岸灘溢油清理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)我國應(yīng)急能力建設(shè)的啟示

錢國棟，何曉晨，趙宇鵬，安偉

(中海石油環(huán)保服務(wù)(天津)有限公司 天津 300457)

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岸灘溢油清理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)我國應(yīng)急能力建設(shè)的啟示

錢國棟，何曉晨，趙宇鵬，安偉

(中海石油環(huán)保服務(wù)(天津)有限公司 天津 300457)

大規(guī)模海上溢油造成的油污上岸現(xiàn)象會(huì)對(duì)岸灘環(huán)境及其生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞，應(yīng)用高效的岸灘溢油清理技術(shù)手段對(duì)岸灘修復(fù)具有重要意義。文章對(duì)重點(diǎn)岸灘溢油事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析典型岸灘溢油事故的清理技術(shù)和方法，并著重介紹目前國際上先進(jìn)的岸灘溢油清理技術(shù)裝備和產(chǎn)品；結(jié)合我國岸灘溢油清理技術(shù)現(xiàn)狀，從政策引導(dǎo)、技術(shù)研發(fā)、應(yīng)急管理和公眾參與的角度提出對(duì)我國岸灘溢油清理能力建設(shè)的建議。

海上溢油；應(yīng)急響應(yīng)；海洋環(huán)境；裝備技術(shù)；污染治理

自20世紀(jì)中葉始，由于國際范圍經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的需求，海上石油開采和運(yùn)輸活動(dòng)日益頻繁，導(dǎo)致海上溢油事故時(shí)有發(fā)生，溢油上岸會(huì)對(duì)岸灘環(huán)境及其生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞。與溢油污染海面相比，溢油污染岸灘的行為特點(diǎn)更為復(fù)雜，岸灘上擱淺油污的處置難度更大。根據(jù)岸灘基質(zhì)和溢油本身性質(zhì)的不同，溢油會(huì)粘附在岸灘表面或下滲、埋藏[1]。岸灘上擱淺油污的流動(dòng)性較低，常規(guī)的海上溢油應(yīng)急設(shè)備如撇油器等不再適用，需要根據(jù)岸灘油污的特點(diǎn)選擇專業(yè)的清理設(shè)備。國際上經(jīng)過多年岸灘油污清理經(jīng)驗(yàn)的積累和專業(yè)技術(shù)的改進(jìn)，已相繼研發(fā)多種不同性能的岸灘溢油清理技術(shù)裝備，基本滿足岸灘溢油清理的需要[2]。目前我國在岸灘溢油清理技術(shù)領(lǐng)域的研究較少，而充分認(rèn)識(shí)岸灘溢油清理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)于我國岸灘溢油清理技術(shù)能力的建設(shè)和提升非常重要。

1 岸灘溢油事故及清理手段

1.1 岸灘溢油事故統(tǒng)計(jì)

海上溢油事故發(fā)生后，在風(fēng)、浪、流等環(huán)境條件的影響下，海面油污會(huì)發(fā)生漂移和擴(kuò)散，往往造成油污上岸。通過對(duì)資料文獻(xiàn)的調(diào)研，從20世紀(jì)60年代至今，國際范圍內(nèi)造成顯著岸灘污染的主要海上溢油事故共計(jì)11起。例如：1990年的Arabian Gulf Kuwait事故，溢油量為100萬t，污染沙灘500 km；2010年的Deepwater Horizon事故，溢油量65萬t，污染沙灘2 113 km。

1.2 典型岸灘溢油事故的清理技術(shù)

1969年，美國Santa Barbara 海峽的一個(gè)鉆井平臺(tái)發(fā)生原油泄漏，導(dǎo)致加利福尼亞州56 km海岸線受到污染，使約3 600只鳥死亡以及數(shù)不清的魚類和海洋無脊椎動(dòng)物受到影響[3]。這一事故促進(jìn)美國環(huán)境保護(hù)意識(shí)的覺醒，隨后美國出臺(tái)新的法規(guī)，并在聯(lián)邦政府和工業(yè)界的支持下開始研究和開發(fā)，其中就包括岸灘溢油清理技術(shù)和裝備的研發(fā)。國際范圍內(nèi)海上溢油事故的持續(xù)發(fā)生，在一定程度上推動(dòng)岸灘溢油清理技術(shù)的進(jìn)步和革新。

1989年，Exxon油輪在威廉王子灣擱淺，1 100余n mile的岸線受到原油污染。在岸線清理的早期階段，優(yōu)先考慮對(duì)岸線上仍具有流動(dòng)性的油污進(jìn)行沖洗并圍控回收。由于崎嶇的巖石岸線類型，人員和機(jī)械裝置無法通過陸地到達(dá)岸線附近，只能采用裝載有雨淋系統(tǒng)的登陸艇開展油污清理作業(yè)。雨淋系統(tǒng)由液壓泵、軟管和歧管組成，可以調(diào)用大量的現(xiàn)場(chǎng)海水沖洗污染岸線。登陸艇還載有自調(diào)節(jié)壓力清洗單元，能夠提供沖洗用的小體積高壓水。登陸艇是Exxon Valdez溢油事故重要的岸線油污處理手段，共使用60余艘。隨著海岸上殘留油污體積逐漸減少并且風(fēng)化成團(tuán)，改用挖掘機(jī)和推土機(jī)進(jìn)行固態(tài)油污的最后清理[4]。

1996年2月，Sea Empress油輪在英國威爾士附近海域發(fā)生觸礁，約10 000 t油水乳化物和360 t重質(zhì)燃料油上岸，污染岸線長達(dá)200 km，污染岸線類型包括巖石、卵石、礫石、沙灘、泥灘等。英國交通運(yùn)輸部海洋污染控制中心、當(dāng)?shù)卣块T和油企業(yè)聯(lián)合開展岸灘清理作業(yè)。清理操作為[5-6]：①大片油污的清理。岸線上受污染的卵石被轉(zhuǎn)移至填埋場(chǎng)或清洗站處理。沙灘上的大量油污采用裝載有刮片的車輛刮進(jìn)凹坑或溝槽，然后通過拖拉機(jī)或真空拖車轉(zhuǎn)移；同時(shí)采用大體積的低壓水沖洗，在與岸線平行的方向挖溝以圍控住油水混合物，通過真空罐車回收。②二次清理。巖石岸線的油污通過自然去除，在高敏感性區(qū)域采用人工刷洗或擦洗的方式清除；黏附在卵石上的油污采用人工刮擦的方式處理，或是將受污染的卵石轉(zhuǎn)移至低潮水位置進(jìn)行沖浪洗滌；沙灘上原油污染的大量沙子通過鏟車轉(zhuǎn)移并處理，殘余的少量油污通過人工回收，或通過翻耕的方式加速原油風(fēng)化消失；對(duì)于泥灘采用低壓水沖洗，或通過自然降解去除。

2010年4月，墨西哥灣Deepwater Horizon半潛平臺(tái)發(fā)生爆炸，造成87 d持續(xù)溢油，共約2 113 km海岸線受到污染，其中沙灘占50.8%、沼澤地占44.9%、其他類型岸線占4.3%[7]。泄漏的原油在海面發(fā)生顯著的蒸發(fā)和乳化形成穩(wěn)定的乳化物，到達(dá)沙灘岸線后易形成黏性的沙球或沙層；在風(fēng)和波浪的沖刷作用下，表面油污會(huì)被掩埋。沙灘上表層油污的清理采用大量的拖帶式或自動(dòng)力式沙灘清潔機(jī)；對(duì)于油污被埋藏至次表層的沙灘，采用Ozzies和SandShark兩種具有挖掘功能的篩分設(shè)備，其中SandShark是一種自走式裝載機(jī)牽引雙振動(dòng)篩的拖車，在阿拉巴馬州和佛羅里達(dá)州的岸線清理中得到應(yīng)用；對(duì)于更大埋藏深度的油污，使用農(nóng)業(yè)機(jī)械翻耕處理[8]。此外，沙灘溢油清理也采用原位清洗和沖浪洗滌的手段。

2 岸灘溢油清理技術(shù)設(shè)備

岸灘溢油清理包括機(jī)械清理、人工清除、高壓/低壓水沖洗、清洗、沖浪洗滌和自然修復(fù)等手段，常用的清理設(shè)備包括真空回收設(shè)備、親油材料黏附回收設(shè)備、海灘清潔機(jī)等專業(yè)設(shè)備，以及鏟車、挖掘機(jī)、平地機(jī)等通用農(nóng)耕設(shè)備。根據(jù)溢油形態(tài)、溢油量和岸線類型的不同，岸灘清理技術(shù)手段也有所不同。本文對(duì)幾種典型的專業(yè)清理設(shè)備和產(chǎn)品進(jìn)行介紹。

2.1 真空回收設(shè)備

真空回收裝備包括便攜式真空系統(tǒng)、拖車或撬裝式真空系統(tǒng)和真空卡車等多種類型。其中，便攜式真空系統(tǒng)具有容量小、便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)，可以在大型設(shè)備難以到達(dá)的崎嶇岸灘上使用；拖車或撬裝式真空系統(tǒng)可以回收較大體積的表層油污，但其有效性受到岸灘可達(dá)性和設(shè)備自身重量的限制。

真空回收設(shè)備適宜回收低、中黏度油污，對(duì)高黏油污回收效果較差。一些經(jīng)過改進(jìn)的便攜式回收裝置包括清洗和真空回收功能，能夠使油污松散后方便回收。

2007年韓國在“Hebei Spirit”溢油事故處置中，采用Mini-Vac和SMBC-50兩種真空設(shè)備對(duì)沙灘表層的大片液體油污和乳化物進(jìn)行回收，取得良好的效果。

2.2 親油材料黏附回收設(shè)備

岸灘上的液態(tài)油污可以采用親油材料黏附回收設(shè)備回收，這種設(shè)備由親油輥和刷式裝置組成，其中親油輥是包裹著親油材料的旋轉(zhuǎn)滾輪。親油回收設(shè)備包括手推式和機(jī)械掛帶式，適用于比較平坦的岸灘類型。

1979年，針對(duì)擱淺在海岸上的新鮮溢油，Cedre研制出一種沙灘油污選擇性能好、輕質(zhì)、易操作的親油回收設(shè)備。由于親油材料對(duì)風(fēng)化油污的吸附性能比較差，親油材料的選擇主要依靠物理黏附。親油回收設(shè)備在Erica和Prestige oil spills溢油事故處置中得到應(yīng)用[9-10]，但由于其總體上應(yīng)用有限，并沒有獲得很大關(guān)注。

2.3 海灘清潔機(jī)

大量的拖帶式或自動(dòng)力式海灘清潔機(jī)用于休閑沙灘表層油污的清理，其作用原理是通過刮板或耙齒收集表層油污染沙子，然后經(jīng)過篩分將油污和沙子分離。海灘清潔機(jī)適用于清理固體或半固體油污殘留物，如焦油球與沙子的混合物，在許多沙灘油污清理作業(yè)中得到應(yīng)用。

2.4 表面清洗劑

在早期的溢油應(yīng)急處置作業(yè)中，通常使用消油劑輔助清洗岸線表層油污[11]。但消油劑會(huì)導(dǎo)致油污分散，增加油污回收難度；在沙灘上使用消油劑產(chǎn)品，分散油污會(huì)通過沙灘間隙下滲，造成油污沙子體積增大；消油劑的毒性也會(huì)對(duì)岸灘生物群體造成威脅。

1989年Exxon Valdez溢油事故發(fā)生后，表面清洗劑產(chǎn)品開始被研發(fā)[12-13]。表面清洗劑是由具有較高HLB值的表面活性劑組成，HLB值在11以上；與消油劑相比，表面清洗劑親水性更強(qiáng)、親油性較弱，能夠?qū)⒂臀蹚陌稙┍韺觿冸x而不會(huì)使油污分散；表面清洗劑專門應(yīng)用于低潮時(shí)擱淺在海灘上的油污，由低壓水沖洗并通過撇油系統(tǒng)回收，這種方法可以在對(duì)岸灘造成最小物理損壞的前提下回收大量的油污。

由于以往對(duì)溢油事故的關(guān)注點(diǎn)主要集中在對(duì)海上油污的處置，對(duì)表面清洗劑應(yīng)用的相關(guān)報(bào)道較少。實(shí)際上表面清洗劑在海上溢油造成的岸灘污染清理中具有良好的效果，可以推廣使用。但需注意其對(duì)岸灘表面老化油污的清洗效果不理想，高壓沖洗等高能量作用下可能會(huì)造成油污分散，生物毒性應(yīng)進(jìn)一步降低。

3 對(duì)我國岸灘溢油清理能力建設(shè)的啟示

3.1 我國岸灘溢油清理能力現(xiàn)狀

通過借鑒國外先進(jìn)的岸灘溢油清理技術(shù)方法，并結(jié)合實(shí)際溢油處置經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)提出岸灘溢油清理的指導(dǎo)文件。但由于缺乏對(duì)專業(yè)技術(shù)的掌握和專業(yè)設(shè)備的支持，仍無法有效應(yīng)對(duì)溢油污染岸灘的狀況。在2010年大連“7.16”輸油管線爆炸事故中，大面積海岸線受到原油污染，當(dāng)時(shí)采用物理置換、人工清理和高壓清洗的手段進(jìn)行油污清理，技術(shù)水平低下，清理作業(yè)產(chǎn)生大量廢棄物，同時(shí)缺乏對(duì)岸灘環(huán)境敏感性的考慮；在黃島“11.22”溢油事故處置中，由于巖石岸線地形限制，挖掘機(jī)等機(jī)械設(shè)備無法進(jìn)入，而是主要依靠人工手段對(duì)石頭間隙的油污進(jìn)行回收，作業(yè)效率較低。

為滿足渤海灣灘涂溢油應(yīng)急處置的需要，中國石油海上應(yīng)急救援響應(yīng)中心從國外定制6臺(tái)小型專用兩棲溢油回收車。該回收車可在陸地和海水中安全航行，具有油污回收和臨時(shí)儲(chǔ)存能力[14]。中海石油環(huán)保服務(wù)(天津)有限公司目前已經(jīng)開展岸灘溢油清理相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)，研發(fā)成果將直接應(yīng)用于溢油應(yīng)急處置作業(yè)，從而提高岸灘溢油清理作業(yè)能力和水平。

3.2 啟示和建議

3.2.1 加強(qiáng)政策引導(dǎo)，推進(jìn)溢油應(yīng)急能力建設(shè)規(guī)劃實(shí)施

2016年1月，由交通運(yùn)輸部牽頭制定的《國家重大海上溢油應(yīng)急能力建設(shè)規(guī)劃(2015—2020年)》得到國務(wù)院批復(fù)，其中對(duì)岸灘溢油清理能力建設(shè)做出明確規(guī)劃。《規(guī)劃》指出，要設(shè)立重大科研專項(xiàng)，加大灘涂溢油清除技術(shù)及裝備的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)“沿海各省(自治區(qū)、直轄市)岸線溢油清除能力和回收物陸上接收處理能力可達(dá)到10 000 t”的規(guī)劃目標(biāo)。該《規(guī)劃》的提出可以引導(dǎo)政府各主管部門和科研單位提高積極性，推進(jìn)岸灘溢油清理技術(shù)能力建設(shè)。

3.2.2 加強(qiáng)岸灘溢油清理關(guān)鍵技術(shù)和裝備研發(fā)

“十一五”和“十二五”期間，在國家相關(guān)部門的支持下，交通運(yùn)輸部、國家海洋局、環(huán)保企業(yè)和科研院所等單位開展多項(xiàng)海上溢油應(yīng)急處置技術(shù)和裝備的研發(fā)，有效提升了我國海上溢油應(yīng)急處置能力。但目前在岸灘溢油清理領(lǐng)域研發(fā)投入較少、技術(shù)水平落后，導(dǎo)致岸灘清理作業(yè)人員投入多、清理周期長、環(huán)境影響大。未來應(yīng)加大研發(fā)投入，借鑒海上溢油應(yīng)急處置相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，通過技術(shù)創(chuàng)新或?qū)⑵渌袠I(yè)的先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用到岸灘清理中，研制巖石岸線大規(guī)模油污遠(yuǎn)距離回收系統(tǒng)、履帶式沙灘液態(tài)油污真空回收車、撬裝化原位清洗技術(shù)裝備，開發(fā)高效、易降解的表面清洗劑產(chǎn)品，提高對(duì)溢油污染岸灘的應(yīng)急處置能力。

3.2.3 優(yōu)化岸灘溢油清理管理方式和公眾參與

岸灘溢油事故的應(yīng)對(duì)涉及許多部門，各部門之間應(yīng)以問題為導(dǎo)向，通過共同參與，統(tǒng)籌考慮并制訂有效的岸灘溢油清理對(duì)策和執(zhí)行方案。

在面對(duì)重大應(yīng)急事故時(shí)，由于專業(yè)應(yīng)急力量有限，公眾參與往往會(huì)發(fā)揮重要作用，尤其是在岸灘溢油清理作業(yè)中，有大批志愿者參與其中。但公眾對(duì)溢油的危害認(rèn)識(shí)不足以及缺乏自我保護(hù)意識(shí)，專業(yè)機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)公眾在自身安全防范和溢油清理基礎(chǔ)知識(shí)方面的培訓(xùn)，使公眾更安全、更有效地參與溢油清理工作。

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Developing Status of Shoreline Cleanup Technology and Its Enlightenment on the Construction of Emergency Capacity in China

QIAN Guodong，HE Xiaochen，ZHAO Yupeng，AN Wei

(China Offshore Environmental Service(Tianjin)Co.，Ltd.，Tianjin 300457，China)

When oil spill in large scales occurs in offshore，the spilled oil will eventually reach the shoreline，which can cause severe damage to shoreline environment and ecosystem.It is important to build effectively shoreline cleanup technology to restore shoreline.In this study，the shoreline oil spill accidents were listed，and the cleanup technologies and methods of the main accidents were analyzed，then the advanced equipment and product used for shoreline cleanup were introduced.In view of the situation of the shoreline cleanup technology in China，the suggestions for the construction of the shoreline cleanup capacity were proposed from the perspective of policy guidance，technology research and development，emergency management and public participation.

Oil spill，Emergency response，Marine environment，Equipment technology，Pollution control

2016-05-23；

2016-10-31

中海油能源發(fā)展安全環(huán)保公司項(xiàng)目“岸灘溢油應(yīng)急處置技術(shù)研究”(RLXMLZ-2015-09).

錢國棟，博士，研究方向?yàn)槭臀廴痉乐渭夹g(shù)，電子信箱：qiangd@coes.org.cn

P7

A

1005-9857(2016)12-0049-05