白馬港造船業溢油事故風險評價

林穎毅 葛曉峰

(1.福建交通職業技術學院船政學院,福建福州 350007;2.福建海事局船舶處,福建福州 350007)

白馬港造船業溢油事故風險評價

林穎毅1葛曉峰2

(1.福建交通職業技術學院船政學院,福建福州 350007;2.福建海事局船舶處,福建福州 350007)

根據我國履行《90年國際油污防備、反應和合作公約》(OPRC公約)的要求,對白馬港造船業溢油事故概率及不同規模溢油量發生概率定量計算分析,運用概率與數理統計方法計算出白馬港海域發生溢油事故的概率基礎值,并針對白馬港區的實際情況,提出風險防范措施。

溢油;風險評價;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,該產業可促進當地經濟發展和白馬港的繁榮與發展,但同時,船舶拆解、修造和建造過程中,如不重視環境保護工作,將會對周圍海、陸環境帶來污染影響,因此,在發展該產業的過程中,重點是在于提出污染防治措施,旨在把環境影響控制在最小的、環境可以接受的范圍內。

根據大量資料表明,船塢發生事故性溢油的主要原因是：進塢維修的船舶上剩余的各種油類,包括重質油、輕質油、機油、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入灣口時觸礁;油水分離器不能正常工作;輸油管路發生泄漏;儲油容器傾倒或破裂;沒及時運走的附油器件被漲潮海水淹沒;拆解、進船塢后操作設備不當等,其中人為因素是造成事故的主要原因。

1 水環境影響

白馬港水面開闊,水流速度快,從漂流試驗可知,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,稀釋擴散起主要作用,因此在預測時選用較為合適的河流二維穩態混合模式可知,在正常排放情況下,對白馬港水環境影響甚微,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狀值后為0.202mg/L。事故排放時,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 事故性排放溢油風險評價

溢油污染事故的分析計算：溢油入海后將經歷擴散、遷移、蒸發、溶解、乳化、吸附沉淀、生物降解等運動機制。從其行為和歸屬分析,溢油入水后將可能產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,隨風和潮流擴散漂移,在湍流作用下散射。在擴散漂移過程中油膜逐漸變薄,油膜的擴延范圍可采用 Fay瞬時溢油擴延模型預測 ,油膜擴散可分為重力——慣性力階段,重力——粘滯力階段和表面張力階段,經過三個階段的擴展,油的擴展將在表面張力階段結束。隨著油膜的擴散,油膜逐漸變薄,當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,形成更大的不連續污染區。

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時刻的擴散范圍,溢油入河后經過12h,當溢油量為 5t時,油膜面積為 0.111km2,直徑達 377m;當溢油量為 10t時,油膜面積為 0.177 km2,直徑達 474m;當溢油量為 20t時,油膜面積為 0.281km2,直徑達 598m。由此可見,一旦發生溢油,海面漂油的影響范圍是相當大的。

2.2 溢油漂移軌跡預測

溢油入水后,油膜在擴展、擴散過程中處于擴延狀態,同時受風、潮流和波浪作用在水面上漂移。研究證明,水面油膜遷移運動主要是由于表層潮流和風力作用的結果,波浪對漂移影響較小。我們假定油膜內各點漂移速度相等并等于質心點的漂移速度,故油膜 (質心點)的遷移速度為表層潮流與風引起的油膜遷移速度的合成,對于風引起的油膜遷移速度,通常采用水面上 10m處的風速為計算風速,而風漂移系數參照有關資料取 0.03。

根據氣象資料分析,本地區風速較小,年平均風速只有 1.5m/s,因此,油膜漂移主要受到潮流控制,風力對油膜漂移的影響較小。根據水質點漂流實驗結果,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的影響

溢油入水后,一部分覆蓋水面,一部分蒸發進入大氣,另一部分則溶解和分散于水中.擴散在水中的油將長時間停留在水中,直至被水生物吞食,或與水中固體物質進行交換而沉入水底。溢油進入水體后,可同時發生低分子烴的乳化、揮發、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散,大約 10h后分散作用最大,而乳化作用大約在10h后開始發生,在 10～100h內達高峰。擴散于水中的油將長時間停留于水中,直至被水生生物吞食,或與水中固體物質進行交換而沉入水底。因此擴散在水中的油對環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入水體的質量傳輸,某些物理過程如擴展、紊動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,油的揮發作用遠大于溶解作用,其揮發速度受溫度、油膜面積、波浪、風等因素的影響。鏈烷烴溶解的速度約為揮發速度的0.01%,在 10天內燃料油能揮發掉總量的 50%。

根據資料,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 ,則分散在水中的油約為 0.05t、0.1t、0.2t。這相當于可溶性污染物瞬時投放入河,我們采用瞬時點源擴散模式對水體中油濃度增量進行預測,當溢油量為 5t時,海水中油污水團中心濃度增量超過GB3097—1997第二類水質標準的持續時間超過5h,最大超標面積為 0.020km2,出現在溢油發生后的 3h左右;當溢油量為 10t時,海水中油污水團中心濃度增量超過第二類水質標準的持續時間達 7個多小時,最大超標面積為0.041km2,出現在溢油發生后的 5h左右：當溢油量為 20t時,海水中油污水團中心濃度增量超過第二類水質標準的持續時間達≥11h,最大超標面積為 0.081km2,出現在溢油發生后的 7h左右。

3 船廠溢油事故風險概率及溢油量分析

船舶在試航前,發生碰撞、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概率分布。目前事故發生概率的確定,主要是依賴事故的數據庫的統計資料。由于缺乏白馬港區的數據,事故概率參考文獻 ,海域船舶事故概率為次/年·艘次。白馬港船舶制造數為 80艘 /年,考慮到其他到港船舶,假設港區每年通過船舶約 200艘,則泄漏的風險概率為 1次 /53.7年。

對于造船項目而言,可能發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現和控制,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%,事故發生后,采取緊急措施,可防止繼續溢油。

4 防范措施

溢油風險預測評價的結果表明,發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生,應制定“預防為主”的溢油風險應急計劃。由于天氣原因及航道的水動力條件、船舶機械故障、人為操作失誤、船舶進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險防范措施：

(1)建立并完善白馬港及附近水域船舶交通管理系統。

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

(3)配備足夠的溢油應急設施,一旦發生船舶溢油事故,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環境破壞和經濟損失減至最小。

(4)針對具有油污事故風險的設施,制定“溢油應急計劃”。

5 小結

只要我們措施得當,管理嚴明,防患于未然,從相關制度的建設與完善、人員素質的提高等方面考慮,制定有效的風險防范措施,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]《溢油應急培訓教程》[M].交通運輸部海事局 [2004].

[2]竺詩忍、張繼萍.舟山海域突發性溢油環境風險評價[J].海洋環境科學.1997(1).第 16卷,第 1期.

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A

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

林穎毅 (1978—),男,福建 福州人,碩士,福建交通職業技術學院航海系,講師,從事輪機工程技術的教學和研究工作。