白馬港造船業(yè)溢油事故風險評價

林穎毅 葛曉峰

(1.福建交通職業(yè)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(yè)溢油事故風險評價

林穎毅1葛曉峰2

(1.福建交通職業(yè)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(yè)溢油事故概率及不同規(guī)模溢油量發(fā)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(fā)生溢油事故的概率基礎值,并針對白馬港區(qū)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(yè)可促進當地經濟發(fā)展和白馬港的繁榮與發(fā)展,但同時,船舶拆解、修造和建造過程中,如不重視環(huán)境保護工作,將會對周圍海、陸環(huán)境帶來污染影響,因此,在發(fā)展該產業(yè)的過程中,重點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。

根據大量資料表明,船塢發(fā)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(fā)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(huán)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(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(fā)、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(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(fā)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(tài),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(qū)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(fā)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(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(fā)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(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(fā)作用遠大于溶解作用,其揮發(fā)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(fā)速度的0.01%,在 10天內燃料油能揮發(fā)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(xù)時間超過5h,最大超標面積為 0.020km2,出現在溢油發(fā)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(xù)時間達 7個多小時,最大超標面積為0.041km2,出現在溢油發(fā)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(xù)時間達≥11h,最大超標面積為 0.081km2,出現在溢油發(fā)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(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據庫的統計資料。由于缺乏白馬港區(qū)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(qū)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(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

溢油風險預測評價的結果表明,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(jiān)督檢查,是防止船舶事故性溢油的有效措施。

(3)配備足夠的溢油應急設施,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(fā)性溢油環(huán)境風險評價[J].海洋環(huán)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(yè)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。