論船舶污染與海洋環(huán)境的關(guān)系.docx

論船舶污染與海洋環(huán)境的關(guān)系 林穎毅( 福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福建 福州 350007)【摘要】 針對船舶造成的海洋環(huán)境污染的現(xiàn)狀，分析了船舶污染的途徑、危害，進(jìn)行了風(fēng)險評價，提出防污染對策。研究表明，當(dāng)前保護(hù)海洋環(huán)境和生態(tài)被社會各界重視，國際海事組織也不斷修改船舶防污染公約，對防止船舶造成 海洋環(huán)境污染的要求也越來越嚴(yán)格了。為此，我國應(yīng)健全船舶防污染保護(hù)海洋機(jī)制。一是完善海面溢油監(jiān)測系統(tǒng); 二是促進(jìn)清污公司市場機(jī)制; 三是優(yōu)化船舶溢油應(yīng)急設(shè)備器材庫站點(diǎn); 四是加強(qiáng)船舶動態(tài)跟蹤?！娟P(guān)鍵詞】船舶污染;海洋環(huán)境; 危害;風(fēng)險; 防污染機(jī)制中圖分類號:文獻(xiàn)標(biāo)識碼:文章編號:1673 288X( 2014) 06 0123 04X21A各艙室水量，再具體確定排放量，有時甚至需要補(bǔ)充壓載水量，因此排放量變 化 很 大。 壓載水按載重量的 10% 粗略估算，每年全世界隨壓載水排放入海的油類數(shù) 量也是非常巨大的。( 3) 船舶沖洗水一般污染物濃度含量不高，主要含油、泥沙、鐵銹碎末還有洗滌劑，若 需 要 清 洗 油 輪 時，洗艙水用量最大，而且洗艙水發(fā)生量視油品不同而有所 差異，輕質(zhì)油品的用水量相對較小，由于使用高壓沖洗 和洗滌劑 的 作 用，洗艙水中大量油分以乳化油形 式 存在。油輪洗 艙水平均含油濃度為 3000mg / L，而 一 般 船 舶的沖洗水含 油 量 一 般 不 超 過 10mg / L。以 船 舶 的 數(shù) 量 和噸位粗略估算沖洗水，每年可產(chǎn)生船舶沖洗廢水?dāng)?shù)量也是非?？捎^的。引言目前，隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升，全球航運(yùn)量的加大，海洋受到船舶的污染也日益增加。船舶污染是指人類直 接或間接地把一些物質(zhì)或能量引入海洋環(huán)境，以致造成 或可能造成損害生物資源和海洋生物，危 害 人 類 健 康、 妨礙包括捕魚和海洋的其他正當(dāng)用途在內(nèi)的各種海洋活 動、損害海水使用質(zhì)量和減損環(huán)境優(yōu)美等有害影響。船舶污染事故源1船舶污染帶給海洋的危害最大的污染物是油類，油類物質(zhì)的來源主要有幾個方面:( 1) 艙底含油污水主要來源于機(jī)械設(shè)備及水柜、油 柜泄放和漏泄、油水管路漏泄、尾軸填料箱處的漏水和 冷卻潤滑水、甲板開口處水密性不良引起的滲漏、水線 附近甲板和艙室水泄放至艙底。船舶艙底油污水量與船 舶載重量有關(guān)，船舶艙底油污水量每艘船平均按 20 噸 計，污水含油量約為 2000 20000mg / L，而每年全世界 隨艙底含油污水排放入海的油類數(shù)量是非常巨大的。2污染事故對海洋環(huán)境的危害以閩江為例，水流基本上都是順著河岸的趨勢向南流，稀釋擴(kuò)散起主要作用，因此選用河流二維穩(wěn)態(tài)混合 模式較為合適，公式如下:Cp QpC( x，y) = Ch +1 /2H( My xu)( 2)船舶壓載水主要是為了船舶的穩(wěn)定性，各類船 exp ( uy ) + exp ( u( 2B y)22)舶壓載物有所不同，有的使用鐵塊、水泥等，但大部分船舶均有部分壓載水。壓載水量與船舶載重量沒有必然 聯(lián)系，一般是為了船舶的穩(wěn)定考慮。油輪壓載水可為載 重量的 20% 30% 。壓載水一般有獨(dú)立艙室，正常情況下壓艙水是較為清潔的，但是廢、舊船舶的壓艙水由于 艙室長期使用也含有污染物，但一般含油量較低; 若是 油輪，類比對 1. 5 2 萬 噸 油 輪 的 壓 艙 水 中，分 散 油 和 乳 化 油 的 最 高 含 量 為 59. 22mg / L， 最 低 含 油 量 為1. 43mg / L，平均含油量為 12. 13mg / L。壓載水是否排放 以及數(shù)量主要是要考慮船舶的穩(wěn)度，在航行過程中測定4My x4My xC( x，y) ( x，y) 處污染物垂向平均濃度;H、B、u深度、寬度、流速; Cp 、Qp 污染物排放濃度、排放量; Ch 上游污染物濃度; My 橫向混合系數(shù)。從公式計算結(jié)果表 1、表 2 可知:在正常排放情況下，對水環(huán)境影響甚微，漲、落潮 水中石油類濃度增量最大為 0. 002mg / L，疊加水體中石油類的現(xiàn)狀值后為 0. 202mg / L。事故排放時，最大濃度式中作者簡介: 林穎毅，碩士，福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院航海系，講師，從事輪機(jī)工程技術(shù)的教學(xué)和研究工作引用文獻(xiàn)格式: 林穎毅 論船舶污染與海洋環(huán)境的關(guān)系 J 環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2014，39( 6) : 123 126環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展2014 年第 6 期124增量為 0. 04mg / L，疊加本底值后在附近海域石油類濃 度為 0. 204mg / L，已 超 過 GB30971997 第 二 類 標(biāo) 準(zhǔn)，事故排放對水環(huán)境影響較大，因此應(yīng)杜絕事故排放。表 1正常排放漲、退潮時水體油類濃度增加量mg / L表 2事故排放漲、退潮時水體油類濃度增加量mg / L粘滯系數(shù)，g 為重力加速度，V 為溢油體積，t 為從溢油開始計算的時間，K1 K2 K3 為各擴(kuò)展階段的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。經(jīng)過三個階段的擴(kuò)展，油的擴(kuò)展將在表面張力階段 結(jié)束。Fay 模型得到擴(kuò)展終止時油膜的最大擴(kuò)散面積:3事故性排放溢油風(fēng)險評價溢油污染 事 故 的 分 析 計 算: 溢油入海后將經(jīng)歷擴(kuò) 散、遷移、蒸發(fā)、溶解、乳化、吸附沉淀、生物降解等 運(yùn)動機(jī)制。從其行為和歸屬分析，溢油入水后將可能產(chǎn) 生的污染形式主要有兩種: 一是漂浮的油膜; 二是分散 于水體中的油。5 3 /4Amax= 10 V隨著油膜的擴(kuò)散，油膜逐漸變薄，當(dāng)油膜厚度減少到某一極限值后，在波浪和湍流作用下，油膜便逐漸破 碎成許多碎片，各自向周圍漂移，形成更大的不連續(xù)污染區(qū)。破碎后的油膜碎片污染區(qū)擴(kuò)散有效半徑為:( t) = 4. 47 10 3 t1. 15由于溢油事故較易察覺和控制，因此溢油量一般不 大，假定一次比較嚴(yán)重的事 故，溢 油 總 量 為 5、10、20 噸，采用上述模式分別計算溢油入水后，油膜在海面上 漂移過程中各個時刻的擴(kuò)散范圍，可由表 3 得知:根據(jù)計算結(jié)果，溢 油 入 河 后 經(jīng) 過 12 個 小 時，當(dāng) 溢3. 1漂油的擴(kuò)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，隨風(fēng)和潮流擴(kuò)散漂移，在湍流作用下散 射。在擴(kuò)散漂移過程中油膜逐漸變薄，油膜的擴(kuò)延范圍 可采用 Fay 瞬時溢油擴(kuò)延模型預(yù)測，油膜擴(kuò)散可分為重 力 慣性力階段，重 力 粘滯力階段和表面張力階段， 各階段的油層擴(kuò)展規(guī)律為:1 /42第一階段;第二階段:第三階段:( gVt )D = K12油量為 5 噸 時，油 膜 面 積 為 0. 111km ，直 徑 達(dá) 377m;當(dāng)溢 油 量 為 10 噸 時，油 膜 面 積 為 0. 177km2 ，直 徑 達(dá)1 /6 1 /42 1 /2D = K2 ( gV w )t 1 /21 /2 3 /4D = K3 ( w/ w )t當(dāng)溢油量為 20 噸時，油膜面積為 0. 281km2 ，直474m;式中，D 為 油 膜 擴(kuò) 展 直 徑， = 1 0 / w ，o 、w分別為油、水密度， 為凈表面張力系數(shù)，w 為水動力徑達(dá) 598m。由此可見，一 旦 發(fā) 生 溢 油，海 面 漂 油 的 影響范圍是相當(dāng)大的。x / y01020304050漲退漲退漲退漲退漲退漲退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林穎毅: 論船舶污染與海洋環(huán)境的關(guān)系125表 3 溢油入水后不同時刻油膜擴(kuò)散范圍t時間，s;lx2 、ly2 沿 x，y 軸方向上的擴(kuò)散距離平均標(biāo) 3. 2分散于水中的油對水質(zhì)的影響溢油入水 后 一 部 分 覆 蓋 水 面，一部分蒸發(fā)進(jìn)入大 準(zhǔn)差，lx2 = m tm ，ly2 = m tm 。氣，另一部分則溶解和分散于水中擴(kuò)散在水中的油將長時間停留在水中，直至被水生物吞食，或與水中固體物 質(zhì)進(jìn)行交換而沉入水底。溢油進(jìn)入水體后，可同時發(fā)生 低分子烴的乳化、揮發(fā)、溶解過程。油在水面上漂流的 過程中，受到波 浪 的 沖 擊，油的微粒不斷向水相 分 散， 同時水的微粒也不斷向油相逸散，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 向下擴(kuò)散，大約 10 小時后分散作用最大，而 乳 化 作 用 大約在 10 小時后開始發(fā)生，在 10 100 小時內(nèi)達(dá)高峰。 擴(kuò)散于水中的油將長時間停留于水中，直至被水生生物 吞食，或與水中固體物質(zhì)進(jìn)行交換而沉入水底。因此擴(kuò)散在水中的油對環(huán)境的危害比漂浮在水面的油膜更大。溶解是浮油和懸浮油進(jìn)入水體的質(zhì)量傳輸，某些物理過 程如擴(kuò)展、紊動和分散作用以及水包油的乳化作用，都 會增大油水的接觸面積促使油溶解。相比之下，油的揮 發(fā)作用遠(yuǎn)大于溶解作用，其 揮 發(fā) 速 度 受 溫 度、油 膜 面 積、波浪、風(fēng)等因素的影響。鏈烷烴溶解的速度約為揮 發(fā)速度的 0. 01% ，在 10 天內(nèi)燃料油能揮發(fā)掉總量的 50% 。根據(jù)資料，分散在水中的溶解油和乳化油的總量小 于溢油 總 量 的 1% 。若 溢 油 量 分 別 以 5t、10t、20t 計， 則分散在水中的 油 約 為 O 05t、0. 1t、0. 2t。這 相 當(dāng) 于 可溶性污染物瞬時投放入河，我們采用瞬時點(diǎn)源擴(kuò)散模 式對水體中油濃度增量進(jìn)行預(yù)測，公式如下:uvlx2 、ly2 為擴(kuò) 散 特 性 參 量，根據(jù)我國沿海不同海 區(qū)的示蹤實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可取 m = 2，有如下經(jīng)驗(yàn)關(guān)系( 假定 擴(kuò)散是各向同性的) ， = 0. 05u，u 為水流流速。可以看出，當(dāng)溢油量為 5 噸時，水中油污水團(tuán)中心 濃度增量超過 GB30971997 第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù) 時 間達(dá) 5 個多小時，最大超標(biāo)面積為 0. 020km2 ，出現(xiàn)在溢 油發(fā)生后的 3 個 小 時 左 右; 當(dāng) 溢 油 量 為 10 噸 時，海 水 中油污水團(tuán)中心濃度增量超過第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)時 間達(dá) 7 個多小時，最大超標(biāo)面積為 0. 041km2 ，出現(xiàn)在溢 油發(fā)生后的 5 個 小 時 左 右: 當(dāng) 溢 油 量 為 20 噸 時，海 水 中油污水團(tuán)中心濃度增量超過第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的持續(xù)時 間達(dá) 11 個多小時，最大超標(biāo)面積為 0. 081km2 ，出 現(xiàn) 在 溢油發(fā)生后的 7 個小時左右。3. 3含油污水的影響漂油通過 覆蓋和窒息作用使水生生 物 缺 氧 窒 息 死亡，并干擾浮游生物的光合作用使初級生產(chǎn)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 響表層( 0 1cm) 海 洋 生 物，即所謂的次漂浮生物，主 要是許多漂游生物和底棲生物的幼蟲，以及一些經(jīng)濟(jì)魚 類的浮性卵和孵化的早期仔魚。由于油膜覆蓋在 水 表 面，影響河水中氧的補(bǔ)充，并妨礙了水體中浮游植物的 光合作用，降低水域的原始生產(chǎn)力。因此，比較明顯的 危害是對沿岸養(yǎng)殖業(yè)的破壞，和油臭味降低了魚、貝、 藻等的食用價值。大量實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)水體中的含油量為0. 1mg / L，孵出的幼魚均有缺陷，僅能活 1 2 天; 含量 達(dá) 20mg / L，將危及 魚 類 的 生 存。由于許多魚類的營養(yǎng) 級都比較高，通過攝食途徑，使魚類累積一定數(shù)量的油 或油產(chǎn)品，給人食用帶來一種不愉快的油味。油污還可 能中斷生物 群 落 繁 殖，導(dǎo) 致 生 態(tài) 破 壞。有 關(guān) 資 料 介 紹， 浮游植物 的 種 類 不 同，對原油類煉制品敏感性差 別 很= Q p( x，y，t)m /2 m2h( u v )t22( x x0 )( y y0 )exp2l22l2xy式中 p( x，y，t) 油團(tuán)中心濃度值，mg / L;Q污染物排放量，g / s;h有效擴(kuò)散水深，m;溢油量5 噸10 噸20 噸時間 / h直徑 / m時間 / h直徑 / m時間 / h直徑 / 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環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展2014 年第 6 期126大，如直鏈藻和海生斑條藻可 忍 受 10000ppm 的 濃 度，但圓篩藻、雙尾硅藻和角毛藻的含油 10ppm 濃度中被毒 死不超過 24 小時，有的敏感種類的油濃度低至 0. 1，也 會阻滯細(xì)胞分裂和生長速率; 至于浮游動物，如橈足類 在含 油 濃 度 為 0. 01ppm 時 死 亡 時 間 為 3 4 天， 在0. 1ppm 時，死亡時間不超過 24 小時。此外溢油會對河底生物產(chǎn)生危害。河流中的魚和其 他水生動物在局部地區(qū)，將被游離的油或乳化油在魚的 鰓上沾上一層油膜，或是使較小的有機(jī)體被油膜整個包 圍起來而受到傷害，一些下沉的油塊可以悶死固著在水 底的牡蠣。水中含有 0. 1% 1. 0% 的柴油對牡蠣就可觀 察到影響。水 中 含 有 3% 4% 的 柴 油，就 可 使 牡 蠣 在 一周內(nèi)死亡。在天然條件下或人工養(yǎng)殖的牡蠣收到油污 ( 特別是 重 油) 影 響 后，其 產(chǎn) 量 將 大 量 減 少，甚 至 于 絕跡?，F(xiàn)已知道，在水中含油量大于 0. 1mg / l 的 情 況 下， 魚和貝類在一天內(nèi)會出現(xiàn)油腥味，食用價值降低。石油 的特殊氣味還會影響海生物的回游路線。4. 2 促進(jìn)清污公司市場機(jī)制可以由當(dāng)?shù)睾Ｊ虏块T規(guī)定: 船舶要入港，必須由合 格的清污公司與船舶簽訂合同，通過這種方式來明確污 染事故發(fā)生后雙方的權(quán)利和義務(wù)，引入市場競爭機(jī)制， 讓有一定防污應(yīng)急設(shè)備基礎(chǔ)的企業(yè)發(fā)展起來。4. 3優(yōu)化船舶溢油應(yīng)急設(shè)備器材庫站點(diǎn)在電子海圖上運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)建立評價體系，保證救助船舶能夠迅速達(dá)到出事地點(diǎn)。4. 4加強(qiáng)船舶動態(tài)跟蹤對船舶實(shí)施動態(tài)跟蹤管理制度，對過駁船舶實(shí)施現(xiàn)場管理簽證，全部含油污水由陸地接受設(shè)施進(jìn)行回收，并安排清污公司的船舶進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)護(hù)，以便可以及時采 取措施防止事故溢油。5小 結(jié)當(dāng)前保護(hù)海洋環(huán)境和生態(tài)被社會各界重視，國際海事組織也不斷修改船舶防污染公約，對防止船舶造成海 洋環(huán)境污染的要求也越來越嚴(yán)格了。為此，我國應(yīng)健全 船舶防污染保護(hù)海洋機(jī)制。一是完善海面溢油監(jiān) 測 系 統(tǒng); 二是促進(jìn)清污公司市場機(jī)制; 三是優(yōu)化船舶溢油應(yīng) 急設(shè)備器材庫站點(diǎn); 四是加強(qiáng)船舶動態(tài)跟蹤。4健全船舶防污染保護(hù)海洋機(jī)制4. 1完善海面溢油監(jiān)測系統(tǒng)通過溢油監(jiān)測系統(tǒng)可以對溢油進(jìn)行定位，可以考慮與應(yīng)急處理和指揮決策支持系統(tǒng)相融合，自動記錄保存與抗溢油活動和溢油損害有關(guān)的行動報告，人 員 費(fèi) 用， 圖片證據(jù)等，為日后的索賠過程提供依據(jù)。一旦我國有 基金作保 障，則清污費(fèi)的補(bǔ)償問題就能得到很好 的 解 決，必將使我國清污能力有所提高，從而有助于對我國 海洋環(huán)境的保護(hù)。參考文獻(xiàn):1 中華人民共和國海洋環(huán)境保護(hù)法 2 溢油應(yīng)急培訓(xùn)教程 M 交通運(yùn)輸部海事局，2004 3 國家環(huán)境保護(hù)總局，國外海上溢油污染損害應(yīng)急措施資料匯編 4 中國海上船舶溢油應(yīng)急計劃 Discuss the elationship between the Ship Pollution and MarineEnvironmentLIN Yingyi( Fujian Chuanzheng Communication Technology College，F(xiàn)uzhou 350007)Abstract: Based on the status of marine environment pollution caused by ship，this text analyzes the way and harm of