船舶运输危险化学品水上泄漏应急处理研究
时间：2023-02-24 21:00:05 来源：千叶帆 本文已影响人
尹来平
（长江南京水上应急救助基地，江苏南京 210011）
随着我国船舶运输事业的不断发展和陆路运输成本的持续提高，水路运输危险化学品范围和数量等也在日益增加，发展至今，船舶运输化学危险品的种类已发展至爆炸品、压缩（液化）气体、易燃液体、易燃固体、氧化剂和有机过氧化物、毒害品、放射性物质以及腐蚀品等9个领域，在一定程度上增加了危险化学品泄漏的风险，因此，急需构建切实、可行、高效的化学危险品泄漏应急处置方案。此外，随着工业化、城镇化以及人口密集化等趋势的不断显现，我国所消耗的环境资源已接近发达国家水平，而水资源作为日常生活与生产中不可或缺的基础能源，其消耗情况、被污染程度等更是居于世界前沿。危险化学品在运输途中一旦发生泄漏事故，就会对海洋生态环境、水质状况等造成致命的影响，继而威胁着水资源的安全性、稳定性以及持续性，因此，建立完善的危险化学品泄漏应急事件处置方案，已成为保障我国水资源安全的必由之路。在互联网经济飞速发展、市场经济体制日益完善以及世界经济一体化趋势逐步显现等因素的共同作用下，化学危险品行业所面临的竞争压力也在不断增大，一旦在运输过程中出现泄漏事故，就会造成巨大的经济损失，极不利于企业的生存与发展。所以，必须建立切实可行的化学危险品泄漏处置方案。综上所述，对本课题进行深入的分析与研究具有十分重要的意义。
引发船舶运输危险化学品泄漏的原因主要集中体现在人为因素、船舶因素、客观因素以及适运条件等方面：①人为因素。人为因素指的是运输人员的责任意识和专业素养。其中专业素养指的是在运输危险化学品之前，运输人员所掌握的相关知识和信息。例如，当运输人员未全面掌握危险化学品物理性质、化学性质等信息时，就无法采取有效的措施和方案控制危险化学品的泄漏和蔓延；
而责任意识则是指运输人员自身的安全意识和责任意识。例如，一旦运输人员未能按时巡查船舶运行状况、危险化学品存放环境，就会出现因船舶老化或危险化学品错误堆放等原因导致泄漏事故发生的风险。②船舶因素。船舶适装条件依然是制约危险化学品运输状况的主要因素。一些企业为了控制运输成本，常常将危险化学品运输任务派发给没有相关运输资质的公司和团队，使危险化学品在运输过程中，经常出现因船舶密封性、稳定性以及牢固性不达标等原因引起的泄漏事故[1]。③客观因素。客观因素指的是危险化学品在运输期间所面对的天气状况。如大风浪、大雾、强降雨等恶劣天气的存在，会导致船舶出现碰撞、搁浅等安全事故。④适运条件因素。船舶运输对危险化学品的包装、积载、隔离等有着严格的要求，且大多数危险化学品都具有极强的腐蚀性、易挥发性以及易燃易爆性，如果不能对其进行严格的包装和保存，势必会增加危险品在运输途中发生泄漏的风险。
2.1 船舶运输苯乙烯泄漏的特征
苯乙烯是当前水路运输中最为常见的危险化学品，研究其水上泄漏原因和扩散方式具有一定的代表性。苯乙烯（MARPOL分类Y）是一种油性液体，具有易漂浮、易燃、有毒、极微溶于水以及存在爆炸风险等特征，一旦发生泄漏，极易危害人类、水质以及鱼类，且危害持续时间长[1]。苯乙烯的扩散行为同时受到溢油量、气温、水温和风速以及大气湍流等因素的影响，且有少量的苯乙烯会溶于水，威胁海洋生物的生命安全，同时还会有少量溶解后的苯乙烯会停留在鱼蟹等生物体内，致使生物发生遗传变异。此外，苯乙烯一旦蒸发到空气中，还会进一步形成苯乙烯云长期停留在水域上空，给该区域水质造成长时间的影响。因此，研究苯乙烯水上泄漏时间及控制措施具有十分重要的意义。为准确反应温度、风速、波浪等对苯乙烯扩散行为的影响，设计了ALOHA模型和Chem map模型去模拟苯乙烯在大气和水中的泄漏，并将泄漏事故的相关条件设置为：泄漏量1 000kg/h、总泄漏量500t、温度10℃、风速2.5m/s和8m/s、波浪高度1m、逆流流速0.5节，具体监测数据如表1所示。
表1中的A表示可感知苯乙烯气味，但不会对人体造成危害，B表示需要使用个人防护设备，如防护服、防护面罩等，C表,需要使用自备呼吸设备（SCBA），D表示苯乙烯浓度达到爆炸限制，需要使用自备呼吸设备和防爆服。此外，苯乙烯在水中的扩散预测使用的是Chem map模型，主要模拟的是泄漏量500t、风速2.5m/s和8m/s情况下，苯乙烯在水中发生的扩散行为，得出苯乙烯在水环境中发生泄漏事故时，如果时间没有超过1h，则大多数的苯乙烯都处于漂浮于水面的状态，时间超过1h后，苯乙烯就会逐步挥发到空气中，且随着风速的增加，苯乙烯的挥发速度加快，在风速2.5m/s时500t的苯乙烯挥发到空气中需要9h，而在风速8m/s时的条件下，500t苯乙烯只需要3h就能完全挥发到空气中。
表1 ALOHA在大气扩散状态下的监测结果
2.2 船舶运输苯乙烯泄漏的案例分析
2.2.1 事故经过
2001年4月17日8：00左右，大勇轮在长江口水域附近（31°03"4N/122°46"5E）与大望轮发生剧烈碰撞，造成大勇轮右舷严重受损，导致右3舱及右4舱全部638.806t苯乙烯泄漏，并随海流呈带状迅速向四周扩散，扩散范围半径达20海里左右，事故现场弥漫着浓烈的苯乙烯气味[3]。从外观看，大勇轮右4舱船墙出现V字形缺口，4舱甲板破口呈八型缺口，纵深至甲板中部，且右4舱舱中隔壁大面积凹陷，甲板管路及步桥严重弯曲断裂，右3舱与右4舱隔板与甲板交角处破损，大勇轮船体结构受到严重破坏，存在断裂或倾覆的潜在危险。
2.2.2 污染情况
此次碰撞事故对当地的海洋及大气环境造成严重损害，从市环境监测中心现场监测的数据看，事发现场附近空气中苯乙烯含量达55mg/m3，为正常数据的18倍，海水中苯乙烯含量达40.5mg/L，均远远超出正常人群和环境所能承受的上限值。另外事发地点地处近岸水产资源保护区（169渔区），正是重要的鱼、虾、蟹苗的洄游产卵通道，而且该水域拥有小黄鱼、带鱼、黄鲫、梭子蟹、银鲳、海鳗、鲐鱼、黄姑鱼、凤鲚等鱼类资源，苯乙烯的大量泄漏势必给该水域的渔业资源带来不可估量的损失。
3.1 处理技术
苯乙烯具有遇水之后，会表现出相应的挥发性、漂浮性以及微溶于水性，因此，在开展应急处置工作时，需要使用到以下处理技术。
3.1.1 挥发型危险化学品
泄漏事故的应急处置技术：①喷雾稀释。采用移动式气体捕消器、开花水枪、喷雾水枪、大型喷雾器等对挥发型危化品进行稀释或驱散，降低泄漏现场毒气浓度或破坏燃烧、爆炸条件。②化学洗消。根据危险化学品的化学性质，配制化学洗消剂，利用大型喷雾器或喷雾水枪对泄漏危险区域的挥发型气体云团实施洗消，彻底消除其危害后果。③强力驱散。利用动力机械排风装置对挥发型泄漏物实施强力驱散，降低污染区域挥发性气体浓度，减轻事故危害。
3.1.2 漂浮型危险化学品
泄漏事故的应急处置技术：①泡沫覆盖。一方面能降低泄漏物挥发，另一方面，在漂浮型泄漏物上使用泡沫也能够限制其在水表面的扩散。②围油栏围控。为了防止漂浮型危险品的扩散，便于漂浮型危险化学品的清除，而采用的一种能够把危险化学品漂浮层限制在一定范围的方法。③分散剂法。喷洒分散剂能使漂浮型危险化学品分散成微小颗粒，使其在波浪或外加搅拌力的作用下分散到水体中，从而加速水上危险化学品被水中微生物降解的过程，达到降低污染和尽快消除漂浮型危险化学品的目的。
3.1.3 溶解型危险化学品
泄漏事故的应急处置措施：①化学洗消。根据泄漏物的化学性质，选择合适的洗消剂，如氧化还原剂中和剂等对污染水域实施洗消处置，降低或消除溶解型危险化学品对水域的污染。②絮凝法。可向泄漏危险水域中添加絮凝剂，使水中的溶解型危险化学品与絮凝剂结合，降低危险化学品在水中的溶解度，从而减少事故危害。③活性炭吸附。利用多孔性活性炭对溶解型危化品进行吸附，使其吸附在活性炭上，从而降低其污染程度。
3.2 处理流程
根据苯乙烯有毒、易挥发、微溶于水、易燃易爆等特性，将此类化学危险品泄漏事故的应急处理措施设置如下：
（1）警戒。准确监控泄漏区域和苯乙烯的扩散速度，设置海上隔离区、空中隔离区以及陆地隔离区，尽量控制苯乙烯的扩散区域。
（2）消除船舶安全隐患。检查并关闭船舶上一切可能出现燃烧和产生热量的设备，并采取喷洒水雾的方式降低甲板温度、稀释苯乙烯浓度；
快速确立泄漏部位进行堵漏处理，如果储罐处于封闭区域，还需要对该区域进行通风处理，同时要求操作人员避免接触苯乙烯液体和吸入苯乙烯气体。
（3）构建火灾应急措施。当在船舶上发生火灾时，要第一时间佩戴好呼吸装备，并使用粉剂、AFFF、泡沫、CO2等进行灭火。具体注意事项有：①当火势很小时，可使干冰灭火器，禁止采取打水冲刷的方式灭火；
②使用船舶自带的灭火系统扑灭产生的船火，可采用流动水持续冲刷的方式降低易燃物体的温度。
（4）转移。当船舶出现搁浅情况且苯乙烯存储罐没有损坏时，可采取及时转移货物的方式，降低苯乙烯发生泄漏的风险，转移措施为：①当需要使用聚光物体照明时，一定要实现查验设备是否防爆，是否会产生火花。②在转移苯乙烯的过程中，要严格核查存储罐是否有多余的空间，并使用氮气填充剩余空间，避免因搬运不当、苯乙烯晃动剧烈等原因引发泄漏事故。
（5）清污。苯乙烯有轻微黏性，扩散速度十分快，且会随着温度的升高加快蒸发速度，因此，在对其进行清污处理时，需要注意以下几个方面：①采用收油机（skimmer）和围油栏减缓苯乙烯扩散速度。②运用聚丙烯纤维等不可燃吸着剂凝聚苯乙烯。③根据苯乙烯浓度选择恰当比例的分散剂加快扩散速度，避免因浓度过高导致应急救援人员中毒、泄漏物燃烧或爆炸等安全事故的出现。④絮凝沉降和选择性吸附作为当前国内外使用最为广泛的水环境污染物消减工艺，具有成本低廉、操作简便以及适用范围广等优势，但是，一旦出现污染环境大、污染物种类多等流域水污染事件时，上述方法就很难实现在短时间内控制污染态势的目的。
虽然运用船舶运输危险品成本低廉、运输效率高以及输送能力强等优势，但是，受危险品具有有毒、易挥发、易燃易爆等性质的影响，一旦在运输过程中发生泄漏，就会对生态环境、工作人员以及海洋生物等造成致命的影响。我国在开展危险化学品泄漏事故时，普遍存在着化学品事故应急机制不健全、处置技术不成熟以及应急设备匮乏等问题。因此，在今后的工作中应不断总结和积累工作经验，积极完善自身的专业知识和业务水平，才能及时全面准确地控制船舶运输化学危险品泄漏事故，为我国践行OPRC-HNS公约提供充足的人力资源保障。
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