海上溢油监测技术研究进展

摘要：当前，海上溢油已经成了主要的海洋污染形式之一，本文简单介绍了几种海上溢油监测技术，对其应用现状作了分析，并对其未来的发展进行了展望。

关键词：海上溢油；监测技术；现状

中图分类号：X924 文献标识码： A

引言

海洋运输是主要的世界原油贸易运输形式，在原油运输、装卸过程中，时有原油泄漏事件发生，并且因为石油开采技术正向深海方向发展，海上作业造成的油品泄漏事故成了海洋污染的重要源头。海洋运输技术和海洋开发技术的进步使得海上溢油事故发生率也相应的增加了。高频发生的溢油事故不但导致了严重的能源浪费，而且还严重的破坏了海洋生态和环境。

海上溢油对环境的影响

原油中含有大量的苯和甲苯等有毒化合物，原油一旦泄漏到海洋后，这些有毒化合物会迅速进入食物链，从低等的藻类、到高等哺乳动物，无一能幸免。成批的海鸟被困在油污中，它们的羽毛，一旦沾上油污，就因无法飞翔离开大海，而沉入海底溺毙，或者因中毒而死亡。 同时被油污污染的海豹、海豚一次又一次跃出水面，试图把皮毛上的油污甩掉，但最后终于精疲力竭，挣扎着沉入海底。此外潜在的损害会更进一步扩展到事件发生地的生态系统中，存活下来的生物在受到冲击后的数年中，受毒物的影响也将遗传至数种生物的后代，这种影响是深远的，因为人类也同样在食用海产品。还有更多靠海为生的人，将会在一时间丧失所有。

（图一 原油泄漏危害）

溢油是一个十分敏感的话题，溢油发生后，一般情况下需要清理港区水域，这必然会对船舶的进出港造成影响。同时要对被污染的游艇和船舶采取清洁措施，该操作成本比较高。如果岸线设有工厂取水口，溢油就会进入工厂设备系统，毁坏设备，甚至使得一个工厂关闭。盐业和海水淡化业等都会直接被溢油污染，造成严重的经济损失。溢油事故发生时，应及时采取应急措施保护这些资源。因为溢油对不同岸线的影响不同，所以它们对溢油的敏感性也不同。溢油发生的时候，要依据各类岸线对溢油的敏感程度排列优先保护次序，为决策者确定应急对策提供便利。溢油危害环境的程度还与环境自身的特性相关。规模相同的溢油事故，在封闭水域发生要比在开阔水域发生的危害程度要高；在海洋生物产卵繁殖期发生要比在其生长期发生的危害高。

从上述内容可以看出，海上溢油对于环境有着十分严重的影响，必须加以控制才能缓解对水资源环境的污染，这就要求我们从着手对海上溢油检测技术进行研发，从而能够为保护环境寻找出路。

二、海上溢油监测技术分析

（一）卫星遥感监测技术

当前正在使用的遥感卫星在溢油监测中可用的主要有：陆地资源卫星(LANDSAT)、法国斯波特卫星(SPOT)、欧空局环境卫星(ENVISAT)、ERS - 2 雷达卫星、Radarsat - 1 雷达卫星、NO- AA 系列卫星、美国海洋水色卫星SeaWIFS、，Quickbird、IKONOS 等卫星。当前，在卫星所携带的所有溢油监测传感器中，合成孔径雷达的监测效果排第一。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，应用卫星遥感平台的国家为44%，卫星遥感技术主要使用合成孔径雷达遥感技术。近些年来我国开展了大量的卫星遥感监测研究，主要集中于处理卫星信息和识别溢油。

卫星遥感的优点为：监测范围大、全天候、图像资料易于处理和解译。其缺点为：重复观测周期长，空间分辨率低，因此受到了一定的限制。

（二）航空遥感监测

航空遥感监测手段主要有航空遥感监测和航空观测两种。航空遥感监测通过航空器（当前主要是飞机）携带各种传感器，能在空中大范围、同步、连续对海洋溢油进行监测，它是重要的海洋环境监测手段之一。它有着速度快、机动灵活、覆盖范围大、视距范围宽、光谱和空间分辨率高等特点。

较为常用的航空遥感器主要有：机载侧视雷达（SLAR）、红外、航空摄像机、紫外扫描仪（IR/UV 扫描仪）、微波辐射计（MWR）、电视摄影机以及与这些仪器相匹配的具备实时图像处理功能的传感器控制系统。

航空遥感主要有具备部署灵活机动和遥感器可自由选择等优点，对于指挥清除和治理工作十分适用。缺点是：有关仪器成本高，并受天气和环境影响，在有雾等恶劣天气下，一般都无法航行。

固定点监测

固定点监视是把传感器固定在被检测水域的某一结构上进行监测。。用于固定传感器的结构可能是码头或桥梁的一个固定部件，也可能是在流域上的浮标或浮筒。这种监测模式广泛应用在码头排水口以及油品作业地点等，所运用的传感器主要有激光荧光传感器和电磁能量吸收传感器。其主要的特点是运用无线网络可以全天候在线进行监测。美国Inter Ocean 公司生产的Slick Sleuth 溢油监测系统在我国深圳盐田港已有所使用。大连海事大学也在进行该方面的研发，且已形成了阶段性的成果。

能够全天候的进行溢油监测、反应灵敏以及自动报警是固定点监视的主要优点，但其缺点是：目前所使用的激光荧光传感器和电磁能量吸收传感器，监测范围太小。

海洋浮标

海上浮标是一种现代化的海洋观测设施。它有着全天候稳定可靠的收集海洋环境资料的能力，而且可以自动的采集数据，并自动标示和发送。海洋浮标与卫星、飞机、调查船、潜水器及声波探测设备一起构成了现代海洋环境立体监测系统。

当前，表层漂流浮标在溢油跟踪方面应用的比较广泛。表层漂流法是一种跟踪浮标随风、流漂移的方法。我国大连海事大学研发了一种漂浮移动性能与溢油相似的、具备GPS 接收和发送功能的GPS 浮标。在溢油事故发生时可以将其及时投入厚油膜层中一起漂移。监测中心通过GSM移动通信网实时接收GPS 浮标发出的定位信息，并通过地理信息系统对溢油位置、漂移速度、轨迹、方向进行实时跟踪和信息显示。目前该浮标只能用于溢油跟踪，不具备发现海上溢油的功能。

国内三大石油公司溢油监测手段

中海油在天津塘沽、辽宁绥中、山东龙口、广东惠州、广东珠海、广东深圳和广西涠洲岛筹备建造的卫星基地已顺利投入使用。覆盖中国整个海域的溢油应急响应服务网络，提高了中海油溢油预警和处置能力。同时建造了“海洋石油252”和“海洋石油253”专业溢油应急环保船，两艘环保船均配备有“荷兰SEADARQ 雷达溢油监视系统”，能主动监测海面溢油。

中国石化胜利油田海洋石油船舶中心目前配备两艘专业溢油回收船——胜利 502 船、胜利 503 船，胜利 503船上也安装了一套“荷兰SEADARQ 雷达溢油监视系统”。目前，中国石化正在依托青岛安全工程研究院和胜利油田研发适用于海上平台的固定式雷达组网溢油监测技术，该技术可实现多个监测点周围2~5 海里范围的全天候、实时、高效的溢油监测，以弥补卫星、航空和航海溢油监测的时空限制，实现较大范围的区域性溢油监测。

中国石油投资建造了“中油应急101”多功能工作船装备有“荷兰SEADARQ 雷达溢油监视系统”。

五、总结

海上溢油对于人类的健康和环境的安全已经构成了严重的危害，成了当前社会关注的焦点。现阶段海上溢油监测的模式比较多，各种监测方式有利也有弊，各有优点，对现有模式和资源进行整合，建立“海陆空”立体监测体系会是将来溢油监测发展的趋势。如图1 所示，立体监控体系包括下列几个部分。

1、海上平台溢油监测系统。搭建海上平台雷达溢油监测网络对平台周边海域进行全天候溢油监测，达到海上平台监测点固定海域内溢油监测的效果。

2、船舶溢油监测系统。运用船舶上的船载雷达、视频监控系统等进行溢油监测，依据固定航线巡检海上石油平台、储油装置等可能发生溢油事故的海域，快速发现海上溢油。

3、卫星溢油监测系统。以人造卫星为工作平台，运用卫星搭载的各种溢油遥感传感器对来自地表层的信息进行接受，监测反演较大面积内的海域，对水面溢油进行识别。

4、 航空溢油监测系统。海上发生溢油状况后，指派监测飞机或者是航空监测器，运用机载雷达亦或视频监测设备，确定有关溢油海域的溢油程度和范围。

5、溢油监测数据处理中心。把以上有关监测系统的监测数据汇总至数据处理中心，实现监测结果的整合和展示。

各个监测系统有不同的关注侧重点，海上平台监测侧重平台周边溢油高危海域，船舶监测侧重固定航线上各船舶、设备、管线的溢油状况，卫星监测侧重特定较大海域的溢油现象，航空监测侧重溢油确认后溢油程度和范围。各系统互相协调，取长补短，在数据处理后统一进行展示，可实现全天候、实时、高效的立体溢油监测。

参考文献：

[1]周志国,马传军,杨洋洋. 海上溢油处置技术研究进展[J]. 安全、健康和环境,2013,04:34-37.

[2]兰国新,李颖,李宝玉,刘丙新. 基于多源遥感的海上溢油应急监测研究与应用[J]. 大连海事大学学报,2012,01:97-100.