海上凝析油泄漏生态环境影响及应急处置机制

汪金明，李跃喜，刘佩杰，程嘉熠

(1.中海石油(中国)有限公司海南分公司，海南 海口 570311；2.国家海洋环境监测中心，辽宁 大连 116023)

1 概述

凝析油主要成分为C5～C11+烃类混合物。凝析油是工业炼化、能源利用的理想燃料，近年来，国家为进一步缓解石油供需矛盾、落实环境保护和能源可持续发展战略要求，逐步开始探索凝析油开采加工业[1]。然而，因凝析油独特的理化特性及一定的生物毒性，一旦发生泄漏或将对较大范围的海洋生态环境造成影响和损害，致使其开采开发、运输和贮存具有较高的环境风险[2]。目前，从全球范围来看，针对凝析油的环境行为、环境风险、溢油处置措施等方面的研究尚处于初步阶段，不够充分[3]。因此，有效开展凝析油泄漏对海洋生态环境影响及应急处置机制研究对于实现我国能源健康绿色可持续发展具有重要意义。

本文基于国内外凝析油溢油事故处置案例，围绕凝析油泄漏后对海洋生态环境的影响及应急处置措施等方面开展研究，旨在为强化凝析油开采环境风险管控、减少事故环境影响，深化凝析油开采溢油应急防控管控措施的有效实施提供参考。

2 凝析油泄漏的海洋生态环境影响

2.1 凝析油泄漏后的环境行为

凝析油在海洋中的环境行为主要包括扩散、蒸发、乳化、溶解和沉降等五个过程。但由于凝析油理化性质较一般原油特殊，因此，其环境行为较原油差异性明显[4]。

2.1.1 扩散过程

扩散过程是海上凝析油泄漏后于水面发生的首要过程。当凝析油于海面泄漏时，在风和海流的驱动作用下，形成大小不等的块状或带状薄膜。与一般原油相比，凝析油在海面所形成的油膜厚度通常较小，多为“彩虹膜”形态。整体来说，外界因素是决定凝析油扩散速率的主要因素[5]。

2.1.2 蒸发过程

蒸发过程是海上凝析油泄漏后于水气界面发生的首要过程，并伴随扩散过程同时进行。凝析油在海上的蒸发性随水面温度、风速的增加而加快。有实验分析结果显示，通常凝析油在空气中暴露1.5 h 后便会蒸发30%～50% 的量，3.0 h 后，蒸发损失量可达60%～75%，密度从0.945 g/cm3增加到0.986 g/cm3，随后蒸发速率有所降低[6]。

2.1.3 乳化过程

海上凝析油乳化机制与一般原油一致，可在湍流和海浪等的作用下分解形成胶体液滴与水中气泡混合。但从凝析油实验分析结果来看，凝析油的乳化通常只在低温、高能海况下发生，且乳化物十分不稳定，很难在低温高能海况下维持，甚至很快就被破碎返回至油膜液滴状态[7]。

2.1.4 溶解过程

凝析油中低碳烷烃的含量较原油高，因此其溶解性理论上要强于原油。但相比于蒸发和扩散过程，凝析油的溶解作用十分有限，两者速率相差10～1 000倍[8]。

2.1.5 沉降过程

凝析油在发生蒸发或燃烧过程后，会出现少量残留物密度超过海水水体的现象，进而发生沉降。此外，凝析油在分散或溶解过程中还会被黏土矿物颗粒、叶绿体、浮游生物、有机碎屑等吸附，进而沉降至海底。但研究显示，凝析油的密度通常小于0.8 g/cm3，且重质组分含量少，因此，自然沉降的概率和数量均较小[9]。

2.2 凝析油泄漏对生态环境的影响

凝析油在海上泄漏后所发生的扩散、蒸发、乳化、溶解和沉降等五个过程，其中最为主要的是扩散过程和蒸发过程。因此，从环境行为上不难看出凝析油泄漏势必对表层海水、大气和生态状况造成更为严重的影响。具体来说主要包括以下三个方面：

(1)对海水水质的影响。凝析油泄漏后会迅速扩散并在海面形成油膜，在一定程度上阻断了大气与海水的气体交换，在一定时期内致使海水中O2因被消耗，并无法由大气补充，造成溶解氧浓度降低，且妨碍海洋从大气中吸收CO2形成HCO3-、CO32-盐，对缓冲海洋pH 值功能造成破坏[8]。另一方面，油膜阻碍了海水-大气交换界面通道，削弱海洋藻类光合作用，同时伴随凝析油中的非烃和芳香烃组分溶解于水中，整体上引起海水水质的下降或恶化。

(2)对大气环境的影响。凝析油具有易燃性、闪点低等特性，其蒸汽与空气混合能够形成爆炸性混合物，一旦遇到热源和明火便会有爆燃的风险。燃烧后的NOx、SO2、颗粒物等物质还会再次对环境造成影响[9]。由于凝析油挥发组分比空气重，在海风的推动下进一步扩散，一旦遇到火源，存在二次复燃的风险[4]。

(3)对海洋生物生态的影响。在发生凝析油泄漏后，沿途和区域内的鸟类和海洋哺乳动物毛皮会迅速触碰并将凝析油溢油吸附到毛皮表面，这对其维持的防水保温功能是极具破坏性的。此外，凝析油中的有毒物质会侵入海洋生物的表皮或皮肤，对生物幼体的伤害性更大[10]。有研究显示，处在鱼苗期的鱼类一旦受到石油烃的污染其存活的几率将会大幅度下降。若溢油事故发生于鱼类的繁殖期间，则对该水域养殖业所造成的渔业损失将会是正常情况下损失的数倍甚至数十倍[11-12]。

3 凝析油溢油事故与应急处置案例研究

3.1 国际层面

从全球范围来看，除“桑吉”轮事件外，目前罕有单一的海上凝析油泄漏事故，大多为不同组分的原油(包括轻质油、中油、重油和下沉油等)混合泄漏。这间接导致人们对于凝析油泄漏危害及影响程度认知不足。本文着重梳理研究以轻质油(凝析油)组分占溢油主体的三例事故作为研究对象。

3.1.1 英国阿尔法平台爆炸事故

1988 年，英国北海海域帕玻尔· 阿尔法(Piper Alpha)平台发生爆炸事故，是有史以来海上采油行业发生的最严重的灾难[13]，造成大量人员伤亡和巨大的经济损失。平台上的226 人中，167 人死亡，59 人生还，导致英国北海油田减产12%。阿尔法平台的爆炸事故促成了英国海上油气安全局的设立。

根据本次事故原因调查分析报告调查结果显示，这起爆炸事故是由于钻井平台下方凝析油泄漏，形成的天然气云团遇明火发生爆炸引起的(图1)。

图1 “火花”所在模块位置可能为凝析油初始泄漏位置

发生本次事故后，英国海上石油环保和安全管理部门针对海上油气开发提出百余项改进要求和管理措施，以完善英国对海上重大环境风险项目的管控。具体内容可分为以下三方面：一是海上安全管理部门从英国能源部调整至安全与健康监督管理机构；二是建立应急处置方案和措施；三是要求海上油气平台的作业者应及时向安全监管机构提交全部装置的安全示例和案例。

3.1.2 澳大利亚蒙塔拉井口平台溢油泄漏事故

2009 年8 月21 日上午七时许，位于澳大利亚西北海岸的蒙塔拉平台某井口发生碳氢化合物失控泄漏，发生持续强烈井喷(图2)。据统计，原油泄漏数量在400～1 500 桶/日。此次溢油泄漏事故持续了70 余天，累计溢油泄漏影响范围高达9×104km2[14]。

图2 蒙塔拉井口平台泄漏事故图

事故发生后，采取了实地监测、现场分析和GIS遥感甄别等手段，完成了溢油事故情况信息的确认和评估。溢油围堵回收作业方面，从2009 年9 月5 日至12 月3 日进行了机械围堵和回收作业。由两艘船共同操作300 m 围堵吊杆，包括“撇油器”，以回收泄漏到海面的石油。35 d共回收了84.4×104L油水混合物，约占溢油总量的10%左右。

整体来看，此次澳大利亚蒙塔拉井口平台溢油泄漏事故，值得借鉴的应急处置要点包括三个方面：一是应急方响应决策环节考虑周全，充分考虑溢油活动对海域周边生态敏感区和环境保护目标的影响；二是溢油处置应对措施选择了喷洒化学分散剂法，并对使用的化学分散剂的净环境效益进行评估，以避免对环境造成额外的损害；三是采取机械溢油围堵回收作业，取得了良好收效。

3.1.3 法国埃尔金油气平台的溢油事故

2012 年3 月25 日，位于欧洲北海海域的法国埃尔金油气平台，发生凝析油泄漏事故[15]。事故发生后，油气作业单位立即启动应急措施，借助邻近钻井平台、船只进行压井作业，钻探减压井，在海床下切断泄漏油井源头，并通过灌浆水泥彻底封闭泄漏油井。

溢油应急监测方面启用了航空监测和卫星监测：航空监测主要用于计算油污面积大小、性质、迁移轨迹以及监测气体释放，验证预测模拟结果的准确性；卫星遥感监测从较大尺度范围开展海面溢油监测，快速获取海面油膜位置、面积、漂移趋势等信息。

分散剂使用情况：此次事故利用飞机以适当的速度将分散剂喷洒到浮油表面，以实现油污分散。但凝析油在海水表面油膜厚度非常小，平均小于5 μm，使得分散剂直接穿过薄层进入水体。因此，在此次事故，分散剂对于凝析油的处置效果很弱。这说明分散剂对以凝析油为主要组分的溢油泄漏事故应急处置效果或将难以满足预期。这也为今后我国凝析油溢油应急处置方案的选择上提供了重要的借鉴和指导。

3.2 国内层面—以“桑吉”轮事件为例

2018 年1 月6 日20 时许，装载了约11.3×104t凝析油、1 956 t 重油的“桑吉”轮与香港籍散货船“长峰水晶”轮在长江口以东约296.32 km(160 海里) 处发生碰撞，导致“桑吉”轮全船失火，随后沉没，留下大面积油污带。为了解我国各级主管部门针对凝析油溢油处置管理过程和处置技术要求，本文从溢油处置管理过程、溢油监测技术要求等几个方面对“桑吉”轮碰撞事故进行回顾和分析。

3.2.1 应急处置管理程序

“桑吉”轮发生碰撞沉没后，党中央、国务院高度重视，多位中央政治局领导先后作出重要批示指示；国家各级主管部门高度重视应急事故处置工作，随即建立了“桑吉”轮溢油应急处置管理委员会。

3.2.2 应急处置技术要点

(1)应急救助和保障通航安全。事故发生后，溢油应急处置委员会立即指定国家有关部门持续协调现场力量及过往商渔船开展失踪人员搜寻工作。派出扫测船对沉船位置及沉船姿态进行扫测。考虑到难船沉没仍具有一定的危险性，为保障海上船舶航行安全，设置了航行管制区，以难船为中心18.52 km(10 海里)为半径设置警戒线，提醒过往船舶注意安全，避免引发次生灾害。

(2)海面油污清理方面。事故发生后，应急委员会立即协调力量开展海上应急行动，并协调国家气象部门对溢油漂移情况和现场天气海况进行预测。根据油污分布及漂移状态，使用消油剂、围油栏、吸油毡以及喷洒消防水等方式回收并促进油膜分散和挥发。并根据卫星云图规划整体清污区域、按照空巡飞机通报油污分布实际情况，结合现场船艇监测情况，对发现的油污调整清污策略，分阶段开展对现场油污的清除作业工作。

(3)海洋环境监测方面。海洋环境监测结果显示，溢油对事故海域造成一定生态环境影响，累计有11 个站位的水样石油类物质浓度超第四类海水水质标准，最高时达到1 261 μg/L。整体来看，凝析油溢油事故归纳具有以下三方面特征。

第一，时效性特别强。从事故发生到爆燃、漂移、沉没短短几天，再加上沉船发生的溢油扩散变化非常快，对海上环境监视监测提出了一个非常高的要求。

第二，应急处置难度大。事故现场离岸边比较远，应急处置期间风浪比较大，在风浪作用下，海上作业难度非常高。

第三，监测范围广。船舶从事故发生到沉没，漂移300 多千米，必须不断调整监测方案，扩大监测范围。

(4)海洋渔业资源监测。溢油事故发生后，农业部门组织相关技术单位开展现场调查监测，同时，为加强事发海域渔船管控，在“桑吉”轮沉没点半径55.56 km(30 海里)的范围划定为渔船临时管控区，实行动态监控，要求渔船不得进入上述海域作业。

(5)大气环境监测。事故发生后，生态环境部组织监测总站、卫星中心以及上海、江苏、浙江等环境监测单位开展沿岸环境空气应急监测工作。并通过卫星遥感监测溢油面积，结合气象、洋流等信息，利用数据模型，模拟下一步污染迁移、扩散方向，为工作提供决策依据。此外，通过《西北太平洋行动计划区域溢油与有毒有害物质泄漏事故应急计划》合作机制，及时将相关信息通报了周边国家。

4 结论与建议

凝析油溢油会呈现出与一般原油不同的特征，体现在扩散、蒸发作用占主导，而溶解、乳化和沉降等作用则均不显著。

凝析油泄漏事故往往伴随石油和天然气等多种碳氢化合物并发式泄漏为主，且集中于石油(天然气)平台生产开发和储运过程。油污变化快是凝析油溢油事故的突出特点。因此，采用船舶、飞机、卫星等监视监测的手段，以快速获得现场情况，通过对溢油海域天-空-海进行全方位监测监视，不失为良好的应对手段。

由于凝析油挥发速率较快，因此，对海洋环境的影响周期较短。但对于溢油事故点周边存在生态敏感区、环境保护目标的，则应密切关注溢油事故的发展和影响，并根据环保要求及时补充落实环保措施。