论船舶污染与海洋环境的关系.docx

论船舶污染与海洋环境的关系 林颖毅( 福建船政交通职业学院，福建 福州 350007)【摘要】 针对船舶造成的海洋环境污染的现状，分析了船舶污染的途径、危害，进行了风险评价，提出防污染对策。研究表明，当前保护海洋环境和生态被社会各界重视，国际海事组织也不断修改船舶防污染公约，对防止船舶造成 海洋环境污染的要求也越来越严格了。为此，我国应健全船舶防污染保护海洋机制。一是完善海面溢油监测系统; 二是促进清污公司市场机制; 三是优化船舶溢油应急设备器材库站点; 四是加强船舶动态跟踪。【关键词】船舶污染;海洋环境; 危害;风险; 防污染机制中图分类号:文献标识码:文章编号:1673 288X( 2014) 06 0123 04X21A各舱室水量，再具体确定排放量，有时甚至需要补充压载水量，因此排放量变 化 很 大。 压载水按载重量的 10% 粗略估算，每年全世界随压载水排放入海的油类数 量也是非常巨大的。( 3) 船舶冲洗水一般污染物浓度含量不高，主要含油、泥沙、铁锈碎末还有洗涤剂，若 需 要 清 洗 油 轮 时，洗舱水用量最大，而且洗舱水发生量视油品不同而有所 差异，轻质油品的用水量相对较小，由于使用高压冲洗 和洗涤剂 的 作 用，洗舱水中大量油分以乳化油形 式 存在。油轮洗 舱水平均含油浓度为 3000mg / L，而 一 般 船 舶的冲洗水含 油 量 一 般 不 超 过 10mg / L。以 船 舶 的 数 量 和吨位粗略估算冲洗水，每年可产生船舶冲洗废水数量也是非常可观的。引言目前，随着经济水平的提升，全球航运量的加大，海洋受到船舶的污染也日益增加。船舶污染是指人类直 接或间接地把一些物质或能量引入海洋环境，以致造成 或可能造成损害生物资源和海洋生物，危 害 人 类 健 康、 妨碍包括捕鱼和海洋的其他正当用途在内的各种海洋活 动、损害海水使用质量和减损环境优美等有害影响。船舶污染事故源1船舶污染带给海洋的危害最大的污染物是油类，油类物质的来源主要有几个方面:( 1) 舱底含油污水主要来源于机械设备及水柜、油 柜泄放和漏泄、油水管路漏泄、尾轴填料箱处的漏水和 冷却润滑水、甲板开口处水密性不良引起的渗漏、水线 附近甲板和舱室水泄放至舱底。船舶舱底油污水量与船 舶载重量有关，船舶舱底油污水量每艘船平均按 20 吨 计，污水含油量约为 2000 20000mg / L，而每年全世界 随舱底含油污水排放入海的油类数量是非常巨大的。2污染事故对海洋环境的危害以闽江为例，水流基本上都是顺着河岸的趋势向南流，稀释扩散起主要作用，因此选用河流二维稳态混合 模式较为合适，公式如下:Cp QpC( x，y) = Ch +1 /2H( My xu)( 2)船舶压载水主要是为了船舶的稳定性，各类船 exp ( uy ) + exp ( u( 2B y)22)舶压载物有所不同，有的使用铁块、水泥等，但大部分船舶均有部分压载水。压载水量与船舶载重量没有必然 联系，一般是为了船舶的稳定考虑。油轮压载水可为载 重量的 20% 30% 。压载水一般有独立舱室，正常情况下压舱水是较为清洁的，但是废、旧船舶的压舱水由于 舱室长期使用也含有污染物，但一般含油量较低; 若是 油轮，类比对 1. 5 2 万 吨 油 轮 的 压 舱 水 中，分 散 油 和 乳 化 油 的 最 高 含 量 为 59. 22mg / L， 最 低 含 油 量 为1. 43mg / L，平均含油量为 12. 13mg / L。压载水是否排放 以及数量主要是要考虑船舶的稳度，在航行过程中测定4My x4My xC( x，y) ( x，y) 处污染物垂向平均浓度;H、B、u深度、宽度、流速; Cp 、Qp 污染物排放浓度、排放量; Ch 上游污染物浓度; My 横向混合系数。从公式计算结果表 1、表 2 可知:在正常排放情况下，对水环境影响甚微，涨、落潮 水中石油类浓度增量最大为 0. 002mg / L，叠加水体中石油类的现状值后为 0. 202mg / L。事故排放时，最大浓度式中作者简介: 林颖毅，硕士，福建交通职业技术学院航海系，讲师，从事轮机工程技术的教学和研究工作引用文献格式: 林颖毅 论船舶污染与海洋环境的关系 J 环境与可持续发展，2014，39( 6) : 123 126环境与可持续发展2014 年第 6 期124增量为 0. 04mg / L，叠加本底值后在附近海域石油类浓 度为 0. 204mg / L，已 超 过 GB30971997 第 二 类 标 准，事故排放对水环境影响较大，因此应杜绝事故排放。表 1正常排放涨、退潮时水体油类浓度增加量mg / L表 2事故排放涨、退潮时水体油类浓度增加量mg / L粘滞系数，g 为重力加速度，V 为溢油体积，t 为从溢油开始计算的时间，K1 K2 K3 为各扩展阶段的经验系数。经过三个阶段的扩展，油的扩展将在表面张力阶段 结束。Fay 模型得到扩展终止时油膜的最大扩散面积:3事故性排放溢油风险评价溢油污染 事 故 的 分 析 计 算: 溢油入海后将经历扩 散、迁移、蒸发、溶解、乳化、吸附沉淀、生物降解等 运动机制。从其行为和归属分析，溢油入水后将可能产 生的污染形式主要有两种: 一是漂浮的油膜; 二是分散 于水体中的油。5 3 /4Amax= 10 V随着油膜的扩散，油膜逐渐变薄，当油膜厚度减少到某一极限值后，在波浪和湍流作用下，油膜便逐渐破 碎成许多碎片，各自向周围漂移，形成更大的不连续污染区。破碎后的油膜碎片污染区扩散有效半径为:( t) = 4. 47 10 3 t1. 15由于溢油事故较易察觉和控制，因此溢油量一般不 大，假定一次比较严重的事 故，溢 油 总 量 为 5、10、20 吨，采用上述模式分别计算溢油入水后，油膜在海面上 漂移过程中各个时刻的扩散范围，可由表 3 得知:根据计算结果，溢 油 入 河 后 经 过 12 个 小 时，当 溢3. 1漂油的扩展油比重小于水，溢油入水后即漂浮在水面上以油膜的形式存 在，随风和潮流扩散漂移，在湍流作用下散 射。在扩散漂移过程中油膜逐渐变薄，油膜的扩延范围 可采用 Fay 瞬时溢油扩延模型预测，油膜扩散可分为重 力 惯性力阶段，重 力 粘滞力阶段和表面张力阶段， 各阶段的油层扩展规律为:1 /42第一阶段;第二阶段:第三阶段:( gVt )D = K12油量为 5 吨 时，油 膜 面 积 为 0. 111km ，直 径 达 377m;当溢 油 量 为 10 吨 时，油 膜 面 积 为 0. 177km2 ，直 径 达1 /6 1 /42 1 /2D = K2 ( gV w )t 1 /21 /2 3 /4D = K3 ( w/ w )t当溢油量为 20 吨时，油膜面积为 0. 281km2 ，直474m;式中，D 为 油 膜 扩 展 直 径， = 1 0 / w ，o 、w分别为油、水密度， 为净表面张力系数，w 为水动力径达 598m。由此可见，一 旦 发 生 溢 油，海 面 漂 油 的 影响范围是相当大的。x / y01020304050涨退涨退涨退涨退涨退涨退100. 0680. 0520. 0010. 0000. 0000. 0000. 0000. 0000. 0000. 0000. 0000. 000300. 0390. 0370. 0100. 0010. 0000. 0000. 0000. 0000. 0000. 0000. 0000. 000500. 0310. 0230. 0140. 0060. 0010. 0000. 0000. 0000. 0000. 0000. 0000. 0001000. 0220. 0170. 0150. 0080. 0040. 0010. 0010. 0000. 0000. 0000. 0000. 0002000. 0150. 0120. 0130. 0080. 0070. 0030. 0030. 0010. 0010. 0000. 0000. 0003000. 0130. 0100. 0110. 0080. 0070. 0040. 0040. 0010. 0020. 0000. 0000. 0004000. 0110. 0080. 0100. 0070. 0070. 0040. 0040. 0020. 0020. 0010. 0010. 0005000. 0100. 0070. 0090. 0060. 0070. 0040. 0050. 0020. 0030. 0010. 0010. 0006000. 0090. 0070. 0080. 0060. 0070. 0040. 0050. 0020. 0030. 0010. 0020. 0007000. 0080. 0060. 0080. 0060. 0070. 0040. 0050. 0030. 0030. 0010. 0020. 0018000. 0080. 0060. 0070. 0050. 0060. 0040. 0050. 0030. 0030. 0020. 0020. 0019000. 0070. 0060. 0070. 0050. 0060. 0040. 0050. 0030. 0040. 0020. 0020. 00110000. 0070. 0050. 0070. 0050. 0060. 0040. 0050. 0030. 0040. 0020. 0030. 001x / y01020304050100. 0020. 0000. 0000. 0000. 0000. 000300. 0010. 0000. 0000. 0000. 0000. 000500. 0010. 0000. 0000. 0000. 0000. 0001000. 0010. 0000. 0000. 0000. 0000. 0002000. 0000. 0000. 0000. 0000. 0000. 000林颖毅: 论船舶污染与海洋环境的关系125表 3 溢油入水后不同时刻油膜扩散范围t时间，s;lx2 、ly2 沿 x，y 轴方向上的扩散距离平均标 3. 2分散于水中的油对水质的影响溢油入水 后 一 部 分 覆 盖 水 面，一部分蒸发进入大 准差，lx2 = m tm ，ly2 = m tm 。气，另一部分则溶解和分散于水中扩散在水中的油将长时间停留在水中，直至被水生物吞食，或与水中固体物 质进行交换而沉入水底。溢油进入水体后，可同时发生 低分子烃的乳化、挥发、溶解过程。油在水面上漂流的 过程中，受到波 浪 的 冲 击，油的微粒不断向水相 分 散， 同时水的微粒也不断向油相逸散，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 向下扩散，大约 10 小时后分散作用最大，而 乳 化 作 用 大约在 10 小时后开始发生，在 10 100 小时内达高峰。 扩散于水中的油将长时间停留于水中，直至被水生生物 吞食，或与水中固体物质进行交换而沉入水底。因此扩散在水中的油对环境的危害比漂浮在水面的油膜更大。溶解是浮油和悬浮油进入水体的质量传输，某些物理过 程如扩展、紊动和分散作用以及水包油的乳化作用，都 会增大油水的接触面积促使油溶解。相比之下，油的挥 发作用远大于溶解作用，其 挥 发 速 度 受 温 度、油 膜 面 积、波浪、风等因素的影响。链烷烃溶解的速度约为挥 发速度的 0. 01% ，在 10 天内燃料油能挥发掉总量的 50% 。根据资料，分散在水中的溶解油和乳化油的总量小 于溢油 总 量 的 1% 。若 溢 油 量 分 别 以 5t、10t、20t 计， 则分散在水中的 油 约 为 O 05t、0. 1t、0. 2t。这 相 当 于 可溶性污染物瞬时投放入河，我们采用瞬时点源扩散模 式对水体中油浓度增量进行预测，公式如下:uvlx2 、ly2 为扩 散 特 性 参 量，根据我国沿海不同海 区的示踪实验结果，可取 m = 2，有如下经验关系( 假定 扩散是各向同性的) ， = 0. 05u，u 为水流流速。可以看出，当溢油量为 5 吨时，水中油污水团中心 浓度增量超过 GB30971997 第二类水质标准的持续 时 间达 5 个多小时，最大超标面积为 0. 020km2 ，出现在溢 油发生后的 3 个 小 时 左 右; 当 溢 油 量 为 10 吨 时，海 水 中油污水团中心浓度增量超过第二类水质标准的持续时 间达 7 个多小时，最大超标面积为 0. 041km2 ，出现在溢 油发生后的 5 个 小 时 左 右: 当 溢 油 量 为 20 吨 时，海 水 中油污水团中心浓度增量超过第二类水质标准的持续时 间达 11 个多小时，最大超标面积为 0. 081km2 ，出 现 在 溢油发生后的 7 个小时左右。3. 3含油污水的影响漂油通过 覆盖和窒息作用使水生生 物 缺 氧 窒 息 死亡，并干扰浮游生物的光合作用使初级生产力下降。若事故排放，大量漂油在海浪作用下形成乳化油，首先影 响表层( 0 1cm) 海 洋 生 物，即所谓的次漂浮生物，主 要是许多漂游生物和底栖生物的幼虫，以及一些经济鱼 类的浮性卵和孵化的早期仔鱼。由于油膜覆盖在 水 表 面，影响河水中氧的补充，并妨碍了水体中浮游植物的 光合作用，降低水域的原始生产力。因此，比较明显的 危害是对沿岸养殖业的破坏，和油臭味降低了鱼、贝、 藻等的食用价值。大量实验表明，当水体中的含油量为0. 1mg / L，孵出的幼鱼均有缺陷，仅能活 1 2 天; 含量 达 20mg / L，将危及 鱼 类 的 生 存。由于许多鱼类的营养 级都比较高，通过摄食途径，使鱼类累积一定数量的油 或油产品，给人食用带来一种不愉快的油味。油污还可 能中断生物 群 落 繁 殖，导 致 生 态 破 坏。有 关 资 料 介 绍， 浮游植物 的 种 类 不 同，对原油类炼制品敏感性差 别 很= Q p( x，y，t)m /2 m2h( u v )t22( x x0 )( y y0 )exp2l22l2xy式中 p( x，y，t) 油团中心浓度值，mg / L;Q污染物排放量，g / s;h有效扩散水深，m;溢油量5 吨10 吨20 吨时间 / h直径 / m时间 / h直径 / m时间 / h直径 / m0. 51310. 0131640. 0212070. 03411650. 0212070. 0342610. 05422070. 0342610. 0543290. 08532370. 0442990. 0703770. 11142610. 0543290. 0854150. 13552810. 0623540. 0994470. 15762990. 0703770. 1114750. 177123770. 1114740. 1775980. 281184310. 1465430. 2326850. 368244750. 1775980. 2817540. 446环境与可持续发展2014 年第 6 期126大，如直链藻和海生斑条藻可 忍 受 10000ppm 的 浓 度，但圆筛藻、双尾硅藻和角毛藻的含油 10ppm 浓度中被毒 死不超过 24 小时，有的敏感种类的油浓度低至 0. 1，也 会阻滞细胞分裂和生长速率; 至于浮游动物，如桡足类 在含 油 浓 度 为 0. 01ppm 时 死 亡 时 间 为 3 4 天， 在0. 1ppm 时，死亡时间不超过 24 小时。此外溢油会对河底生物产生危害。河流中的鱼和其 他水生动物在局部地区，将被游离的油或乳化油在鱼的 鳃上沾上一层油膜，或是使较小的有机体被油膜整个包 围起来而受到伤害，一些下沉的油块可以闷死固着在水 底的牡蛎。水中含有 0. 1% 1. 0% 的柴油对牡蛎就可观 察到影响。水 中 含 有 3% 4% 的 柴 油，就 可 使 牡 蛎 在 一周内死亡。在天然条件下或人工养殖的牡蛎收到油污 ( 特别是 重 油) 影 响 后，其 产 量 将 大 量 减 少，甚 至 于 绝迹。现已知道，在水中含油量大于 0. 1mg / l 的 情 况 下， 鱼和贝类在一天内会出现油腥味，食用价值降低。石油 的特殊气味还会影响海生物的回游路线。4. 2 促进清污公司市场机制可以由当地海事部门规定: 船舶要入港，必须由合 格的清污公司与船舶签订合同，通过这种方式来明确污 染事故发生后双方的权利和义务，引入市场竞争机制， 让有一定防污应急设备基础的企业发展起来。4. 3优化船舶溢油应急设备器材库站点在电子海图上运用模糊数学建立评价体系，保证救助船舶能够迅速达到出事地点。4. 4加强船舶动态跟踪对船舶实施动态跟踪管理制度，对过驳船舶实施现场管理签证，全部含油污水由陆地接受设施进行回收，并安排清污公司的船舶进行现场监护，以便可以及时采 取措施防止事故溢油。5小 结当前保护海洋环境和生态被社会各界重视，国际海事组织也不断修改船舶防污染公约，对防止船舶造成海 洋环境污染的要求也越来越严格了。为此，我国应健全 船舶防污染保护海洋机制。一是完善海面溢油监 测 系 统; 二是促进清污公司市场机制; 三是优化船舶溢油应 急设备器材库站点; 四是加强船舶动态跟踪。4健全船舶防污染保护海洋机制4. 1完善海面溢油监测系统通过溢油监测系统可以对溢油进行定位，可以考虑与应急处理和指挥决策支持系统相融合，自动记录保存与抗溢油活动和溢油损害有关的行动报告，人 员 费 用， 图片证据等，为日后的索赔过程提供依据。一旦我国有 基金作保 障，则清污费的补偿问题就能得到很好 的 解 决，必将使我国清污能力有所提高，从而有助于对我国 海洋环境的保护。参考文献:1 中华人民共和国海洋环境保护法 2 溢油应急培训教程 M 交通运输部海事局，2004 3 国家环境保护总局，国外海上溢油污染损害应急措施资料汇编 4 中国海上船舶溢油应急计划 Discuss the elationship between the Ship Pollution and MarineEnvironmentLIN Yingyi( Fujian Chuanzheng Communication Technology College，Fuzhou 350007)Abstract: Based on the status of marine environment pollution caused by ship，this text analyzes the way and harm of