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最专业的科普文(下):东海13.6万吨油轮起火溢油的影响与应急处置

问题三:溢油事故对周边海域以及江浙沪一带产生什么影响?


溢油事故对周边环境的影响并不完全取决于溢出油的吨量,还要同时考虑以下因素:

  • 油种(油的特性)

  • 泄漏方式(一次性泄漏还是持续性泄漏)

  • 海况(风向、洋流、天气)

  • 季节与温度

  • 应急处置方式

  • 自然生态敏感区域

  • 人文经济敏感区域

  • 政治敏感区域

因为以上种种因素,所以每一次溢油,都具有其特殊性。

油对自然环境的影响主要表现在其对生物的急性毒性与窒息性,这两种危害的比例是取决于油种。轻质油流动性强、渗透力强,具有更强的急性毒性,可以快速使得生物中毒。重质油的覆盖能力强,主要表现在窒息性,通常会覆盖在生物体表面,造成其窒息。因而,溢油如果消散在水体中,会对海洋中的浮油生物、鱼类造成一定影响。如果靠近岸边,则会对浅水的珊瑚、水草以及其中的大量生物造成严重危害。一旦触岸,对岸边的鸟类、哺乳动物、两栖类、爬行类以及植被也会产生严重影响。以海鸟为例,一般海鸟被油污污染,如果没有得到及时救助,存活率小于1%。


溢油对社会经济也会产生相对影响,可能会涉及沿海旅游景区、工业发电厂、海水淡化厂、海水养殖场、港口码头等等的运作与收入。

受溢油污染的海龟(图片来自网络)

这部分内容如果想详细了解,最权威的资料是国际油轮船东防污染联合会(ITOPF)发表的技术论文,里面针对油污对每一类自然环境与社会经济的影响都有详细解释。


这次桑吉号出事地点在东海,临近江浙沪沿海,有很多自然生态的敏感区域以及社会经济敏感区域,常见的包括渔场、旅游区、工业区、港口码头、航道泊区等。然而因为是凝析油,挥发和燃烧后剩余极少,不会有太强的污染力。另外,海上残油是否会漂向海边取决于风向和洋流。


那么,怎么判断溢油是漂向陆地还是大洋呢?

油品在海面上的漂移轨迹是按照3%的风力和100%的洋流做矢量运算得来的(矢量运算就是平行四边形对角线原理)。

市面上大部分的漂移预测软件都是使用这个基本原理进行溢油轨迹的漂移模拟。国际油企常用的是 OILMAP(单次模拟,适用于溢油应急模拟)和 OSCAR(随机概率stochastic模拟,适用于溢油防备和应急预案编写)等软件进行模拟。在国内,中海油下属环保单位和部分政府机构研究所也有开发相应的模拟软件。


OILMAP模拟溢油漂移轨迹结果

但是软件模拟和预测,取决于输入的风力与洋流信息是否准确,而且其考虑变量数量有限,所以总是与实际漂移有一定偏差。因而需要预测溢油漂向哪里,一定要软件模拟和现场侦查(飞机与船舶)相结合。

对于溢油对江浙沪周边地区的影响,国家海洋局的信息应该算是最权威的。因为海洋局掌握着海岸所有敏感地区的数据以及最准确的风力与洋流数据。


问题三的拓展阅读:


海岸线敏感指数介绍

由于很多溢油事件会污染很长的海岸线(有兴趣的了解一下1989年埃克森的 Valdez 号在阿拉斯加的搁浅和2007年韩国 Hebei Spirit 号的溢油事件),会造成大量的污染,而任何企业与政府的应急资源与能力都相对有限,在应急时对于海岸线的保护一定需要有侧重点与优先级,那么哪些海岸线重点保护呢?国际石油行业使用海岸线敏感指数(Sensitivity Index)来衡量海岸线对于油污的敏感程度:

敏感程度:红树林> 湿地沼泽> 封闭潮滩> 封闭乱石岸> 封闭人工海岸> 封闭礁石海岸> 裸露潮滩> 裸露岩石岸> 裸露乱石岸>   鹅卵石岸> 粗沙滩> 细沙滩> 泥滩> 裸露礁石海岸或裸露人工海岸。

海岸线敏感指数基于三点:

  • 海岸线的生态复杂程度

  • 海岸线的能量值,也就是海浪的大小,代表了海岸线的自我清理能力

  • 人工清理难度

一般来讲,生态越复杂,海浪越小,人工清理难度越大的海岸线,对于溢油的污染就更敏感。比如,上面列举的同样是礁石海岸类型,封闭的礁石海岸就要比裸露的礁石海岸更敏感,主要就是因为裸露的礁石海岸风浪更大,自然清理能力更强。


对于不同的敏感程度的海岸线,政府和企业都会用不同颜色标记在地图上,并将敏感区地图放入对应的溢油应急预案中,以指导溢油时海岸线的保护与清理。但是海岸线敏感指数只考虑了自然生态因素,在真正发生溢油风险的时候,政府的决策除了要考虑自然敏感程度外,还会考虑人文经济因素,因而政府的决策未必与海岸线敏感指数相一致。举个例子,一个旅游地区很可能红树林的敏感指数高于细沙滩,但是考虑到旅游业的收入,某些政府会认为细沙滩的经济价值高于红树林。所以,具体要优先保护哪些海岸,还需要在应急防备时或者编写溢油应急预案时,提前参考所有利益相关者的意见。

敏感海岸线地图示例(图片来自网络)

问题四:溢油出现后由哪些处理方式?


这篇推送提到的前三个问题,很多媒体和专家报道的准确性基本可以达到80%以上的准确率。但是对于溢油的处置方式,很多大号推送和媒体报道都不太准确。常见的说法是溢油应急有围油法、分散剂、生物分解三大方法。这其实是有一定误导性的。尤其是最后一种所谓培养细菌投入海洋分解石油,只是在实验室里存在,根本没法应用于真正的海上溢油事件。

在墨西哥湾“深水地平线”号溢油事件之后,石油行业界成立了联合工业项目(Joint Industry Project - JIP)专门研究溢油到达海面的处理方法与最佳实践。国际石油工业环境保护协会(IPIECA)在最近几年发表了部分JIP的研究成果,其中一个部分就是列出了溢油发生时,行业界能做出的所有应急方法。


对于海上溢油的应急处置,IPIECA推出的技术方法有以下几个:


1)溢油源的控制(Source Control)

溢油发生后,如果是持续性泄漏,第一反应便是控制溢油源。如果是海下井喷,要对井口进行封堵;如果是管线泄漏,要进行管线隔离和封堵;如果是油轮事故,要稳定油轮同时进行货品转移,必要时可以用围油栏围住泄漏船只。本次桑吉号事故后,上海海事局的灭火就是为了稳定油轮,以免燃烧后桑吉号沉没而导致更多油品泄漏。


2)侦查、模拟、可视化(Surveillance, Modelling and Visualization - SMV)

任何事故发生之后,调查事故状况的步骤必不可少。在溢油事故发生后,要及时进行侦查、模拟和可视化,国际简称SMV。

  • 侦查: 包括使用固定翼飞机、直升飞机和船只进行现场侦查;

  • 模拟: 包括使用前面提到的轨迹模拟软件进行海面2D或者海下3D的软件模拟;

  • 可视化: 代表将漂移轨迹、风力洋流、敏感地区、应急资源以及事故地图等大量信息整合成通用作战图(COP),以便于应急指挥中心了解事故整体状况,更好进行应急指挥。


海上溢油的空中侦查(图片来自网络)

3)海面消油剂的喷洒(Surface Dispersant)

消油剂是一种针对于海洋溢油的化学分散剂,其由溶剂(solvent)与表面活性剂(surfactant)组成。其有效成分表面活性剂与我们日常用的肥皂、洗涤剂、洗衣粉等主要成分类似,主要作用是减少油与水的表面张力,将油滴分散成非常小的油滴,使这些小油滴分散在大约10米深的水体中,消散在水体中的小油珠会继而被洋流稀释或者被海洋中的微生物缓慢分解。所以消油剂的本质就是“用特殊洗涤剂将油从海面洗入水体中”。海面消油剂的喷洒可以用飞机或船进行,优点是见效极快、覆盖面积大、不造成二次污染、耗用资源少、对海况天气要求低、处置油量大、可防止油污触岸等。但是也伴随很多缺点,一是本身没有消除油污,只是将海面浮油分散成小油珠悬浮在水体中,二是本身使用有窗口期,对于已经风化的油不适用,三是有选择性,对于太低粘稠度或太高粘稠度油不适用,四是对于位置有要求,不能用于近岸、浅水、内陆淡水以及敏感地区附近(常见规定是距离海岸1海里以上,水深10-20米以上),五是需要政府的额外审批。在国内,海洋局严格控制可喷洒的消油剂的种类和数量。另外消油剂的毒性分析以及使用后在水中的长期影响在国际上尚有一定争议。国际油企的共同呼声是在没有更好方法处置大型溢油事故的时候,消油剂的使用仍然是防止溢油触岸造成大量生态破坏的一个良好实践。

C-130大力神运输机对海面溢油进行消油剂喷洒(图片来自OSRL)

4)海底消油剂的喷洒(Subsea Dispersant)

这是针对海下井喷的一种特殊方法,就是使用远程机器人(ROV)在海下对着井喷井口直接喷洒化学消油剂。本方法只在墨西哥湾的溢油事故中使用过。


5)现场焚烧(In-situ Burning)

海面溢油的现场焚烧。对于大型持续性溢油,海上焚烧有助于快速消除溢油并减少含油垃圾的产生。具体方法是在海面用防火型围油栏将油膜围起来,然后点火焚烧。但是此方法同样需要政府审批,也并没有纳入亚洲任何一个国家的溢油应急预案,只是在墨西哥湾的溢油事故中大量使用过。在墨西哥湾溢油中,海面大约焚烧400多次,去除了5%的溢油。

海面溢油的现场焚烧(图片来自网络)

6)海上围控与回收(At-sea Containment and Recovery)

海面溢油的围控与回收是最常见的处置溢油的方式,具体就是使用船只拖带海上围油栏将浮油围起来,再用撇油器(又称收油器)回收起来。撇油器回收油品的原理各不相同,对于不同粘稠度的油品,需要选择不同类型的撇油器。海面围控和回收是最常见、可视化最高、也是最环保的溢油应急处置方式,但是其动用资源多,对海况要求高,二次污染严重,回收效率相对低。对于港湾地区,最高也只有20%回收率,对于开放性海域,回收率一般少于10%。对于墨西哥湾井喷这样的大型事故,美国海警动用了数千条船,也只回收了3%的溢油。

海面溢油的围控与回收(图片来自网络)

7)敏感海岸线的保护(Shoreline Protection):

对于敏感海岸线,可使用围油栏进行保护,以避免油污对海岸线的污染。


8)海岸线的侦查(SCAT)与清理(Shoreline Cleanup)

使用标准化的方法侦查被污染的海岸线,并对于不同海岸线以及不同的污染程度,采取不同的专业清理方式。海岸线的清理一般需要大量的人力物力,也会产生大量的含油垃圾,因而能把油污控制在海上避免触岸是最好的选择。

本次东海船舶相撞起火事故泄漏的是凝析油。凝析油的处理不同于溢油行业常见的原油。笔者在前公司工作的时候,曾被调派到埃克森美孚在巴布亚新几内亚的液化天然气(PNG LNG)项目做过溢油防备工作,负责溢油设备调试、应急队员培训以及现场处置方案的编写。当时液化天然气场主要要应对的两个风险就是液化天然气(LNG)和其副产品凝析油(Condensate)的泄漏。其实对于液化天然气和凝析油这两种油的泄漏,应该保证应急人员安全第一,我们能够采取的应急处置方式相对有限。


当前应急侧重点就是失踪人员搜救,以挽救生命作为应急重心。其次是在保证应急人员安全的情况下扑灭火势,防止整个油轮的沉没,也就是前文提到的控制溢油源。同时,海上应该有明确的隔离区,以保证整个周边的安全。已经泄漏的凝析油,在燃烧、挥发、自然消散的三重作用下,所剩比例应该很少。如果桑吉号有黑色油污泄漏(很可能是船舶燃油),可在海面安全区域(远离燃烧点)使用围控与回收,并使用飞机进行侦查,同时使用漂移软件进行轨迹模拟。如轨迹模拟显示有可能会有浮油漂移到附近渔场或海岸等敏感地带,应提前通知当地人员对于这些地区进行保护。对于无法保护的海岸,需要提前组织人员准备好进行海岸线的侦查和清理。


问题四的拓展阅读:


应急处置方法与分级应急原理介绍

IPIECA列出的以下的每个应急处置方法都可以单独作为课题讲解给大家的。对于这个号称行业最佳实践的分类,我认为并不是完全的清晰和准确,但确实是国际石油行业界现存的最全面的处置方法总结。

应急处置方法与分级应急原理(图片来自IPIECA最新JIP论文)

顺时针开始:

  • 溢油源的控制(Source Control)

  • 侦查、模拟、可视化(Surveillance, Monitoring and Visualization - SMV)

  • 海面消油剂的喷洒(Offshore Surface Dispersant)

  • 海下消油剂的喷洒(Offshore Subsea Dispersant)

  • 现场焚烧(In-situ Controlled Burning)

  • 海面围控与回收(At-sea Containment and Recovery)

  • 敏感地区的保护(Protection of Sensitive resources)

  • 海岸线与内陆的侦查评估(Shoreline and Inland Assessment - SCAT)

  • 海岸线的清理(Shoreline Clean-up)

  • 内陆溢油应急(Inland Response)

  • 受油污染野生动物的救治(Oiled Wildlife Response)

  • 溢油垃圾的管理(Waste Management)

  • 利益相关者的沟通(Stakeholder Engagement and Communication)

  • 经济损失评估与赔偿(Economic Assessment and Compensation)

  • 自然生态影响与评估(Environmental Impact Assessment)

值得注意的是,IPIECA 除了列出了这15个处置方法之外,还提出对于每一种应急处置的方法,都要有对应的应急资源准备(应急资源包括人员、设备和后勤支持)。图中由内而外的三种颜色代表了每一种处置方法的一级二级三级应急资源。其中一级资源代表现场储存的应急资源;二级资源代表了临近区域或国内的应急资源;三级资源代表了可以跨国调用或借助的国际应急资源。这些应急处置方法的三个级别的应急资源加在一起应该对应政府或者企业面临的溢油应急风险。在这就是所谓的分级应急防备原理。这个概念在我们国家还没有完全形成。中国还是按照能够处置的溢油吨位来评估应急能力。


总结


本次东海的船舶相撞和起火事件,不应引起人们恐慌,但值得人们多多关注。不应引起恐慌,在于凝析油本身挥发性高,海面残存少,再加上大部分都燃烧掉了,不会形成类似于2010年大连7.16油库爆炸或者2011年蓬莱19-3油田溢油那样大面积的油污,因而江浙沪以及附近海域不会受到特别严重影响。值得人们关注,在于我们应该通过这次事件,加强航道安全管理与油品运输管理,并通过这个事件加强我国溢油应急能力建设,并为相关应急人员以及媒体大众普及有关溢油的相关知识,让更多的人了解溢油应急这个行业。


中国在溢油应急方面,起步较晚。在2010年大连716油罐爆炸溢油事件后,溢油应急能力建设快速发展,建立了很多设备库与环保船,但是整个发展过程中过度注重硬件设备的投入,相关人员培训和专业人员仍有待提高。现在应该在保证硬实力充足的情况下,进一步提高软实力。还是希望国内溢油应急整个体系不断完善,进一步加强应急人员培养、区域应急资源整合、应急预案实用化、应急演习真实化、政府和企业多沟通协调等方面的工作,从而让中国溢油应急的综合能力再上一个台阶。

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