海底管道鋪設對周邊海域環境影響分析與研究

劉少帥，盛文龍，李志康

（海油總節能減排監測中心有限公司，天津 300452）

引言

海底管道鋪設是指在海底進行管道敷設的工作，主要用于輸送油氣、水、電纜等。隨著全球對能源的需求不斷增長，海底油氣資源成為人們關注的焦點，為了開發和輸送這些資源，海底管道鋪設變得尤為重要[1]。

海底管道是海上油氣田開發的重要組成部分，是油氣田外輸的重要手段。伴隨海洋經濟的迅速發展，海域使用開發活動的日益頻繁，海底輸油（氣）管道數量不斷增加[2]，因此海底油氣管道作為動脈和生命線引起了人們的關注。由于管道鋪設過程中會對周圍海水水質造成污染，因而本文以典型海底管道鋪設階段跟蹤監測項目為例，研究管道在鋪設前后對周圍海水的影響程度并提出污染管控措施，降低海底管道鋪設對周圍海域的影響。

1 項目背景

項目海上終端A 位于南海北部海域，需建設一條長約69.47km 的海底輸氣管道，將海底天然氣輸送至陸上終端B，屬于新建海底天然氣管道輸送工程。本次海底輸氣管道鋪設作業主要施工程序包括預調查和掃海、水下膨脹彎安裝/連接、海管鋪設、管纜交越點處理、登陸段定向鉆施工等，工程動用的施工船舶主要包括鋪管船、挖溝船、多功能水下作業船、支持船和拖輪等。定向鉆作業主要工序包括鉆孔、擴孔、管道回拖等，動用的施工設備主要是駁船、鉆機等。項目計劃挖溝埋設段約66.53km，定向鉆鋪設段約2.94km。

2 污染因素

2.1 海上建設階段污染源影響因素分析

管道鋪設項目海上建設階段管道鋪設動用的施工船舶包括鋪管船、挖溝船、多功能水下作業船、支持船、拖輪和駁船等。海上建設階段的污染物主要為挖溝埋設過程中掀起的海底沉積物、定向鉆作業在鉆孔與擴孔過程中產生的泥漿和地層巖屑，以及參加作業的人員和船舶產生的生活污水與食品廢棄物等生活垃圾、少量的船舶含油污水、生產垃圾等。海上建設階段的產污環節及污染物種類如圖1 所示。

圖1 海上建設階段產污環節與污染物種類

2.2 海上運行階段污染源影響因素分析

海底管道鋪設完成后，在海上運行階段少量犧牲陽極會釋放鋅對局部海域環境造成輕微影響。海底管道鋪設工程海洋環境影響要素的識別因子篩選見表1。

表1 海底管道鋪設工程海上環境污染因子篩選表

3 監測方案

3.1 站位布設

沿海底管道路由適當布設監測斷面，斷面間距約5km。其中，島近岸段斷面間距約2km；每條斷面設4 個監測站位，根據懸浮物預測結果，近岸段、穿越紅線段、海對海定向鉆出土點及島定向鉆出土點處的監測站位分別布設在垂直海管兩側500m 和1000m 處；穿越航路段站位布設在垂直海管兩側1000m 和2000m 處。同時，以海管路由為中心，在珊瑚分布范圍附近布設3 個監測站位，監測點位布設如圖2 所示。

圖2 監測站位示意圖

3.2 監測項目

濁度、懸浮物、COD、無機氮（包括氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽)、活性磷酸鹽、石油類、銅、鉛是海底管道鋪設需跟蹤監測的項目，詳見表2。

表2 海底管道鋪設跟蹤監測項目

4 水質監測結果評價

4.1 海底管道鋪設中水質監測結果評價

海底管道鋪設施工期和施工后監測的水質要素包括11 項，即透明度、濁度、懸浮物、COD、石油類、無機氮（亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮）、磷酸鹽、銅、鉛。

監測結果表明，施工期跟蹤監測中，監測海域海水樣品COD、懸浮物、石油類的單項標準指數平均值均小于1，均符合第一類海水水質標準。部分樣品的懸浮物、無機氮、活性磷酸鹽、銅和鉛含量超第一類海水水質標準，超標率分別為2.49%、1.49%、7.96%、13.93%和23.88%。少部分樣品的懸浮物、無機氮、活性磷酸鹽和鉛含量超第二類海水水質標準，超標率分別為2.49%、1%、1%和0.5%。無機氮含量超標的站位均位于底層，超標部分符合第三類海水水質標準。監測站位中底層海水的活性磷酸鹽、無機氮均出現了超標現象，說明該海域中底層的活性磷酸鹽含量可能相對較高，原因可能是有機體碎屑沉降過程受細菌、真菌的分解，無機氮和磷再生且濃度隨深度增加而升高，加上深層水穩定度高，垂直交換減弱，使得氮磷在底層積聚造成活性磷酸鹽含量高。

4.2 海底管道鋪設后水質監測結果評價

海底管道鋪設施工后的跟蹤監測數據表明，監測海域海水樣品COD、石油類的單項標準指數均小于1，符合第一類海水水質標準。少部分樣品的無機氮、活性磷酸鹽、銅含量超第一類海水水質標準，超第一類比例分別為1.49%、2.49%、5.47%，均符合第二類水質標準。懸浮物滿足第一/二類、三類標準的比例分別為98.51%、1.49%。鉛含量超第一類海水水質標準的比例為63.18%，超第二類水質標準的比例為2.99%，均符合第三類海水水質標準。與施工中監測數據相比較，COD、活性磷酸鹽含量有所降低，石油類、銅的含量變化不明顯，濁度、懸浮物、無機氮、鉛的含量均有提高。

4.3 小結

綜上，調查期間監測海域海水COD、石油類均符合第一類海水水質標準；少部分樣品的無機氮、活性磷酸鹽、銅含量超第一類海水水質標準，超一類比例分別為1.49%、2.49%、5.47%，均符合第二類水質標準；懸浮物滿足第一/二類、第三類標準的比例分別為98.51%、1.49%；少部分樣品的鉛含量超第二類海水水質標準，超標率為2.99%。各項評價因子的平均標準指數均小于1，監測海域水質尚好。

5 海水質量回顧評價及影響分析

海洋環境質量狀況回顧性評價對2021 年3 月1～4 日（春季）和2020 年11 月11～14 日（秋季）共2 次現狀調查結果資料進行分析比較，通過不同開發階段的調查結果，了解管線項目周邊海域的海水水質環境質量變化趨勢。

春季調查海區水溫變化于14.23～24.60℃，秋季調查海區水溫變化于23.33～24.58℃；春季調查海區鹽度變化于31.350‰～32.236‰，秋季調查海區鹽度變化于30.303‰～32.728‰；春季調查海區pH 值變化于7.88～8.24，秋季調查海區pH 值變化于8.09～8.22；春季調查海區海水DO 含量變化于6.42～8.34mg/L，秋季調查海區海水DO 含量變化于6.04～7.94mg/L；春季調查海區海水COD變化于0.38～1.89mg/L，秋季調查海區海水COD 變化于0.22～1.00mg/L；春季調查海區海水DIN 含量變化于0.0061～0.125mg/L，秋季調查海區海水DIN 含量變化于0.013～0.297mg/L；春季調查海區海水PO4-P含量變化于0.8～14.6μg/L，秋季調查海區海水PO4-P含量變化于 4.8～28.7μg/L；春季調查海區海水汞含量變化于0.009～0.050μg/L，秋季調查海區海水汞含量變化于0.008～0.050μg/L；春季調查海區海水鋅含量變化于0.86～16.1μg/L，秋季調查海區海水鋅含量變化于未檢出～16.09g/L；春季調查海區海水鎘含量變化于未檢出～0.14g/L，秋季調查海區海水鎘含量變化于未檢出～0.71g/L；春季調查海區海水鉛含量變化于未檢出～1.80g/L，秋季調查海區海水鉛含量變化于未檢出～2.37g/L；春季調查海區海水砷含量變化于1.4～2.9μg/L，秋季調查海區海水砷含量變化于0.9～2.7μg/L；春季調查海區海水銅含量變化于0.71～4.50μg/L，秋季調查海區海水銅含量變化于0.50～5.78μg/L；春季調查海區海水總鉻含量變化于0.20～0.84μg/L，秋季調查海區海水總鉻含量變化于未檢出～4.75g/L；春季調查海區表層海水石油類含量變化于0.007～0.021mg/L，秋季調查海區表層海水石油類含量變化于0.009～0.020mg/L；春季調查海區海水懸浮物的含量變化于0.2～19.3mg/L，秋季調查海區海水懸浮物的含量變化于1.9～22.5mg/L；春季調查海區海水揮發酚均未檢出，秋季調查海區海水揮發酚含量變化于未檢出～4.8g/L；春季調查海區海水硫化物含量變化于未檢出～0.2g/L，秋季調查海區海水硫化物含量變化于0.1～0.2μg/L。

結合上述對比分析，春季調查樣品中評價因子pH、DO、COD、DIN、PO4-P、石油類、汞、砷、鋅、鎘、銅、總鉻、硫化物和揮發性酚的單項標準指數均小于1，無超標現象；樣品中僅鉛在10m 層和底層出現超標現象。秋季調查樣品中評價因子pH、DO、COD、石油類、汞、砷、鋅、鎘、總鉻、硫化物和揮發性酚的單項標準指數均小于1，無超標現象；樣品中DIN、PO4-P、鉛和銅出現超標現象。因此，春季調查中調查海區海水水質超標因子為鉛，秋季調查中調查海區海水水質超標因子為DIN、PO4-P、鉛和銅。但各項目超標率均較低，大部分超標程度較輕，超標樣品含量均符合第二類海水水質標準，且PO4-P和DIN高值區與鹽度的低值區高度吻合，表明PO4-P 和DIN 主要來源于低鹽區域，即陸源和流入該區域的沿岸水。

本次調查表層銅的高值區主要分布在調查海區的東北角，該區域受北部灣沿岸水（灣內沿岸各江河徑流的沖淡水）和瓊州海峽過道水綜合影響。銅作為養殖生物廢棄物中的主要重金屬元素，在密集養殖海域普遍較高。因此，本調查海區海水中的銅可能來源于北部灣東部和東北部沿岸的養殖區。

海水中的溶解態鉛主要來源于工業廢水的排放和大氣沉降等人為污染源。我國近岸1625 個監測站位海水中鉛的濃度變化范圍為0～80μg/L，約有40%的站位超一類海水水質標準（1.0μg/L）。由此可見，在我國近岸海水中鉛含量超第一類海水水質標準的比較普遍，且北部灣東部海域也存在這種現象，如2005 年廣東省雷州珍稀海洋生物國家級自然保護區內海水中的鉛含量范圍為未檢出～4.7μg/L；2015 年11 月和2019 年4 月在烏石油田區域海水中鉛含量范圍分別為0.4～1.9μg/L 和未檢出～1.6μg/L。本次調查2020 年11 月和2021 年3 月，海底鋪設的管線附近海域海水中鉛含量范圍分別為未檢出～2.37μg/L 和未檢出～1.80μg/L。

2020 年11 月秋季調查表層鉛的高值區分布在鹽度31‰～32‰之間，2021 年3月春季調查底層鉛的高值區也分布在鹽度31‰～32‰之間，而這一區域明顯屬于北部灣沿岸水和瓊州海峽過道水共同影響的區域，北部灣沿岸水和瓊州海峽過道水主要受陸源影響。由此可推斷，本次調查海水中鉛的分布也主要受陸源的影響。

綜上所述，監測海域海水環境質量總體尚好，海底管道鋪設施工中和施工后的監測數據與該海域施工前的調查結果總體上一致，項目特征污染物COD、石油類和懸浮物未超出其環評報告書的預測范圍，說明本次調查期間潿北管線項目施工期未對周圍海域海水水質環境質量造成明顯影響。

6 環境保護措施

海底管道鋪設項目周圍海域的跟蹤監測結果表明，調查期間監測海域海水質量尚好，少部分站位超第一類海水水質標準，超標站位基本符合第二類海水水質標準要求。出現這種現象，可能是受源頭污染控制、自然因素、監測和評估3 種原因影響。如，不同站位可能受到不同的污染源影響，致使水質超過第一類標準，然而在這些站位上，可能已經采取了加強工業生產過程管理、污水處理和廢水排放管控等一定的控制措施[3]，以保證基本符合第二類標準的要求；海洋環境受到氣候變化、潮汐、洋流等自然因素的影響，導致水質在某些時期略微超過第一類標準，但整體上基本符合第二類標準的要求；站位超過第一類標準的情況可能是通過定期水質監測和評估發現的，并在發現超標后采取加強污染源治理、改進環保設施等相應的措施，以逐步提高水質，確保基本符合第二類標準的要求。需要強調的是，盡管水質基本符合第二類標準，但超過第一類標準的站位仍然存在一定的風險和潛在影響，持續監測、評估和改進措施的實施對確保海水的健康和可持續性而言依然至關重要。因此，為減少對海洋環境的影響，海底管道鋪設還需采取減少噪聲污染、合理規劃管線路線、實施海洋生態補償等一系列的環保措施[4]，監測和評估海底管道鋪設對海洋生態環境的影響[5]。

6.1 控制噪聲

采用降噪設備和技術，減少施工船和設備產生的噪聲，以減少對海洋生物的干擾。

6.2 保護底質

在管道鋪設前，進行詳細的海底調查和評估，選擇合適的鋪設區域，避免破壞珊瑚礁、海草床等重要生態系統。

6.3 控制懸浮物

采用合適的施工技術和設備，減少懸浮物的產生和擴散，保護水質和海洋生態系統。

6.4 合理處理廢物和污水

遵守相關的廢物處理標準和規定，合理處理施工過程中產生的廢物和污水，防止海底管道鋪設帶來的海洋污染。

6.5 定期檢查和維護管道

按照要求定期對鋪設好的海底管道進行檢查和維護，對管道泄漏或損壞及時修復，減少管道泄漏或損壞對海洋環境的潛在影響。

6.6 開展環境監測和評估

對海底管道鋪設前后的海洋環境進行監測和評估，了解管道對海洋生態系統的影響，并及時采取生態修復和保護措施，減少海底管道鋪設對海洋環境的負面影響，實現可持續發展和環境保護的目標。

結語

海底管道鋪設中和鋪設后的海水水質監測結果表明，調查期間監測海域水質較穩定，各要素含量存在一定差別，少部分站位超第一類海水水質標準，超標站位基本符合第二類海水水質標準要求，其中PO4-P 和DIN 超標可能與該海區的自然屬性有關。從歷次調查結果來看，調查期間海底管道鋪設施工對周圍海域水質環境影響有限，未對周圍海域海水水質環境質量造成明顯影響。但為了減少對海洋環境的影響，海底管道鋪設還需采取一系列的環保措施，同時主管部門在海底管道鋪設過程中持續監測、評估和改進措施的實施，并通過地質保護、廢物處理、管線維護和監測等措施及時有效地減少海管鋪設對海洋環境的負面影響。