渤海溢油污染高風(fēng)險岸灘判別及清理技術(shù)研究

錢國棟，安偉，趙宇鵬，劉保占

(中海石油環(huán)保服務(wù)(天津)有限公司 天津 300457)

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渤海溢油污染高風(fēng)險岸灘判別及清理技術(shù)研究

錢國棟，安偉，趙宇鵬，劉保占

(中海石油環(huán)保服務(wù)(天津)有限公司 天津 300457)

渤海海上油氣的開發(fā)增大了沿岸岸灘環(huán)境的溢油污染風(fēng)險,針對溢油污染岸灘采取高效的油污清理技術(shù)對岸灘環(huán)境保護(hù)具有重要意義。文章對岸灘類型及其常用清理技術(shù)進(jìn)行介紹,在對渤海溢油污染高風(fēng)險岸灘進(jìn)行判別的基礎(chǔ)上,針對性地提出各區(qū)段岸灘的溢油清理技術(shù)手段,如利用油污真空回收車、低壓水沖洗和鋪設(shè)天然吸附物、高低壓冷熱水沖洗、高壓熱水沖洗和噴灑消油劑或表面清洗劑等，為渤海沿岸岸灘可能發(fā)生的溢油污染的處置工作提供輔助決策。

海上溢油;熱水沖洗；消油劑；人工清理

渤海是目前我國海上石油開發(fā)的主要作業(yè)海域，在海上石油開采、輸運(yùn)過程中，突發(fā)的海上溢油事故對渤海沿岸岸灘環(huán)境具有污染風(fēng)險。根據(jù)國家海洋局發(fā)布的相關(guān)調(diào)查報告，2010年大連新港輸油管線爆炸事故造成大連金石灘至小平島岸線的溢油污染；2011年蓬萊19-3油田溢油事故導(dǎo)致遼寧綏中東戴河、河北唐山淺水灣和河北秦皇島昌黎黃金海岸部分岸灘受到污染[1]。

岸灘環(huán)境具有生物群落豐富但生態(tài)脆弱的特點(diǎn)，此外油污與岸灘基質(zhì)相混合會造成較長時間的殘留，進(jìn)一步增大溢油對岸灘環(huán)境的不良影響[2]。與海面漂浮的油污不同，岸灘上的油污會黏附在岸灘表面，處理難度較大，并且不同類型岸灘的油污清理手段也不相同。目前國內(nèi)大多依靠鏟車、挖掘機(jī)等大型機(jī)械或人工手段對岸灘油污進(jìn)行清理，存在效率低下或?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境損害較大等弊端?；诓澈０稙┐嬖诘囊缬臀廴撅L(fēng)險，有必要針對不同岸灘類型采取相應(yīng)的油污清理技術(shù)。

1 岸灘類型及其清理技術(shù)

1.1 岸灘類型

ITOPF、IPECA等溢油響應(yīng)組織和相關(guān)學(xué)者對岸灘的分類不盡相同[3-5]。通常根據(jù)岸灘的特點(diǎn)和沉積物顆粒的粒徑大小，將岸灘分為7種，不同類型岸灘的屬性如表1所示。

表1 岸灘類型及其屬性

1.2 常用的岸灘清理技術(shù)

岸灘溢油清理手段主要包括機(jī)械清理、人工清除、高/低壓水沖洗、清洗、沖浪洗滌和自然清除等。對于不同類型的岸灘，其清理手段也存在差異。

(1)巖石類型岸灘。巖石類型岸灘崎嶇不平，大型機(jī)械設(shè)備難以進(jìn)入現(xiàn)場作業(yè)，可考慮3種清理方式[6-7]。①在海況活動比較劇烈的巖石岸灘，盡可能依賴自然條件清除油污(如波浪沖刷)，可避免清理作業(yè)對海洋環(huán)境和生態(tài)群落造成危害。②處于高敏感區(qū)域的巖石岸灘，可采用人工刷洗或擦洗的方式清除油污。③采用高/低壓水沖洗的方式，在低壓條件下，利用現(xiàn)場海水沖洗巖石縫隙的液態(tài)油污可取得良好效果，但無法清除黏附在巖石上的老化原油；高壓熱水能夠?qū)⒗匣蛷膸r石表面沖洗清除，但可能對生態(tài)系統(tǒng)造成較大損害，作業(yè)時要注意控制沖洗的溫度和壓力；如高壓熱水沖洗仍無法清除黏附在巖石表面的油污，可先使用消油劑或表面清洗劑將巖石表面的油污潤濕再進(jìn)行沖洗。

(2)礫石類型岸灘。礫石類型岸灘被油污污染后，油污易向礫石下面的深層基質(zhì)滲透造成污染，大型機(jī)械設(shè)備移動作業(yè)困難，作業(yè)人員可進(jìn)入，可考慮3種清理方式[8-9]。①利用現(xiàn)場海水在低壓條件下沖洗礫石表面的油污，可實(shí)現(xiàn)大量液態(tài)油污的清除和回收；由于清理作業(yè)對岸灘底質(zhì)影響較大，應(yīng)慎重使用高壓熱水沖洗。②在油污污染岸灘現(xiàn)場安置清洗設(shè)備進(jìn)行礫石清洗，清洗后的礫石返回現(xiàn)場岸線，含油廢水回收處理；在沒有清洗設(shè)備的情況下，也可在現(xiàn)場挖坑，將礫石放入坑內(nèi)清洗。③礫石上的少量油污可通過人工擦拭的方式處理，也可運(yùn)到漲潮帶進(jìn)行沖浪洗滌。

(3)沙質(zhì)類型岸灘。沙灘比較平坦，方便大型機(jī)械設(shè)備和人員作業(yè)，但沙灘顆粒之間的空隙較大，易發(fā)生油污下滲對深層岸灘造成污染，可考慮6種清理方式[10-12]。①針對沙灘表面存在大片液態(tài)油污的情況，可采用真空罐車回收油污。②對沙灘表面已凝固或部分凝固的油污可原位處理，主要通過篩式或耙式設(shè)備將表層油沙混合物回收，然后經(jīng)過分離裝置將油污和沙子現(xiàn)場分離。③將被油污染的沙子轉(zhuǎn)移至場外處理，經(jīng)過清洗、分離后回收。④對于掩埋在表面沙子下面的深層油污，可采用挖掘和翻耕的手段清理。⑤對于沙子中摻混的少量油污，可將沙子推到?jīng)_浪層，通過沖浪洗滌自然清理，然后恢復(fù)原位。⑥人工回收。

(4)泥灘、鹽沼澤類型岸灘。此類岸灘的基質(zhì)較軟，大型機(jī)械設(shè)備和人員進(jìn)入困難，適合低壓沖洗或通過吸附方式回收，或放任其自然清除[13]。

(5)紅樹林類型岸灘。此類岸灘和泥灘、鹽沼澤相似，故處理方式也相同。

2 渤海高風(fēng)險岸灘

渤海是我國重要的海上油氣開采海域，目前渤海海上鉆井平臺大體可分為11個片區(qū)，包括錦州油田、綏中油田、旅大油田、秦皇島油田、南堡油田、曹妃甸油田、岐口油田、埕北油田、蓬萊油田、渤中油田和金縣油田。應(yīng)用“中國近海溢油預(yù)測預(yù)警專家系統(tǒng)”軟件，以渤海海上鉆井平臺地理位置為溢油模擬初始點(diǎn)，模擬預(yù)測各鉆井平臺發(fā)生溢油后可能的漂移軌跡及上岸情況，判定溢油可能污染的岸灘位置和區(qū)域。本研究的研究區(qū)域限于環(huán)渤海濱海城市，包括河北省、天津市、山東省和遼寧省。

根據(jù)渤海海上平臺溢油上岸情況預(yù)測結(jié)果，結(jié)合環(huán)渤海岸線類型資料[14-16]，將渤海不同區(qū)域岸灘劃分為高、低2個風(fēng)險等級(表2)。其中，秦皇島市戴河口以北至與遼寧省交界的主要岸灘類型是巖石，風(fēng)險等級低；秦皇島市戴河口以南至與唐山市交界的主要岸灘類型是沙灘，風(fēng)險等級高；唐山市大清河口以北至與秦皇島市交界的主要岸灘類型是沙灘，風(fēng)險等級高；唐山市大清河口以西至冀津北交界的主要岸灘類型是泥灘，風(fēng)險等級高。

表2 環(huán)渤海不同區(qū)域岸灘風(fēng)險

3 渤海岸灘溢油清理技術(shù)

通過在康菲溢油事故和黃島“11·22”溢油事故中的岸灘油污處置情況發(fā)現(xiàn)，目前我國岸灘油污清理手段落后、缺乏專業(yè)油污清理設(shè)備，導(dǎo)致清理作業(yè)效率較低。岸灘油污清理的應(yīng)急響應(yīng)工作應(yīng)“防”“治”并重，即在確定渤海高風(fēng)險岸灘位置和區(qū)域的基礎(chǔ)上，針對不同岸灘類型提出相應(yīng)溢油清理方案，有的放矢地開展工作。

3.1 秦皇島-唐山區(qū)段

秦皇島-唐山區(qū)段主要為沙灘。沙灘往往屬于旅游景點(diǎn)，公眾關(guān)注度較高，當(dāng)海上溢油上岸引起污染時，此類岸灘應(yīng)優(yōu)先清理，清理作業(yè)時應(yīng)注意在轉(zhuǎn)移的廢棄物中盡可能減少沙子含量以及清理和修復(fù)速度越快越好。

目前國內(nèi)對沙灘上大量油污的主要清理手段是傳統(tǒng)機(jī)械回收，包括使用挖掘機(jī)、推土機(jī)等，然后將回收的油污廢棄物通過掩埋的方式處理，回收廢棄物多但會造成大量沙子浪費(fèi)；對于油污較少的沙灘主要采用人工撿拾的作業(yè)方式，效率低、清理周期長。本研究認(rèn)為可借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對于沙灘上存留的大量液態(tài)油污，可研制輕型、高效的油污真空回收車，其可在沙灘上行駛，利用真空回收原理通過吸油軟管將液態(tài)油污回收進(jìn)入儲油槽，從而實(shí)現(xiàn)對沙灘上大量液態(tài)油污的快速有效回收和分離；對于固態(tài)或半固態(tài)的油沙混合物，可研制具有油污和沙子現(xiàn)場分離功能的清理車實(shí)現(xiàn)油污回收分離，大幅提高油污回收效率。人工清理作為一種有效的補(bǔ)充方式也值得提倡，但要注意作業(yè)人員的安全健康防護(hù)。

3.2 唐山-滄州區(qū)段和東營區(qū)段

唐山-滄州區(qū)段和東營區(qū)段主要為泥灘，在目前水平下可考慮3種手段處置油污。①利用低壓水沖洗的方式，盡可能采用現(xiàn)場海水，簡單、方便且費(fèi)用低，但回收沖洗后的油水混合物存在很大難度；②嘗試鋪設(shè)人造吸油材料和麥稈等天然吸附物，吸附淤泥岸線表面油污，但也需要回收使用后的吸油材料；③由于人員在泥灘作業(yè)難度較大，依賴自然修復(fù)也是一種措施，但要注意在受污染岸線的外圍設(shè)置隔離裝置，防止居民和其他動物誤入。

3.3 天津區(qū)段和錦州-盤錦區(qū)段

天津區(qū)段和錦州-盤錦區(qū)段主要為人工岸灘，多為水泥或混凝土等構(gòu)建的港口、碼頭、防護(hù)堤等。此類岸灘由于表面堅固，覆蓋在岸灘表面的油污幾乎不會滲透，適合采用低壓或高壓冷熱水沖洗的手段清除。對于高度風(fēng)化的固態(tài)油污，由于其與岸線表面黏附牢固，清理難度較大，可在高壓熱水沖洗效果不好的情況下，首先噴灑消油劑將表面油污潤濕和皂化，然后再進(jìn)行壓力沖洗；沖洗后的油水混合物通過布控在附近的圍油欄圍控，再利用撇油器回收。這種方式需要考慮含油廢水的處理。

3.4 煙臺區(qū)段和大連區(qū)段

煙臺區(qū)段和大連區(qū)段主要為巖石岸灘，可采用3種手段處置油污。①在海況比較惡劣的區(qū)域可不進(jìn)行人工清理作業(yè)，而是通過波浪沖刷等自然過程清除油污。②人員進(jìn)入作業(yè)區(qū)域通過高壓熱水沖洗的手段清理巖石表面油污，在作業(yè)區(qū)域周圍布控圍油欄，將油污圍控并回收。該方法對清除風(fēng)化油污比較有效，但同時會對生態(tài)環(huán)境造成損害，因此在作業(yè)過程中應(yīng)注意沖洗的溫度和壓力等。③對于附著在巖石表面的高度風(fēng)化原油，可通過噴灑消油劑或表面清洗劑輔助高壓熱水沖洗的作業(yè)方式開展。使用消油劑會形成大量的分散油污，可能對近岸水體水質(zhì)造成嚴(yán)重污染；表面清洗劑作為消油劑的替代物，可將黏附在巖石上的油污沖洗下來，又不會造成大量油污的分散，具有廣闊應(yīng)用前景。

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Identification of High Risk Shoreline and Cleanup Technology of Oil Spill in Bohai Sea

QIAN Guodong，AN Wei，ZHAO Yupeng，LIU Baozhan

(China Offshore Environmental Service(Tianjin)Co.Ltd.，Tianjin 300457，China)

The development of offshore oil and gas in Bohai Sea has increased the risk of oil spill pollution on shoreline,and the building of effectively shoreline cleanup technology has great significance on shoreline environmental protection.In this study,the shoreline types and common cleanup technologies were introduced,and based on the identification of high risk shoreline along the coast of Bohai Sea,cleanup technologies for each segment were proposed,such as the use of oil vacuum recovery vehicles,low pressure water washing and laying of natural adsorbents,high and low pressure hot and cold water rinse,high pressure hot water washing and spraying oil or surface cleaning agent,etc.The results can provide assistant decision-making for shoreline oil cleanup.

Oil spill at sea，Hot water rinse,Oil remover,Manual cleaning

2016-12-12；

2017-05-15

中海油能源發(fā)展安全環(huán)保公司項(xiàng)目“岸灘溢油應(yīng)急處置技術(shù)研究”(RLXMLZ-2015-09).

錢國棟，博士，研究方向?yàn)槭臀廴痉乐渭夹g(shù)，電子信箱：qiangd@coes.org.cn

P7

A

1005-9857(2017)06-0057-04