海水腐蚀在环境评价中的应用及意义＊

赵迎春，宋 湦

（1.青岛环海海洋工程勘察研究院 青岛 266033；2.中国海洋大学海洋地球科学学院 青岛 266100）

海洋环境是一个腐蚀性很强的灾害环境，尤其是金属材料在海洋环境中极易发生劣化破坏，造成直接或间接的腐蚀损失结果，不但材料浪费、强度降低，更严重的是造成灾难性事故和人员伤亡；同时海水腐蚀对海洋环境也带来影响，并对海洋生态环境造成污染。青岛环海海洋工程勘察研究院对环渤海水域及近岸海洋工程的海水腐蚀情况，进行了调查和研究，多年的工作经验告诉我们：在我国海洋环境评价体系中，纳入海水腐蚀作为其中的一个评价指标是必要且意义重大。

1 海水腐蚀及危害

1.1 海水腐蚀环境

海洋腐蚀环境一般分为海洋大气区、浪花飞溅区、潮差区、海水全浸区和海泥区5个腐蚀区带。平均高潮线以上的浪花飞溅区，因海水飞溅和干湿交替，氧的供应最充分，同时，光照和浪花冲击破坏金属的保护膜，造成的腐蚀最为强烈，也是最严峻的海洋腐蚀环境；其次是平均低潮线以下0.5～1.0m处，因其溶解氧充分、流速较大、水温较高、海洋生物繁殖快，也是金属腐蚀最严重的区域；而在海水与海泥交界处下方，由于此处容易产生海泥和海水腐蚀电池，因此也是腐蚀较严重的区域。

2009年5月，中国石油天然气管道工程有限公司，在大港滩海地区进行了腐蚀环境调查，对渤海湾水质腐蚀因子进行测定，特别对滩海地区不同环境和不同地点的腐蚀程度进行了详细测定。图1是实测的不同区带的腐蚀速率，表1是不同腐蚀区域的腐蚀数据。

图1 不同沉积环境的腐蚀速率

表1 大港滩海各站不同腐蚀区域的腐蚀速度 mm／a

1.2 海水腐蚀的危害

世界各国每年因腐蚀造成的直接经济损失约占其国民生产总值的2%～4%，其破坏力之大令人震惊。其中海洋腐蚀的损失约占总腐蚀的1／3。这在美国、英国、日本、德国、印度、苏联、法国等都做过类似的调查［1］。以此推算，2012年我国国内生产总值519322亿元，海水腐蚀的损失约为5141亿元，其灾害性事故隐患也是严峻的。尽管如此，如果我们的防护工作做得好，其中25%～40%的损失可以得到有效避免。

随着沿海工业，如石油化工企业、火电、核电站的建立，海洋石油、矿产以及运输的发展，海上钢铁构筑物猛增，而这些钢铁构筑物在海洋环境中会遭受严重的腐蚀破坏，引发灾难性事故以及环境污染和人员伤亡。

金属腐蚀过程中产生的重金属离子，以及传统防腐技术中持久性有机物污染对海洋生态环境也造成了严重的危害。

所以做好海洋腐蚀的调查研究、海洋腐蚀程度的评价，对于保证海上金属构筑物的正常运行和安全使用、促进海洋经济的发展，具有十分重要的意义。

2 海水腐蚀在环境评价中的应用现状及应用意义

我国已于2002年颁布并与2003年实施了《中华人民共和国环境影响评价法》。为防止和控制海洋工程对海洋环境的污染，有利于海洋环境和资源的可持续开发利用，保护海洋环境，维护海洋生态平衡，保障人体健康，1999年修订了《中华人民共和国海洋环境保护法》；2006年10月国务院颁布了《防治海洋工程建设项目污染损害海洋环境管理条例》。

2004年9月1日国家颁布实施的《海洋工程环境影响评价技术导则》 （GB／T 19485－2004）［2］，从落实《中华人民共和国环境影响评价法》和《中华人民共和国海洋环境保护法》角度出发，依据多年来海洋工程环境影响评价的实践经验，结合海洋环境的特征，界定了海洋、工程环境影响评价的主要内容，提出了海洋环境影响评价应遵循的原则、技术方法和技术要求。

对于主要评价内容，导则GB／T 19485－2004以分章的形式，分别界定和规定了海洋水文动力环境、海洋水质环境、海洋沉积物环境和海洋生态环境的现状评价、影响预测及环境事故评价的内容、范围、要求和技术方法。

上述与海水腐蚀有关的为海洋水质环境、海洋沉积物环境，《海洋工程环境影响评价技术导则》中对海洋水质和海洋沉积物的现状调查，根据建设项目类型规定了调查参数和分析评价方法，虽然参数中包括了海洋腐蚀的主要因子，但都没有针对海水腐蚀进行调查和分析评价，环境影响预测更没有关于海水腐蚀的内容。

其他评价内容中，规定了当海洋工程建设项目涉及热污染、大气、噪声、固体废弃物、文物等内容的环境影响评价时，按照《海洋工程环境影响评价技术导则》相应部分的技术要求进行评价，也未规定要对海洋腐蚀环境进行评价。

在实际环境评价工作中，基本按照规定的内容进行调查评价和预测，几乎没有海水腐蚀的内容，个别评价文件中，在描述海上钢结构安装施工时提到海水腐蚀，主要是因为钢构物施工需加防腐蚀材料时才述及。但并未对海水腐蚀进行评价预测，也没有对防腐材料是否环保，是否污染海洋进行评价预测。

开展海洋环境腐蚀调查和进行控制腐蚀技术的研究［3］在海洋环境评价中具有重要的意义。因为海水腐蚀对海洋环境的影响更加直接和更具危害，对其进行调查、评价和预测，可以很好地认识到建设项目所面对的腐蚀环境及其影响，及时采取应对措施，保护海洋环境。在对海洋工程的建设和运行中，对海水腐蚀进行调查、监测和预测，消除由此造成的危害，是完全可以做到和应该进行的。

3 环境评价中应用海水腐蚀指标探讨

我们知道，环境影响评价是一种过程，这种过程的重点在决策和开发建设活动开始前，体现出环境影响评价的预防功能。决策后或开发活动开始，通过实施环境监测计划和持续研究，环境影响评价的作用还在延续，不断验证其评价结论，并反馈给决策者和开发者，进一步修改和完善其决策和开发建设活动。

根据上述环境影响评价的过程特点，不难设计海水腐蚀在海洋环境评价中的应用操作步骤。推荐以下方法：① 进行海洋腐蚀环境调查，掌握建设项目所在地的腐蚀影响因子参数特点；② 进行海洋腐蚀现状评价和预测；③ 根据评价和预测情况进行防腐设计；④ 工程项目施工过程中和完成后的检测和监测。

3.1 海水腐蚀环境调查

海洋腐蚀环境调查分为海水环境调查和海底沉积物调查，目前我国主要对渤海、南海的近海石油开发区进行了几次一定范围的腐蚀调查，系统分析了我国近海石油开发区的环境腐蚀因子，探讨了这些环境因子与钢铁腐蚀失效的相关性，综合评估了几个海域的腐蚀环境，如渤海海洋石油开发区的辽东湾、埕岛海区、南海西部和东部海洋石油公司的北部湾、珠江口、莺歌海区和涠洲岛海区等。

海水腐蚀环境的调查包括 K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋、Cl－、、和的浓度测定以及硫酸盐还原菌、海水的盐度、水温和电阻率等要素的调查。沉积物腐蚀环境因子的调查主要对表层沉积物（泥面下0～10cm）样品的泥温、电阻率、Eh、pH、Fe3＋／Fe2＋和硫酸盐还原菌等项目进行现场分析测定。例如：青岛环海海洋工程勘察研究院于2012年在赵东油田海底管线工程路由调查、勘测项目中，就采用相关设备和技术方法进行了沉积物腐蚀环境因子的调查。

3.2 海水腐蚀的现状评价和预测

钢铁材料在土壤、大气腐蚀的情况下局部腐蚀与均匀腐蚀结果的趋势基本相同，因此可以进行土壤腐蚀或大气腐蚀性的评价和分类。而在海水腐蚀的情况下由于海洋生物附着，它对局部腐蚀与均匀腐蚀的影响效果截然相反，加上海洋环境因素的多元性、复杂性和可变性，因此，对海水腐蚀性的评价和分类就有一定的难度。

目前海水水质和沉积物环境质量现状评价采用单因子污染标准指数法，按下列公式计算：

式中：Pi为i项污染物的质量指数；

Ci为i项污染物的实测浓度；

CSi为i项污染物评价标准

对于《海洋工程环境影响评价技术导则》（GB／T 19485－2004）［2］中规定的评价因子，都有相应的水质标准和沉积物质量标准，要利用单因子污染标准指数法评价海水腐蚀，首先要制订海水腐蚀标准，这是需要研究和探索的问题。

朱相荣、黄桂桥［4］在《海水腐蚀性的双因素环境评价法》一文中，提出了海水腐蚀性评价因子和海水腐蚀性分级意见，现介绍如下，供参考。

海水腐蚀性评价因子：

式中：Yi是3个影响程度较大的环境因素（温度、海生物附着、pH），fi是3个影响程度较大的环境因素对腐蚀深度的关联度，此处是以Yi与fi乘积之和作评价基数的。

文中提出用海水温度和海洋生物附着面积这两个主要的环境因素给海区的腐蚀性进行评价和分类 ，提供了科学的依据和支持，因此 ，将海区的腐蚀性分为5个类别的标准（表2）。

表2 海水腐蚀类别判断

建设项目海水环境质量预测的任务是通过一定的技术方法，预测建设项目在不同实施阶段（建设期、运行期、服务期后）对海水环境质量的影响，为采取相应的环境管理措施［5］提供科学依据。海水腐蚀预测应预测以下内容：①工程实施后由于海水物理、化学和生物环境的变化导致的腐蚀强度的变化；② 建设项目实施引起的腐蚀环境的改变，如海泥区可能变化为海水全浸区，浪花飞溅区可能变为大气区；③ 金属材料腐蚀对海洋环境的污染预测；④ 防腐材料的使用对海洋环境的污染预测等。

3.3 防腐设计技术

根据腐蚀环境现状的调查和评价数据，以及腐蚀预测的结果，针对不同海洋环境下的金属构筑物，采用不同的防腐设计方法，提高保护效果。

无论什么样的设计保护方法，都应该考虑防护材料本身对海洋生态环境所造成的污染。这有待于今后更好的研究。

3.4 海洋腐蚀的检测和监测

在建设项目建设过程中和建成后的运营中，必须对腐蚀状态定期进行常规检测和特别检测。中国科学院海洋研究所研制的海洋钢铁设施腐蚀状态跟踪扫描系统为胜利油田海上平台、海底管线阴极保护的参数设计提供了重要的依据，延长了海洋钢铁构造物的服役寿命，是一种新型的海洋腐蚀监测技术［6］。其推广应用将为“海洋工程”建设，提供相应的防腐技术支持。

4 结论

海洋环境是一个特定的极为复杂的腐蚀环境，海水腐蚀对海洋构筑物，尤其是钢铁构筑物具有很强的腐蚀破坏作用，有时会因此造成严重事故。可以说，海水腐蚀对海洋环境的影响是更加直接和更大危害的，对其进行调查、评价和预测，可以很好地认识到建设项目所面对的腐蚀环境及其影响，及时采取应对措施，对海洋环境保护和促进海洋经济发展具有重要意义。

根据环境影响评价的过程特点，设计海水腐蚀在海洋环境评价中的应用操作步骤，推荐如下：①进行海洋腐蚀环境调查，掌握建设项目所在地的腐蚀影响因子参数特点；② 进行海洋腐蚀现状评价和预测；③ 根据评价和预测情况进行防腐设计；④ 工程项目施工过程中和完成后的检测和监测。

［1］王庆飞，宋诗哲 .金属材料海洋环境生物污损腐蚀研究进展［J］.中国腐蚀与防护学报，2002（3）184－188.

［2］中华人民共和国国家质量检验检疫总局，中华人民共和国国家标准化管理委员会 .GB／T 19485－2004海洋工程环境影响评价技术导则［S］.2004.

［3］姚子伟，江桂斌，蔡亚歧 .北极地区表层海水中持久性有机污染物和重金属污染的现状［J］.科学通报，2002（15）1196－1199.

［4］夏兰廷，黄桂桥，张三平 .金属材料的海洋腐蚀与防护［M］.北京：冶金工业出版社，2003.

［5］陈锡雄 .防止海水腐蚀的措施与效果［J］.电力建设，2001（5）34－35.

［6］戴明安，黄桂桥 .海水中钢的局部腐蚀与海域环境的相关性［J］.腐蚀科学与防护技术，1999（5）：309－311.