海洋石油勘探開發(fā)污染物排放管控分析與建議

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極。預(yù)計(jì)2022年中國海洋原油產(chǎn)量達(dá)到5 760萬t,繼續(xù)保持全國原油增量的領(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]。國際社會(huì)各國國內(nèi)立法和國際條約之間對(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。在各國際公約、區(qū)域性條約和可參考的國內(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。不同國家和組織對(duì)分區(qū)距離的規(guī)定不盡相同?！秶H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、英國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、科威特公約及英國和澳大利亞的要求一致,都是100 mg/L,其他國家則相對(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。灰水指“除黑水外的其他生活廢水,包括洗碟水、淋浴水、洗衣水以及洗臉?biāo)取薄４蒙钗鬯幚硌b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)一步消減污染物排海總量,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)國家節(jié)能減排政策和國家海洋局排污費(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)污染物排放的國內(nèi)管控要求來看,總體而言國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較為嚴(yán)格。未來建議結(jié)合國內(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。