中國油港低碳綠色化發展的影響因素分析

董國松,范厚明,張曉楠

(大連海事大學 交通運輸管理學院,遼寧 大連 116026)

一、問題的提出

油港是油船?？?、補給、檢修的基地,也是油品轉運、交接、儲存的基地.油港由多個油碼頭構成,《油碼頭安全技術基本要求》(GB 16994-1997)中對油碼頭的定義是"油碼頭是指專供油船?？?、裝卸散裝油類的泊位及裝卸作業區".現代油碼頭技術復雜、設備先進,是水上運輸的重要一環,在水上運輸及國民經濟中起著重要作用.

目前,我國油港的數量和規模不斷增長,對環境產生了嚴重的影響,如:由于人們對海洋自凈能力估計過高,導致海洋一度被視為天然的垃圾處理廠,陸地廢棄物、船舶污水和垃圾向海洋大量排放,碼頭海域污染非常嚴重;碼頭以及基礎配套設施的建設中,存在一定的安全隱患,對人們的生命財產構成了巨大的威脅;低效的港口設備及老舊油船在碼頭區域內運行,排放大量的溫室氣體和污染氣體等.因此,如何建設低碳綠色油港,使其既能最大限度地發揮油港對經濟發展的促進作用,又能將其對環境的危害降到最低限度,已成為當前我國油港運營過程中亟待解決的問題.

胡錦濤總書記指出:"堅持節約能源和保護環境的基本國策,關系人民群眾切身利益和中華民族生存發展.必須把建設資源節約型、環境友好型社會放在工業化、現代化發展戰略的突出位置,落實到每個單位、每個家庭."2009年哥本哈根世界氣候大會上,氣候科學家們表示全球必須停止增加溫室氣體排放,并且在2015年到2020年間開始減少排放.我國政府已向全世界鄭重承諾,到2020年,中國的單位GDP的二氧化碳排放量要比2005年下降40% ～45%.要實現這一目標,需要各行各業的努力,也需要港口行業的積極參與.因此,系統分析我國油港低碳綠色化發展的影響因素,識別其"非低碳、非綠色"因素,是目前我國建設低碳綠色油港進程中亟待解決的問題.

二、相關研究綜述

隨著我國石油需求量日益增大,海上油品運輸量越來越大,我國建設的油港數量在不斷增加,規模在不斷擴大,由此帶來的環境問題也相應增多.影響油港低碳綠色化發展的因素,近年來也引起國內外一些學者和經營者的關注,開展了一些這方面的研究.

(1)大氣環境方面.T. Paulauskiene等[1](2009)介紹了油碼頭揮發性有機化合物的相關問題,通過實驗結果和檢測值的對比,提出空氣濕度、風力和大氣壓力影響空氣中的揮發性有機化合物的濃度,還分析了油碼頭和毗鄰地區氣象要素、石油產品儲罐的設計和儲罐的填充水平對VOC(volatile organic compounds)排放的影響.蘭儒等[2](2009)通過對油碼頭大氣污染進行預測,并對結果進行分析,指出了油氣對大氣環境和生態的不利影響.

(2)港口污水處理方面.蔣建華等[3](2004)對鎮海煉化公司原油碼頭的壓艙水和油罐脫水等主要污水的組成進行了分析,對原油碼頭污水處理裝置運行過程中存在的問題作了深入了解,提出了原油碼頭污水優化處理方案.任玉森[4](2003)介紹了近年來研究較多和廣泛使用的含油廢水處理方法,探討了各種處理方法的分離原理,并對各種方法的優缺點作了比較.周瓊等[5](2008)對沿海港口含油廢水的主要來源、港口處理油污水的過程和存在的問題進行了總結,并介紹了傳統含油廢水處理方法中吸附法和膜法在近年來的發展狀況,總結了這兩種方法在深度處理含油廢水方面取得的最新研究成果,最后對港口油污水處理技術的發展趨勢進行了展望.Blanchard等[6](2003)介紹了阿拉斯加瓦爾迪茲港口的油碼頭壓艙水所排放的碳氫化合物的處理技術,并對港口的環境保護提出了新的要求.

(3)減少二氧化碳排放量方面.柳鶯[7](2008)介紹了德國西門子推出的一種新型的船岸電力解決系統"Siplink",通過該產品可以使船舶減少能耗25%～30%.胡毓[8](2009)提出為減少船舶二氧化碳排放量,船企應勇于更新船舶設計理念,在船舶設計中采用先進的低碳排放技術.苗鳳娟[9](2006)介紹了解決到港船舶對環境污染所采用的船舶岸電技術,并以上海港為研究對象,提出了船舶接用岸電技術的具體方案,在減少到港船舶對環境污染的同時,減少了到港船舶的二氧化碳排放量.

(4)生態方面.高峰[10](2010)介紹了墨西哥灣石油泄漏對海洋生物造成的巨大影響,造成稀有物種瀕臨滅絕.不僅如此,大量石油泄漏后會嚴重損害人類的身體健康,帶來慢性疾病甚至是死亡.朱姝霖[11](2010)提出海上石油泄漏對海洋生物的危害,嚴重影響了海洋的生態系統.李湘濤[12](2010)介紹了墨西哥灣石油泄漏對海洋生物的影響,特別是對鳥類和魚類的危害十分嚴重.徐高亮等[13](2010)介紹了石油污染對海洋生物、海洋生態環境和水產業的危害.宋維玲等[14](2010)介紹了大連新港溢油對港口、海域和海灘的3條污染途徑,嚴重影響了海洋的生態環境.

(5)噪聲方面.張衛等[15](2001)探討了我國內河船舶噪聲污染現狀,并分析了船舶的噪聲源.叢燕[16](2008)介紹了噪聲的定義、特征、來源,闡述了噪聲對人的生理和心理造成的危害.

(6)油污染清理方面.陳勇民[17](2002)針對我國港口水域由于事故原因所造成的水體石油污染,提出去除石油類污染物質的經濟可靠的生物修復技術,并探討其理論基礎和技術方法.M.O.ADEBAJO等[18](2003)論述了具有合成和吸附性能的多孔吸附材料在有機物清理方面的廣泛使用,特別是在石油泄漏區域的清理方面.李龍剛[19](2010)介紹了船舶油污染的產生和危害,并綜述圍油欄、吸收劑、分散劑、凝油劑、焚燒法等各種溢油污染的治理方法,最后比較了各種方法的優缺點.

綜上,目前對油港的大氣、海水、生態等方面進行分析和研究的文獻較多,缺乏對油港低碳綠色化發展的影響因素進行全面系統的分析.因此,本文的研究具有重要的現實意義.

三、影響中國油港低碳綠色化發展的因素

影響我國油港低碳綠色水平的因素眾多且復雜,不僅要分析所有油港的共性因素,還要選取能夠突出油港特點的因素.在分析過程中參考的法規、標準具體有:《海水水質標準》(GB 3097-1997)、《船舶污染物排放標準》(GB 3552-83)、《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)、《環境空氣質量標準》(GB 3095-1996)、《大氣污染物綜合排放標準》(GB 16297-1996)、《工業企業廠界噪聲標準》(GB 12348-2008)、《城市港口及江河兩岸區域環境噪聲標準》(GB 11339-89)、《港口工程環境保護設計規范》(J TJ 231-94)、1993年12月29日生效的《生物多樣性公約》(Convention on Biological Diversity)和《油碼頭安全技術基本要求》(GB 16994-1997).

結合油港的自身特點,本文共確定了水環境、大氣環境、聲環境、固體廢物、生態環境、二氧化碳排放、能源消耗和工作安全等8個因素,21個子因素,如圖1所示.

1.水環境

水環境是指相對穩定的、以陸地為邊界的天然水域所處空間的環境.水環境的污染和破壞已成為當今世界主要的環境問題之一,因此油港所處區域的水環境是影響其低碳綠色建設的最重要的因素之一.由于油港的主要污水種類是含油污水和生活污水,它們是導致油港水環境惡化的根源,特別是運營過程中所排放的保持船舶平衡的壓艙水、換油時使用的洗艙水、艙底水等含有大量石油,如果直接排放會對水體造成油污染,因此低碳綠色油港水環境質量所要檢測的指標是生活污水排放濃度和油港污水排放濃度.水環境因素包括的內容如圖2所示.

圖1 中國油港低碳綠色化發展的影響因素

圖2 水環境因素

(1)生活污水排放濃度(mg/L):主要從化學需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、懸浮物(SS)、石油類等含量這幾個指標來進行評價.

(2)油港污水排放濃度(mg/L):主要從化學需氧量、生化需氧量、懸浮物、石油類等含量這幾個指標來評價.

根據《海水水質標準》(GB 3097-1997),按照海域的不同使用功能和保護目標,海水水質分為四類:第一類,適用于海洋漁業水域、海上自然保護區和珍稀瀕危海洋生物保護區;第二類,適用于水產養殖區、海水浴場、人體直接接觸海水的海上運動或娛樂區以及與人類食用直接有關的工業用水區;第三類,適用于一般工業用水區、濱海風景旅游區;第四類,適用于海洋港口水域、海洋開發作業區.而根據《污水綜合排放標準》(GB 3552-83),排入第二類海域的污水,執行一級標準;排入第三類海域的污水,執行二級標準;而達到低碳綠色油港目標的區域的海水水質應至少達到第三類水質標準.

2.大氣環境

大氣環境和人類生存密切相關,大氣環境的每一個因素幾乎都能影響到人類,而人類生活或工農業生產排出的有害氣體可改變原有空氣的組成,并引起污染,造成全球氣候變化,破壞生態平衡.油港營運期間主要的空氣污染物來源包括:一是船舶、岸上動力裝置的運行等都排放的一定的大氣污染物,對此著重檢測的污染因子包括一氧化碳、氮氧化物、可吸入顆粒物、總懸浮顆粒物和二氧化硫;二是油氣污染物,油類產品含有其他混合烴類物質及少量的苯和甲苯,所以空氣污染物著重檢測苯、甲苯和非甲烷總烴的濃度.大氣環境因素包括的內容如圖3所示.

圖3 大氣環境因素

(1)大氣污染物濃度(mg/m3):一般的大氣污染物包括二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物、可吸入顆粒物、總懸浮顆粒物等.

(2)油氣污染物排放濃度(mg/m3):主要指油港運營期間產生的烴類的排放,包括苯、甲苯和非甲烷總烴等.

根據《環境空氣質量標準》(GB 3095-1996),環境空氣質量按照功能區可以分為三類:一類區為自然保護區、風景名勝區和其他需要特殊保護的地區;二類區為城鎮規劃中確定的居住區、商業交通居民混合區、文化區、一般工業區和農村地區;三類區為特定工業區.而按照環境空氣質量標準分級將環境空氣質量標準分為三級,其中一類區執行一級標準,二類區執行二級標準,三類區執行三級標準.低碳綠色油港區域的空氣標準需要達到二級空氣標準.

3.聲環境

從環境保護的角度看,凡是影響人們正常學習、工作和休息的聲音,凡是人們在某些場合"不需要的聲音",都統稱為噪聲.一些油港的附近也存在辦公區和生活區,因此聲環境對于評價低碳綠色油港也有著重要意義.油港的噪聲污染主要包括泊位裝卸設備噪聲,各類泵、風機等設備的動力噪聲和運輸車輛、機車、船舶噪聲,因此低碳綠色油港聲環境所要檢測的指標應為生活區、油船、油罐車以及裝卸機械和泵房的噪聲排放量.聲環境因素包括的內容如圖4所示.

圖4 聲環境因素

(1)碼頭工作區噪聲排放量(dB(A)):所評價的油港油船鳴笛及作業、泵房運作、油罐車運行所產生的噪聲的日平均值.油碼頭的工藝設計和設備選型應符合現行國家標準《工業企業廠界噪聲標準》(GB 12348-2008)、《城市港口及江河兩岸區域環境噪聲標準》(GB 11339-89)的有關規定.

(2)生活區噪聲排放量(dB(A)):所評價的油港生活區的噪聲的情況.

4.固體廢物

固體廢棄物是指人類在生產、生活和消費及其他活動中產生的固態、半固態廢棄物質.固體廢棄物的危害很大,不僅影響人們的身體健康,而且造成環境的污染.油港的固體廢物主要包括生活垃圾和船舶垃圾兩方面.

(1)生活垃圾的排放量(kg/人天):生活垃圾是在日常生活中或為日常生活提供服務的活動中產生的固體廢物,主要是指油港的日常生活區和辦公區產生的廚房垃圾、廢棄塑料包裝等.

(2)船舶垃圾的排放量(kg/人天):船舶垃圾是產生于船舶通常的營運期間,并要不斷地定期給予處理的各種食品、日常用品和工作用品的廢棄物,主要指被拋棄的、無用的、不需要的或多余的物質.本文評價的船舶垃圾主要指遠洋船舶和港作船排放的垃圾.

5.生態環境

生態環境問題是指人類為其自身生存和發展,在利用和改造自然的過程中,對自然環境破壞和污染所產生的危害人類生存的各種負反饋效應.因此,生態環境是影響低碳綠色油港建設的不可或缺的因素.生物多樣性和綠化水平是決定生態環境是否平衡的重要因素.生物多樣性是指地球上所有生物(動物、植物、微生物等),它們所包含的基因以及由這些生物與環境相互作用所構成的生態系統的多樣化程度.與生態敏感區保持適宜的距離是保護生物多樣性的一種途徑,而植被覆蓋率是反映森林資源和綠化水平的重要指標.因此低碳綠色油港的生態環境所要檢測的指標應包括海洋和陸地生物多樣性受影響程度、與生態敏感區的距離和植被覆蓋率4個方面.

(1)海洋生物多樣性受影響程度:所評價的油港所產生的污染物對海洋生物多樣性的影響程度.

(2)陸地生物多樣性受影響程度:所評價的油港所產生的污染物對陸地生物多樣性的影響程度.

(3)植被覆蓋率(%):所評價的油港植物垂直投影面積與油港總面積之比.

(4)與生態敏感區的距離(m):所評價的油港與對該區域總體生態環境起決定作用的生態要素和生態實體之間的距離.

6.二氧化碳排放

溫室氣體不屬于大氣污染物,但溫室氣體一旦超出大氣標準,便會造成溫室效應,使全球氣溫上升,威脅人類生存.因此,控制溫室氣體排放已成為全人類面臨的一個重要問題.碳排放是關于溫室氣體排放的一個總稱.溫室氣體中最主要的氣體是二氧化碳,一般可以將"碳排放"理解為"二氧化碳排放".因此,所要構建的低碳綠色油港中的"低碳",旨在盡可能地減少二氧化碳的排放,有效地控制二氧化碳對大氣環境的影響.油港的二氧化碳排放主要來自到港船舶、到港油罐車以及為港口輸油管線和儲油罐加熱的各類鍋爐的二氧化碳排放.因此低碳綠色油港二氧化碳排放主要檢測的指標應為到港船舶、到港油罐車以及港內各類鍋爐的二氧化碳排放量.

(1)船舶二氧化碳平均日排放量(t/天):到港油船二氧化碳的平均日排放量.

(2)油罐車二氧化碳平均日排放量(t/天):到港油罐車二氧化碳的平均日排放量.

(3)油港加熱系統二氧化碳平均日排放量(t/天):為港口輸油管線和儲油罐加熱、保溫的各類鍋爐的二氧化碳平均日排放量.

7.能源消耗

能源是人類活動的物質基礎.在某種意義上講,人類社會的發展離不開優質能源的開發和應用.但是,人類在享受能源帶來的經濟發展、科技進步等利益的同時,也遇到一系列無法避免的能源安全挑戰,能源短缺、資源爭奪以及過度使用能源造成的環境污染等問題威脅著人類的生存與發展.因此,能源消耗也是評價低碳綠色油港需要考慮的指標之一.在油港的運營過程中,能源消耗包括:

(1)裝卸生產能源消耗量(度/萬噸吞吐量):碼頭用于裝卸油品的輸油臂等的電力消耗,單位可折成標準煤(t).

(2)輔助生產能源消耗量(度/萬噸吞吐量):碼頭為裝卸生產服務的其他的生產能源消耗量,包括港務船舶、辦公樓、碼頭設施維修、碼頭污水處理、給排水等電力消耗,單位可折成標準煤(t).

(3)油港加熱系統能源消耗量(t/天):為港口輸油管線和儲油罐加熱、保溫的各類鍋爐的能源消耗量(噸標準煤).

8.工作安全

油碼頭的管道多、作業復雜,一旦操作失誤或因設備缺陷而造成跑油,輕則污染環境,重則引起火災爆炸事故,危及面寬,撲救困難,因此油碼頭的工作安全就顯得尤為重要.如果不注重安全和防患于未然,很容易引起火災爆炸和溢油等事故,不僅會造成巨大的經濟損失,還會污染環境,影響生態平衡.因此工作安全也是評價低碳綠色油港的一個指標.在油碼頭的運營過程中,由于所接觸的都是易燃易爆的油類貨物,因而防止火災爆炸和溢油事故就是工作安全的重點.低碳綠色油港工作安全包括:

(1)碼頭防火設計:海港和河港碼頭防火設計情況,應按設計船型的載重噸分級.

(2)安全管理措施:所評價的油碼頭的各個基礎設施的安全管理水平.

(3)人員業務水平:所評價的油碼頭操作人員的業務熟練水平、技術操作水平,是直接影響油碼頭安全管理工作的關鍵因素.

四、結 語

本文提出了目前影響我國油港低碳綠色化發展的8個因素、21個子因素,并分別進行了系統的分析.研究結果可以幫助識別油港的"非低碳、非綠色"因素并找出薄弱環節所在,進而為低碳綠色油港評價指標體系的構建提供基礎,為低碳綠色油港的建設提供理論支持和實踐指導,有利于提升油港及所在區域的可持續發展能力.由于關于低碳綠色港口方面的研究尚處在初級階段,本文的研究還需進一步完善和深入,以建立我國低碳綠色油港的評價指標體系并進行實際的評價,從而更好地為主管部門和相關企業提供決策參考.

[1]PAULAUSKIENE T,ZABUKAS V,VAITIEKUNAS P. Investigation of volatile organic compound(VOC)emission in oil terminal storage tank parks[J].Journal of Environmental Engineering and Landscape Management,2009,17 (2):81-88.

[2]蘭 儒,喬 冰,劉春玲,等.油碼頭空氣環境影響預測評價與對策實例研究[J].水運科學研究,2009(6):40-43.

[3]蔣建華,侯天明.原油碼頭污水處理優化研究[J].工業水處理,2004(3):40-43.

[4]任玉森.含油廢水處理技術綜述[J].節能與環保,2003 (7):22-25.

[5]周 瓊,李先國.沿海港口油污染深度處理研究進展[J].化學工程與裝備,2008(12):100-102.

[6]BLANCHARD A L,FEDER H M,SHAW D G.Variations in benthic fauna underneath an effluent mixing zone at a marine oil terminal in Port Valdez,Alaska[J].Marine Pollution Bulletin,2003,46(12):1583-1589.

[7]柳 鶯.西門子推出船岸電力傳輸系統[N].中國船舶報, 2008-01-30.

[8]胡 毓.節能船舶,船東的首選[N].中國船舶報,2009-02-20.

[9]苗鳳娟.防治到港船舶污染的岸電技術研究[D].上海:上海海事大學,2006.

[10]高 峰.墨西哥灣石油污染,誰是最大的受害者[J].中國石化,2010(9):30-32.

[11]朱姝霖.海上溢油事故的影響及處理分析[J].航海, 2010(6):54-56.

[12]李湘濤.石油污染不僅僅是野生動物的噩夢[J].科技智囊,2010(12):83-87.

[13]徐高亮,王笛清,葛珂楠.河口和近海區域石油污染探究與防治[J].科技與生活,2010(19):107.

[14]宋維玲,王曉惠,王占坤.大連新港溢油事故對海洋經濟的影響分析[J].海洋開發與管理,2010(8):39-40.

[15]張 衛,曹淑艷.內河船舶噪聲污染及防治對策初探[J].水運科學研究所學報,2001(12):50-53.

[16]叢 燕.試論噪聲的污染、影響及治理技術[J].新疆化工,2008(1):25-27.

[17]陳勇民.港口水域石油污染生物降解及生物修復技術的基礎研究[D].西安:長安大學,2002.

[18]ADEBAJO M O,FROST R L,KLOPROGGEJ T,et al. Porous materials for oil spill cleanup:a review of synthesis and absorbing properties[J].Journal of Porous Materials, 2003,10(3):159-170.

[19]李龍剛.船舶油污染處理方法綜述[J].天津航海,2010 (2):52-55.