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        船舶港口污染物控制方法與技術(shù)

        2024-06-11 03:49:21南艷霞梅小樂(lè)
        當(dāng)代化工研究 2024年7期
        關(guān)鍵詞:貨物港口污染物

        *南艷霞 梅小樂(lè)

        (內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 水利與土木建筑工程學(xué)院 內(nèi)蒙古 010018)

        船舶作為世界上最具經(jīng)濟(jì)性的運(yùn)輸工具,承擔(dān)著至少80%的世界貿(mào)易運(yùn)輸。特別是原油、鐵礦石、煤炭和糧食等貨物主要通過(guò)船舶進(jìn)行運(yùn)輸,而不可能通過(guò)公路、鐵路或航空進(jìn)行大量運(yùn)輸。因此,船舶運(yùn)輸作為海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要載體不僅對(duì)海洋經(jīng)濟(jì)有著直接影響,對(duì)世界經(jīng)濟(jì)貿(mào)易發(fā)展也有著重要影響,且對(duì)一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)、軍事、安全等各方面有著舉足輕重的作用。

        我國(guó)擁有長(zhǎng)達(dá)1.8 萬(wàn)多公里的海岸線(xiàn),這為我國(guó)海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了優(yōu)良的自然條件和重要的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。港口建設(shè)對(duì)于航運(yùn)、外貿(mào)等都有著重要意義,因而我國(guó)對(duì)于港口的建設(shè)發(fā)展高度重視。然而,港口建設(shè)在促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也對(duì)港口環(huán)境造成嚴(yán)重污染。這些污染會(huì)與海陸的天氣及氣候系統(tǒng)相互作用,對(duì)空氣質(zhì)量和水質(zhì)質(zhì)量產(chǎn)生很大影響,導(dǎo)致能源浪費(fèi)、溫室效應(yīng)(Greenhouse Effect)加劇、溢油污染、噪音、灰塵排放、船舶和岸上貨物垃圾及生活垃圾排放等環(huán)境問(wèn)題。

        近年來(lái),中國(guó)的港口作為全球航運(yùn)最繁忙、增速最快的港口之一,其港口區(qū)域的人口密集,船舶活動(dòng)頻繁,其所造成的環(huán)境污染使得我國(guó)港口城市大范圍、長(zhǎng)時(shí)間被霧霾籠罩,不僅影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境,還對(duì)港口城市人們的健康生活也造成了嚴(yán)重影響。因而對(duì)港口污染問(wèn)題進(jìn)行分析及加強(qiáng)港口的污染防治工作是非常重要的,對(duì)實(shí)現(xiàn)“生態(tài)優(yōu)先,綠色發(fā)展”之路具有重要實(shí)際意義。

        1.港口的污染分析

        全世界有90%的航運(yùn)是通過(guò)海運(yùn)進(jìn)行的,由于船舶的航運(yùn)產(chǎn)生的尾氣對(duì)于空氣造成的污染也是十分的嚴(yán)重[1]。據(jù)估計(jì),每年由于船舶引擎的燃料燃燒約有450 種不同的污染物排放進(jìn)入空氣中,主要排放物有二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)和顆粒物(PM),這些排放物會(huì)直接引發(fā)哮喘、呼吸道、心血管疾病、肺癌及早衰[2-3]。2015 年,對(duì)于進(jìn)出口及過(guò)境的船舶進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(依據(jù)其實(shí)際運(yùn)行速度、運(yùn)行時(shí)間、航行距離等方面),船舶排放SOx、碳?xì)浠衔铮℉C)、NOx、PM 分別為78.8 萬(wàn)噸、2.8 萬(wàn)噸、121.4 萬(wàn)噸、11.9 萬(wàn)噸,其中NOx、SOx的排放量最多[4-6]。其燃料主要是重油,現(xiàn)在也使用一種更為清潔的柴油機(jī)燃料(DF),然而研究發(fā)現(xiàn)這種從清潔燃料中釋放的燃燒顆粒物對(duì)于肺細(xì)胞的新陳代謝危害比未提煉過(guò)的重質(zhì)燃料油(Heavy Fuel Oil,HFO)更嚴(yán)重,其廢氣、粉塵對(duì)大氣的治理帶來(lái)了更嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)[7-8]。在世界頂級(jí)的100 個(gè)港口中,大約有230 萬(wàn)人直接暴露在這些船舶的排放物中。港口作為水陸連接、船舶裝卸、中轉(zhuǎn)集疏遠(yuǎn)的樞紐,船舶和人員的流量高,船上人員的食物垃圾、包裝袋等固體廢棄物和廚房生活用水等污水產(chǎn)生量也很大。而且,部分未經(jīng)處理直接偷排入海,使得海水的環(huán)境更加惡劣,且對(duì)海洋的生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)巨大負(fù)擔(dān),嚴(yán)重影響港口的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量[9-10]。

        船舶運(yùn)輸大量貨物也會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染。當(dāng)貨物(如煤炭、礦石、谷物)在進(jìn)行裝卸時(shí)會(huì)在船艙產(chǎn)生貨物殘留物,這些殘留物不會(huì)被處理,而是在船舶更換貨物前被沖洗至近港口海域,以避免與其他貨物可能產(chǎn)生的交叉污染,且人們認(rèn)為這些低毒或無(wú)毒貨物可以直接排放到近海水域。據(jù)統(tǒng)計(jì),全球每年大約有7.85 萬(wàn)噸的潛在危險(xiǎn)貨物殘留物(如煤炭和礦石)被直接排放進(jìn)入海洋環(huán)境。貨物殘留物的這種大量排放可能會(huì)導(dǎo)致水生植被窒息或藻類(lèi)死亡,從而使海域中氮磷的排放量增大,且重金屬、有機(jī)污染物等其他有害物質(zhì)也會(huì)釋放到海域并可能導(dǎo)致間接生態(tài)效應(yīng),影響水生生物的正常活動(dòng)[11-12]。有些累積的貨物沉積物進(jìn)入魚(yú)類(lèi)等海鮮產(chǎn)品體內(nèi)而無(wú)法代謝,進(jìn)而對(duì)捕食也產(chǎn)生不利影響[13]。

        另外,港口環(huán)境的噪聲污染也是影響因素之一。港口門(mén)的起重機(jī)噪聲常高于限值85 dB[14]。通常,當(dāng)工作人員長(zhǎng)期處于噪聲超過(guò)一定限值的環(huán)境中時(shí),其工作效率嚴(yán)重下降,且非常容易造成操作失誤并可能引發(fā)相關(guān)安全事故。同時(shí),港口環(huán)境的噪聲污染也會(huì)對(duì)附近居民的身體健康造成一定影響。

        2.污染物的防控

        (1)固體廢棄物的控制。港口固廢物主要為掃艙物料、生活垃圾及船上其他廢棄物。黃驊港每年產(chǎn)生僅6000 t 的固體廢棄物,因此建設(shè)了固體廢物分揀中心,將塑料、橡膠制品、金屬制品、園林垃圾、工業(yè)垃圾、玻璃制品等進(jìn)行分類(lèi)與分揀,處理能力為10 t/h,加強(qiáng)垃圾廢物的管理是黃驊港重要的日常管理工作[15]。

        (2)高有機(jī)質(zhì)污水控制。高有機(jī)質(zhì)污水為船舶的生活污水,洗艙廢水及經(jīng)過(guò)油水分離器處理過(guò)的油類(lèi)水質(zhì)。常規(guī)的高有機(jī)質(zhì)污水采用生物膜法或者活性污泥法處理,達(dá)標(biāo)后排放水體。而高油脂污水的處理通常需先用油水分離器處理,將其含油量降到20 mg/L以下入污水處理廠(chǎng)。若進(jìn)行回用則需將含油量降至2~5 mg/L[16],再深度處理,使其水質(zhì)達(dá)到景觀(guān)水的要求,補(bǔ)充城市景觀(guān)用水。

        (3)粉塵的治理。在港口進(jìn)行煤炭、礦砂、谷物等干貨物搬運(yùn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量粉塵,可以在不同搬運(yùn)環(huán)節(jié)加設(shè)灑水裝置進(jìn)行降塵處理,如裝卸過(guò)程中可以在卸船機(jī)、輸送機(jī)等相關(guān)合適位置加設(shè)灑水裝置,對(duì)于粉塵量大的還需加設(shè)密封罩和集塵器以降低粉塵污染。此外,對(duì)碼頭及堆場(chǎng)要進(jìn)行定期水沖洗,并將沖洗后的污水收集處理。

        (4)降噪的控制。對(duì)噪聲較大的機(jī)器安裝隔振器、隔聲罩、消音器等減小機(jī)器作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的噪聲。在港口和居民區(qū)之間增加聲屏障如隔離墻、建筑物、林帶等以降低噪聲對(duì)居民正常生活的影響。此外,還可以限定港口作業(yè)時(shí)間,避開(kāi)居民休息時(shí)間。

        (5)重金屬的污染防控。內(nèi)陸工業(yè)廢水中含有鉻、汞、鋅、銅等物質(zhì),通過(guò)河道的入海口,在淡水和海水混合區(qū)形成污泥,為沿海和港口水域重金屬污染的主要原因。此外,因?yàn)榇盀榱朔乐勾瑲ぜ纳孱?lèi)和木材腐蝕使用抗腐油漆,油漆中的銅和錫釋放到水中。對(duì)此,加強(qiáng)各類(lèi)污水納入港口前的預(yù)處理;研制新型船用抗腐漆,盡量延長(zhǎng)其有效周期。

        3.提高水域污染處理技術(shù)及管理系統(tǒng)

        (1)建設(shè)完善的港口防治體系。在港口的環(huán)境治理過(guò)程中,不能等到河海出現(xiàn)污染問(wèn)題才進(jìn)行治理,而要在最開(kāi)始就進(jìn)行防護(hù),即以“防”為主的防治體系,這樣不僅會(huì)降低治理難度,而且會(huì)大大節(jié)約成本。因此建設(shè)完善的港口防治體系對(duì)于從源頭上控制污染起著重要作用[17]。污染源頭主要為船舶近岸排放的典型污染物,通過(guò)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)定量、定性的評(píng)估,能更加直觀(guān)地體現(xiàn)船舶造成污染的程度,這對(duì)相關(guān)環(huán)保措施的制定及相關(guān)減排政策的實(shí)施有著很重要的指導(dǎo)作用[18]。因此,首先要對(duì)船舶航行過(guò)程中存在的污染問(wèn)題進(jìn)行全面分析和總結(jié),并提出解決方案。其次制訂相關(guān)政策以最大限度降低環(huán)境污染。最后國(guó)家相關(guān)部門(mén)出臺(tái)關(guān)于環(huán)境污染問(wèn)題政策,使船舶環(huán)境管理相關(guān)部門(mén)更加完善港口防治體系。

        (2)建立港口應(yīng)急事故處理系統(tǒng)。港口的污染事故無(wú)論大小都對(duì)港口的環(huán)境有很大的破壞性。在港口水域的物理、化學(xué)、生物、探測(cè)及地理?xiàng)l件基礎(chǔ)上,根據(jù)污染物在風(fēng)、浪、潮、海流等各種條件下擴(kuò)散規(guī)律,以及歷史污染事件的總結(jié),建立合適港口的應(yīng)急處理系統(tǒng)[19]。港口設(shè)置多功能船舶作業(yè)、巡邏、港務(wù)監(jiān)督、清掃污染。

        (3)提升專(zhuān)業(yè)人才素養(yǎng)。港口水域污染與防治效率的提升需要專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員作為保障。目前,許多船舶環(huán)保部門(mén)工作人員專(zhuān)業(yè)技術(shù)比較薄弱,在實(shí)際工作中對(duì)污染防治存在不足或?qū)I(yè)能力欠缺。因此,船舶環(huán)保部門(mén)在人員聘用時(shí)需加大專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員比例以保證具體污染與防治工作能夠順利進(jìn)行。此外,對(duì)現(xiàn)有工作人員需通過(guò)培訓(xùn)、校企合作等方式不斷提升其專(zhuān)業(yè)能力及專(zhuān)業(yè)素養(yǎng),使其在污染與防治工作中工作能力得到提升,增強(qiáng)港口水域污染與防治效率和質(zhì)量。

        (4)加強(qiáng)科學(xué)研究,提出新的治理方案;引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)設(shè)備,提高港區(qū)污染治理能力。開(kāi)展港口水域挖泥對(duì)水體影響的定量化研究:一是開(kāi)發(fā)挖泥技術(shù),二要測(cè)定挖泥造成的水體渾濁度并實(shí)施治理方案。對(duì)于港口的空氣質(zhì)量實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,開(kāi)展對(duì)空氣中氮氧化物及硫化物的深入研究,提出治理對(duì)策。

        目前我國(guó)船舶無(wú)論大小,污染處理設(shè)備的數(shù)量不足,且質(zhì)量堪憂(yōu),管理部門(mén)涉及多且分開(kāi)管理。很多小船上未裝油水分離器和生活污水處理設(shè)備或者是形同虛設(shè)、不按操作規(guī)程運(yùn)行、超標(biāo)排放。故也急需研制高效的油水分離器、污油均化器及船用焚燒爐等設(shè)備。調(diào)整現(xiàn)有的船舶構(gòu)造和管理模式,且研究設(shè)計(jì)船舶污水、廢水綜合處理流程,制定操作規(guī)程,提高船舶自身處理污染能力。

        (5)編制國(guó)家和地方船舶港口的排放清單。編制國(guó)家和地方船舶港口的排放清單是控制船舶港口污染物排放重要控制措施之一[20]。目前我們國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始了相關(guān)研究但是并未建立國(guó)家和地方的船舶港口排放清單,缺乏系統(tǒng)的、全面的研究。且由于目前對(duì)船舶排放監(jiān)管力度不夠,很少有船只被懲罰[21]。因此,加快推進(jìn)船舶控制區(qū)的污染物限排實(shí)施計(jì)劃,出臺(tái)排放控制區(qū)配套政策,制定相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),推進(jìn)信息共享,展開(kāi)聯(lián)合執(zhí)法,建立監(jiān)督管理聯(lián)動(dòng)機(jī)制,是控制船舶港口污染物排放、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要舉措。

        4.結(jié)語(yǔ)

        船舶港口是重要的交通樞紐,也是對(duì)外貿(mào)易的主要窗口。面對(duì)港口日益嚴(yán)重的污染,不僅影響港口的生態(tài)環(huán)境,而且也制約港口經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此,我國(guó)應(yīng)該重視港口的污染物總量排放控制和可持續(xù)性生態(tài)保護(hù),嚴(yán)格按照相關(guān)法律法規(guī)控制及處置船舶港口所產(chǎn)生的污染物,并對(duì)每類(lèi)污染物制定特定的處理工藝,確保其對(duì)環(huán)境的響應(yīng)最小化;而且應(yīng)構(gòu)建科學(xué)的港口環(huán)境系統(tǒng)管理模式和應(yīng)急事故處理機(jī)制,實(shí)現(xiàn)港口環(huán)境治理的科學(xué)化與系統(tǒng)化,為實(shí)現(xiàn)“生態(tài)優(yōu)先,綠色發(fā)展”之路做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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