了有机物中的化学能和生物体中的遗传信息, 提供了生态系统组织水平的衡量标准^[11]。在溢油损害评估中, 其变化值可反映结构、功能的损害, 属于创造价值或生物信息价值的损害^[12]。

能值和生态炯相结合, 可以从生态系统自身存在、运行发展的角度上共同评价其内在价值。在溢油评价中可以将其补充到基于市场标准的经济评价中, 从而支持面向海洋资源可持续管理的决策过程。

1.2 计算方法

能值的计算在于将不同物质转化为能量, 并货币化。以下是生态系统中能值计算公式, 和文献相比, 形式上略有调整^[13]:

$ {E_{\rm{n}}} = \sum\limits_{i = 1}^N {{H_i} \bullet } {M_i} $

(1)

$ {E_{\rm{m}}} = {E_{\rm{n}}} \bullet \tau $

(2)

$ {E_{{\rm{m$ }}}} = {E_{\rm{m}}}/{E_{{\rm{mR}}}} $

(3)

式中: E_n为能量(J); M_i为评价范围内生物i的干质量(g); N为评价范围内的生物种类; H_i为生物i的热值, (J/g); E_m为能值(sej); τ为能值转换率(sej/g); E_m$为能值的货币价值(美元); E_mR为能值的货币比率(sej/美元)。

评价范围内的生态系统的生态炯的计算如下^[10], 与文献中的形式略有调整:

$ {E_{\rm{x}}} = {E_{\rm{d}}} \bullet \sum\limits_{i = 1}^N {{\beta _i}} \bullet {R_i} \bullet t \bullet {M_i} $

(4)

$ {E_{{\rm{x$ }}}} = {E_{\rm{x}}} \bullet {E_{{\rm{xR}}}} $

(5)

式中: E_x为生态系统在评价范围和评价期间内的生态炯值(kJ); E_d为单位质量生物碎屑的自由能(kJ/g); b_i为单位质量的生物i转化为生物碎屑的质量; R_i为生物i的周转率(a^–1); t为评价时间(a); E_m$为生态炯的货币价值(美元); E_xR为生态炯的货币比率(美元/kJ)。

上述值的变化量用来进行溢油对生态内在价值的损害评估, 即:

$ \Delta {E_{\rm{$ }}} = \Delta {E_{{\rm{m$ }}}} + \Delta {E_{{\rm{x$ }}}} = \left( {\sum\limits_{i = 1}^N {{H_i} \cdot \Delta {M_i}} } \right)/{E_{{\rm{mR}}}} + \\ \;\;\;\;\;\;\;\;\;\left( {{E_{\rm{d}}} \cdot \sum\limits_{i = 1}^N {{\beta _i} \cdot {R_i} \cdot t \cdot \Delta {M_i}} } \right) \cdot {E_{{\rm{xR}}}} $

(6)

非生物成分的能量包括太阳能、风能、雨水(化学能)、潮汐能、波能, 无机营养物质的能值, 在溢油损害评估中, 暂不考虑其变化。

1.3 参数确定

上述公式中的一些参数, 可根据文献确定:所得生物质量数据为湿质量M′时, 则干质量M_i=M_i′× 0.2^[14]; H_i一般取4 kcal/g×4186 J/kcal, 鱼类取5.5 kcal/g×4186 J/kcal, 浮游动物2×10⁴ J/g ^[12]; τ数据来自文献[15]; 全球范围内物种的太阳能值转换率为1.26×10²⁵ sej/种^[16], 评价范围内则为1.26×10²⁵ sej/种× (评价面积/全球面积); E_mR取8.70×10¹² sej/美元^[16]; E_d一般取18.7 kJ/g^[12]; b_i来自文献; 货币比率为1.40× 10^–5美元/kJ^[18]。

2 塔斯曼海轮溢油事故评价示例

2002年11月23日在天津大沽口东部海域马耳他籍邮轮“塔斯曼海”轮发生原油泄漏事故。该事故调查和赔偿结果已被公开^[19]。作者以此为示例, 评价该溢油事故的生态内在价值损失, 并与其他损失进行比较, 探讨生态内在价值评价的意义。

2.1 评价边界

空间范围上, 污染面积按260 km²计算, 评价面积/全球面积=5.10×10^–7, 深度取渤海平均深度18 m。溢油后的生物值获取时间是不同的, 浮游生物是溢油后1周监测值, 其他是十几个月后。本着尽量不高估损失的准则, 生态炯的评价时间范围定为1周。利用可获得的公开数据中的生物监测数据进行评价, 包括:浮游生物、底栖生物和天然鱼类资源等; 生物多样性仅有浮游植物的数据。

2.2 计算结果

表 1、2分别是根据可获得数据^[19]进行的能值损失、生态炯损失评价结果。表 1和表 2计算结果之和为生态系统内在价值总损失: 1.51×10⁸美元。

在表 1和表 2的计算中, 可获得的浮游植物和浮游动物的数据以数量为单位, 即:个/m³、个/m³, 需要换算为生物量。浮游植物按硅藻类计算, 0.005 mg/10⁴个。浮游动物体长参考中华哲水蚤^[20]平均值, 取3 mm。每个个体的质量计算公式为: W=0.0285 L^2.9505=0.0285× 3^2.9505=0.729 mg。式中, W为体质量(mg); L为体长(mm)。底栖动物的权重转换因子取的各型的平均值。

3 分析讨论

从表 1、表 2可看出, 不同类型的生物在能值和生态炯评价结果中影响不同。能值结果中, 鱼类影响最大, 大于浮游植物6个数量级, 但是在生态炯的结果中, 鱼类虽然也是影响最大, 但是只比浮游植物大两个数量级。可见, 生态炯更突出了初级生产力的生态系统的地位。评价时间对生态炯的影响很大, 尽管只评价一周, 但可看出, 随着评价时间范围的增加, 这种体现生态系统创造价值的生态炯的评价结果会占总结果相当的分量。能值和生态炯都是基于系统的方法, 为海洋生态损害评估提供了两种互补的视角。从时间维度看, 能值变化反映生态系统在形成中累积的资本的损害, 而生态炯的变化则反映驱动过程的损害, 这是本评价的重要特点。

根据文献[19], “塔斯曼海”轮海洋生态环境价值损失计算结果为1.824亿元人民币, 其中直接利用价值损失为天然渔业资源捕捞业, 为359.05万元, 约占总损失的1.97%, 间接利用价值损失值约为1.788亿元, 占98.03%。评价结果也显示无形化商品价值的损害更大。而本文中表 1、表 2的总评价结果(美元)根据2002年汇率换算成人民币为: 1.51×10⁸美元×8.28元/美元=1.26×10⁹元, 是原评价结果的6.9倍。这还是在有限监测数据上进行的评价, 否则差距更大。例如, 在本评价中:在时间上是按浮游生物的监测数据确定评价时间, 只计算一周, 生态炯的损失价值偏低; 评价项目上不完整, 因为所获数据偏向于经济型生物, 无细菌、鸟类等, 在能值上没有考虑营养盐、生物碎屑的变化, 也没有计算污油输入等的影响。

经济价值以效用论为基础, 核算的是生态系统对人类有益的部分, 仅仅进行生态系统服务价值的评估是片面、狭隘的。生态内在价值的评价是传统的生态服务价值的基础, 是环境保护的目标内涵的真正体现。溢油损害评估中, 缺失生态内在价值的损害评估, 除了影响环境治理外, 也影响海洋的开发和管理决策, 对公众的环保意识有更长远的负面影响。只有完整、彻底地评价生态价值, 才能激起人们对溢油事故及其损害有更强烈的风险意识。

由于认识水平的限制, 目前对生态的内在价值的评价还远远不能满足海洋生态保护的需要。在上述溢油损害评估中, 没能考虑生态炯在空间上分布的不同, 没有考虑溢油作为污染物对生态炯的影响, 仅从生物量的减少来计算。另外, 对不同的生态系统、不同层次结构及动态功能上, 需要对能值和生态炯有更细的计算分析, 需要大量的生物和物理数据, 更需要大量基础研究工作。

4 结语

作者探讨了用能值和生态炯评估海洋溢油生态系统内在价值损害的评估方法, 并以“塔斯曼海”轮溢油事故为例, 探讨了海洋生态系统内在价值损害特点, 并与实际生态损害赔偿结果进行比较。结果表明:溢油对海洋生态内在价值损害大于生态服务价值, 前者是后者的6.9倍, 仅用经济价值为基础的核算会低估溢油对生态系统损害; 能值和生态炯的变化反映生态系统累积资本的损害, 而生态炯的变化则反映溢油对动态过程的驱动影响, 突出了对初级生产力的影响。

从能量角度进行生态系统价值评估的一个关键问题是需要大量的生物和环境数据。虽然本评估项目并非详尽无遗, 但可以作为未来深入研究的基础。另外, 海洋生态系统的层次结构和动态功能一直是生态系统评估的挑战, 其对生态系统可持续发展的影响可作为进一步研究的内容。