吳 迪 叢丕福 程嘉熠 王曉萌 蘇 晴 周 鑫 劉 珂 韓建波

(1.中海油研究總院有限責(zé)任公司;2.國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心)

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,陸地能源日趨緊張,海洋石油開發(fā)已成為人類獲取能源的另一重要途徑,海洋能源將成為能源增長(zhǎng)的原動(dòng)力[1]。近年來,隨著海洋石油勘探開發(fā)技術(shù)的不斷提升,海洋石油的開采力度逐漸加大,海上油氣開發(fā)已經(jīng)成為重要的能源增長(zhǎng)極。預(yù)計(jì)2022年中國(guó)海洋原油產(chǎn)量達(dá)到5 760萬t,繼續(xù)保持全國(guó)原油增量的領(lǐng)軍地位。海洋油氣開發(fā)的廣度和強(qiáng)度在逐漸加大,海洋環(huán)境污染事件逐步增多。為了加強(qiáng)對(duì)我國(guó)海洋石油勘探開發(fā)過程中污染物的排放管理,2009年GB 4914—2008《海洋石油勘探開發(fā)污染物排放濃度限值》(以下簡(jiǎn)稱為GB 4914)頒布實(shí)施[2]。隨著海洋石油開發(fā)污染海洋事件的不斷出現(xiàn),現(xiàn)有海洋石油勘探開發(fā)管理體系不完善,部分石油勘探開發(fā)管控要求不明確、不完備,部分污染要素采樣測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)缺乏可操作性等矛盾逐漸顯現(xiàn),海上石油勘探開發(fā)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作還有很大的發(fā)展空間[3-4]。國(guó)際社會(huì)各國(guó)國(guó)內(nèi)立法和國(guó)際條約之間對(duì)于海上石油鉆井平臺(tái)是否劃入“船舶”范圍,有著不同的法律規(guī)定。在各國(guó)際公約、區(qū)域性條約和可參考的國(guó)內(nèi)法中,雖然有諸多關(guān)于防治海上石油污染的規(guī)定,但是有部分將鉆井平臺(tái)納入了船舶范疇進(jìn)行管理規(guī)范。因此,收集總結(jié)國(guó)內(nèi)外海洋石油勘探開發(fā)和船舶在排放污染物管控方面的要求,思考并解決執(zhí)行和監(jiān)管中遇到的問題,有助于進(jìn)一步規(guī)范海洋油氣開發(fā)要求,加強(qiáng)海洋油氣行業(yè)的環(huán)保措施,有效降低乃至避免海洋石油勘探開發(fā)所造成的污染,更好地滿足海洋石油勘探開發(fā)方面的環(huán)保要求。

1 分區(qū)距離

分區(qū)距離指的是石油勘探開發(fā)過程中對(duì)污染物排放分級(jí)管控所依據(jù)的空間距離。不同國(guó)家和組織對(duì)分區(qū)距離的規(guī)定不盡相同。《國(guó)際防止船舶造成污染公約》(MARPOL)是防止船舶因操作或意外原因污染海洋環(huán)境的主要國(guó)際公約(以下簡(jiǎn)稱為MARPOL公約)[5]。該公約適用于航行船舶以及固定或浮動(dòng)式平臺(tái)。該公約一共包含六個(gè)附錄,主要對(duì)6類有害物質(zhì)的處理和排放(包括排放入海和排放到大氣)做出詳細(xì)要求,包括附錄Ⅰ(礦物油)、附錄Ⅱ(散裝運(yùn)輸?shù)挠卸疚镔|(zhì))、附錄Ⅲ(包裝形式運(yùn)輸?shù)挠泻ξ镔|(zhì))、附錄Ⅳ(生活污水)、附錄Ⅴ(垃圾)和附錄Ⅵ(空氣污染)。MARPOL公約附錄Ⅳ規(guī)定“禁止直接排放生活污水,除非船舶配備有經(jīng)認(rèn)可的生活污水處理裝置,或在距離最近陸地3海里以外排放經(jīng)粉碎和消毒的生活污水。12海里以外可排放未經(jīng)粉碎和消毒的生活污水”。美國(guó)、英國(guó)和澳大利亞等也都是采用3海里和12海里為依據(jù)來劃分[6]。對(duì)于鉆井液和鉆屑以及生活垃圾,大部分公約標(biāo)準(zhǔn)也都是以3海里和12海里為分級(jí)管控要求。國(guó)內(nèi)對(duì)海洋石油平臺(tái)生產(chǎn)水、鉆井液和鉆屑的管控要求標(biāo)準(zhǔn)主要是GB 4914。在生活污水和生活垃圾管控方面,除了GB 4914外,船舶相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也可參考。

GB 4914在海區(qū)等級(jí)劃分時(shí)以特定海域和距離海岸4海里以內(nèi)的海域、4～12海里內(nèi)的海域、其他海域等標(biāo)準(zhǔn)來劃分海區(qū)等級(jí)。這是參照GB 3552—83《船舶污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》制定。該標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)不同類型的污染物以距最近陸地4海里以內(nèi)海域、4～12海里范圍內(nèi)的海域、12海里以內(nèi)海域、25海里以內(nèi)海域等為海區(qū)等級(jí)劃分依據(jù)的。2018年新修訂的GB 3552—2018《船舶水污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡(jiǎn)稱GB 3552)[7]已參照MARPOL公約附錄Ⅳ,按距陸地3海里、12海里為基準(zhǔn)對(duì)生活污水排放做出不同要求。因此海區(qū)等級(jí)劃分也可參照相關(guān)公約標(biāo)準(zhǔn)的變化以3海里和12海里為依據(jù)進(jìn)行分區(qū)距離調(diào)整優(yōu)化。

2 生產(chǎn)水

不同國(guó)家和組織[8-17]對(duì)石油勘探開發(fā)生產(chǎn)水的含油濃度要求如表1所示。

OSPAR公約即《保護(hù)東北大西洋海洋環(huán)境公約》,是東北大西洋的沿岸國(guó)為保護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)而締結(jié)的一項(xiàng)區(qū)域性公約,主要目的是為防止來自陸地、近海設(shè)施排放的污染物和海洋傾倒廢物污染海洋。OSPAR公約要求海上設(shè)施排放生產(chǎn)水的月均含油濃度不得超過30 mg/L,允許的最大含油濃度不超過100 mg/L,12 h內(nèi)排放的生產(chǎn)水含油量不得超過1 t。由表1可見,不同國(guó)家和組織對(duì)月均排放濃度要求基本接近,但對(duì)單日最大濃度要求差別較大,OSPAR公約、科威特公約及英國(guó)和澳大利亞的要求一致,都是100 mg/L,其他國(guó)家則相對(duì)嚴(yán)格且比較接近,單日最大濃度約為30～40 mg/L。

相比而言,中國(guó)GB 4914標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于生產(chǎn)水進(jìn)行分級(jí)分區(qū)管控,一級(jí)海域的管控相對(duì)嚴(yán)格,與歐洲最嚴(yán)格的管控要求相當(dāng),三級(jí)海域的管控要求略有寬松,與其他公約組織或國(guó)家相比,處于中等水平。

3 鉆井液和鉆屑

鉆井液由水或油、黏土、化學(xué)處理劑及一些惰性物質(zhì)組成,在石油勘探開發(fā)鉆井過程中用來潤(rùn)滑和冷卻鉆頭、攜帶鉆屑、平衡地層壓力和穩(wěn)定井壁等。不同國(guó)家和組織對(duì)于鉆井液和鉆屑的管控要求如表2所示。

表2 不同國(guó)家和組織對(duì)石油勘探開發(fā)過程鉆井液和鉆屑的管控要求

海上鉆井對(duì)海洋環(huán)境的污染主要包括鉆屑污染、廢棄鉆井液污染、廢水污染、鉆井過程中噪聲污染和棄置鉆井平臺(tái)污染等,其中鉆屑、鉆井液和廢水是主要污染物。就鉆井液體系來說,國(guó)內(nèi)外均把鉆井液分為水基鉆井液和非水基鉆井液。非水基鉆井液包括油基鉆井液和合成基鉆井液。鉆屑分為水基鉆井液鉆屑和非水基鉆井液鉆屑。鉆井液對(duì)環(huán)境的影響程度取決于所使用的鉆井液類型和主要的環(huán)境條件。在海上,較之油基鉆井液,各種水基鉆井液通常危害性最小。不同國(guó)家和組織對(duì)于鉆井液和鉆屑的管控要求有所不同。根據(jù)表2來看,對(duì)水基鉆井液一般要求較為寬松,部分可以直接排放,部分要求離岸一定距離排放,也有的則是禁止排放。而對(duì)于油基鉆井液和合成基鉆井液基本所有國(guó)家或組織要求都是禁止排放。對(duì)于鉆屑,對(duì)油基鉆井液和合成基鉆井液伴隨產(chǎn)生的鉆屑控制嚴(yán)格,一般禁止排放。一般要求含油量不超過1%,重晶石干重計(jì),汞含量不超過1 mg/kg,鎘含量不超過3 mg/kg。

國(guó)標(biāo)GB 4914要求非水基鉆井液(油基鉆井液和合成基鉆井液)不得排放入海。其他水基鉆井液、水基鉆井液鉆屑和非水基鉆井液鉆屑達(dá)到以下要求經(jīng)批準(zhǔn)后可向海排放:一級(jí)含油量≤1%,二級(jí)≤3%,三級(jí)≤8%;重晶石干重計(jì),一、二、三級(jí)都是要求汞含量不超過1 mg/kg,鎘含量不超過3 mg/kg。上述要求與國(guó)際上對(duì)海洋石油平臺(tái)的排放要求基本一致。

4 生活污水

4.1 污水定義

MARPOL公約中《附錄Ⅳ 防止船舶生活污水污染規(guī)則》把船上產(chǎn)生的污水廢物分為黑水和灰水兩類,統(tǒng)稱為廢水。黑水具體指船上產(chǎn)生的如下廢物:

1)各種形式的廁所排出物和其他廢棄物;

2)醫(yī)務(wù)室(藥房、病房等)的面盆、洗澡盆和這些處所排水孔的排出物;

3)裝有活畜活禽等處所的排出物;

4)混有上述排出物的其他廢水。

《附錄Ⅴ 防止船舶垃圾污染規(guī)則》的實(shí)施指南中,明確給出了灰水(grey water)的定義:灰水是指洗碗水、淋浴、洗衣房、浴缸和洗臉盆排水管的排水。

國(guó)內(nèi)關(guān)于海上生活污水標(biāo)準(zhǔn)政策較多。除了GB 4914和GB 3552外,還有2015年修訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 10833—2015《船用生活污水處理設(shè)備技術(shù)條件》[18]和2018年1月生態(tài)環(huán)境保護(hù)部頒布的《船舶水污染防治技術(shù)政策》[19]。《船用生活污水處理設(shè)備技術(shù)條件》在把生活污水稱為“黑水”的基礎(chǔ)上,新增了“灰水”的定義?；宜浮俺谒獾钠渌顝U水,包括洗碟水、淋浴水、洗衣水以及洗臉?biāo)取?。船用生活污水處理裝置隨著該標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施,也都已升級(jí)改造為具備綜合處理“黑水”和“灰水”的能力。

《船舶水污染防治技術(shù)政策》中則明確提出生活污水是指船舶上主要由人員生活產(chǎn)生的污水,分為黑水和灰水兩類,其中黑水包括:1)任何形式便器的排出物和其他廢物;2)醫(yī)務(wù)室(藥房、病房等)的洗手池、洗澡盆,以及這些處所排水孔的排出物;3)裝有活的動(dòng)物處所的排出物;4)混有上述排出物或廢物的其他污水?；宜侵竵碜韵赐胨?、廚房水槽、淋浴、洗衣、洗澡池和洗手池下水道的排水,不包括來自貨物處所的排水。

目前在國(guó)內(nèi)海洋設(shè)施排放生活污水管控標(biāo)準(zhǔn)方面GB 4914和GB 3552這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在分級(jí)管控和排放污染物種類及濃度限值等方面有所差異[20]。GB 3552中生活污水定義實(shí)際上只有黑水概念,未包括灰水。但在后面附表中加上了灰水概念,在后面船舶垃圾分類表中提到了灰水。生活廢棄物定義為“船上起居處所產(chǎn)生的各類廢棄物,不包括生活污水和灰水(洗碟水、淋浴水、洗衣水、洗澡水以及洗臉?biāo)?”。早期海上開發(fā)活動(dòng)中,海洋油氣田作業(yè)人員常常在海上長(zhǎng)期作業(yè)值守,很難要求他們把淋浴、洗衣用水和廚房、廁所清潔用水區(qū)別處理分別排放。近幾年,為進(jìn)一步消減污染物排?？偭?渤海海域部分海上油氣田開始將“灰水”過濾后與生產(chǎn)水一同回注地層,“黑水”單獨(dú)進(jìn)入生活污水處理裝置處理后外排。

而GB 4914中生活污水定義為“由海上鉆井平臺(tái)、油氣生產(chǎn)設(shè)施區(qū)的廚房、洗手間排出的含有洗滌劑的污水,廁所排出的含有糞、尿的污水以及醫(yī)務(wù)室排出的污水”[2]。這個(gè)定義,雖然考慮了廚房、洗手間排出的含有洗滌劑的污水,但沒考慮淋浴、洗衣等日常生活廢水,沒有把傳統(tǒng)意義上的“灰水”概念都涵蓋在內(nèi),因此需要進(jìn)一步補(bǔ)充明確。

4.2 排放要求

MARPOL公約禁止直接排放生活污水,除非船舶配備有經(jīng)認(rèn)可的生活污水處理裝置,或在距離最近陸地3海里以外排放經(jīng)粉碎和消毒的生活污水。12海里以外可排放未經(jīng)粉碎和消毒的生活污水。船速不低于4節(jié),且排放速率不超過主管機(jī)關(guān)制定的標(biāo)準(zhǔn)。MARPOL公約附錄Ⅳ(生活污水)則根據(jù)2010年1月1日前后安裝(更換)污水處理裝置的不同而分別要求BOD5、SS、耐熱大腸菌群數(shù)、CODCr、pH值、總氯(總余氯)。

GB 3552標(biāo)準(zhǔn)對(duì)船舶生活污水排放,增加pH值、CODCr、總氯(總余氯)、總氮、氨氮和總磷等污染物控制項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)船舶與海洋石油生活污水污染物排放限值對(duì)比見表3。

表3 國(guó)內(nèi)海洋石油開發(fā)與船舶生活污水污染物排放限值比較

2012年1月1日前安裝(更換)污水處理裝置的要求BOD5、SS、耐熱大腸菌群數(shù)(個(gè)/L)三個(gè)指標(biāo),2012年1月1日后安裝(更換)污水處理裝置的除上述三個(gè)指標(biāo)外,還要求CODCr、pH值(無量綱)、總氯(總余氯)。而對(duì)CODCr的要求較GB 4914嚴(yán)格,濃度限值是125 mg/L。GB 4914中生活污水只對(duì)CODCr做出濃度限制,GB 4914中CODCr濃度限值是:一、二級(jí)海域?yàn)?00 mg/L;三級(jí)海域500 mg/L。

我國(guó)船舶生活污水排放執(zhí)行與MARPOL公約附錄Ⅳ對(duì)應(yīng)的GB 3552,該標(biāo)準(zhǔn)中僅對(duì)距陸地3海里以內(nèi)的海域有具體的排放污染物濃度限制,而其他海域僅有粉碎消毒和船速要求,未做濃度要求。排放控制要求與MARPOL公約保持銜接,污染物排放限值方面對(duì)于2021年以后安裝生活污水處理裝置的客運(yùn)船舶,略嚴(yán)于MARPOL公約的要求。

生活污水的排放,目前GB 4914比GB 3552要嚴(yán)格很多。GB 4914對(duì)于全海域包括一、二、三級(jí)海域,無論是12海里內(nèi)外都有明確的COD排放濃度限值要求,級(jí)別越高要求越嚴(yán),對(duì)超過12海里的三級(jí)區(qū)域還做出COD小于500 mg/L的限制。一、二級(jí)海域還有糞便的粉碎消毒要求。而船舶標(biāo)準(zhǔn)中僅對(duì)3海里以內(nèi)(含)海域做出明確嚴(yán)格的濃度排放限制,其他海域只有粉碎消毒和排放速率要求。3海里以內(nèi)可以處置在污染物濃度限值達(dá)標(biāo)后航行排放。COD排放標(biāo)準(zhǔn)125 mg/L要嚴(yán)于GB 4914。而GB 4914在一級(jí)海域以內(nèi)要求是300 mg/L。

因此可以考慮參照國(guó)內(nèi)外船舶污染物排放要求,在一、二級(jí)海域外適當(dāng)放寬要求,其他海域取消具體排放濃度限值要求,只做粉碎、消毒和排放速率要求。

4.3 測(cè)試方法及指標(biāo)體系

當(dāng)前海洋石油勘探開發(fā)平臺(tái)生活污水檢驗(yàn)測(cè)定方法要求已不能滿足需求。生活污水中的COD測(cè)定方法在GB 4914規(guī)定為重鉻酸鹽法(GB/T 11914—89)。2017年生態(tài)環(huán)境部對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂,用HJ 828—2017重鉻酸鹽法替代對(duì)測(cè)定生活污水中的COD。在實(shí)際中,海上生產(chǎn)設(shè)施由于采用電解法處理生活污水,經(jīng)常會(huì)混入部分海水,導(dǎo)致處理后的生活污水中氯離子濃度高,超過重鉻酸鹽法的氯離子檢測(cè)要求,容易造成較大誤差。因此對(duì)于稀釋后含氯化物濃度大于1 000 mg/L的含鹽水體,重鉻酸鹽法并不適用。為了降低氯離子的干擾稀釋樣品經(jīng)常導(dǎo)致COD出現(xiàn)未檢出或者低于方法檢出限、方法測(cè)定下限的結(jié)果,導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不可信。而高錳酸鉀法氧化率較低,適合測(cè)定COD含量較低的水質(zhì),因此對(duì)于COD值相對(duì)較高的生活污水更不適用。這也是國(guó)際上測(cè)定污水COD大都采用重鉻酸鹽法的原因。

如何消除氯離子對(duì)COD測(cè)定值的干擾已成為環(huán)境監(jiān)測(cè)關(guān)注的焦點(diǎn)。因此,建議在檢驗(yàn)測(cè)定方法中增加專門針對(duì)海洋石油勘探開發(fā)生活污水中COD檢測(cè)的方法。HY/T 264—2018《海洋石油勘探開發(fā)生活污水化學(xué)需氧量的測(cè)定 硝酸銀屏蔽-重鉻酸鹽氧化法》適用于氯離子質(zhì)量濃度不大于20 g/L的海洋石油勘探開發(fā)過程中產(chǎn)生的含氯生活污水中COD的測(cè)定,其他行業(yè)的生活污水的COD測(cè)定也可參照使用。

目前對(duì)于生活污水指標(biāo)體系問題,生活污水氯離子濃度高存在COD出現(xiàn)檢測(cè)偏差問題。而原來根據(jù)國(guó)家節(jié)能減排政策和國(guó)家海洋局排污費(fèi)收取的有關(guān)規(guī)定[21],管理監(jiān)測(cè)部門目前只對(duì)COD進(jìn)行檢測(cè),BOD5未進(jìn)行檢測(cè)。另外BOD5的現(xiàn)場(chǎng)化驗(yàn)不容易操作,如果污水拿到陸地檢測(cè),由于路途時(shí)間等限制,水樣性質(zhì)會(huì)發(fā)生改變。因此未來如何進(jìn)一步研究完善生活污水污染控制指標(biāo)體系是一個(gè)值得深入研究思考的問題。

5 結(jié) 論

總體看,不同國(guó)家和組織對(duì)石油勘探開發(fā)中的要求大體上一致,個(gè)別有所差別,其中包括生產(chǎn)水、鉆井液和鉆屑、生活污水等各方面。

從海洋石油勘探開發(fā)污染物排放的國(guó)內(nèi)管控要求來看,總體而言國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較為嚴(yán)格。未來建議結(jié)合國(guó)內(nèi)海洋石油勘探開發(fā)行業(yè)污染物排放水平、治理技術(shù)發(fā)展、海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求綜合設(shè)定海洋石油勘探開發(fā)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)體系,包括在分區(qū)距離、生活污水定義、污染要素測(cè)定方法方面進(jìn)一步優(yōu)化完善。

1)建議海區(qū)等級(jí)劃分可依據(jù)特定海域和距離海岸3海里以內(nèi)(含)的海域、3～12海里范圍內(nèi)的海域、其他海域等進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

2)生活污水定義進(jìn)一步補(bǔ)充明確,明確黑水和灰水定義與范圍,并分別明確管控要求。

3)污染要素測(cè)定方法可根據(jù)調(diào)研和實(shí)驗(yàn)結(jié)果適當(dāng)調(diào)整優(yōu)化。