海上凝析油泄漏生態環境影響及應急處置機制

汪金明，李躍喜，劉佩杰，程嘉熠

(1.中海石油(中國)有限公司海南分公司，海南 海口 570311；2.國家海洋環境監測中心，遼寧 大連 116023)

1 概述

凝析油主要成分為C5～C11+烴類混合物。凝析油是工業煉化、能源利用的理想燃料，近年來，國家為進一步緩解石油供需矛盾、落實環境保護和能源可持續發展戰略要求，逐步開始探索凝析油開采加工業[1]。然而，因凝析油獨特的理化特性及一定的生物毒性，一旦發生泄漏或將對較大范圍的海洋生態環境造成影響和損害，致使其開采開發、運輸和貯存具有較高的環境風險[2]。目前，從全球范圍來看，針對凝析油的環境行為、環境風險、溢油處置措施等方面的研究尚處于初步階段，不夠充分[3]。因此，有效開展凝析油泄漏對海洋生態環境影響及應急處置機制研究對于實現我國能源健康綠色可持續發展具有重要意義。

本文基于國內外凝析油溢油事故處置案例，圍繞凝析油泄漏后對海洋生態環境的影響及應急處置措施等方面開展研究，旨在為強化凝析油開采環境風險管控、減少事故環境影響，深化凝析油開采溢油應急防控管控措施的有效實施提供參考。

2 凝析油泄漏的海洋生態環境影響

2.1 凝析油泄漏后的環境行為

凝析油在海洋中的環境行為主要包括擴散、蒸發、乳化、溶解和沉降等五個過程。但由于凝析油理化性質較一般原油特殊，因此，其環境行為較原油差異性明顯[4]。

2.1.1 擴散過程

擴散過程是海上凝析油泄漏后于水面發生的首要過程。當凝析油于海面泄漏時，在風和海流的驅動作用下，形成大小不等的塊狀或帶狀薄膜。與一般原油相比，凝析油在海面所形成的油膜厚度通常較小，多為“彩虹膜”形態。整體來說，外界因素是決定凝析油擴散速率的主要因素[5]。

2.1.2 蒸發過程

蒸發過程是海上凝析油泄漏后于水氣界面發生的首要過程，并伴隨擴散過程同時進行。凝析油在海上的蒸發性隨水面溫度、風速的增加而加快。有實驗分析結果顯示，通常凝析油在空氣中暴露1.5 h 后便會蒸發30%～50% 的量，3.0 h 后，蒸發損失量可達60%～75%，密度從0.945 g/cm3增加到0.986 g/cm3，隨后蒸發速率有所降低[6]。

2.1.3 乳化過程

海上凝析油乳化機制與一般原油一致，可在湍流和海浪等的作用下分解形成膠體液滴與水中氣泡混合。但從凝析油實驗分析結果來看，凝析油的乳化通常只在低溫、高能海況下發生，且乳化物十分不穩定，很難在低溫高能海況下維持，甚至很快就被破碎返回至油膜液滴狀態[7]。

2.1.4 溶解過程

凝析油中低碳烷烴的含量較原油高，因此其溶解性理論上要強于原油。但相比于蒸發和擴散過程，凝析油的溶解作用十分有限，兩者速率相差10～1 000倍[8]。

2.1.5 沉降過程

凝析油在發生蒸發或燃燒過程后，會出現少量殘留物密度超過海水水體的現象，進而發生沉降。此外，凝析油在分散或溶解過程中還會被黏土礦物顆粒、葉綠體、浮游生物、有機碎屑等吸附，進而沉降至海底。但研究顯示，凝析油的密度通常小于0.8 g/cm3，且重質組分含量少，因此，自然沉降的概率和數量均較小[9]。

2.2 凝析油泄漏對生態環境的影響

凝析油在海上泄漏后所發生的擴散、蒸發、乳化、溶解和沉降等五個過程，其中最為主要的是擴散過程和蒸發過程。因此，從環境行為上不難看出凝析油泄漏勢必對表層海水、大氣和生態狀況造成更為嚴重的影響。具體來說主要包括以下三個方面：

(1)對海水水質的影響。凝析油泄漏后會迅速擴散并在海面形成油膜，在一定程度上阻斷了大氣與海水的氣體交換，在一定時期內致使海水中O2因被消耗，并無法由大氣補充，造成溶解氧濃度降低，且妨礙海洋從大氣中吸收CO2形成HCO3-、CO32-鹽，對緩沖海洋pH 值功能造成破壞[8]。另一方面，油膜阻礙了海水-大氣交換界面通道，削弱海洋藻類光合作用，同時伴隨凝析油中的非烴和芳香烴組分溶解于水中，整體上引起海水水質的下降或惡化。

(2)對大氣環境的影響。凝析油具有易燃性、閃點低等特性，其蒸汽與空氣混合能夠形成爆炸性混合物，一旦遇到熱源和明火便會有爆燃的風險。燃燒后的NOx、SO2、顆粒物等物質還會再次對環境造成影響[9]。由于凝析油揮發組分比空氣重，在海風的推動下進一步擴散，一旦遇到火源，存在二次復燃的風險[4]。

(3)對海洋生物生態的影響。在發生凝析油泄漏后，沿途和區域內的鳥類和海洋哺乳動物毛皮會迅速觸碰并將凝析油溢油吸附到毛皮表面，這對其維持的防水保溫功能是極具破壞性的。此外，凝析油中的有毒物質會侵入海洋生物的表皮或皮膚，對生物幼體的傷害性更大[10]。有研究顯示，處在魚苗期的魚類一旦受到石油烴的污染其存活的幾率將會大幅度下降。若溢油事故發生于魚類的繁殖期間，則對該水域養殖業所造成的漁業損失將會是正常情況下損失的數倍甚至數十倍[11-12]。

3 凝析油溢油事故與應急處置案例研究

3.1 國際層面

從全球范圍來看，除“桑吉”輪事件外，目前罕有單一的海上凝析油泄漏事故，大多為不同組分的原油(包括輕質油、中油、重油和下沉油等)混合泄漏。這間接導致人們對于凝析油泄漏危害及影響程度認知不足。本文著重梳理研究以輕質油(凝析油)組分占溢油主體的三例事故作為研究對象。

3.1.1 英國阿爾法平臺爆炸事故

1988 年，英國北海海域帕玻爾· 阿爾法(Piper Alpha)平臺發生爆炸事故，是有史以來海上采油行業發生的最嚴重的災難[13]，造成大量人員傷亡和巨大的經濟損失。平臺上的226 人中，167 人死亡，59 人生還，導致英國北海油田減產12%。阿爾法平臺的爆炸事故促成了英國海上油氣安全局的設立。

根據本次事故原因調查分析報告調查結果顯示，這起爆炸事故是由于鉆井平臺下方凝析油泄漏，形成的天然氣云團遇明火發生爆炸引起的(圖1)。

圖1 “火花”所在模塊位置可能為凝析油初始泄漏位置

發生本次事故后，英國海上石油環保和安全管理部門針對海上油氣開發提出百余項改進要求和管理措施，以完善英國對海上重大環境風險項目的管控。具體內容可分為以下三方面：一是海上安全管理部門從英國能源部調整至安全與健康監督管理機構；二是建立應急處置方案和措施；三是要求海上油氣平臺的作業者應及時向安全監管機構提交全部裝置的安全示例和案例。

3.1.2 澳大利亞蒙塔拉井口平臺溢油泄漏事故

2009 年8 月21 日上午七時許，位于澳大利亞西北海岸的蒙塔拉平臺某井口發生碳氫化合物失控泄漏，發生持續強烈井噴(圖2)。據統計，原油泄漏數量在400～1 500 桶/日。此次溢油泄漏事故持續了70 余天，累計溢油泄漏影響范圍高達9×104km2[14]。

圖2 蒙塔拉井口平臺泄漏事故圖

事故發生后，采取了實地監測、現場分析和GIS遙感甄別等手段，完成了溢油事故情況信息的確認和評估。溢油圍堵回收作業方面，從2009 年9 月5 日至12 月3 日進行了機械圍堵和回收作業。由兩艘船共同操作300 m 圍堵吊桿，包括“撇油器”，以回收泄漏到海面的石油。35 d共回收了84.4×104L油水混合物，約占溢油總量的10%左右。

整體來看，此次澳大利亞蒙塔拉井口平臺溢油泄漏事故，值得借鑒的應急處置要點包括三個方面：一是應急方響應決策環節考慮周全，充分考慮溢油活動對海域周邊生態敏感區和環境保護目標的影響；二是溢油處置應對措施選擇了噴灑化學分散劑法，并對使用的化學分散劑的凈環境效益進行評估，以避免對環境造成額外的損害；三是采取機械溢油圍堵回收作業，取得了良好收效。

3.1.3 法國埃爾金油氣平臺的溢油事故

2012 年3 月25 日，位于歐洲北海海域的法國埃爾金油氣平臺，發生凝析油泄漏事故[15]。事故發生后，油氣作業單位立即啟動應急措施，借助鄰近鉆井平臺、船只進行壓井作業，鉆探減壓井，在海床下切斷泄漏油井源頭，并通過灌漿水泥徹底封閉泄漏油井。

溢油應急監測方面啟用了航空監測和衛星監測：航空監測主要用于計算油污面積大小、性質、遷移軌跡以及監測氣體釋放，驗證預測模擬結果的準確性；衛星遙感監測從較大尺度范圍開展海面溢油監測，快速獲取海面油膜位置、面積、漂移趨勢等信息。

分散劑使用情況：此次事故利用飛機以適當的速度將分散劑噴灑到浮油表面，以實現油污分散。但凝析油在海水表面油膜厚度非常小，平均小于5 μm，使得分散劑直接穿過薄層進入水體。因此，在此次事故，分散劑對于凝析油的處置效果很弱。這說明分散劑對以凝析油為主要組分的溢油泄漏事故應急處置效果或將難以滿足預期。這也為今后我國凝析油溢油應急處置方案的選擇上提供了重要的借鑒和指導。

3.2 國內層面—以“桑吉”輪事件為例

2018 年1 月6 日20 時許，裝載了約11.3×104t凝析油、1 956 t 重油的“桑吉”輪與香港籍散貨船“長峰水晶”輪在長江口以東約296.32 km(160 海里) 處發生碰撞，導致“桑吉”輪全船失火，隨后沉沒，留下大面積油污帶。為了解我國各級主管部門針對凝析油溢油處置管理過程和處置技術要求，本文從溢油處置管理過程、溢油監測技術要求等幾個方面對“桑吉”輪碰撞事故進行回顧和分析。

3.2.1 應急處置管理程序

“桑吉”輪發生碰撞沉沒后，黨中央、國務院高度重視，多位中央政治局領導先后作出重要批示指示；國家各級主管部門高度重視應急事故處置工作，隨即建立了“桑吉”輪溢油應急處置管理委員會。

3.2.2 應急處置技術要點

(1)應急救助和保障通航安全。事故發生后，溢油應急處置委員會立即指定國家有關部門持續協調現場力量及過往商漁船開展失蹤人員搜尋工作。派出掃測船對沉船位置及沉船姿態進行掃測。考慮到難船沉沒仍具有一定的危險性，為保障海上船舶航行安全，設置了航行管制區，以難船為中心18.52 km(10 海里)為半徑設置警戒線，提醒過往船舶注意安全，避免引發次生災害。

(2)海面油污清理方面。事故發生后，應急委員會立即協調力量開展海上應急行動，并協調國家氣象部門對溢油漂移情況和現場天氣海況進行預測。根據油污分布及漂移狀態，使用消油劑、圍油欄、吸油氈以及噴灑消防水等方式回收并促進油膜分散和揮發。并根據衛星云圖規劃整體清污區域、按照空巡飛機通報油污分布實際情況，結合現場船艇監測情況，對發現的油污調整清污策略，分階段開展對現場油污的清除作業工作。

(3)海洋環境監測方面。海洋環境監測結果顯示，溢油對事故海域造成一定生態環境影響，累計有11 個站位的水樣石油類物質濃度超第四類海水水質標準，最高時達到1 261 μg/L。整體來看，凝析油溢油事故歸納具有以下三方面特征。

第一，時效性特別強。從事故發生到爆燃、漂移、沉沒短短幾天，再加上沉船發生的溢油擴散變化非常快，對海上環境監視監測提出了一個非常高的要求。

第二，應急處置難度大。事故現場離岸邊比較遠，應急處置期間風浪比較大，在風浪作用下，海上作業難度非常高。

第三，監測范圍廣。船舶從事故發生到沉沒，漂移300 多千米，必須不斷調整監測方案，擴大監測范圍。

(4)海洋漁業資源監測。溢油事故發生后，農業部門組織相關技術單位開展現場調查監測，同時，為加強事發海域漁船管控，在“桑吉”輪沉沒點半徑55.56 km(30 海里)的范圍劃定為漁船臨時管控區，實行動態監控，要求漁船不得進入上述海域作業。

(5)大氣環境監測。事故發生后，生態環境部組織監測總站、衛星中心以及上海、江蘇、浙江等環境監測單位開展沿岸環境空氣應急監測工作。并通過衛星遙感監測溢油面積，結合氣象、洋流等信息，利用數據模型，模擬下一步污染遷移、擴散方向，為工作提供決策依據。此外，通過《西北太平洋行動計劃區域溢油與有毒有害物質泄漏事故應急計劃》合作機制，及時將相關信息通報了周邊國家。

4 結論與建議

凝析油溢油會呈現出與一般原油不同的特征，體現在擴散、蒸發作用占主導，而溶解、乳化和沉降等作用則均不顯著。

凝析油泄漏事故往往伴隨石油和天然氣等多種碳氫化合物并發式泄漏為主，且集中于石油(天然氣)平臺生產開發和儲運過程。油污變化快是凝析油溢油事故的突出特點。因此，采用船舶、飛機、衛星等監視監測的手段，以快速獲得現場情況，通過對溢油海域天-空-海進行全方位監測監視，不失為良好的應對手段。

由于凝析油揮發速率較快，因此，對海洋環境的影響周期較短。但對于溢油事故點周邊存在生態敏感區、環境保護目標的，則應密切關注溢油事故的發展和影響，并根據環保要求及時補充落實環保措施。