《Journal of Great Lakes Research》：A decade of oil spills in the Laurentian Great Lakes (2015–2024): A review of incidents, trends, and lessons for environmental protection
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摘要随着基础设施老化以及该地区石油和天然气生产和运输的增加，劳伦蒂亚大湖区的石油泄漏问题日益令人担忧。为了评估和表征石油泄漏对大湖生态系统构成的威胁，本文汇编了2015年至2024年的报告，构建了一个跨境数据集，以研究大湖及其连接水域的石油泄漏模式。从化学品泄漏数据库中挖掘了
摘要
随着基础设施老化以及该地区石油和天然气生产和运输的增加，劳伦蒂亚大湖区的石油泄漏问题日益令人担忧。为了评估和表征石油泄漏对大湖生态系统构成的威胁，本文汇编了2015年至2024年的报告，构建了一个跨境数据集，以研究大湖及其连接水域的石油泄漏模式。从化学品泄漏数据库中挖掘了涉及液态碳氢化合物进入大湖周边管辖区地表水的相关事件数据，并量化了每一个大湖和连接水域的年泄漏事件数、区域泄漏密度和泄漏体积。在美国的事故中，仅有35%的报告了泄漏体积，加拿大直到2023年才首次报告泄漏体积，因此统一化泄漏报告将极大提升泄漏数据库的效用。对可用体积数据的分析表明，少数（<6%的记录事件）大体积（>500升）事件导致了大部分石油泄漏量。航运相关泄漏在美国最为常见，而设施相关泄漏在加拿大最为常见。这项过去十年间针对大湖及其连接水域的综合跨境泄漏评估，为石油泄漏预防和应急响应策略的优先排序提供了关键信息。将历史泄漏记录与当代事故报告相结合，揭示了反复出现的泄漏模式、仍然存在的知识空白，以及许多小型反复排放对大湖生态系统产生累积影响的潜在重要性。
引言
石油和其他液态碳氢化合物意外释放到环境中已被全球公认为生态和经济灾难（El Moussaoui和Idelhakkar，2023年）。大型石油泄漏事件，如2010年的深水地平线号漏油事件，严重影响了数千公里敏感的海滨海岸线，扰乱了旅游业和商业活动，并耗资数十亿美元进行清理（Kujawinski等，2020年；National Research Council，2013年）。尽管海洋生态系统中石油泄漏的影响已被充分研究，但淡水生态系统却远未受到同等的关注（图1；Green和Trett，2012年）。一个重要的例外是在国际可持续发展研究所的实验湖区（IISD-ELA）进行的一系列受控全生态系统实验，这些实验为了解淡水泄漏影响提供了宝贵的见解（Palace等，2026年）。近期对内陆淡水石油泄漏的综述已开始综合美国淡水系统中的事故历史、缓解措施和生态影响（Olowoyo等，2026年），但关于大型淡水系统中石油泄漏发生的空间和时间模式仍存在重要的知识空白。大型淡水生态系统在理解石油泄漏风险方面具有特殊挑战，因为它们涵盖了多样化的栖息地、人类利用方式和相互连通的水道。劳伦蒂亚大湖（下文简称大湖）就是这样一个系统，石油污染可能威胁饮用水、休闲活动、生态完整性、经济和渔业。尽管大湖经历的大型泄漏事件较少——主要来自航运和管道破裂——但较小的石油泄漏在整个地区频繁发生，引发了对"千刀万剐"式影响的担忧，即多次小型泄漏的累积影响可能是显著的（Davenport等，2024年；Murray等，2018年）。
同时，还存在日益增长的担忧，认为大湖的连接水域比湖泊本身面临更大的石油泄漏风险，且可能对不良影响更为敏感（DeBruyne等，2025年；Twiss等，2025年）。连接水域包括连接并排泄大湖的天然河流（圣玛丽斯河、圣克莱尔河、底特律河、尼亚加拉河和圣劳伦斯河）、海峡（麦基诺海峡）和河口型湖泊（圣克莱尔湖）。就本分析而言，我们按照之前的论证（Twiss等，2021年），将麦基诺海峡视为大湖连接水道。与湖泊本身相比，连接水域中城市、工业、休闲和航运活动浓度更高，且邻近复杂而敏感的栖息地，这可能导致石油泄漏风险升高。此外，连接水域中的石油泄漏可能具有更大的海岸接触潜力，且污染物的自然扩散和溶解机会更少（Baca和Getter，1985年；Gundlach和Hayes，1978年）。这些地区还支持多样化的栖息地和关键的生态功能，同时通过食物、生计和文化实践维持着原住民和地方社区（Mattes和Kitson，2021年；Moerke和Werner，2011年；Roseman等，2014年；Serville-Tertullien等，2023年）。因此，连接水域的生态、社会和文化重要性可能放大了石油泄漏的后果，特别是在生态系统已经暴露于累积人为压力的情况下（Bennion和Manny，2011年；Child等，2018年；Lee等，2015年）。
大湖地区内外持续的石油需求导致每日通过各种方式在区域内运输石油（Davenport等，2024年；Prihoda和Lee，2024年）。石油泄漏可能源自当地基础设施（即炼油厂和近海工业设施）或石油运输（即管道、公路、铁路和水上船只；Davenport等，2024年；LimnoTech，2018年；Prihoda和Lee，2024年）。历史上，大湖附近或大湖内发生过许多小型泄漏事件，引发了对该地区面对来自基础设施（如麦基诺海峡的Enbridge 5号输油线和圣克莱尔河管道）可能发生的更大规模、更具灾难性的石油泄漏的脆弱性的担忧。因此，过去十年内完成了多项评估，以更好地了解该区域内的石油泄漏风险（LimnoTech，2018年；Marty和Nicoll，2017年；Murray等，2018年；Wirth等，2021年；WSP，2014年）。总体而言，这些风险评估和关于历史石油泄漏的先前研究为理解大湖内的石油泄漏风险提供了重要背景；然而，对该地区报告的石油泄漏事件空间和时间模式的全面表征仍然有限。
章节摘要
研究设计与目标
本文通过对两类互补证据的综合分析，全面阐述了大湖流域内石油泄漏的发生情况：（1）对记录历史石油泄漏事件的同行评审论文、灰色文献和新闻报道的文献综述；以及（2）对可用的跨境石油泄漏事故数据库（2015–2024年）的分析，以表征近期泄漏模式并为未来的风险评估提供参考。Davenport等（2024年）报告了大湖内约1300起泄漏事件。
管道
尽管在大湖内未发生由管道故障引起的石油泄漏，但2010年Enbridge 6B输油线向密歇根湖支流卡拉马祖河的泄漏导致超过320万升稀释沥青（dilbit）排入河流，泄漏点位于密歇根湖上游约200公里处（Brooks，2014年；Dollhopf等，2014年）。该泄漏通过水坝和泄漏响应措施的综合作用在距密歇根湖140公里处被控制（Dollhopf等，2014年）。然而，部分泄漏物仍然扩散到了……
泄漏频率和体积的模式与趋势
2015年至2024年间，在美国（3654起泄漏）和加拿大（2799起泄漏）大湖及连接水域共报告了6453起独立的石油泄漏事件。美国水域的泄漏数量随时间无显著趋势（R2 ≤ 0.13, p ≥ 0.08），密歇根湖除外（R2 = 0.51, df = 8, t值 = ?2.9, p = 0.002），在该湖观察到石油泄漏数量呈下降趋势（图2）。加拿大报告的泄漏事件在数量上随时间无明显趋势……
大湖石油泄漏的综合模式与风险
大湖石油泄漏的历史文献主要集中在重大事故上，或者对潜在释放大量石油的来源（如管道、船舶和铁路）进行风险评估。然而，我们对跨境泄漏数据的分析表明，虽然船舶仍然是主要的泄漏来源，但与石油行业无关的设施（美国占18%；加拿大占15–25%的泄漏事件）和车辆（美国约12–16%；加拿大占30%）也是最重要的泄漏来源之一……
CRediT作者贡献声明
Cecilia E. Heuvel：写作–初稿撰写，可视化，验证，方法学，调查研究，正式分析，数据整理，概念构思。Kevin Kapuscinski：写作–审阅与编辑，监督指导，项目管理，资金获取，概念构思。William A. Dew：写作–审阅与编辑，概念构思。Jonathan P. Doubek：写作–审阅与编辑，概念构思。Kenneth Lee：写作–审阅与编辑。Bo Liu：写作–审阅与编辑……
免责声明
本文所表达的观点为作者本人观点，不一定反映美国海岸警卫队或国土安全部的观点或政策。提及任何商标名称、产品或服务并不暗示美国政府或美国海岸警卫队对其进行认可或推荐。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的可能影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究由加拿大自然资源部（NRCan）多伙伴研究计划（MPRI）资助（项目编号：MPRI-06）。我们要特别感谢美国海岸警卫队的陆军准将Joseph Torcivia在石油泄漏响应方面提供的宝贵见解和专业经验，他对本文的成形起到了极大的帮助作用。
Cecilia E. Heuvel｜Kevin Kapuscinski｜William A. Dew｜Jonathan P. Doubek｜Kenneth Lee｜Bo Liu｜Christine L. Madliger｜R. Michael McKay｜Uta Passow｜Heidi Purcell｜Britton Ranson-Olson｜Allison Snider｜Edward Verhamme｜Chris Weisener｜Michael Twiss｜Ashley Moerke
淡水研究与教育中心，苏必利尔湖州立大学，美国密歇根州索尔兹伯里，邮编49783
