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研究揭露「深水地平线」爆炸事件对深海环境的影响

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22 March 2012
Deep submergence vehicle, Alvin, shown underwater, with sea creatures in the foreground.

图片为深海潜水艇阿尔文号(Alvin)在受到墨西哥湾马康多油井泄漏危害的珊瑚周围工作。来源:宾州州立大学查尔斯·费舍尔和伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)的蒂莫西·沙克,深海慢镜摄影系统由WHOI的多学科海洋援助仪器部提供。

Note: The English-language version of this press release is available here.

据2012年3月22日的报导,有关「深水地平线」(Deepwater Horizo​​n)钻油平台泄漏石油危害深海珊瑚的有力证据将在下周发表于美国《国家科学院学报》(Proceedings of the National Academy of Sciences)网站的抢先版上。宾州州立大学生物系的教授查理斯·费舍尔(Charles Fisher)带领了一个跨学科的研究小组用一系列不同的潜水工具,包括阿尔文号潜艇(Alvin)对珊瑚进行了调查。他们还利用了全二维气象色谱分析来确定他们提取的石油烃样本的精确源头。

组内的其他研究人员包括论文的主要撰写者――哈弗福德学院(Haverford College)的化学系副教授海伦·怀特(Helen White)、天普大学(Temple University)的副教授埃尔克·科德斯(Erik Cordes)、伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution, WHOI)的科学家蒂莫西·沙克(Timothy Shank)和克里斯多夫·吉尔曼(Christopher German)。 WHOI的相关人员负责属美国海军所有的阿尔文号潜艇的运转。费舍尔、科德斯、沙克和吉尔曼都是本文的合作者,小组其他成员包括来自WHOI、宾州州立大学、天普大学和美国国家地质调查局(United State Geological Survey, USGS)等10名科学家。

此影片拍摄于2010年10月,宾州州立大学生物学教授查尔斯·费舍尔讲述了墨西哥湾海底独特的生物形式如何应对及在「深水地平线」钻油平台石油泄漏事故中生存。 (宾州州立大学帕特里克·曼塞尔拍摄)

「这项研究的发现很重要有几个原因」怀特说,「这些生活在墨西哥湾(Gulf of Mexico)水下4000英尺(约1219公尺)生物群落和人类活动通常是分开的。我们并不认为一起典型的石油泄漏事件会影响深海珊瑚,但是「深水地平线」事件泄漏石油的总数量和深度使其和普通海面上的油轮泄漏很不一样。由于这次泄漏的规模前所未有,我们发现它的影响比普通小型的海上泄漏要深远得多。 」

此研究始于2010年10月的一次墨西哥湾巡游,由费舍尔教授带领,距离「深水地平线」钻油平台泄漏约六个月后。这次考察是正在进行的研究的一部分,由美国海洋能源管理局(Bureau of Ocean Energy Management, BOEM)和国家海洋大气总署(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)的一项海洋探索​​研究计画赞助。通过远端控制探测器詹森2号(Jason II),研究小组勘测了墨西哥湾「深水地平线」平台钻取的马康多(Macondo)油井20公里外的9处地方,没有发现深海珊瑚群受到危害。不过,当探测器勘测到油井西南11公里处时,研究小组惊奇地发现很多珊瑚群被棕色絮状物覆盖并有组织受损的迹象。

「经过上次长达3星期的巡游,我们发现了一群被棕色絮状物覆盖的珊瑚群」费舍尔(生物学家,这次行动的主要科学家)说,「詹森2号刚进入能清楚观察到珊瑚群的距离时,我就知道这里有问题。我感觉白色和棕色太多了,珊瑚和海蛇尾应有的颜色太少了。当我们接近到能放大观察单一的珊瑚时,就已经很清楚这里的情况在墨西哥湾别的地方都没见过。大量珊瑚受损,表明受到了最近石油泄漏事件的影响。这就是所有我们潜水观察到的情况,希望不会出现在别的地方。」

A portion of one of the impacted corals and two attached brittle starfish. Living tissue is orange and most of the skeleton is bare or covered by brown flocculent material.  The brittle starfish are normal symbiotic partners of this type of coral.  The brittle star on the left shows a more normal coloration for this species and the individual on the right is bleached white and much more tightly wrapped around the branch than normal.  Both starfish were uncharacteristically immobile. Credit: Lophelia II 2010; NOAA OER and BOEMRE.

图为一颗死亡的珊瑚和两条缠绕的海蛇尾。活性组织是橙色的,大部分珊瑚空壳已经光秃秃并覆盖有棕色​​絮状物。海蛇尾是这种珊瑚常见的共生生物。左边橙色的海蛇尾是常见的颜色,右边白色的则比一般海蛇尾缠得紧得多。两只海蛇尾被发现时都反常地一动不动。

珊瑚群在水下4300英尺(约1311公尺)处,离马康多油井很近,被墨西哥湾内泄漏的估计约1亿6千加仑石油覆盖了大概三个月。由于时间有限,这次观察只了解到珊瑚群受到的危害与「深水地平线」泄漏有关,于是科学家们很快于2010年12月8日又组织了第二次巡游,和他们第一次探索后回到岸上仅仅相隔了刚一个月。

第二次巡游不是由费舍尔,而由海伦·怀特领导。他是一个地球化学家,跨学科工作的关键人物。美国国家自然科学委员会(National Science Foundation, NSF)的快速协作研究资助计画(RAPID)提供了这次迅速让研究人员回到深水下继续研究的宝贵机会,让科学家们能找到快速应对紧急情况比如自然灾害和人类活动造成的危机的办法。

为了进行深海考察,研究小组运用自动水下探测器「哨兵」号(Sentry)来拍摄和描绘出海底地图,由可乘坐三名科学家并有机械手臂的潜水艇阿尔文号对受到危害的珊瑚进行更仔细的观察。经过阿尔文号六次的潜行,研究小组收集了珊瑚的影像,样本和沉淀物并把棕色物质从珊瑚上过滤用以研究。

怀特与WHOI研究石油泄漏的二维气相色谱法创始人克里斯多夫·雷迪(Christopher Reddy)和罗伯特·尼尔森(Robert Nelson)合作鉴别了在珊瑚群里发现的石油。这种方法能把不同的石油分子根据重量分开,使科学家们能追踪石油的「指纹」,从根本上断定它们的来源。

这项严谨的石油分析测以及泄漏处的43个珊瑚个体的69张照片,提供了珊瑚群受到马康多油井泄漏的影响的有力证据。此影像分析由宾州州立大学费舍尔教授的研究生邢本元完成。

费舍尔说这项发现说明了马康多油井泄漏严重危害了周围超过7英里(约11公里)的深海生物群落。他还补充:「我们在墨西哥湾进行的工作让我们更好地理解深海石油泄漏的长期影响,并勾勒出马康多油井对附近深海珊瑚影响的范围。」

原文作者:艾尔斯·勒托泽(Eils Lotozo),

芭芭拉·甘迺迪(Barbara K. Kennedy)

李懿昭: yql5163@psu.edu

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