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研究显示深水地平线石油泄漏的持续影响

Salt marsh sampling:
盐沼取样: 尼科尔斯州立大学的肖恩·格雷厄姆(左)准备对路易斯安那州盐沼中的沼泽土壤进行取样,他的学生在背景中工作。摄影:D. Johnson/VIMS
Salt marsh sampling:
盐沼取样: 马尼莎·潘特是大卫·约翰逊在VIMS佳博体育的一名技术员,她对路易斯安那州盐沼里的无脊椎动物群落进行了采样。摄影:D. Johnson/VIMS

九年前的明天,也就是2010年4月20日,原油开始从“深水地平线”钻井平台泄漏到墨西哥湾,这是历史上最大的海洋石油泄漏事件。一项长期研究表明,石油仍在影响墨西哥湾沿岸的盐沼,并揭示了沼泽草在这些重要沿海湿地的整体恢复中发挥的关键作用。

进行这项研究的是一个多机构研究小组,该小组部分由墨西哥湾研究计划资助,该计划是一个为期10年的独立项目,由英国石油公司出资5亿美元建立。该小组在漏油最终被控制后不久就开始采样,并在今天继续他们的工作。他们最近发表在《河口与海岸》杂志上的一篇文章报道了漏油后的前六年半取样情况。

这项研究的主要作者是路易斯安那州立大学的名誉教授约翰·弗莱格。共同作者:丽塔·里吉奥、欧文·门德尔松、林倩欣、侯爱欣;威廉玛丽弗吉尼亚海洋科学研究所的大卫·约翰逊;北美阿特金斯公司的唐纳德·戴斯;内华达大学里诺分校的凯文·卡门;尼科尔斯州立大学的肖恩·格雷厄姆;以及Research Planning, Inc.的Scott Zengel。

Researchers collect data on the effects of the Deepwater Horizon oil spill from a saltmarsh in Louisiana's Barataria Bay. (Photo by I. Mendelssohn/LSU)约翰逊是VIMS的助理教授和盐沼无脊椎动物专家,他说:“我们的研究强调了植物在恢复墨西哥湾沿海食物网的重要环节中所起的关键作用。”这些链接最终连接到支持该地区经济和文化的鱼类和贝类。

两种植物主宰着健康的墨西哥湾沿岸盐沼——光滑的网绳草互花米草和黑色的刺槐。沼泽表面也有大量的单细胞植物状生物,科学家们统称为底栖微藻,而一组小型无脊椎动物——片足类、桡足类、线虫、蜗牛、蠕虫和其他动物——在草叶间游泳、跳跃和爬行,或者在下面的根区挖洞。

Manisha Pant, a technician in David Johnson's laboratory at VIMS, samples the invertebrate community within a Louisiana salt marsh. (Photo by D. Johnson/VIMS)研究小组通过测量路易斯安那州巴拉塔里亚湾重油区、中度油区和无油区这些生物的丰度和生物量来研究这些生物,方法包括地表测量和浅层测量。在2011年至2016年期间,每隔大约6个月进行一次抽样。

研究人员的早期抽样显示,在石油污染严重的地区,几乎所有的植物都死亡了,而底栖微藻和穴居无脊椎动物的数量却大幅减少。他们后来的采样表明,沼泽的恢复是由底栖微藻和米草属植物主导的——它们在两到三年内开始显示出显著的地上生长。

Photos of a heavily oiled salt marsh in Louisiana's Barataria Bay show drastic impacts on the plant community at nine months following the Deepwater Horizon oil spill, and incipient recovery led by marsh grasses at 24 months post-spill. Click for an interactive version.重要的是,这只是在之后 摘要开始了它的回归,无脊椎动物群落的复苏开始了。“植物是盐沼的基础,”约翰逊解释说。“沼泽草促进穴居无脊椎动物的殖民,为食物网提供燃料,为动物提供栖息地,结合土壤,减缓水流。没有植物就没有沼泽,没有植物就没有泄漏后的沼泽恢复。”

如果你种下它,它们就会来

该研究小组的发现对应对未来的任何泄漏具有重要意义。Fleeger说:“我们的研究结果表明,未来任何泄漏的缓解策略都应该包括种植基础物种,如米草属植物。”

门德尔松,VIMS校友(硕士)’73)说,基础物种“通过提供栖息地和减少沉积物侵蚀来促进恢复。”他说,从长远来看,“植物生长通过改善土壤质量来促进恢复。植物产生的有机物在地下积累,而它们的根和根茎释放氧气,结合沉积物,增加沉积物体积。植物组织的分解也提供了进一步刺激植物生长和沼泽中有益微生物过程的营养物质。”

这是一条缓慢的完全恢复之路

研究小组发现,在深水地平线漏油事故发生6年多后,重度受油沼泽的健康状况仍不如中度受油和无油沼泽。重油污区仍有较高的油污及其分解产物浓度,黑刺槐生长较慢,植物碎屑产量较低,pH值发生改变。

The polychaete worm Streblospio gynobranchiata, a bottom-dwelling resident of healthy Gulf Coast salt marshes, is similar to the polychaete S. benedicti pictured here. (Photo by D. Johnson/VIMS)蠕虫、小蜗牛和其他小型无脊椎动物的数量也未能完全恢复。

尤其令人不安的是,多毛纲蠕虫Manayunkia aestuarina的持续稀少。作为无脊椎动物群落中最丰富的单一物种之一,这种管状居民对沼泽沉积物的健康至关重要,并且作为螃蟹、虾和鱼的主要猎物,在沼泽食物网中起着关键作用。约翰逊说:“这种物种的几乎消失可能表明,在石油污染严重的地区,生态功能发生了重大变化。”

同样令人不安的是,预测到未来污泥恢复的速度表明,中度和重度石油污染地区的完全恢复可能需要10年以上的时间。这比之前许多关于石油泄漏及其对沼泽群落影响的研究报告要慢。

弗莱格说:“以前的研究表明,盐沼中的石油泄漏对海底无脊椎动物的影响可以超过40年。”他补充说:“长期接触石油及其分解产物也会降低这些生物对未来泄漏的敏感性和恢复力。”

令人欣慰的是,约翰逊和他的同事之前的一项研究表明,米草属植物的施肥可以促进其茎和根的生长,从而有助于沼泽的长期恢复。“我们开始看到墨西哥湾的盐沼出现反弹,”约翰逊说,“但在我们看到完全恢复之前,可能还需要十年或更长时间。”