石棉,作为一种天然的纤维状硅酸盐类矿物质,曾经因其优良的特性,如高强度、防火、隔热、绝缘以及成本低廉等,在工业领域得到极为广泛的应用,船舶行业也不例外。在过去,石棉大量用于船舶的隔热、防火、密封等系统。然而,随着科学研究的深入,石棉对人体健康和环境的严重危害逐渐被认知。国际海事组织(IMO)通过对SOLAS公约的修订,对船舶使用石棉材料进行了严格限制,要求自2011年1月1日起,所有船舶禁止新装含有石棉的材料 。这一规定对船舶行业的材料选用、建造、维修等环节产生了深远的影响。深入了解SOLAS公约关于石棉的规定以及背后的科学依据,对于保障船舶安全、保护人员健康和维护海洋环境具有重要意义。
石棉的特性与应用历史
石棉的种类与特性
石棉主要包括属于蛇纹石类的温石棉以及属于角闪石类的铁石棉、青石棉、透闪石石棉、阳起石石棉、直闪石石棉等。温石棉是最常见的一种,其化学成分主要为硅、氧、氢、镁等元素,是一种含水的硅酸镁。温石棉具有优越的耐热、保温、耐磨、绝缘、耐化学和热侵蚀等性能,世界上所用的石棉95%左右为温石棉。角闪石石棉则具有非常强的耐酸性、耐碱性、耐腐蚀性和化学稳定性,各品种因钠、镁、钙和铁含量不同而相互区别。例如,青石棉是深青灰色的石棉,纤维长度一般在2厘米左右,机械性能与温石棉差不多,但耐热性能差,耐酸性能仅次于直闪石,电绝缘性能很高;透闪石石棉一般是银白色、灰色或绿灰色,含铁较多时呈浅绿色,纤维较短且脆弱,耐酸性能强。
船舶上的应用历史
在20世纪,石棉在船舶建造和维护中应用广泛。在船舶的动力系统中,石棉被用于制造发动机的密封垫片、隔热材料,以防止高温气体和液体的泄漏,并起到良好的隔热作用,保障发动机的正常运行。在船舶的管道系统中,石棉用于管道的保温和防火,能有效减少热量散失,提高能源利用效率,同时在火灾发生时延缓火势蔓延。在船舶的舱室装修中,石棉制成的板材被用于隔墙和天花板,既满足了防火要求,又具有一定的隔音效果。然而,随着对石棉危害认识的加深,国际社会开始对船舶使用石棉材料进行严格管控。
SOLAS公约对石棉使用的规定演变
早期有限制的使用规定
在2000年之前,石棉在船舶上的使用基本不受限制。但随着石棉危害的逐渐显现,2000年,IMO以MSC.99(73)形式通过了SOLAS 2000年修正案,要求从2002年7月1日及以后,对所有船舶,除了规定的高温/高压环境下使用的水密接头和内衬、特定的叶片和高温下的绝缘装置外,不允许含有石棉材料的新的设备、装置和材料装船使用。这一规定是对石棉在船舶上使用的初步限制,主要考虑到在一些特定的高温、高压环境下,当时还没有更好的替代材料能够满足船舶安全运行的要求。
全面禁止新装含石棉材料的规定
2009年6月5日,IMO又通过了MSC.282(86)决议——关于SOLAS公约修正案,就石棉在船上的使用作了进一步严格规定。该修正案要求自2011年1月1日起,对于所有船舶,应禁止新装含有石棉的材料。这一规定的出台,是基于对石棉危害更深入的认识,以及全球范围内对保护人体健康和环境的更高要求。石棉纤维一旦释放到空气中,可以被吸入到肺部,经过长时间潜伏期(20至40年)可能引发石棉肺、恶性间皮瘤、肺癌及与石棉相关的其他疾病。为保护拆船业人员健康,石棉也被2009年5月15日IMO通过的《2009年香港国际安全与无害环境拆船公约》列入附录1“有害物质的控制”,同样明确要求所有船舶禁止新装含有石棉的材料。
对不同建造时期船舶的具体要求
对于2002年7月1日之前建造的船舶,虽允许保留含有石棉的材料(ACMs),但前提是不危害船员健康。这就要求船方详细识别ACMs的位置和数量,并依据检查评估数据制定维护监测计划。例如,针对含石棉的片状涂层、隔热层或假天花板,需按特定清单评估,必要时由专业人员进行修复或处理。对于2002年7月1日至2011年1月1日建造的船舶,除特定情况外禁止新安装ACMs;对于违规安装但状况良好的含石棉垫圈,可实施风险维护监测计划,不过在相关系统维修或拆除时必须移除。2011年1月1日后建造的船舶,严禁新安装ACMs,一旦发现违规,需在3年内由专业公司移除,并在豁免期内执行风险维护监测计划。对于依据1979、1989和2009年MODU规则认证的船舶,自2024年1月1日起禁止新安装ACMs。已有的材料在使用或安装前需证明无石棉,并且维修、更换等操作都要有无石棉声明,同时船方也要做好ACMs的识别、维护监测等工作 。
石棉危害的科学依据
对人体健康的危害
石棉对人体健康的危害主要源于其纤维特性。当石棉材料被破坏或磨损时,会释放出细小的纤维,这些纤维的直径不到头发的三十分之一,很容易被吸入肺部。一旦吸入,石棉纤维会永久留在体内,无法被人体代谢排出。长期暴露在石棉环境中,特别是从事石棉开采、加工、船舶建造与维修等职业的人员,极易患上“石棉肺”。“石棉肺”是一种以慢性、进行性、弥漫性、不可逆肺间质纤维化为特点的肺疾病,患者会出现呼吸困难、咳嗽、咳痰等症状,严重影响生活质量和劳动能力,且目前无法完全治愈。更为严重的是,石棉已被国际癌症研究机构(IARC)于1987年列为A类致癌物质,长期吸入石棉纤维还可能导致恶性间皮瘤、肺癌等恶性疾病,这些疾病的潜伏期可长达数十年,往往在患者出现症状时已处于晚期,治疗效果不佳,死亡率很高。
对环境的影响
石棉在自然环境中难以降解,其纤维会随着空气、水等介质传播,造成环境污染。在船舶拆解过程中,如果含有石棉的材料处理不当,石棉纤维会释放到周围的空气和土壤中,对周边生态环境和居民健康构成威胁。石棉纤维还可能进入水体,影响水生生物的生存环境,通过食物链的传递,对整个生态系统产生潜在危害。
船舶行业应对禁用石棉规定的措施
材料替代方案
为了满足SOLAS公约的要求,船舶行业积极寻找石棉的替代材料。在隔热领域,陶瓷纤维、玻璃纤维、气凝胶等材料逐渐成为石棉的替代品。陶瓷纤维具有良好的耐高温性能,能在高温环境下保持稳定的隔热性能,且化学性质稳定,不易与其他物质发生反应;玻璃纤维成本相对较低,绝缘性能良好,在船舶的电气设备绝缘和一些非高温区域的隔热中得到广泛应用;气凝胶则是一种新型的高效隔热材料,具有极低的热导率,隔热效果优异,但其成本较高,目前在一些高端船舶和对隔热要求极高的部位使用。在密封领域,无石棉密封垫片材料不断涌现,如石墨复合垫片、芳纶纤维垫片等。石墨复合垫片具有良好的耐高温、耐腐蚀性能,密封性能可靠;芳纶纤维垫片则具有高强度、耐磨损的特点,能在不同的工况下保证良好的密封效果。
船舶建造与维修过程中的管理
在船舶建造过程中,船厂严格按照SOLAS公约的要求,对采购的材料进行严格把关,要求供应商提供无石棉声明,并对材料进行必要的检测,确保材料中不含石棉成分。在船舶维修方面,维修企业在进行维修作业前,会对船舶进行全面的石棉检测,确定是否存在含石棉材料以及其位置和数量。对于需要更换的部件,优先选用无石棉材料。在拆除含石棉材料时,采取严格的防护措施,防止石棉纤维的扩散。例如,在拆除作业区域设置密封围挡,使用专业的吸尘设备收集拆除过程中产生的粉尘,作业人员佩戴专业的防护装备,包括呼吸器、防护服等,确保作业人员的安全和环境不受污染。
人员培训与意识提升
船舶行业重视对相关人员的培训,提高他们对石棉危害的认识和应对能力。对船厂的工人、船舶维修人员、验船师和检查员(PSCO)等进行专业培训,使他们了解石棉的特性、危害以及SOLAS公约的相关规定,掌握正确的检测、拆除和处理含石棉材料的方法。通过培训,工人能够在工作中正确识别含石棉材料,采取有效的防护措施,避免石棉纤维的吸入;验船师和检查员能够准确判断船舶是否符合SOLAS公约的要求,对违规情况及时提出整改意见。同时,通过宣传教育,提高船舶行业从业人员对石棉危害的重视程度,增强他们的环保意识和职业健康意识。
实施禁用新装含石棉材料规定面临的挑战与问题
检测与监管难度
虽然SOLAS公约明确禁止新装含有石棉的材料,但在实际执行过程中,检测和监管存在一定难度。许多石棉材料很难通过目视识别,需要专业的检测设备和技术。一些小型船厂或维修企业可能缺乏专业的检测能力,难以准确判断材料中是否含有石棉。此外,监管部门对船舶的检查也存在一定的局限性,难以做到对每一艘船舶、每一个部件进行全面细致的检测。这就导致一些违规使用石棉材料的情况难以被及时发现和处理。
高昂的更换成本
对于一些已经建造但不符合新规的船舶,更换含石棉材料需要投入大量的资金。拆除和处理含石棉材料需要专业的设备和人员,费用较高,而且更换为无石棉材料的成本也相对较高。对于一些小型航运企业来说,高昂的更换成本可能成为沉重的负担,导致他们在执行新规时存在一定的抵触情绪,甚至可能出现拖延或违规操作的情况。
替代材料性能与成本平衡
虽然目前已经有多种石棉替代材料,但在实际应用中,还存在性能与成本平衡的问题。一些高性能的替代材料,如气凝胶,成本过高,限制了其在船舶行业的广泛应用;而一些成本较低的替代材料,在某些性能方面可能无法完全满足船舶的使用要求。如何在保证船舶安全性能的前提下,选择成本合理的替代材料,是船舶行业面临的一个重要问题。
结论
SOLAS公约关于禁止船舶新装含有石棉材料的规定,是基于对人体健康和环境的保护,具有重要的意义。虽然在实施过程中面临着检测与监管难度大、更换成本高、替代材料性能与成本平衡等挑战,但随着技术的不断进步和行业的共同努力,这些问题正在逐步得到解决。船舶行业通过采用材料替代方案、加强建造与维修过程管理、提升人员培训与意识等措施,积极应对新规要求。未来,应进一步加强检测技术的研发和监管力度,降低替代材料的成本,提高其性能,确保SOLAS公约的规定得到有效执行,保障船舶行业的可持续发展,保护海洋环境和人类健康。
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