退役油氣平臺，竟是海洋生物“新家園”？海潮天下·能源未來觀察

【編者按】離岸油氣平臺（OGP）對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，一直是一個相對被忽視的領(lǐng)域。它們就像是海洋中的“黑馬”，既有可能成為生機勃勃的“綠洲”，也可能是隱形的“地雷”。早年間，離岸油氣平臺大多是為了能源開發(fā)而建，并未專門考慮其對海洋生態(tài)環(huán)境的長期影響；但是后來，隨著平臺陸續(xù)退役，許多OGP的拆除和退役工作已經(jīng)或即將展開，但相關(guān)的生態(tài)影響評估研究還不夠深入，尤其是退役后的生態(tài)演變和這些平臺對生物群落結(jié)構(gòu)及功能的長期影響尚不明確。科學家們決定從生態(tài)角度深入挖掘這些平臺在生命周期末期的作用，搞清楚它們是到底是破壞性的、還是讓海洋生態(tài)系統(tǒng)“因禍得福”，從而為后續(xù)的管理和決策提供一份“有理有據(jù)”的科學指南。

海潮天下（Marine Biodiversity）小編注意到一篇在《公共科學圖書館·可持續(xù)性與轉(zhuǎn)型》期刊上發(fā)表的論文，由Irene S. Fortune等學者共同完成，該研究對離岸油氣平臺的生態(tài)影響進行了系統(tǒng)性的回顧，并提出了關(guān)于平臺退役和管理的建設(shè)性建議，為全球海洋生態(tài)保護提供了一種科學依據(jù)。（按/王芊佳）

本文約12000字，閱讀約18分鐘

人類在海洋中的離岸油氣平臺從一開始便主要為經(jīng)濟開發(fā)服務，對其生態(tài)影響的研究較為有限。但隨著全球范圍內(nèi)大量OGP逐步接近使用壽命并面臨退役，科學界和決策者開始重新審視這些平臺對海洋生態(tài)系統(tǒng)的深遠影響。這篇研究指出，盡管OGP對不同地理區(qū)域的生態(tài)影響存在顯著差異，但普遍而言，這些人造結(jié)構(gòu)為原本以沉積物（如泥沙）為主的環(huán)境引入了硬質(zhì)基質(zhì)，為多種海洋生物提供了棲息地。例如，該研究表明，這些平臺顯著增加了局部生物多樣性，吸引了魚類等游動性物種，同時也促進了固著性的無脊椎動物和藻類的繁衍。在一些區(qū)域，OGP甚至成為區(qū)域性的生物多樣性熱點。

海上油氣平臺的多種類型，包括固定式平臺（如自升式平臺、重力式平臺）和浮式平臺（如半潛式平臺、張力腿平臺、SPAR平臺、FPSO）等，每種類型都是為了滿足特定條件、水深和鉆井要求而設(shè)計的。上圖中，這是一座Lun-A平臺，坐落于薩哈林島東北海域，是一座集鉆探、生產(chǎn)于一體的海上油氣平臺。其獨特的四腳混凝土重力式基礎(chǔ)（CGBS），由Aker Kvaerner Technology AS和Quattrogemini OY在東方港設(shè)計建造，確保了平臺在水深48米的穩(wěn)定性。該平臺于2005年建成，為俄羅斯遠東地區(qū)的能源開發(fā)起到了重要作用。攝影：Russian.dissident（CC BY-SA 1.0）

一、簡介：應對退役挑戰(zhàn)，迎接海洋管理的新機遇

隨著人類活動的加劇，海洋的自然異質(zhì)性正在逐漸減少，生物多樣性也在不斷下降。漁業(yè)、運輸業(yè)以及多種污染物、溫度變化和酸堿度波動等人為壓力，成為加速這一趨勢的主要因素。為了應對這一挑戰(zhàn)，許多管理措施相繼出臺，包括擴大海洋保護區(qū)以及對工業(yè)過程和程序的立法控制。然而，自從人類文明誕生以來，人類已經(jīng)在海洋中建立了大量人造結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)不僅服務于糧食生產(chǎn)、運輸、商業(yè)、能源、娛樂和軍事等多種目的，也對海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了重要影響。尤其是當下，海洋能源系統(tǒng)的可持續(xù)管理問題愈發(fā)引起關(guān)注，包括離岸油氣平臺和日益擴展的離岸風電基礎(chǔ)設(shè)施。一個亟待解決的關(guān)鍵問題是，海洋結(jié)構(gòu)的環(huán)境遺產(chǎn)、以及未來發(fā)展過程中如何考慮其安裝、運營的影響，以及退役時的管理問題。在全球范圍內(nèi)，這些平臺分布廣泛，從10米~3000米深的海域，從離岸1.6公里~400公里的距離，都有它們的身影。幾乎所有海域中都能見到這些平臺的存在。任何結(jié)構(gòu)一旦被投入海中，表面就會開始被有機物覆蓋，隨后各類物種陸續(xù)入駐，從細菌、病毒到多細胞動物，逐步形成一個復雜的三維生態(tài)棲息地。離岸油氣平臺的生態(tài)作用逐漸受到科學界的關(guān)注，而隨著許多平臺逐步接近使用年限，決定是完全拆除這些結(jié)構(gòu)？還是將其保留作為人工礁？這也成為許多國家和企業(yè)面臨的緊迫問題。隨著退役速度的加快，了解平臺生態(tài)系統(tǒng)的作用變得尤為重要。為此，必須識別合適的生態(tài)學指標，評估平臺生態(tài)的局部影響以及對區(qū)域海域更廣泛的影響。此外，獨立的、基于證據(jù)的科學研究是評估退役效果的關(guān)鍵，有助于多標準分析，得出最佳的退役方案。

二、研究方法

本研究基于對“Web of Science”（WoS）和ScienceDirect（SD）數(shù)據(jù)庫中經(jīng)過同行評審的離岸油氣平臺生態(tài)學相關(guān)文獻的檢索，收集了2017至2023年間的相關(guān)研究。篩選出的116篇文章涵蓋了原始研究論文，而綜述文章則未被納入分析。研究采用關(guān)鍵詞如“油氣平臺”、“生態(tài)學”、“生態(tài)系統(tǒng)”和“環(huán)境”等進行檢索，聚焦于與離岸油氣平臺直接相關(guān)的文獻。在檢索過程中，排除了陸地油氣設(shè)施、非OGP海洋結(jié)構(gòu)（如船體、船舶殘骸、風能和潮汐能結(jié)構(gòu)等）及政策與工程類的文獻。

三、研究進展

隨著退役進程的加速，關(guān)于離岸油氣平臺環(huán)境影響的研究逐漸增多。例如，在“油氣退役”這一主題下，2014年之前每年發(fā)表的相關(guān)文獻不足15篇，但自那以后，相關(guān)研究逐年呈現(xiàn)出幾何級數(shù)的增長。2019年，相關(guān)文獻達到了60篇（引用量為651次），而到2022年，這一數(shù)字已達到224篇。隨著研究數(shù)量的增加，研究領(lǐng)域也日益細化，除了對“離岸結(jié)構(gòu)的生態(tài)學”和“生物多樣性”的一般性討論，諸如“生態(tài)連通性”等更專業(yè)的研究主題也開始增多。該研究表明，圍繞離岸油氣平臺的生態(tài)調(diào)查通常涵蓋不同的水深梯度或海底橫向剖面，并在與平臺的距離預定位置進行采樣。大多數(shù)研究比較了多個平臺或不同地區(qū)的數(shù)據(jù)，只有少數(shù)研究集中于單個平臺的生態(tài)差異。生態(tài)調(diào)查的重點通常集中在生物群落的組成及其在不同空間和時間尺度上的變化，盡管關(guān)于流動性物種的數(shù)據(jù)較為匱乏，但一些關(guān)于魚類分布和豐度的研究提供了有價值的見解。此外，微生物群落的組成和多樣性分析雖較為罕見，但也提供了對生物地球化學循環(huán)的洞察。比如，降解石油烴的細菌不僅能指示石油烴的存在，還對受污染海域的生物修復起到了積極作用。

四、海洋平臺對生物多樣性的影響

島嶼生物地理學（Island Biogeography，IB）理論揭示了島嶼系統(tǒng)在物種演化和滅絕中的重要作用。IB的核心問題之一是自然棲息地的破碎化，這些碎片化的棲息地成為了物種滅絕的溫床，因為外部壓力和基因多樣性的減少加劇了物種的衰退。而海洋基礎(chǔ)設(shè)施卻發(fā)揮了相反的作用，它們通過創(chuàng)建“新島嶼”提供了適合物種定居的空間，反而促進了當?shù)氐纳锒鄻有裕⒃黾恿藚^(qū)域的異質(zhì)性。這些結(jié)構(gòu)雖然不是專門為了支持海洋生物或增強生物多樣性而設(shè)計的，但它們無意間模仿了自然珊瑚礁的結(jié)構(gòu)，抵消了珊瑚礁退化和魚類資源枯竭的影響，盡管它們也帶來了入侵物種的風險。因此，海洋平臺（OGP）對魚類和其他海洋生物群落的影響，成為了學術(shù)界關(guān)注的焦點。

4.1 魚類分布

4.1.1 結(jié)構(gòu)復雜性

海洋平臺提供了豐富的表面面積，成為大量魚類棲息的地方。平臺結(jié)構(gòu)的三維布局是珊瑚礁的重要特征之一，這種復雜性與棲息地的生物多樣性和承載能力有著正相關(guān)關(guān)系。在溫帶和熱帶生態(tài)系統(tǒng)中，這種復雜性被認為是棲息地恢復能力的重要因素。例如，許多海洋平臺上都設(shè)置有橫梁，這些橫梁通常部分或完全被切割，形成裂縫，成為魚類特別是較大巖魚物種的重要棲息地。與此類似，某些小型魚類則會避開這些裂縫區(qū)域。在加利福尼亞沿海，許多較大的巖魚種類棲息于這種“庇護棲息地”，而小型魚類如“侏儒”種群則往往遠離這些區(qū)域。此外，水深對魚類分布的影響也尤為明顯。例如，德國北海的Dogger Bank平臺研究表明，45~50米深的水域是魚類多樣性和豐富度最高的區(qū)域，平臺附近的巖石堆也為喜好這種結(jié)構(gòu)的魚類提供了良好的棲息環(huán)境。與此類似，加利福尼亞的海洋平臺周圍的魚類大多依賴珊瑚礁，而其他如金槍魚、鯡魚等遠洋魚類則很少出現(xiàn)。

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圖6. 平臺結(jié)構(gòu)的一般示意圖（改編自E. Carr，原圖來源于Scarborough Bull和Love，2019）。錨定平臺的深度從淺水區(qū)（左側(cè)）到1,500英尺不等，直到SPAR平臺的10,000英尺。結(jié)構(gòu)的復雜性也有所不同，提供了不同程度的棲息地。圖源：Fortune, Irene S., et al. （2024）

4.1.2 水深

平臺魚類的生物多樣性在不同水深下存在顯著差異。例如，在墨西哥灣，水深被認為是影響魚類豐度和組成模式的最重要因素，水深增加往往伴隨光照的減少和食物來源的限制，導致魚類種類的變化。一般來說，大部分平臺附近存在兩種不同的魚類群落：一種棲息于中層水域，另一種則集中在平臺底部。此外，許多研究表明，隨著魚類成長，它們會遷移到更深的水域，這種現(xiàn)象被稱為種群的“成長位移”。4.1.3 地理差異

全球范圍內(nèi)的研究表明，平臺附近的魚類多樣性呈現(xiàn)宏觀空間的變化。在阿拉伯海，平臺的存在顯著提升了周邊魚類的多樣性，尤其是在平臺周圍的安全排除區(qū)內(nèi)。而在澳大利亞西北部，平臺附近的魚類種類也比其他區(qū)域多得多，表明平臺作為棲息地的作用與當?shù)氐臐O業(yè)壓力和棲息地的缺乏密切相關(guān)。盡管不同地區(qū)的魚類群落組成存在差異，但平臺對魚類的積極影響是普遍存在的。

4.2 頂層生物和底棲生物

海洋平臺為魚類提供棲息地，為多種海洋生物提供了適宜的生存環(huán)境，特別是那些附著在表面的群體，如海葵、海星和珊瑚等。硬質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠支撐一些在周圍地區(qū)稀有的物種，尤其是在北海等海域，底部主要由軟質(zhì)沉積物構(gòu)成，而平臺的出現(xiàn)改變了底棲生物群落的構(gòu)成。例如，深海連核珊瑚（Desmophyllum pertusum）這種珍稀物種，已在多個海洋平臺的周圍被發(fā)現(xiàn)。這種珊瑚偏好水溫在6~8°C之間的深水環(huán)境，并在平臺周圍形成了復雜的棲息地，為眾多海洋生物提供了庇護所。

深海連核珊瑚 (Desmophyllum pertusum，曾被命名為 Lophelia pertusa) 并不是我們常見的那種依賴陽光生存的淺海珊瑚。它們是生活在黑暗深海的石珊瑚，體型通常較小，呈杯狀或柱狀生長。別看它們個頭不大，卻能成片生長，形成龐大的深海珊瑚礁，為許多深海生物提供庇護所和食物來源。這些深海珊瑚生長緩慢，壽命可達數(shù)千年，是研究海洋環(huán)境變化的珍貴記錄者。攝影：AWI/Ifremer（CC BY-SA 4.0）

但是平臺的運營活動，如鉆探、表面清潔、廢水排放等，也可能對平臺周圍的海底棲息地產(chǎn)生影響。油氣平臺的活動可能導致水體中有害物質(zhì)的增加，這些物質(zhì)可能改變底棲微生物的種類和數(shù)量。盡管這一影響主要集中在平臺周圍，遠離平臺的區(qū)域受影響較小，但底棲生物群落的變化和沉積物的生物地球化學特征仍需要進一步研究。

4.3 貝殼堆

在海洋平臺的上部，由于清潔作業(yè)、風暴等原因，貝類脫落并沉積在底部，形成貝殼堆。這些貝殼堆為平臺附近的海底提供了堅硬、異質(zhì)化的底質(zhì)，進而為其他生物提供棲息地和食物。盡管貝殼堆在不同區(qū)域的形成和規(guī)模有所不同，但其對海洋生物多樣性的貢獻是顯著的。在加利福尼亞沿海，貝殼堆的高度可達6米，直徑達到61米，成為豐富的底棲生物棲息地。

4.4 藻類多樣性

雖然海洋平臺上的藻類多樣性研究相對較少，但已有研究表明，平臺表面常常生長著紅藻和綠藻等藻類。在澳大利亞西北部的熱帶水域，由于光照條件良好，平臺上生長的藻類種類多樣，尤其是褐藻，在平臺的上部區(qū)域占據(jù)了重要地位。

五、食物鏈與能量流動

海上平臺的生態(tài)系統(tǒng)通過食物鏈傳遞能量，維持著復雜的營養(yǎng)關(guān)系。平臺上的主要生產(chǎn)者包括附著的巨型藻類、浮游植物以及一些微生物，如藍藻和硅藻等，這些物種為初級消費者提供了豐富的食物資源。與沿海生態(tài)系統(tǒng)相比，海上平臺的食物鏈則在較大程度上依賴浮游植物的繁殖情況。研究表明，浮游植物的生長直接影響平臺附著生物群落的生長，尤其是平臺周圍的附著性和游動無脊椎動物以及浮游性魚類的種群發(fā)展。此外，平臺還通過沉積物中的微生物和中型動物循環(huán)營養(yǎng)和有機物，推動有機物的回流，進一步支撐初級生產(chǎn)者的繁殖。這種生態(tài)過程與沿海食物鏈有所不同，后者更多依賴于底棲硅藻（微型浮游底棲植物群落）的有機物。

六、生產(chǎn)力與物種豐度

研究表明，海上平臺在魚類生產(chǎn)力方面具有重要作用。以加利福尼亞平臺為例，平臺區(qū)域的魚類生產(chǎn)力是所有已研究海洋棲息地中每平方米海底最高的。這部分歸因于平臺周圍較少的捕魚活動，促使一些物種的繁殖產(chǎn)量高于自然棲息地。然而，在阿拉伯海灣地區(qū)，平臺對魚類豐度的正面影響并未直接轉(zhuǎn)化為魚類生物量的增加。這表明平臺的生態(tài)影響在不同地區(qū)可能有所差異，可能與平臺周圍的魚類種群分布、物種大小及其作為魚類育幼場的功能有關(guān)。平臺作為魚類的育幼場已被廣泛研究。比如說，在加利福尼亞海域，平臺周圍每年都有數(shù)以十萬計的幼魚成功繁殖。對這些魚類的生物量調(diào)查顯示，平臺對增加特定魚類種群的貢獻是顯著的。與天然棲息地相比，平臺上的魚類種類和數(shù)量明顯更多，尤其是對于那些依賴結(jié)構(gòu)化棲息地的物種。

七、生態(tài)連通性

海上平臺不僅為當?shù)氐奈锓N提供棲息地，還充當了不同海域物種間的“跳板”，促進了物種之間的基因流動。通過平臺之間及平臺與天然棲息地之間的連接，魚類、無脊椎動物和浮游生物等能夠在更廣闊的區(qū)域內(nèi)傳播，從而加強了物種的基因多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的彈性。這一過程的生態(tài)好處在于促進了物種的擴散、棲息、覓食及基因交流。然而，連接性也帶來了一些潛在問題，比如外來物種的入侵和病原體的傳播，這些都可能對生態(tài)系統(tǒng)造成威脅。例如，在加利福尼亞的海上平臺，研究人員發(fā)現(xiàn)平臺所產(chǎn)的魚卵在海洋中能夠傳播數(shù)百公里，最終可能成為天然珊瑚礁或其他平臺的種群基礎(chǔ)。這表明，平臺不僅為物種提供了棲息地，還可能通過繁殖促進更廣泛的生態(tài)聯(lián)系。

八、人造棲息地 vs.自然棲息地

與自然棲息地相比，海上平臺代表了一種“新型生態(tài)系統(tǒng)”（novel ecosystems）。這些人工結(jié)構(gòu)的設(shè)計和材質(zhì)（如鋼鐵、混凝土等）與天然海床的軟底物質(zhì)截然不同，提供了新的生境類型。平臺的垂直結(jié)構(gòu)和開放的柵格結(jié)構(gòu)為生物提供了多樣的棲息空間，同時也改變了當?shù)氐乃髂Ｊ胶统练e環(huán)境，進而影響了平臺周圍的生態(tài)環(huán)境。平臺上形成的生態(tài)群落與周圍的天然環(huán)境在物種組成和生態(tài)功能上有所不同。例如，平臺為一些通常不出現(xiàn)在軟底棲息地的魚類和無脊椎動物提供了新的棲息地，推動了物種的遷徙和擴散。但是這種“跳板”效應，也帶來了外來物種入侵的風險。某些物種可能在平臺上建立種群，從而改變周圍天然棲息地的物種組成和生態(tài)功能。

九、環(huán)境背景

了解不同地區(qū)平臺集中的環(huán)境背景至關(guān)重要。每個生態(tài)系統(tǒng)都有其獨特性，因此需要針對不同生態(tài)系統(tǒng)的特點進行評估。即使在某些地區(qū)，人工珊瑚礁（如墨西哥灣）取得了成功，也不能簡單地推斷其他地區(qū)（如北海、加利福尼亞或澳大利亞）也能自動從中受益。不同地區(qū)的環(huán)境變量，如營養(yǎng)輸入、鹽度、水面溫度以及人為壓力等，都存在顯著差異，并且對海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生根本性影響，尤其是與人工結(jié)構(gòu)相關(guān)的生態(tài)系統(tǒng)。例如，附著動物的多樣性部分受到區(qū)域海洋條件變化的影響，包括海面溫度和懸浮沉積物濃度。洋流方向也會對平臺附近的生長和物種豐富度產(chǎn)生影響，這可能與食物和幼蟲的供應有關(guān)。洋流方向?qū)τ谟紫x和繁殖體的傳播也是一個重要因素。然而，關(guān)于人工結(jié)構(gòu)在更廣泛環(huán)境背景下充當棲息地的潛力（例如，提供遮蔽和庇護）的實證數(shù)據(jù)相對較少。以下將介紹不同環(huán)境背景下的例子。對不同地區(qū)的考量應有所不同。從文獻中可以看出，一些石油和天然氣開采活躍的地區(qū)缺乏相關(guān)研究，例如，拉丁美洲在本次搜索中沒有出現(xiàn)任何同行評審的文獻，盡管可能存在許多“灰色”研究。與此相對的是，北美和北海的相關(guān)文獻數(shù)量較為龐大。亞太地區(qū)、中東和西非地區(qū)則處于中等水平。這樣的偏差部分源于某些地區(qū)越來越多使用浮式油氣生產(chǎn)設(shè)施和自升平臺，而非固定平臺，此外，研究的重點也有所不同。在所分析的82篇文獻中，僅有2篇涵蓋了多個地區(qū)。

圖9. 各地區(qū)文章數(shù)量與平臺數(shù)量的對比，截至2023年11月。來源：貝克休斯（Baker Hughes）| 圖源：圖源：Fortune, Irene S., et al. （2024）

9.1. 墨西哥灣

墨西哥灣（GOM）分布著4500多個石油平臺，從阿拉巴馬州到德克薩斯州，這些平臺所關(guān)聯(lián)的生態(tài)系統(tǒng)面臨著一系列復雜的非生物環(huán)境條件。密西西比河對墨西哥灣環(huán)境條件和近岸漁業(yè)資源具有重要的生物地理學影響。鹽度梯度和缺氧事件極大地影響了路易斯安那州近海以及整個灣區(qū)平臺上的魚類種群。因此，耐鹽性較強的魚種如突頜月鲹和羊頭鯛常見于與平臺相關(guān)的淺水區(qū)。墨西哥灣的北中部和西北部幾乎全是軟底沉積物棲息地，預計平臺貢獻了約30%的整個灣區(qū)“珊瑚礁”棲息地和生物多樣性。缺乏珊瑚礁棲息地曾是石斑魚種群在漁業(yè)初期的限制因素，而石油天然氣平臺則為灣區(qū)提供了珊瑚礁棲息地，進而提高了紅石斑魚漁業(yè)的承載能力。如今，紅石斑魚已成為北墨西哥灣地區(qū)最受歡迎的休閑和商業(yè)漁獲物之一，且8齡以下的紅石斑魚在平臺和人工珊瑚礁較多的地區(qū)數(shù)量最多。盡管密西西比河排放帶來了環(huán)境條件的變化，但研究表明，許多墨西哥灣的魚類能夠適應平臺上較為廣泛的環(huán)境條件和平臺特征，這表明特定環(huán)境條件和平臺特征可能并不像平臺數(shù)量那樣對魚類分布起決定性作用。然而，專門研究紅石斑魚的研究則發(fā)現(xiàn)，紅石斑魚的垂直分布明顯受到溫度、鹽度、海底深度和溶解氧的影響。同時，也有研究指出，平臺的結(jié)構(gòu)類型對預測成熟紅石斑魚（尤其是雌性）在不同人工珊瑚礁類型之間的分布和大小至關(guān)重要。

9.2. 加利福尼亞

加利福尼亞的石油平臺位于狹窄的大陸架上，這一地區(qū)的營養(yǎng)輸入受到季節(jié)性上升流的影響，與墨西哥灣的數(shù)千個平臺有著顯著差異。自19世紀末期以來，尤其是20世紀中期以來，加利福尼亞海域經(jīng)歷了大規(guī)模的擾動。商業(yè)和休閑漁業(yè)是這些壓力的主要來源，此外，污染、沿海開發(fā)（特別是濕地填埋）以及氣候變化引發(fā)的海洋變化（如上升流）也產(chǎn)生了影響，因此我們目前對海底生物群落的了解并不反映出未擾動的條件。加利福尼亞的離岸平臺為商業(yè)重要的巖魚物種提供了重要庇護，這與墨西哥灣的觀察結(jié)果有所不同，加利福尼亞平臺上的魚類群落往往與附近自然棲息地相似。然而，盡管加利福尼亞只有27個平臺，但它們在為經(jīng)濟重要物種提供棲息地方面起著至關(guān)重要的作用，因此每個平臺在生態(tài)上的意義都顯得尤為重要。與此相對的是，像墨西哥灣這樣平臺數(shù)量龐大的地區(qū)，單個平臺的生態(tài)價值可能較低，不一定是生態(tài)考量中的關(guān)鍵因素。

9.3. 北海

北海的石油和天然氣產(chǎn)業(yè)已有超過五十年的歷史，隨著資源的開采，基礎(chǔ)設(shè)施逐漸老化，許多油氣田也已接近經(jīng)濟壽命的終點，因此進入了一個必需進行退役的時代。然而，關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)施拆除的環(huán)境影響及其對生態(tài)狀態(tài)的影響仍存在較大不確定性。至今，北海僅有少數(shù)地點完成了退役，因此相比于墨西哥灣等其他地區(qū)，關(guān)于退役對環(huán)境影響的實證研究較為匱乏，理解這一地區(qū)工業(yè)影響的規(guī)模仍是一項復雜的任務。北海不同區(qū)域之間存在顯著的環(huán)境差異。南北海地區(qū)的淺水域較多（約30~70米），而北部和中部地區(qū)的水深較大（超過100米）。中北部地區(qū)水體分層明顯，而南部則為混合型水層。由于中北部地區(qū)水深較大且潮流較弱，鉆井廢料堆積得以積存，這些歷史遺留的石油基泥漿繼續(xù)影響部分平臺附近底棲動物的分布和豐度。有研究表明，在北部和中部北海，底棲生物群落的影響至少持續(xù)6至8年，而南部則沒有明顯影響。南部北海的研究較多，尤其是底棲群落的研究。研究發(fā)現(xiàn)，在南部北海，宏觀附著生物的生物量在中等深度達到了最大值，且受水深、葉綠素濃度和近岸程度的影響較大。水底表面溫度對底棲生物的生長速率沒有顯著影響。此前的研究也表明，物種豐富度與水深存在顯著的非線性關(guān)系，在淺水區(qū)物種豐富度較低，隨著水深增加，豐富度逐漸增加，直到15~20米的深度后，豐富度又開始下降。北海的油氣平臺被認為是生物學上相互聯(lián)系的，某些平臺的物種會傳播至其他平臺，并顯著增強它們的物種數(shù)量。北海的油氣安裝有潛力形成高度互聯(lián)的區(qū)域性人工珊瑚生態(tài)系統(tǒng)，能夠為下游的天然種群提供幼蟲，這些幼蟲能夠在包括海洋保護區(qū)在內(nèi)的各種天然深海、陸架和峽灣珊瑚生態(tài)系統(tǒng)中定殖。

十、知識空白與建議

10.1. 知識空白

如上所述的研究成果，大大增加了研究人員對平臺生態(tài)系統(tǒng)及其對海洋環(huán)境影響的了解。行業(yè)、學術(shù)界和治理之間的合作正逐步發(fā)展（例如，INSITE計劃），并可以進一步支持對系統(tǒng)中多種生物和物理變量的理解。INSITE是一個由行業(yè)資助的獨立研究計劃，得到了“自然環(huán)境研究委員會”（NERC）和“環(huán)境、漁業(yè)與水產(chǎn)科學中心”（Cefas）的支持。其目的是更好地理解人造結(jié)構(gòu)對北海生態(tài)系統(tǒng)的影響。然而，仍然存在一些重要的普遍性知識空白。在多個全球地區(qū)，尤其是加利福尼亞這樣研究最為深入的地區(qū)，關(guān)于平臺上的魚類和無脊椎動物種群在拆除或人工珊瑚礁化前的觀察數(shù)據(jù)非常有限，甚至幾乎沒有相關(guān)數(shù)據(jù)。關(guān)于吸引力和生產(chǎn)力的爭論依然存在，而關(guān)于在人工珊瑚礁上建立額外生產(chǎn)力的核心問題之一是：不同物種在珊瑚礁上的棲息時間及其棲息的持續(xù)時間（棲息忠誠度）以及物種與平臺棲息地的直接互動。盡管有些研究表明平臺與自然珊瑚礁相關(guān)的魚類和附著動物群落存在差異，但缺乏將平臺與自然珊瑚礁進行比較的實證研究。當前尚無關(guān)于這些與平臺棲息地相關(guān)的新型生態(tài)系統(tǒng)的功能性影響的數(shù)據(jù)，因此研究人員無法確定這些系統(tǒng)是否具有長期的生態(tài)價值。此外，對平臺對海洋食物鏈結(jié)構(gòu)影響的研究也較為薄弱，大多數(shù)研究集中在某些生態(tài)成分上，如商業(yè)魚類。為更好地理解平臺棲息地的作用和連接性，并為生態(tài)系統(tǒng)的保護、管理和恢復奠定基礎(chǔ)，亟需開展有關(guān)食物、營養(yǎng)互動以及初級生產(chǎn)源的研究，涉及整個食物鏈的動態(tài)人工結(jié)構(gòu)對移動物種的遷徙、及附著物種的配子傳播的影響，仍然是一個關(guān)鍵的知識空白。理解不同生命周期階段的魚類和無脊椎動物在平臺上的棲息程度，對于評估結(jié)構(gòu)對種群連接性和物種在周邊區(qū)域持久性的影響至關(guān)重要。與此同時，通過對比平臺和附近自然珊瑚礁/海底魚類的生長速率及體內(nèi)污染物負擔，能夠幫助全面評估平臺棲息地。這將為檢查相對生產(chǎn)力、季節(jié)性變化和育苗功能提供比較依據(jù)。

圖3. WoS樹狀圖，表示在“離岸結(jié)構(gòu)的連通性”搜索下，按WoS分類劃分的論文比例，并在括號中標注了相關(guān)論文數(shù)量。圖表左上角的插圖顯示了1993至2023年（A）和1986至2023年（B）每年的出版物數(shù)量（柱狀圖）和引用次數(shù)（折線圖）。數(shù)據(jù)來源：https://doi.org/10.1371/journal.pstr.0000104.t003

為了填補這些知識空白，需要開展長期的現(xiàn)場監(jiān)測、并采用多種科學技術(shù)手段，如基礎(chǔ)的水下觀察和調(diào)查、數(shù)據(jù)分析、建模等，以支持物種多樣性、密度、總生物量以及季節(jié)性和年度生產(chǎn)力的分析。采取更具戰(zhàn)略性的研究方法，采用公認的生物學實地研究標準，并對周圍海底及自然珊瑚礁進行同步觀察，將對行業(yè)和社會產(chǎn)生有益影響。當前，INSITE項目及相關(guān)討論正在推動這一方向的研究，特別是在海上風電場建設(shè)和許可問題上。除此之外，如何實現(xiàn)凈增效益以及采用更全面的觀點進行評估，也正在成為新的研究議題。最終，這將有助于我們更好地理解由海上人工結(jié)構(gòu)提供的生態(tài)系統(tǒng)功能和服務，并推動對其生態(tài)價值的綜合評價，無論是從貨幣還是非貨幣的角度。

10.2. 數(shù)據(jù)的重要性

盡管已有一些地區(qū)的生態(tài)數(shù)據(jù)可供使用，但這些數(shù)據(jù)存在較大的差異，且方法和標準不一致。因此，建立一個國際化、協(xié)調(diào)一致的標準或協(xié)議，用于收集和提交科學數(shù)據(jù)，將具有重要意義。如果行業(yè)、聯(lián)邦政府、州級人工珊瑚礁協(xié)調(diào)員以及相關(guān)的科學機構(gòu)（如BSEE-BOEM，TPWD-哈特研究所/TAMU）能夠找到共同點，建立一個共享數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)門戶，這將有助于連接知識空白與“可發(fā)現(xiàn)的證據(jù)”（即已收集但未公開的數(shù)據(jù)），從而推動最佳環(huán)境實踐（BEP）的進展。通過分享環(huán)境數(shù)據(jù)，行業(yè)和科研機構(gòu)可以通過減少重復工作，提高監(jiān)測效率，從而實現(xiàn)成本效益。例如，歐洲的EMODnet等政府支持的環(huán)境數(shù)據(jù)設(shè)施可以提供標準化的數(shù)據(jù)格式，確保數(shù)據(jù)的所有權(quán)和保密性。隨著人類對平臺相關(guān)生態(tài)系統(tǒng)的理解不斷深入，仍有許多未解之謎，尤其是有關(guān)平臺撤除活動對棲息地移除的長期影響。預計隨著這些活動的增加，相關(guān)的生態(tài)管理策略將變得尤為重要。目前，針對退役石油和天然氣結(jié)構(gòu)的專門生態(tài)管理策略尚未成型，尚不清楚對于被人工珊瑚礁化或繼續(xù)保留的退役平臺，是否會實施任何管理措施。隨著新信息的不斷涌現(xiàn)，關(guān)于保留現(xiàn)有系統(tǒng)并保留其累積生物量（避免廢棄物的環(huán)保和經(jīng)濟成本）的藍碳效益的研究已開始受到關(guān)注。這進一步加強了石油和天然氣結(jié)構(gòu)的生態(tài)價值，并提出了有關(guān)如何管理這些地點的更多問題。同時，如何設(shè)計海洋結(jié)構(gòu)以增強生物多樣性也日益受到關(guān)注。盡管這一議題超出了本文的討論范圍，但它反映了社會對海洋系統(tǒng)重要性的日益關(guān)注。

以上譯文僅供參考。感興趣的讀者可以參看全文：

Fortune I S, Madgett A S, Scarborough Bull A, et al. Haven or hell? A perspective on the ecology of offshore oil and gas platforms[J]. PLOS Sustainability and Transformation, 2024, 3(4): e0000104.https://journals.plos.org/sustainabilitytransformation/article?id=10.1371/journal.pstr.0000104

01

離岸油氣平臺

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離岸油氣平臺（Offshore Oil and Gas Platforms, 簡稱OGP）是用于在海洋中開采石油和天然氣的固定或移動結(jié)構(gòu)。它們通常位于海上油氣儲藏層上方，通過鉆井和生產(chǎn)設(shè)施從地下開采能源。離岸平臺可以分為多種類型，包括固定平臺、半潛式平臺、順應塔式平臺、噴氣平臺等，具體選擇取決于水深和海洋環(huán)境的特點。這些平臺不僅用于石油和天然氣的提取，還常配備儲存和運輸設(shè)備，用于將開采的資源傳送到陸地或其他設(shè)施。

上面這張圖片（基于2005年的數(shù)據(jù)）中，展示了幾種不同類型的海上石油和天然氣平臺及鉆井設(shè)備。圖中包含了各種平臺的名稱和它們的深度記錄，從最淺的傳統(tǒng)固定平臺，到深海的漂浮式平臺。具體來說，上面這個圖中的平臺包括：里面的1) 和 2) 是傳統(tǒng)的固定平臺，最深的記錄是1991年雪佛龍公司Bullwinkle平臺，深度為412米。3) 是順應塔式平臺，最深的記錄是1998年雪佛龍公司Petronius平臺，深度為534米。4) 和 5) 是垂直錨固的張力腿平臺和迷你張力腿平臺，最深的記錄是2004年康菲公司Magnolia平臺，深度為1425米。6) 是噴氣平臺，最深的記錄是2010年雪佛龍公司Perdido平臺，深度為2450米。7) 和 8) 是半潛式平臺，最深的記錄是2003年雪佛龍公司NaKika平臺，深度為1920米。9) 是浮式生產(chǎn)、儲存和卸載設(shè)施，最深的記錄是2005年巴西的浮動設(shè)施，深度為1345米。10) 是海底完井與回接設(shè)施，最深的記錄是2004年雪佛龍公司Coulomb與NaKika的回接，深度為2307米。

02

深海連核珊瑚

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深海連核珊瑚（學名：Desmophyllum pertusum，也被稱為Lophelia pertusa）是一種廣泛分布于深海環(huán)境中的珊瑚，常見于深海冷水珊瑚礁群落中。它們通常生活在海洋的較深區(qū)域，尤其是在大陸坡和海底高原上。深海連核珊瑚能夠在低溫、低光照和較為貧瘠的環(huán)境中生存，形成復雜的珊瑚叢集，提供了許多海洋生物的棲息地。 這些珊瑚能夠耐受極端環(huán)境，尤其適應寒冷的深海環(huán)境。它們的棲息地是多種深海物種的棲息地，包括許多魚類、無脊椎動物以及其他海洋生物，形成了高度多樣化的生態(tài)系統(tǒng)。深海連核珊瑚的生長過程非常緩慢，通常需要數(shù)十年甚至更長時間才能形成一個相對穩(wěn)定的珊瑚群落，這也使得它們在環(huán)境變化和人類活動中尤為脆弱。由于它們對環(huán)境的高度適應性，深海連核珊瑚被認為是研究深海生態(tài)系統(tǒng)及其變化的一個重要指標物種。小編在檢索文獻時注意到Nature另外一篇文章中提到這樣一段話：“全球約有50%的硬珊瑚物種（超過700種）不具備光合共生關(guān)系，因此不依賴光合作用產(chǎn)生的養(yǎng)分來維持生理平衡。盡管這些無光合共生的硬珊瑚在硬珊瑚種類中占據(jù)了一半，但其在學術(shù)界的研究遠遠滯后于光合共生的硬珊瑚。研究表明，雖然這些珊瑚廣泛分布于全球各地，但迄今為止，僅有141個硬珊瑚物種得到過深入研究，其中30%的研究集中在一種物種——深海連核珊瑚上。這揭示了硬珊瑚物種多樣性研究中的顯著空白。”

03

人工生態(tài)系統(tǒng)

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人工生態(tài)系統(tǒng)（Artificial Ecosystem）是指由人類活動創(chuàng)造并維持的生態(tài)系統(tǒng)，它通常不是自然形成的，而是通過建筑、農(nóng)業(yè)、城市規(guī)劃等方式人為構(gòu)建的生態(tài)環(huán)境。例如，人工濕地、人工湖泊、人工珊瑚礁或離岸油氣平臺等，都屬于人工生態(tài)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)往往會模擬自然生態(tài)的功能，但其生物種群和物理環(huán)境的組成、結(jié)構(gòu)可能與自然生態(tài)系統(tǒng)有所不同。比如說，城市屋頂花園就是我們熟知的例子。隨著城市化進程的加快，傳統(tǒng)的綠地和自然棲息地被大規(guī)模城市建設(shè)所取代。為了緩解這一問題，許多城市開始建設(shè)屋頂花園。這些屋頂花園不僅為城市居民提供了綠色空間，還為鳥類、昆蟲和其他小型動物提供了棲息地。屋頂?shù)闹参餅檫@些生物提供了食物和避難所、保護了生物多樣性。另外，屋頂花園還幫助改善了城市的微氣候，減少了熱島效應，這也使它成為一個具有多重生態(tài)功能的人工生態(tài)系統(tǒng)。另一個生動的“人工生態(tài)系統(tǒng)例子”是人工藕田。人工藕田是為了商業(yè)生產(chǎn)蓮藕而人工修建的水田系統(tǒng)，通常包括濕地、池塘和水生植物區(qū)域。盡管主要用于蓮藕的種植，但藕田也具有重要的生態(tài)功能，尤其是作為水鳥棲息地，尤其是鸻鷸類等水鳥。藕田的水域和豐富的水生植物提供了豐富的食物來源和安全的棲息地，使其成為許多水鳥在遷徙季節(jié)或繁殖期間的重要棲息地。尤其在一些地區(qū)，人工藕田為受威脅的鳥類種群提供了重要的棲息場所，它們可以在這里覓食、休息甚至繁殖。這種情況下，人工藕田不僅滿足了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，還通過其獨特的生態(tài)功能，為水鳥提供了重要的棲息地，是典型的人工生態(tài)系統(tǒng)的例子。在本文提到“人工生態(tài)系統(tǒng)”，旨在強調(diào)離岸油氣平臺作為人工構(gòu)造的棲息地，雖然與自然生態(tài)系統(tǒng)有所不同，但它們在一定程度上也能夠維持生態(tài)功能，為海洋生物提供新的棲息空間，成為研究海洋生態(tài)、物種適應和環(huán)境保護的重要對象。

04

海洋生態(tài)補償

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海洋生態(tài)補償（Marine Ecological Compensation）指通過人為干預或經(jīng)濟補償措施，彌補因人類活動（如開發(fā)、污染或資源開采）對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成的負面影響。它的核心目標是通過保護、恢復或改善受損海洋環(huán)境，確保生態(tài)系統(tǒng)的功能和生物多樣性得到維護或恢復。海洋生態(tài)補償通常包括在生態(tài)破壞區(qū)域附近實施恢復性措施，如海草床、珊瑚礁的修復，或在其他區(qū)域增加保護力度，以彌補開發(fā)行為所帶來的生態(tài)損失。這種補償機制在全球范圍內(nèi)逐漸得到重視，尤其是在海洋保護區(qū)的建立、漁業(yè)資源的管理和海洋污染治理等方面。海洋生態(tài)補償不僅有助于修復和保護海洋生態(tài)系統(tǒng)，還能為依賴這些生態(tài)系統(tǒng)的地方社區(qū)提供長期的經(jīng)濟利益。比如說，在海洋保護區(qū)內(nèi)限制某些資源的過度開采，或者通過人工重建珊瑚礁來促進漁業(yè)資源的恢復，都是實施海洋生態(tài)補償?shù)闹匾胧?/p>

05

INSITE計劃

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INSITE計劃（International Network for the Study of Industrialised Marine Ecosystems）是一個獨立的科學研究項目，旨在深入探討人為結(jié)構(gòu)對北海生態(tài)系統(tǒng)的影響。該計劃于2014年啟動，旨在為相關(guān)利益方提供獨立的科學證據(jù)，幫助更好地理解海上石油平臺等人工設(shè)施對北海生態(tài)系統(tǒng)的作用和影響。INSITE計劃通過多學科合作，聯(lián)合了行業(yè)、學術(shù)界和政府的力量，推動了相關(guān)的科學研究和長期監(jiān)測。首階段的研究項目在2017年完成，并為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。INSITE計劃的第二階段于2018年啟動，與英國自然環(huán)境研究委員會（NERC）和CEFAS等機構(gòu)合作，獲得了500萬英鎊和60萬英鎊的資助，支持七個項目的開展，這些項目自2020年起正式實施。此外，北海油氣資產(chǎn)運營商的參與為研究項目提供了站點和數(shù)據(jù)訪問支持，并為項目管理、影響評估、傳播和活動等提供了190萬英鎊的資金支持。

圖片來源：INSITE計劃

學而思

思考題·舉一反三

Q1、離岸油氣平臺是否真的能夠作為人工生態(tài)系統(tǒng)提供長期穩(wěn)定的生物棲息地，還是只是一種短期、曇花一現(xiàn)的生態(tài)補償？隨著時間的推移，離岸油氣平臺是否能持續(xù)穩(wěn)定地支持復雜的生態(tài)系統(tǒng)？

Q2、海洋生態(tài)補償?shù)挠行匀绾魏饬浚吭趯嵤┖Ｑ笊鷳B(tài)補償措施時，我們?nèi)绾未_保恢復生態(tài)的措施能夠真正補償生態(tài)損失，而不僅僅是形式上的“補償”？比如說，如何評估人工珊瑚礁的“修復”是否能真正恢復原生物種的多樣性和生態(tài)功能？而且，生態(tài)補償作為一種應對開發(fā)帶來的生態(tài)損失的手段，畢竟其本質(zhì)還是“事后補救”，這種補償機制能否真正從根本上改變過度開發(fā)帶來的系統(tǒng)性破壞，還是只能起到“權(quán)宜之計”的作用？

Q3、離岸油氣平臺的生態(tài)功能，與“沉船生態(tài)學”有何相似之處嗎？我們知道，沉船生態(tài)學研究的是沉船（意外/海難所致，畢竟誰都不想主動葬身大海）作為人工結(jié)構(gòu)在海洋環(huán)境中所產(chǎn)生的生態(tài)效應，沉船通常成為海洋生物的棲息地，形成類似于珊瑚礁的復雜生態(tài)系統(tǒng)。在這一過程中，沉船提供了物理結(jié)構(gòu)，為眾多海洋物種提供了棲息、覓食、繁殖的場所，促進了生物的聚集和物種的多樣化。從這個角度來看，離岸油氣平臺的生態(tài)功能，是否相似呢？

Q4、 從海上風電場建設(shè)與許可的角度來看，離岸油氣平臺的生態(tài)功能是否能夠為未來的海上風電平臺建設(shè)提供有益的參考和借鑒？

歡迎分享你的想法！（請文末留言）

THE END

聲明: .本文僅代表資訊，不代表平臺觀點。供參考。

信息源 | Fortune, Irene S., et al. （2024） 編譯 | 王芊佳

編輯 | 海潮君

【主要參考資料】

Haven or hell? A perspective on the ecology of offshore oil and gas platformshttps://journals.plos.org/sustainabilitytransformation/article?id=10.1371/journal.pstr.0000104Desmophyllum pertusum (Linnaeus, 1758)Hoeksema, B. W.; Cairns, S. (2024). World List of Scleractinia. Desmophyllum pertusum (Linnaeus, 1758). Accessed through: World Register of Marine Species at: https://www.marinespecies.org/aphia.php?p=taxdetails&id=1245747 on 2024-11-25 https://www.marinespecies.org/aphia.php?p=taxdetails&id=1245747https://en.wikipedia.org/wiki/LopheliaVuleta, S., Nakagawa, S. & Ainsworth, T.D. The global significance of Scleractinian corals without photoendosymbiosis. Sci Rep 14, 10161 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-60794-0https://www.nature.com/articles/s41598-024-60794-0INSITE計劃（International Network for the Study of Industrialised Marine Ecosystems）https://insitenorthsea.org/about