林穎毅 葛曉峰

(1.福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院船政學(xué)院,福建福州 350007;2.福建海事局船舶處,福建福州 350007)

白馬港造船業(yè)溢油事故風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

林穎毅1葛曉峰2

(1.福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院船政學(xué)院,福建福州 350007;2.福建海事局船舶處,福建福州 350007)

根據(jù)我國履行《90年國際油污防備、反應(yīng)和合作公約》(OPRC公約)的要求,對白馬港造船業(yè)溢油事故概率及不同規(guī)模溢油量發(fā)生概率定量計(jì)算分析,運(yùn)用概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算出白馬港海域發(fā)生溢油事故的概率基礎(chǔ)值,并針對白馬港區(qū)的實(shí)際情況,提出風(fēng)險(xiǎn)防范措施。

溢油;風(fēng)險(xiǎn)評價(jià);溢油概率;防范措施

白馬港是福建第三大港口,是中國民營船舶修造及二手船交易中心,該產(chǎn)業(yè)可促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和白馬港的繁榮與發(fā)展,但同時(shí),船舶拆解、修造和建造過程中,如不重視環(huán)境保護(hù)工作,將會對周圍海、陸環(huán)境帶來污染影響,因此,在發(fā)展該產(chǎn)業(yè)的過程中,重點(diǎn)是在于提出污染防治措施,旨在把環(huán)境影響控制在最小的、環(huán)境可以接受的范圍內(nèi)。

根據(jù)大量資料表明,船塢發(fā)生事故性溢油的主要原因是：進(jìn)塢維修的船舶上剩余的各種油類,包括重質(zhì)油、輕質(zhì)油、機(jī)油、潤滑油等未得以回收而全部或部分溢入白馬港中,造成事故的原因是船只進(jìn)入灣口時(shí)觸礁;油水分離器不能正常工作;輸油管路發(fā)生泄漏;儲油容器傾倒或破裂;沒及時(shí)運(yùn)走的附油器件被漲潮海水淹沒;拆解、進(jìn)船塢后操作設(shè)備不當(dāng)?shù)?其中人為因素是造成事故的主要原因。

1 水環(huán)境影響

白馬港水面開闊,水流速度快,從漂流試驗(yàn)可知,水流基本上都是順著河岸的趨勢向南流,由于白馬港為感湖河段,稀釋擴(kuò)散起主要作用,因此在預(yù)測時(shí)選用較為合適的河流二維穩(wěn)態(tài)混合模式可知,在正常排放情況下,對白馬港水環(huán)境影響甚微,漲、落潮水中石油類濃度增量最大為0.002mg/L,疊加水體中石油類的現(xiàn)狀值后為0.202mg/L。事故排放時(shí),排污口下游最大濃度增量為 0.04mg/L,疊加本底值后在排污口附近海域石油類濃度為 0.204mg/L。

2 事故性排放溢油風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)

溢油污染事故的分析計(jì)算：溢油入海后將經(jīng)歷擴(kuò)散、遷移、蒸發(fā)、溶解、乳化、吸附沉淀、生物降解等運(yùn)動(dòng)機(jī)制。從其行為和歸屬分析,溢油入水后將可能產(chǎn)生的污染形式主要有兩種：一是漂浮的油膜;二是分散于水體中的油。

2.1 漂油的擴(kuò)展

油比重小于水,溢油入水后即漂浮在水面上以油膜的形式存在,隨風(fēng)和潮流擴(kuò)散漂移,在湍流作用下散射。在擴(kuò)散漂移過程中油膜逐漸變薄,油膜的擴(kuò)延范圍可采用 Fay瞬時(shí)溢油擴(kuò)延模型預(yù)測 ,油膜擴(kuò)散可分為重力——慣性力階段,重力——粘滯力階段和表面張力階段,經(jīng)過三個(gè)階段的擴(kuò)展,油的擴(kuò)展將在表面張力階段結(jié)束。隨著油膜的擴(kuò)散,油膜逐漸變薄,當(dāng)油膜厚度減少到某一極限值后,在波浪和湍流作用下,油膜便逐漸破碎成許多碎片,各自向周圍漂移,形成更大的不連續(xù)污染區(qū)。

由于溢油事故較易察覺和控制,因此溢油量一般不大,假定一次比較嚴(yán)重的事故,溢油總量為5、10、20t,采用上述模式可知油膜在海面上漂移過程中各個(gè)時(shí)刻的擴(kuò)散范圍,溢油入河后經(jīng)過12h,當(dāng)溢油量為 5t時(shí),油膜面積為 0.111km2,直徑達(dá) 377m;當(dāng)溢油量為 10t時(shí),油膜面積為 0.177 km2,直徑達(dá) 474m;當(dāng)溢油量為 20t時(shí),油膜面積為 0.281km2,直徑達(dá) 598m。由此可見,一旦發(fā)生溢油,海面漂油的影響范圍是相當(dāng)大的。

2.2 溢油漂移軌跡預(yù)測

溢油入水后,油膜在擴(kuò)展、擴(kuò)散過程中處于擴(kuò)延狀態(tài),同時(shí)受風(fēng)、潮流和波浪作用在水面上漂移。研究證明,水面油膜遷移運(yùn)動(dòng)主要是由于表層潮流和風(fēng)力作用的結(jié)果,波浪對漂移影響較小。我們假定油膜內(nèi)各點(diǎn)漂移速度相等并等于質(zhì)心點(diǎn)的漂移速度,故油膜 (質(zhì)心點(diǎn))的遷移速度為表層潮流與風(fēng)引起的油膜遷移速度的合成,對于風(fēng)引起的油膜遷移速度,通常采用水面上 10m處的風(fēng)速為計(jì)算風(fēng)速,而風(fēng)漂移系數(shù)參照有關(guān)資料取 0.03。

根據(jù)氣象資料分析,本地區(qū)風(fēng)速較小,年平均風(fēng)速只有 1.5m/s,因此,油膜漂移主要受到潮流控制,風(fēng)力對油膜漂移的影響較小。根據(jù)水質(zhì)點(diǎn)漂流實(shí)驗(yàn)結(jié)果,漲潮過程中平均漂移速度為1.728km/h,方向基本上朝西北向。退潮過程中平均漂移速度2.953km/h,方向基本上是東南方向。

2.3 分散于水中的油對白馬港水質(zhì)的影響

溢油入水后,一部分覆蓋水面,一部分蒸發(fā)進(jìn)入大氣,另一部分則溶解和分散于水中.擴(kuò)散在水中的油將長時(shí)間停留在水中,直至被水生物吞食,或與水中固體物質(zhì)進(jìn)行交換而沉入水底。溢油進(jìn)入水體后,可同時(shí)發(fā)生低分子烴的乳化、揮發(fā)、溶解過程。油在水面上漂流的過程中,受到波浪的沖擊,油的微粒不斷向水相分散,同時(shí)水的微粒也不斷向油相逸散,油和水混合形成的乳化液,以溶解、乳化等形式分散入水中,在垂直方向上向下擴(kuò)散,大約 10h后分散作用最大,而乳化作用大約在10h后開始發(fā)生,在 10～100h內(nèi)達(dá)高峰。擴(kuò)散于水中的油將長時(shí)間停留于水中,直至被水生生物吞食,或與水中固體物質(zhì)進(jìn)行交換而沉入水底。因此擴(kuò)散在水中的油對環(huán)境的危害比漂浮在水面的油膜更大。溶解是浮油和懸浮油進(jìn)入水體的質(zhì)量傳輸,某些物理過程如擴(kuò)展、紊動(dòng)和分散作用以及水包油的乳化作用,都會增大油水的接觸面積促使油溶解。相比之下,油的揮發(fā)作用遠(yuǎn)大于溶解作用,其揮發(fā)速度受溫度、油膜面積、波浪、風(fēng)等因素的影響。鏈烷烴溶解的速度約為揮發(fā)速度的0.01%,在 10天內(nèi)燃料油能揮發(fā)掉總量的 50%。

根據(jù)資料,分散在水中的溶解油和乳化油的總量小于溢油總量的 1%。若溢油量分別以 5t、10t、20t計(jì) ,則分散在水中的油約為 0.05t、0.1t、0.2t。這相當(dāng)于可溶性污染物瞬時(shí)投放入河,我們采用瞬時(shí)點(diǎn)源擴(kuò)散模式對水體中油濃度增量進(jìn)行預(yù)測,當(dāng)溢油量為 5t時(shí),海水中油污水團(tuán)中心濃度增量超過GB3097—1997第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)時(shí)間超過5h,最大超標(biāo)面積為 0.020km2,出現(xiàn)在溢油發(fā)生后的 3h左右;當(dāng)溢油量為 10t時(shí),海水中油污水團(tuán)中心濃度增量超過第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)時(shí)間達(dá) 7個(gè)多小時(shí),最大超標(biāo)面積為0.041km2,出現(xiàn)在溢油發(fā)生后的 5h左右：當(dāng)溢油量為 20t時(shí),海水中油污水團(tuán)中心濃度增量超過第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)時(shí)間達(dá)≥11h,最大超標(biāo)面積為 0.081km2,出現(xiàn)在溢油發(fā)生后的 7h左右。

3 船廠溢油事故風(fēng)險(xiǎn)概率及溢油量分析

船舶在試航前,發(fā)生碰撞、擱淺等事故的概率一般非常小,因此,船廠船舶事故概率服從離散型二項(xiàng)概率分布。目前事故發(fā)生概率的確定,主要是依賴事故的數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計(jì)資料。由于缺乏白馬港區(qū)的數(shù)據(jù),事故概率參考文獻(xiàn) ,海域船舶事故概率為次/年·艘次。白馬港船舶制造數(shù)為 80艘 /年,考慮到其他到港船舶,假設(shè)港區(qū)每年通過船舶約 200艘,則泄漏的風(fēng)險(xiǎn)概率為 1次 /53.7年。

對于造船項(xiàng)目而言,可能發(fā)生的溢油事故是試航船舶的燃料油泄漏,而白馬港最大代表船型為 3萬 t級貨船試航前最大載油量一般不超過200t,港口溢油事故相對來說易于發(fā)現(xiàn)和控制,因此溢油量一般不會很大,事故初期燃料油泄漏一般不會超過載油量的 5%,事故發(fā)生后,采取緊急措施,可防止繼續(xù)溢油。

4 防范措施

溢油風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測評價(jià)的結(jié)果表明,發(fā)生船舶溢油事故的概率約為 1次 /53.7年。要杜絕溢油事故的發(fā)生,應(yīng)制定“預(yù)防為主”的溢油風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急計(jì)劃。由于天氣原因及航道的水動(dòng)力條件、船舶機(jī)械故障、人為操作失誤、船舶進(jìn)出港管理體系落后等是引起海上溢油事故的主要原因,故本文有針對性地提出如下風(fēng)險(xiǎn)防范措施：

(1)建立并完善白馬港及附近水域船舶交通管理系統(tǒng)。

(2)加強(qiáng)對進(jìn)港船舶的管理人員的防污染意識教育;加強(qiáng)對船舶防污染硬件、軟件的監(jiān)督檢查,是防止船舶事故性溢油的有效措施。

(3)配備足夠的溢油應(yīng)急設(shè)施,一旦發(fā)生船舶溢油事故,可以迅速有效地控制、回收、消除海面溢油,使油污染造成的海洋生態(tài)環(huán)境破壞和經(jīng)濟(jì)損失減至最小。

(4)針對具有油污事故風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)施,制定“溢油應(yīng)急計(jì)劃”。

5 小結(jié)

只要我們措施得當(dāng),管理嚴(yán)明,防患于未然,從相關(guān)制度的建設(shè)與完善、人員素質(zhì)的提高等方面考慮,制定有效的風(fēng)險(xiǎn)防范措施,船舶修、拆所造成的水域油污染是可以得到有效的控制和治理的。

[1]《溢油應(yīng)急培訓(xùn)教程》[M].交通運(yùn)輸部海事局 [2004].

[2]竺詩忍、張繼萍.舟山海域突發(fā)性溢油環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].海洋環(huán)境科學(xué).1997(1).第 16卷,第 1期.

X26

A

1673-288X(2010)05-0004-03

林穎毅 (1978—),男,福建 福州人,碩士,福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院航海系,講師,從事輪機(jī)工程技術(shù)的教學(xué)和研究工作。