陈 昊
(中国石油海上应急救援响应中心,河北 唐山 063000)
美国能源信息署(EIA)数据表明,中国2017年日均原油进口量超越美国,成为全球第一大原油进口国,而海上油轮贸易的繁荣也带来了溢油风险。2007年发生在韩国西海岸的“河北精神号”(HEBEI SPIRIT)油轮溢油事件,导致1.081 万t 原油泄漏入海,造成韩国西海岸约300 km 潮间带受到污染,四万户沿岸居民遭受经济损失。2018年1月6日载13.6 万t凝析油的油船“SANCHI”轮与散货船“CFCRYSTAL”轮在中国东海碰撞失火并最终沉没,造成自2002年希腊“威望”号油船泄漏事故以来全球最严重的油船海上泄漏事故,再一次给人们敲响了警钟。在众多水上溢油回收方法中,使用溢油分散剂在经济性、便捷性具有一定优势。本文就溢油分散剂在使用中需遵循的相关制度进行探讨。
溢油分散剂(Chemicaldispersant)又名“化学消油剂”,是一种可将水面浮油乳化、分散或溶解于水体中的化学制剂。分散剂可以协助溢油进入水体内部,减少水体表面浮油,使停留于表面的海洋生物,如海鸟和水生哺乳动物免受浮油污染,可以使水表面的油膜无法重新形成,避免沾染船舶、礁石和海上建筑。溢油分散剂将溢油分散成为乳剂状态,乳剂中液滴体积减小表,面积增大,增加了接触氧气和细菌的机会,加速溢油自然分解,并且减小了大面积溢油火灾的风险。当下风向存在岸线和敏感资源时,溢油分散剂使溢油进入水体内部,仅受浪和流的影响,不再受风的作用,更容易使得应急队伍掌握溢油的范围和扩散趋势,保护下风向敏感地区。分散剂可使用飞机、轮船、岸线喷洒等多种方法,相比其他应急响应方案,速度更快。
“水包油”小液滴的轻微浮力和油中沉淀物重力相互抵消,小液滴更容易随潮流分散至非常大的区域。对于较为轻质的原油,在使用溢油分散剂处理后,约有75%的原油通过蒸发、自然或分散剂作用,从水体中分离、消失。对于组分较轻的溢油,如柴油、煤油等,油膜通常范围大厚度薄,若采用物理回收,效率低且效果不佳。若采用分散剂处理则能够取得良好效果。
使用分散剂处理溢油后,水面下溢油浓度将暂时性增加,会对局部水下海洋生物产生不利影响。目前对分散剂是否会对环境造成二次污染,仍然有争议,因此海洋养殖区应尽量减少分散剂的使用。分散剂具有时间、环境以及使用上的局限。
时间上,为防止溢油风化,需要尽早使用分散剂,最好在两小时以内,这对应急队伍反应速度要求较高。溢油发生后,水面溢油挥发性组分减少,沥青质组分从油中析出,溢油形成油包水的乳剂,溢油风化开始。随着波浪机械力的持续作用,油包水中的水滴体积减小,整体黏性继续增加,乳剂变得更加稳定而难以被分散剂处理。
环境上,分散剂对水温有一定的要求,水温较低时,需要使用低温型分散剂。在海况不适宜时,分散剂容易被波浪冲走,无法发挥作用。
使用范围的局限性主要表现为,分散剂难以作用于油包水的乳剂和难以破碎的重油[1]。分散剂有效利用率不高,仅喷洒量的50%是有效的,主要原因是分散剂与溢油混合程度不能达到实验室理想状态。目前,世界各国对溢油化学处理技术持谨慎态度,历史原因是处理Torrey Canyon 号油轮溢油事故,使用的溶剂主要是芳香烃的分散剂,导致海域内的海洋生物大部分被毒害、死亡。此后,学界研发出多种低毒高效的分散剂,这种分散剂主要采用醇类、液蜡以及没有官能团和侧链的正构烷烃[2]。
溢油分散剂分为常规型(也称普通型)和浓缩型溢油分散剂[3]。
常规型分散剂,20世纪70年代初开发,又称“烃基”,“低毒”或第一类(英国分类)分散剂;使用的溶剂是脂肪烃溶剂,其芳香组分含量非常低,且表面活性剂浓度低,表面活性剂的含量不超过30%。虽然毒性低,但这些早期的分散剂使用时效率也较低,1 份分散剂只可处理2~3 份溢油,且不可经水稀释后使用,船只必须经常往返港口,以补充分散剂的供应。
现代浓缩型溢油分散剂通常含有脂肪烃溶剂,表面活性剂含量一般为50%~75%[4]。在船只上使用时,可以使用专用的喷洒设备,根据使用说明,将少量的分散剂混合大量的海水(也存在不需海水稀释种类),再将每一份混合物喷洒至数倍的溢油之上。
在我国,法律、法规和规章,行政机关制定的规范性文件,相关的技术性标准之间存在着效力差异。技术标准内部存在强制性标准、指导性标准和参照性标准等,其权威和效力依次降低。
《中华人民共和国海洋环境保护法》第70 条规定,船舶、码头、设施使用化学消油剂,应当事先按照有关规定报经有关部门批准或者核准。这是从法律层面对溢油分散剂使用者的要求,将批准、核准权赋予有关部门。
行政法规层面上,首先由国务院《防治船舶污染海洋环境管理条例》(2009年9月9日中华人民共和国国务院令第561 号公布)第四十三条做出了规定,要求船舶及有关单位依照《中华人民共和国海洋环境保护法》有关规定执行[5]。溢油应急队伍和船舶应按照要求,对照海事管理机构公布的消油剂名录选用。同时,条例中还规定了惩罚措施。
行政规章层次,交通运输部下发多条规定,具体表述了溢油分散剂的许可条件,并对敏感水域、内河水域提出了使用限制。交通运输部《交通运输部关于修改〈中华人民共和国海事行政许可条件规定〉的决定》(中华人民共和国交通运输部令2016年第73号)第21 条明确规定,船舶、码头、设施使用化学消油剂的许可条件,包括型式认可、申请数量、应急预案等要求。
交通运输部《关于加强水上污染应急工作的指导意见》(交海发〔2010〕366 号)对浅海以及敏感水域分散剂使用做出了具体要求。
国家海洋局出台了溢油分散剂使用规范性文件,并不断修订,目前最新版为:《海洋石油勘探开发化学消油剂使用规定》(国海管发〔1992〕479 号)文,并经《国家海洋局关于修改〈关于颁发《海洋石油勘探开发化学消油剂使用规定》的通知〉等3 份规范性文件的决定的公告》(2015年10月30日国家海洋局第29 次局长办公会议通过)修改。
其中对消油剂使用许可条件规定明确,指出在海上作业的所有钻井平台、采油平台和储油轮等作业设施,应配备足以消除10 t 以上溢油的消油剂。作业者应在作业前向主管部门报告所配备的消油剂的名称及数量。作业者应对有关的消油剂喷洒人员进行培训;喷洒作业须在专业人员的指导下进行。
各海区每个溢油点24 h 内累计用量不得超过一次性用量的一倍,喷洒间隔必须大于6 h[6]。各海区消油剂一次性使用量如超过相关规定的数量,或使用海域水深小于10 m 的,作业者必须将溢油现场的有关情况报告主管部门,经批准后,方可使用。主管部门接到报告后应在4 h 内予以答复,逾时不答复的,即视为认可。同时,应将使用情况如实记载于防污记录簿。
《海洋石油勘探开发化学消油剂使用规定》对喷洒设备提出了明确要求,包括喷洒比例、分散效率等。
根据交通运输行业标准《溢油分散剂喷洒装置》(JT/T 865-2013)的定义,溢油分散剂喷洒装置(oilspilldispersants spraying device)是将溢油分散剂雾化喷射处理的机械装置,一般由动力站、传输管线、喷枪或喷洒臂、喷嘴等部分组成。
通常,手持溢油分散剂喷洒装置(hand-held oil spill dispersants spraying device)喷洒速率不应小于设计值;动力站符合国标要求;喷嘴喷雾液滴直径在0.4~0.7 mm;控制手柄灵活;泵压力在1~4 MPa,射程大于10 m,吸程大于3 m;传输管线在1.25 倍设计压力下无变形、破裂、渗漏;管线密封良好,最大压力运转10 min 后元器件及连接处无渗漏。
船用固定溢油分散剂喷洒装置(marine oil spill spraying device)喷洒速率不应小于设计值;动力站符合国标要求;喷嘴喷雾液滴直径在0.4~0.7 mm,形成平面扇形喷雾;额定功率下,相邻喷嘴的扇形喷雾应刚好在油层上相互叠加;喷洒压力不小于0.5 MPa,每个喷嘴喷液量与平均值的差别小于5%;传输管线无变形、破裂、渗漏;管线密封良好,所有元器件及连接处无渗漏。
分散剂在使用中,只有充分地接触溢油和水,才能发挥作用,因此应使用喷洒系统,将分散剂与油、水的混合最大化。在使用中,当分散剂的液滴过小时,容易被风影响吹散,液滴过大时,不利于油水混合,因此控制好液滴大小是提高分散剂作用效率的关键。
装载在船舶上的分散剂喷洒系统,优势在于造价低、容量大、可以利用灭火系统喷洒。但是,船载分散剂系统缺点在于,行动较慢,处理溢油的范围较小。装载在飞机上的分散剂喷洒系统,反应较快,允许从简易跑道起飞,可以利用农作物药剂喷洒系统。小型飞机的有效载荷不高,大型飞机可以喷洒大量的分散剂,但是一般造价较高,若利用飞机货仓,则需要大量手工操作支持。直升机装载溢油喷洒系统,优点在于可以用于船舶、人力难以到达的区域。
《溢油分散剂 使用准则》(GB 18188.2-2000)中对分散剂的应用量和喷洒方法也做出了详细规定。
《海洋石油勘探开发化学消油剂使用规定》要求,消油剂包装和储存容器上应标明其型号、认可号、生产厂家、出厂日期、类别(常规型或浓缩型)、剂量、喷洒比率和保存条件等。消油剂使用者应定期检查所配备的消油剂,如发现变质,应及时予以更换。喷洒设备应经常检查维修,以保证良好的使用效果。
本文讨论了溢油应急队伍、油料储运单位在溢油分散剂的使用中和使用后,需要遵循的各项法律法规、规章制度。在分散剂使用时,人们应充分分析考虑分散剂的有益效果和有害因素,平衡各方利益,使分散剂的使用对环境净有益。