国外海上溢油应急快速反应技术现状及趋势（一）

发布者： 文章来源：国家发改委网

海上溢油属突发性海洋污染事故，需要人们作出快速的应急反应，尽可能予以控制、回收和清除，以减少所造成的环境污染损害。然而，海上溢油应急反应和清污作业的环境条件通常比较恶劣和复杂，溢油在风浪流及光照等自然因素的联合作用下，位置和形态又在不断地变化，因此，应急反应和清污作业的困难程度大、技术要求高，需要特殊的关键技术给予支持。

国外支持溢油应急快速反应行动的相关技术主要有以下六方面：1、海陆空立体化溢油应急反应系统、

2、航空遥感监视监测海上溢油、

3、海上溢油浮标跟踪定位技术、

4、溢油预测与预警技术、

5、海上溢油应急反应决策辅助支持系统6、海上溢油控制与清除对策。

（三）航空遥感监视监测海上溢油

由飞机载携的海上溢油监视监测航空遥感平台具备了启航快、机动灵活、距海面高度适宜的特点，相对于卫星遥感平台而言，容易获得实时、清晰的大尺度溢油监视监测图像，有利于应急快速反应的实现。多年来的理论研究和应用实践表明：雷达、热红外、可见光是最重要的溢油成像波段，相应的机载真实孔径侧视雷达（SLAR）、红外扫描仪和可见光成像仪是基本的遥感技术装备。

加拿大环境技术中心对欧美九国在海洋溢油监测中应用遥感技术的调查结果显示，应用航空遥感平台的国家达到了100%，而应用卫星遥感平台的国家为44%；主要的航空遥感技术按其应用国家的数量排序依次为：可见光、红外、侧视雷达、紫外、激光荧光、微波辐射、合成孔径雷达遥感技术；卫星遥感技术则主要使用合成孔径雷达遥感技术。

国外机载海上溢油遥感监视监测技术主要分为两大部分：（1）机载溢油遥感探测、成像仪器（硬件）；（2）机载溢油遥感监测和测量方法（算法及软件）。为了实时识别海面溢油，确切的区分油膜或疑似油膜，国外采

用了机载多遥感器集成技术和多遥感器信息融合技术。

（四）海上溢油浮标跟踪定位技术

海洋浮标是一种现代化的海洋观测设施。它具有全天候稳定可靠的收集海洋环境资料的能力，并能实现数据的自动采集、自动标示和自动发送。海洋浮标与卫星、飞机、调查船、潜水器及声波探测设备一起，组成了现代海洋环境立体监测系统（图1，图2）。

海洋浮标一般由水上和水下两部分组成，水上部分装有多种气象要素传感器，分别测量风速、风向、气温、气压和温度等气象数据；水下部分装有多种水文要素传感器，分别测量波浪、海流、潮位、海温和盐度等海洋水文数据。各种传感器采集到的信号通过仪器自动处理后，由发射机定时发出，再由地面接收站接收处理。

海洋浮标主要分为锚定类和漂流类两种，前者包括定点的气象资料浮标、海水水质监测浮标、波浪浮标等；后者有表面漂流浮标、中性浮标、各种小型漂流器等。地转海洋学实时观测阵（ARGO）剖面漂流浮标属于漂流类浮标，其在水中的上下沉浮是基于了改变物体的体积而重量保持不变的原理，由可变体积的水密耐压壳体、机芯、液压驱动装置、传感器、控制／数据采集／存储电路板、数据传输终端（PTT）和电源等部分组成。

PALACE、APEX、PROVOR 和 SOLO 型的剖面浮标是各国在实施 ARGO 计划中应用较为广泛的 4 种颇具代表性的 ARGO浮标，尤以 APEX 和 PROVOR 型浮标投放数量最多。这种浮标投放在海洋中的某个区域后，它会潜入 2000米深处的等密度层上，随深层海流保持中性漂浮，到达预定时间（约 10天）后，它又会根据需要上浮，并在上升过程中利用自身携带的各种传感器进行连续剖面测量。当浮标到达海面后，通过卫星定位与数据传输系统将测量数据传送到指定的卫星地面接收站，经信号转换处理后发送给浮标投放者。

尽管国外海上浮标的技术产品种类较多，但只有少数几个国家（美国、法国和加拿大）有能力生产ARGO浮标，而与溢油有关的浮标技术产品只有加拿大等少数国家才有。

（五）溢油预测与预警技术

美国、加拿大以及欧洲的一些国家已经研制开发了溢油模型商业软件，但这些软件模拟溢油在海面漂移状况的主要支撑数据是海流模型提供的表层海水流速、流向信息。由于基于三维海流原始方程模式的海洋模型在快速预报海流方面的困难，目前与溢油模型耦合的海流主要为二维潮流模型。海面风场对溢油漂移的影响较大，但其预报技术同样存在困难，只能采用一些简易的方法输入有关风向风速的替代数据，预报准确性和代表性较差。

综合而言，溢油模型的模拟预测准确性受到风海流预报速度及精度、溢油风化模型模拟精度和其他不确定性因素的较大限制，模拟预测结果与实际溢油状况尚不能精确吻合，在发生时间和空间方面有时会出现比较明显的差距，但总体上能够基本反映出溢油漂移扩散的大致趋势，且成本低，反应快。

近二十年来，国外广泛应用GIS技术制作和管理溢油环境敏感图，分类定义和管理海岸、岛屿、环境保护区、渔业资源保护区等敏感资源的范围、敏感等级等基础资料，用于帮助应急反应人员及时了解和保护事故所在海域的环境敏感资源。但在溢油污染快速预警方面尚未取得

突破性进展。

当前溢油污染预警技术的主要发展趋势是：(1) 利用卫星和航空遥感图片快速识别溢油环境敏感资源；(2) 敏感资源时空分布的快速数值化；(3) GIS环境敏感资源图与溢油模型快速动态耦合；(4) 溢油污染快速评估与风险预警。

国外海上溢油应急快速反应技术现状及趋势（六）海上溢油应急反应决策辅助支持系统 美国、加拿大、澳大利亚、挪威等国的地面溢油应急反应中心是各种与船舶溢油事故相关的信息处理中心和应急反应决策中心，发挥着有效控制海上船舶溢油事故、提高消除及回收效率、预防和减轻污染损害、充分有效地利用应急资源的基础支撑作用。

发达国家地面应急反应中心装备有决策支持系统、报警系统、溢油漂移预报系统、各种油品化学成份及危害数据库、清污救助材料/设备性能及存货数据库、地理信息系统、溢油应急反应能力评估系统、污染损害评估系统、大屏幕显示综合指挥系统等，采用无线通讯系统技术实现地面溢油应急反应中心与海巡飞机和海上作业船舶之间的可视化信息通讯，依据海巡飞机的报告，快速生成救助、清除方案，指挥清污船快速准确地进行多项海上溢油清污技术的集成式清污作业。 美国的溢油应急反应决策支持系统包括了内容庞大的信息系统，包括了以下四类信息：（1）海岸警卫队海洋安全信息，用于应急计划和反应中的安全管理、事故发展趋势分析、集中防备和强制行动案例等；（2）国家海洋和大气管理局和美国环保局应急作业的计算机辅助管理信息，用于化学危险品泄漏应急计划及其治理；（3）海岸警卫队和国家海洋和大气管理局溢油应急设备信息，主要用于制定油污应急计划和提供决策支持，包括油类数据库、吸附材料数据库、国家应急计划产品目录数据库、有助于制定就地焚烧及使用分散剂的应急计划模型、溢油风化模型以及潮汐预测模型；（4）海岸警卫队港口研究信息，通过与溢油应急决策支持系统的其它组成部分一起使用，来产生具体的区域应急计划和训练方案，港口研究信息包括在港区、现场和指定区域内运输的货物，以及可能与环境和潜在的应急战略有关的其它问题。

美国的溢油应急反应决策支持系统在相关环境保护技术领域处于世界领先地位，其技术特点为：（1）将系统的各个组成部分有机地结合在一起，用来跟踪和管理实际的应急作业；（2）为管理操作人员提供一个可视的大屏幕，用于显示某一地区数值化的应急计划信息；（3）实现最大程度的信息联动与共享，通过指挥、控制和通讯手段实现与统一指挥系统的对接。

（七）海上溢油控制与清除对策

2007/10/30

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当海上发生溢油事故险情，及时地将事故船舶中的货油或燃料油抽吸出来并过驳到安全船只或浮动油囊之内，是一种有效的防范、减轻溢油事故损害发生的应急措施。美国和新加坡等国的溢油应急反应系统均配备了能够进行水下沉船抽油作业的高性能抽油泵和配套转运装备，包括不需要潜水员的深水抽油遥控技术等。此外，在溢油事故发生的最初阶段将溢油加以拦截和围控，收集海面溢油或进行现场焚烧，也是预防和清除溢油污染损害的首选方案。

美国、挪威、英国、丹麦、澳大利亚等国已开展了多年的油污清除技术及装备的研究，取得了一些成功经验。例如：长期应用于远海溢油应急反应的美国双层构造充气式围油栏密封性好，气体不外泄，持续时间长，具有良好的承波性，占用空间少（图1）。19xx年清污中，安装在“TV010”号船上的芬兰LORS-5型内置式收油机和“TV050”、“TV051”号船舶一起将全部泄漏溢油的60%成功回收（图2）。

美国鉴于19xx年阿拉斯加“埃克森·瓦尔迪兹号”大面积溢油事故因缺乏多功能溢油应急船而蒙受重大污染损害的经验教训，研制了多艘将主要清污技术有效集成的溢油回收船（图3、图4），配备于其境内的主要溢油风险海域，随时待命处理溢油。

图1 双层充气围油栏

图2 “TV010”号清污船在收油

图3 美国动态斜面式船载快速收油系统

图4 美国动态斜面式专用收油船系统

当发生大面积溢油事故时，往往需要动用多种溢油清污技术装备，包括：根据海流和风况条件多点、多层布设围油栏；采用撇油器和吸附材料回收溢油；出动多功能溢油回收工作船；空中喷洒溢油分散剂等等。

目前国际上清除水面溢油的方法大致分为物理法、化学法和生物法三类。其中，以物理法中的机械回收方法最为有益，不但保护了环境，还回收了资源，在能够正常发挥作用的前提下，清除效率要显著高于人力回收和采用吸油材料吸附溢油。

现行使用的机械回收装置主要有粘附式、堰式、动态斜面式、抽吸式及其它类型的收油机。

目前世界上比较典型的收油机产品有，英国Vikma公司的盘式收油机、美国SlickBar公司的动态斜面式（DIP）收油机、芬兰Lomar公司的刷式收油机、挪威Framo公司的堰式收油机、丹麦Ro-Clean公司的复合式收油机等等。

海上溢油应急快速反应技术新动向

上海海事大学图书馆 石亮 摘编 关键字：溢油 浮标 2010-08-06 浏览量：163

一、海洋浮标概念

海洋浮标是一种现代化的海洋观测设施。它具有全天候稳定可靠的收集海洋环境资料的能力，并能实现数据的自动采集、自动标示和自动发送。

海洋浮标一般由水上和水下两部分组成，水上部分装有多种气象要素传感器，分别测量风速、风向、气温、气压和温度等气象数据；水下部分装有多种水文要素传感器，分别测量波浪、海流、潮位、海温和盐度等海洋水文数据。各种传感器采集到的信号通过仪器自动处理后，由发射机定时发出，再由地面接收站接收处理。 海洋浮标主要分为锚定类和漂流类两种，前者包括定点的气象资料浮标、海水水质监测浮标、波浪浮标等；后者有表面漂流浮标、中性浮标、各种小型漂流器等。地转海洋学实时观测阵（ARGO）剖面漂流浮标属于漂流类浮标，其在水中的上下沉浮是基于了改变物体的体积而重量保持不变的原理，由可变体积的水密耐压壳

体、机芯、液压驱动装置、传感器、控制／数据采集／存储电路板、数据传输终端（PTT）和电源等部分组成（图1）。

图1 ARGO浮标结构

PALACE、APEX、PROVOR 和SOLO型的剖面浮标是各国在实施ARGO计划中应用较为广泛的4种颇具代表性的ARGO浮标，尤以APEX和PROVOR型浮标投放数量最多。这种浮标投放在海洋中的某个区域后，它会潜入2000米深处的等密度层上，随深层海流保持中性漂浮，到达预定时间（约10天）后，它又会根据需要上浮，并在上升过程中利用自身携带的各种传感器进行连续剖面测量。当浮标到达海面后，通过卫星定位与数据传输系统将测量数据传送到指定的卫星地面接收站，经信号转换处理后发送给浮标投放者。该浮标的测量过程参见图2。

图2 ARGO浮标剖面测量过程示意图

二、国内外研究现状

溢油跟踪定位浮标装置是以海上浮标作为载体，当海上船舶溢油事故发生后，应急人员及时将该浮标用船只或飞行器投放到溢油区域，从而及时、准确、实时地跟踪漂浮在水面上的溢油，掌握溢油的扩散范围和动态漂移的真实情况，为应急部门提供可靠的决策依据。

采用浮标跟踪水上溢油的技术和设备，目前我国还是空白。当前国内生产和使用的浮标主要为测量海洋水温、水流等，还没有开发专为跟踪水土溢泊的产品，也没有该产品的研究技术。目前国外浮标产品主要集中在加拿大和美国用于建立全球海洋实时观测网的一种专用测量设备，用于溢油跟踪的浮标也很少。尽管国外海上浮标的技术产品种类较多，但只有少数几个国家（美国、法国和加拿大）有能力生产ARGO浮标，而与溢油有关的浮标技术产品只有加拿大等少数国家才有。

三、最新研究成果

在近日为全国所关注的大连溢油清污过程中，由部水运科学研究院研制的溢油跟踪浮标和报警浮标准确监测出溢油扩散范围，并预测出溢油扩散趋势，为提高清除溢油效率发挥了重要作用，得到了辽宁海事局的高度评价。

这次大连海上清污是溢油跟踪浮标的第一次实战应用，从应用效果来看，

达到

了预想的目标，该项技术成果依托科技部科研项目“水上溢油预测预警技术开发”和广东海事局高栏溢油基地和南海海区清污基地工程项目，历时两年研发而成。 在溢油事故应急响应中，溢油的扩散信息对清污工作效率有着至关重要的影响，但在风向和洋流瞬息万变的的海洋中确定溢油的扩散位置一直是溢油应急中的难点。溢油跟踪浮标的主要特点是不受气象条件限制，可全天候跟踪溢油，自动监测，实时发回溢油定位信息，为溢油应急提供辅助决策支持。7月23至24日，项目组在旅顺口投放了溢油跟踪浮标，当时正值海上大雾，能见度很低，船舶巡视和飞机遥感等溢油监测手段失去了作用。而溢油跟踪浮标对海上溢油的漂移情况经行了连续30多个小时的实时监测，溢油指挥中心根据浮标提供的信息，准确地找到了扩散出去的溢油并进行了清除。除了溢油跟踪浮标外，项目组还投放了溢油报警浮标。通过实践证明，溢油报警浮标可及时准确地监测到海上溢油，向环境敏感区发布污染预警，以便及时采取防护措施。

交通部水运科学研究院开发的这套溢油跟踪系统，由溢油跟踪浮标海上终端和后方的监控平台组成。将浮标投入溢油中后，浮标会跟随溢油漂浮，并通过海事卫星进行无线通讯，将溢油的实时位置信息传给监控平台。目前溢油监测常用的有船舶巡视和飞机遥感等手段，但在应对海上恶劣气候如大雾和大风时，都有一定的局限性，不能实时报告溢油扩散信息，而溢油跟踪浮标准确、快速、及时和监测成本低等特点使其在溢油监测方面更具优势。

溢油跟踪浮标系统不仅能报告溢油的实时位置，还可以根据溢油跟踪浮标运动轨迹，预测出短时间内溢油下一步扩散趋势。根据扩散趋势，可以将溢油报警浮标预先投放到该区域，如有溢油可以立刻报警，这样清污工作船可以第一时间赶到溢油扩散区域，占据先机，使清污工作变得更加主动，加强清污效果加大清污效率。 据了解，溢油跟踪浮标和报警浮标已进入了广东海事局的溢油应急设备库中，中石化曹妃甸原油码头也和项目组签定了订购合同。以前溢油跟踪浮标和报警浮标一直处于研发、测试和完善阶段，在进行市场推广时，总是被客户质疑没有实际的应用经验，这次在大连成功应用，充分证明了浮标的实用性和可靠性，项目组会根据这次应用经验在操作细节方面对溢油跟踪系统进行进一步完善。

第二篇：海上溢油灾害鉴别监测、评估、防除技术及应急处置指导手册

海上溢油灾害鉴别监测、评估、防除技术及应急处置指导手册

海上溢油灾害鉴别监测、评估、防除技术及应急处置指导手册

作者：编委会

出 版 社：中国环境科学出版社20xx年3月出版

册数规格：全一卷 16开精装

优惠价：￥180元

详细目录

第一章 海洋石油污染监测技术

第一节 海水石油污染监测技术

第二节 沉积物石油污染监测技术

第三节 海洋生物体内石油烃监测技术

第二章 海面溢油鉴别技术

第一节 溢油现场调查方法

第二节 样品采集、储运与保存

第三节 溢油样品实验室的保存条件

第四节 红外光谱法鉴别海面溢油

第五节 气相色谱法鉴别海面溢油

第六节 荧光光谱法鉴别海面溢油

第七节 高效液相色谱法鉴别海面溢油

第八节 核磁共振H谱指纹法鉴别海上溢油源

第三章 溢油灾害遥感监测技术

第一节 油品光谱特征

第二节 海面溢油的航空遥感监测技术

第三节 NOAA气象卫星在海面溢油探测中的应用

第四节 Landsat在海面溢油探测中的应用

海上溢油灾害鉴别监测、评估、防除技术及应急处置指导手册

第五节 HY-1卫星监测溢油的方法及软件设计

第六节 星载合成孔径雷达（SAR）在溢油监测中的应用

第四章 海上溢油动态数值预报技术

第一节 环境动力子系统

第二节 溢油行为预报模型

第三节 溢油动态显示系统

第四节 流油动态预报实例

第五章 溢油应急处置技术

第一节 化学消油剂的特点

第二节 化学消油剂的作用机理

第三节 化学消油剂的组成

第四节 化学消油剂的配方技术

第五节 水面油膜厚度测定方法

第六章 海面溢油微生物降解技术

第一节 近海环境中耐油污微生物菌株的分离、纯化和筛选

第二节 室内石油烃降解模拟

第三节 环境因子影响室内模拟

第四节 高效降解石油烃菌株清除砂砾油污的实验室小型模拟试验

第七章 海上溢油的经济损失评估与溢油污染索赔

第一节 概述

第二节 我国主要溢油灾害及其危害方式

第三节 环境污染经济损失评估的一般程序和方法

第四节 溢油灾害经济损失评估模型

第五节 溢油污染索赔

第八章 海上溢油应急计划

第一节 海洋石油开发区海洋环境管理法规制定技术

第二节 区域性海上溢油应急计划

第三节 海洋石油勘探开发环境保护的有关文件

第四节 防止和控制海洋石油污染的建议

第九章 海面溢油防除技术和油田含油污水处理投备

第一节 防止溢油扩散技术

第二节 溢油的回收技术

第三节 溢油处理技术

第四节 溢油防除技术方法的现场选择

第五节 含油污水处理试验设备的设计和加工

第六节 油田采油污水处理现场试验

第七节 含油污水处理试验设备开发应用前景分析

第十章 海洋溢油灾害信息管理技术

第一节 国内外现状

第二节 信息库的研制

第三节 附图

第十一章 海洋石油平台溢油应急响应案例

海上溢油灾害鉴别监测、评估、防除技术及应急处置指导手册

第一节 溢油海洋石油平台及周边环境概况

第二节 溢油污染情况

第三节 溢油量计算方法

第四节 具体各时间段溢油量估算

第五节 溢油量航空遥感估算

第六节 溢油量海洋动力模型估算

第七节 溢油量专家经验公式估算

第八节 海面溢油面积估算

第九节 溢油毒性分析

第十节 溢油对海洋资源的损害评估