□ 本報記者矯 陽

　　“經過21家參研單位近3年的攻關，這個項目突破了深水沉船鑽孔抽油一體化、高效溢油吸附材料等多項國際領先的關鍵技術，形成了重大海上溢油快速高效回收整合系統、高性能溢油吸附材料及應用技術、可視化深水沉船開孔抽油無人作業系統和基於監測預測技術的海上溢油應急決策支援與調度指揮平臺等一批重大成果。”11月初，在交通運輸部水運科學院，項目負責人張寶晨告訴記者。

　　2015年6月30日，由交通運輸部組織實施、部水運科學研究院（以下簡稱水科院）牽頭承擔的“十二五”國家科技支撐計劃“智慧化水面溢油處置平臺及成套裝備研製”項目通過了科技部組織的項目驗收。根據課題驗收和技術鑒定結論，項目成果總體達到國際先進水準，部分成果達到國際領先水準。

　　至此，我國應對海上溢油重大風險的處置能力，得到了全面大幅度提升。

　　應對水面溢油 新項目立足高技術處置

　　2010年4月20日夜間，位於墨西哥灣的“深水地平線”鑽井平臺發生爆炸並引發大火，鑽井平臺底部油井自2010年4月24日起漏油不止。事發半個月後，沉沒的鑽井平臺每天漏油達到5000桶，並且海上浮油麵積在2010年4月30日統計的9900平方公里基礎上進一步擴張，造成的經濟損失達數千億美元。

　　無獨有偶。2010年7月16日，位於遼寧省大連新港附近的大連中石油國際儲運有限公司原油罐區輸油管道發生爆炸，造成原油大量泄漏並引起火災。

　　彼時，我國對海上溢油處置已有一些技術儲備。“十五”以來，交通運輸部、國家發改委等部門先後組織了水上溢油預測預警、遙感識別與監測、海上溢油應急快速反應等關鍵技術研究，取得了一批成果，奠定了我國在該領域的研究基礎。 “十一五”期間，立項國家科技支撐計劃項目，即 “遠洋船舶壓載水凈化和水上溢油應急處理關鍵技術研究”，在溢油監視監測、預測預警、應急決策、損害鑒別評估等領域取得了創新性進展，構建了我國水上溢油應急處理技術支撐體系，在一定程度上提升了我國溢油應急技術水準。

　　“這些技術成果在處置大連溢油時，發揮了很好的作用。然而，由於我國溢油主動監測、大型圍控與回收設備大多依賴進口，國産設備主要適用於封閉水域，技術水準較低，系列化成套産品嚴重不足，環保型溢油吸附材料與消油劑的研究開發尚處於空白，在溢油滾動預報、應急方案優化、溢油應急業務化平臺等方面，急需在現有科研基礎上加強相關成果深化和支撐水準提升。”張寶晨説。

　　面對突如其來的特大溢油，前期已有的技術無法全面應對，清理回收大部分仍以人海戰術為主。據大連當地媒體報道，截止到2010年8月1日，大連預計有志願者5萬多人次參加海岸清污工作。瓢、盆、筷子、帽子、碎頭髮……大連人拿起各種最簡單的工具拯救自己的家園。

　　隨著經濟社會發展對石油能源的依賴越來越大，海上石油運輸量不斷攀升，沿海石油開採迅猛發展，沿岸石油煉化加工與儲存設施也越來越多，這就導致我國沿海海域的石油污染風險長期存在。

　　面對海上溢油這一海洋污染最深重的災害，人類應對方法是持續的科技支撐。“十二五”科研項目立項調研時，開展高效實用的重大海上溢油應急處置關鍵技術的研究與産品研製，成為科技部與交通運輸部的共識。

　　在總結 “十一五”國家科技支撐計劃項目成果的基礎上，“十二五”國家科技支撐計劃項目“智慧化水面溢油處置平臺及成套裝備研製”，由科技部在2012年立項實施。

　　七個課題 聚焦預測預警、圍控回收和決策指揮

　　歐美等發達國家在溢油應急技術研究上起步很早，在立體監視監測海上溢油、溢油浮標跟蹤定位、海上溢油控制和清除等多方面技術及相關設備研究上取得豐碩成果，一些歐美公司早在1969年就開始設計並製造各種海上溢油回收、監測等處置設備，迄今為止已基本控制了海上溢油應急技術與裝備的國際市場。

　　”十二五“立項從哪著手？目標是什麼？針對這些問題，經過反覆比選，新項目被定位為向世界最新技術看齊，並適合我國特有的海上環境。

　　帶著這一目標，張寶晨與他的團隊開始進行大量可行性調研。

　　“一般來講，海上溢油污染主要來自於船舶、石油鑽井平臺和陸上設施。一旦發生溢油事故，相關部門會立即啟動應急反應，包括預測預警、圍控回收和決策指揮等，其中預測預警和圍控回收又可以概括為感、跟、圍、收、吸、消、儲、抽這8個字。”回顧幾年前的立項經過，張寶晨説。

　　張寶晨介紹，“感”就是依靠衛星遙感、報警浮標、飛行器巡航等技術手段發現海面油污，“跟”就是運用跟蹤浮標、溢油漂移預測模型等判斷油污的概位，“圍”就是利用圍油欄等設施設備盡可能將油污控制在某個範圍之內，“收”就是用收油機和撇油器等設備將水面污油回收並通過油水分離系統現場處置，“吸”就是用吸油氈等吸油材料接觸和吸走海面油污，“消”就是用分散劑等消油材料快速分解油污，“儲”就是利用回收船油艙和油囊等設施將回收的油儲存起來並運往指定地點，“抽”就是通過鑽孔機和抽油機將沉船的艙記憶體油抽出來。

　　緊緊圍繞既定目標，把準解決問題的脈搏，歷經一年多的調研，逐漸形成了項目意見書，並將項目定名為“智慧化水面溢油處置平臺及成套裝備研製”。

　　項目針對水上重大溢油事故應急處置的薄弱環節，圍繞海上溢油實時監測報警、圍控、回收、處置等技術、材料、産品、裝備及平臺的研製，設置了“智慧化船用雙臂架收油機與油囊研製”“高效環保消油劑與快速布控重型圍油欄研製”“高性能溢油吸附材料及回收利用技術”“深水溢油事故處置機器人研製”“水面溢油跟蹤監測浮標與無人機監測裝備研製”、“智慧化控制水上溢油處置平臺研製”和“海上重大溢油事故應急調度指揮整合技術研究”等7個課題。7個課題環環相扣，全方位構築起溢油處置的立體堡壘。

　　歷經科技部和交通運輸部相關評審後，2012年5月8日，科技部正式批准這一項目立項。

　　高效清潔回收 監測光電吊艙、收油機、阻截式油水分離系統

　　外型狀若宇航員頭盔，實則為“水面溢油跟蹤監測浮標與無人機監測裝備研製”課題中一個重要成果，即監測光電吊艙。

　　2015年11月，在交通運輸部水運科學研究院，水科院電氣控制與資訊通訊技術研究中心副主任顧群説：“這是一個成像裝置，上面的鏡頭可以進行360度旋轉，用無人機搭載，實現海上溢油的空中無人化監測。”

　　通俗來講，顧群負責的這個課題是整個項目的眼睛。最原始的跟蹤發現是靠人的眼睛，後來主要停留在遙感衛星層面。而海上溢油，很多是在遠洋深海，還要伴隨海風及洋流。依託最先進的相關技術，顧群和他的課題組首創中波紅外飛行器溢油監測技術，以及基於微浮子的水面薄油膜電導傳感與隨動監測技術，在國際上均處於領先。同時，課題還首次建立了溢油跟蹤浮標體尺度、風系數、親油材料面積與吸附力的數學模型，突破了溢油快速定位、準確跟蹤的難題。

　　發現了敵情，當然是要消滅敵人，而有效地戰鬥必需依靠最先進的裝備，處置海上溢油亦是如此。研製適應我國海洋特色的大型現代化收油機，成為“智慧化水面溢油處置平臺及成套裝備研製”總項目重極為關鍵的一環。

　　此前，我國並沒有收油機裝備。“通過考察世界最先進的裝收油機，我們通過引進消化吸收再創新，首次開發了收油機環境自適應控制技術和四連桿同步定向技術，並進行了綜合技術整合，研製出自己的國産大型收油機，即智慧化船用雙臂架收油機。” 交通運輸部水運科學研究院工藝裝備中心總工程師張德文説。

　　2014年12月9日，在青島試驗基地，新誕生的大型收油機開始靜態試驗，其收油效率、環境適應性和油水分離性能均達到國際領先水準。

　　含油水能高效收回了，而如果只靠船艙存儲，海面的溢油回收船工作效率會非常低。研究團隊提出了全新的高效溢油回收系統構建思路，即依託溢油回收船，構建一個包括智慧化船用雙臂架收油機、智慧化阻截式溢油分離回收系統和大容量浮式油囊等獨立單元的系統，使溢油快速回收、油水高效分離、油類分駁儲運有機銜接、整合和匹配，讓海面溢油在得到高效回收的同時，現場實現高品質的油水分離，凈化達標的海水及時排放，溢油回收船上回收的高純度油滿艙前及時駁入大型浮式油囊儲運，從而確保溢油回收船和整個收油系統在溢油海面持續高效作業。阻截式溢油分離回收系統每小時可以處理200噸含油水，每個浮式油囊可以裝50噸純油。

　　“這些成果使我國大型收油機和多項裝備實現了國産化，並擁有完全自主智慧財産權，不必再依賴進口。此外，相關技術成果可推向國際市場，有的還為我國爭取國際海事標準主導權奠定了基礎。”張寶晨説。

　　春華秋實。“智慧化水面溢油處置平臺及成套裝備研製”項目碩果纍纍，共取得20余項新産品、新裝置、新工藝及電腦軟體等；形成技術標準6項，操作規程及指南10余項；申請並受理專利40余項（已授權14項），其中申請發明專利26項（已授權2項）；發表論文70篇，並培養了一批優秀的科研及技術人才。

　　■成 果

　　“智慧化水面溢油處置平臺及成套裝備研製”共設置7個課題，互相支撐，緊密相連，系統而有效地提升了我國的溢油應急技術與能力。以下便是七個課題取得的主要技術成果。

　　“水面溢油跟蹤監測浮標與無人機監測裝備研製”課題

　　首創基於微浮子的水面薄油膜電導傳感與隨動監測技術並達到國際領先水準，綜合性能明顯優於國外産品。同時，它還首次建立了溢油跟蹤浮標體尺度、風系數、親油材料面積與吸附力的數學模型，突破了溢油快速定位、準確跟蹤的難題；首創中波紅外飛行器溢油監測技術，並研製了無人機溢油監測機載光電吊艙，實現了海上溢油的空中無人化監測，該技術國際領先。

　　“智慧化船用雙臂架收油機與油囊研製”課題

　　基於收油帶速度與水流速度、油膜厚度匹配規律研究，首次開發了收油機環境自適應控制技術和四連桿同步定向技術，並進行了綜合技術整合，其收油效率、環境適應性和綜合性能具有國際領先性。與此同時，基於新一代高適應性HKW阻截油水分離膜材料和新型阻截油水分離膜單元研發，研製了綜合處理能力優於國內外同類系統、國際領先的油水分離系統。

　　“高效環保消油劑與快速布控重型圍油欄研製”課題

　　研製的抗風浪性強、隨波性能好、阻油效率高的重型圍油欄和佔用空間小、可遙控操作的快速布放裝置，為惡劣海況下實施溢油圍控提供了國産技術裝備。同時在研發生物表面活性劑生産工藝的基礎上，首次以鼠李糖脂和槐糖脂為核心成分，成功復配製備了具有高活性、低毒性的生物消油劑，提升了消油劑産品性能，降低了毒性，提高了生物降解性。

　　“高性能溢油吸附材料及回收技術”課題

　　自主研發了海綿狀樹脂型吸附材料、改性廢棄羽絨類特效吸油材料、互穿網路結構生態凝膠溢油吸附材料等三類材料及其生産和應用裝備，取得了系列化的研究成果。發明的分子協同新機理和柔性與剛性鏈並存的交聯三維網路空間結構，改進了樹脂型材料的表面修飾技術和材料編織技術，研製的海綿狀樹脂型吸附材料為國際首創，材料的吸油性、保油性和重復使用性均達到國際領先水準。

　　“深水溢油機器人研製”課題

　　首創深水沉船“錨固—鑽孔—抽油”一體化技術和深水沉船鑽孔抽油作業機器人協同技術，其研發的深水沉船鑽孔抽油空芯鑽桿裝備和可視化監控系統，使我國今後的深水沉船鑽孔抽油無人化作業成為可能，填補了我國在水下溢油事故無人化處置領域的空白，為關鍵裝備國産化奠定了技術基礎。與進口設備相比，抽油機避免了鑽孔抽油二次作業，開孔處置和綜合性能具有國際領先性。

　　“海上重大溢油事故應急調度指揮整合技術研究”課題

　　首次構建了基於溢油應急多元海量資訊採集與處理系統的國家重大海上溢油事故應急處置技術支援平臺，研發了根據自然環境條件變化、應急資源供給條件和敏感資源優先保護要求而智慧化生成應急處置方案的海上溢油應急決策支援與調度指揮系統，溢油應急處置方案動態優化技術國際領先。

　　“智慧化控制水上溢油處置平臺研製”課題

　　通過溢油應急處置船舶改裝，構建了以“海巡0512”等專業船艇為依託的，具有現場應急指揮功能的智慧化控制的水上溢油處置平臺，實現了智慧化控制水上溢油現場處置資訊整合平臺與現場溢油回收系統、浮標、無人機光電吊艙、水下作業機器人等相關裝備的整合示範應用。該課題首次研究提出了溢油應急處置船的溢油回收、分離、儲存與轉運能力匹配演算法，優化了溢油應急處置船舶功能配備方案，開發了基於物聯網技術的溢油應急處置船舶、裝備和物資一體化智慧控制技術及系統，提高了現場應急處置指揮輔助決策水準。

　　■應 用

　　相關單位建立了7條中試線或産品生産線，包括溢油阻截分離與回收設備、浮動油囊、重型圍油欄、高效環保消油劑、海綿狀樹脂型吸附材料、改性廢棄羽絨類特效吸油材料、互穿網路結構生態凝膠溢油吸附材料等。

　　相關成果不僅應用於水上溢油應急領域，其技術及衍生産品也能應用於陸上、油田及船舶污水處理和救助打撈工程等領域。其研發的相關係統、裝備及産品在海事、救撈、港口及石化領域的30余家單位得到了應用驗證或已完成成果轉化，部分已實現産業化銷售，産生了可觀的經濟效益，如項目研發的吸油材料、消油劑、重型圍油欄、浮動油囊等相關産品現在就可實現年銷售收入約1800萬元。

　　為青島“11·22”管線爆炸、“威尼斯橋”事故、“達飛佛羅裏達”長江口撞船事故、南京長江大橋“鑫川8號”輪撞橋沉沒等重大事故的溢油應急處置提供了有力的技術支撐，産生了良好的社會效益。