深海多金屬硫化物開采作業(yè)安全與環(huán)境影響分析及對策研究

杜尊峰 陳香玉 趙羿羽

摘要：隨著各國對深海多金屬硫化物勘探與開發(fā)的步伐逐漸加快，為確保并指導承包者在區(qū)域內(nèi)開采多金屬硫化物作業(yè)安全且符合保護環(huán)境規(guī)定，首先論述開采深海多金屬硫化物的工藝技術(shù)，以此為基礎結(jié)合加拿大鸚鵡螺和美國海王星礦業(yè)公司試采多金屬硫化物案例，分析其作業(yè)過程所涉及的硫礦泄漏、結(jié)構(gòu)失效、機械傷害、火災爆炸等安全問題和破壞海底動植物群及其棲息地、排放采礦廢水尾礦等環(huán)境影響，最后就作業(yè)安全與環(huán)境影響問題分別給出了針對性的對策與建議，可為工程實踐提供參考。

關(guān)鍵詞：深海多金屬硫化物;作業(yè)安全;硫礦泄漏;海底動植物群;廢水尾礦;環(huán)境基線

中圖分類號：P744????文獻標志碼：A????文章編號：1005-9857（2020）03-0068-07

Analysis and Countermeasures of Operational Safety and Environmental Impact in Deepsea Polymetallic Sulfide Mining

DU Zunfeng1，CHEN Xiangyu1，ZHAO Yiyu2

（1.State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety，School of Civil Engineering，Tianjin University，Tianjin 300354，China;

2.The 714 Research Institute of CSIC，Beijing 100192，China）

Abstract：As countries gradually accelerate the exploration and development of deepsea polymetallic sulfides，in order to ensure and guide contractors to mine polymetallic sulfides in the area safely and in compliance with environmental protection regulations，the process technology of deepsea polymetallic sulfides was firstly discussed.On this basis，combined with the trials of mining polymetallic sulphides in Nautilus Minerals Company of Canada & Australia and Neptune Mining Company of U.S.，the safety issues such as sulfur ore leakage，structural failure，mechanical injury，fire and explosion involved in the operation process，and damage to the sea floor，the environmental impacts of flora and its habitat，discharge of mining wastewater and tailings，etc.were analyzed.Specific countermeasures and suggestions were given on the issues of operational safety and environmental impact，which could provide reference for engineering practice.

Key words：Deepsea polymetallic sulfide，Operational safety，Sulfide mining leakage，Seabed animals and plants，Mining tailings，Environmental impact baseline

0?引言

近30年來，各國陸續(xù)開展深海礦物資源勘探與開發(fā)活動，已探明具有商業(yè)價值的海底礦物資源包括多金屬結(jié)核、富鈷鐵錳結(jié)核和多金屬硫化物等[1]，初步形成了前二者的工業(yè)開采工藝，多金屬硫化物是這之后人類認識到的又一種新型海底礦物資源，它蘊含多種金屬成分，具有較高的開采價值，但目前仍處于勘探與試驗開采階段。

我國大洋礦產(chǎn)資源研究開發(fā)協(xié)會早在2011年就與國際海底管理局簽訂了西南印度洋的多金屬硫化物勘探合同，享有此區(qū)域的優(yōu)先開采權(quán)[2]，目前勘探調(diào)查內(nèi)容包括巖石拖網(wǎng)和溫鹽深儀采水作業(yè)，硫化物、深海沉積物、巖石、海水等樣品采集工作。由于開采工藝尚不成熟，目前對多金屬硫化物開采作業(yè)安全問題的分析較少，且對開采過程環(huán)境影響的研究較為寬泛，而開采深海多金屬硫化物正在不斷推進中，研究這些問題迫在眉睫。

多金屬硫化物是一種復雜的海底熱液礦物，與多金屬結(jié)核和富鈷鐵錳結(jié)殼不同，它的儲藏水深較淺，礦體呈三維大塊狀，海底開采可借鑒陸上采煤技術(shù)。據(jù)2010年加拿大鸚鵡螺和美國海王星礦業(yè)公司試采多金屬硫化物方案，整個作業(yè)系統(tǒng)主要由海底采礦、提升系統(tǒng)、水面支持3部分組成，海底采礦通過海底攫取設備、運輸車輛實現(xiàn);提升系統(tǒng)使用液壓水力泵（鸚鵡螺礦業(yè)公司）或箱體結(jié)構(gòu)（海王星礦業(yè)公司）將礦物運輸至水面;水面支持系統(tǒng)指水面支持船，它對從海底采礦的硫礦進行初步脫水和分選，并支持海底采礦與提升系統(tǒng)[3]。

1?作業(yè)安全問題及對策

1.1?海上采礦作業(yè)安全問題分析

作業(yè)安全是深?？沙掷m(xù)采礦的一項基本必要條件。即使在無人化、遠程操控技術(shù)不斷發(fā)展的今天，也不能忽視海底采礦帶來的人員傷害和設備損傷。例如，在一些海底管道維修環(huán)節(jié)需要專業(yè)人員操作，水面支持船上需要作業(yè)人員加工硫礦;此外，海底采集及提升系統(tǒng)在嚴峻的海洋環(huán)境下極易發(fā)生腐蝕、破損從而產(chǎn)生安全事故。按事故原因可將這些安全問題分為以下幾類。

1.1.1?硫礦泄漏

提升系統(tǒng)將多金屬硫化物運至水面，可以通過管道提升泵輸送混合礦漿到水面支持船，或?qū)⒋髩K硫礦放入集礦箱提升至水面，但不論采取哪種方式，都有可能出現(xiàn)硫礦泄漏事件，即礦漿在狹小管徑內(nèi)溢出以及因管道破裂噴出，或硫塊從箱中掉落，這些可能是由于作業(yè)人員更換部件、檢查維修時的操作失誤引起，或由于設備出現(xiàn)的老化和銹蝕（例如，管線穿孔或密封不嚴）等現(xiàn)象引起，一些極端惡劣的氣候海況和大型海洋生物的碰撞也會導致設備受到損傷，甚至傷及人員生命健康。

1.1.2?結(jié)構(gòu)失效

指因為其他危害導致的海底采礦設備（結(jié)構(gòu)）發(fā)生局部或整體的損壞甚至是倒塌。由于海底采礦設備處于多變的海洋環(huán)境中，強烈的地震和極端氣候等災害會導致設備結(jié)構(gòu)破損及失效;海底移動與變形可能會出現(xiàn)硫礦體非均勻沉降、坍塌、沉陷或快速積累的尾礦沉積層偶發(fā)濁流甚至是坡體坍塌導致設備受損[4];設備自身也會因疲勞而導致應力集中點向外蔓延，最終鋼結(jié)構(gòu)設備不能支撐其所承受的荷載，使設備受損、人員受害。

1.1.3?機械傷害

在人員經(jīng)常出沒的機械作業(yè)區(qū)極易發(fā)生“設備故障傷人”事件。海底采礦設備可能因機械故障或防護不到位而存在潛在拋射物傷人的風險;硫礦脫水裝置可能在運行過程中引起人員的絞、碾傷害[5];水面支持船上搬運作業(yè)時也可能出現(xiàn)人員砸傷、擠傷的情況。尤其是海上起重作業(yè)易受風暴潮、海冰、海霧與潮汐變化等海況影響。另外，作業(yè)人員違章操作、限位失靈、現(xiàn)場管理不善等因素也會對此產(chǎn)生影響，導致設備受損丟失、船舶擱淺傾覆、人員落水、物體傾斜滑落、墜落物砸傷人員等重大安全事故。

1.1.4?觸電事故與火災爆炸

作為采礦作業(yè)正常運營的動力之一，電力系統(tǒng)是海上安全事故一個巨大的風險源。水面支持船加工作業(yè)、海底濕法焊接、起重船高空吊運等工作都需要電力支持，一旦出現(xiàn)設備漏電、電線絕緣保護裝置失效、電氣線路老化等現(xiàn)象就有可能使作業(yè)人員觸電[6]。此外，加工和生活用電稍不注意還會引發(fā)火災爆炸，例如在高溫高壓容器周圍的可燃物燃燒、用電作業(yè)產(chǎn)生的火花飛濺、人員吸煙產(chǎn)生的明火蔓延等都會引發(fā)重大火災事故。

1.1.5?船舶碰撞

水面支持船與一般船舶行駛規(guī)則相同，但其活動受制于海底采礦設備，需長時間定位于某一特定位置，在此期間惡劣海況會嚴重影響水面支持船定位效果，使其與海底采礦設備、提升系統(tǒng)脫離，在不受控制的情況下和其他船舶或結(jié)構(gòu)物相撞。同時也不能排除其他往來船舶在能見度不良的海況下撞擊安全運行的水面支持船，造成船舶破損、傾覆等重大海難事故。

1.2?安全對策

毋庸置疑安全作業(yè)在海底采礦中的必要性，但采取怎樣的對策以保障作業(yè)安全還值得深入思考。由于開采深海多金屬硫化物是一個復雜的作業(yè)系統(tǒng)，包含采礦設備的下水安裝、生產(chǎn)運營以及生產(chǎn)結(jié)束后設備拆除等子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)又涉及水面與海底不同區(qū)域的安全問題，它們來源于自然環(huán)境、人的錯誤行為或設備自身故障等因素，由此造成的對人員生命與設備壽命的威脅程度不一。

目前開展的海底采礦試驗與實踐較少，需要借鑒海洋油氣與陸地煤礦的安全生產(chǎn)管理經(jīng)驗，三者具有共通與相似性。即考慮在項目之初首先進行安全作業(yè)預評價，據(jù)此制訂相應的應急計劃，在把握整體的基礎上對人和設備進行二次分析，包括設備視情維修與人員培訓，當然，在實際作業(yè)過程中，還需要高效嚴格的現(xiàn)場管理模式來保障前期設計的有效性與實時性。

1.2.1?安全預評價

這是對海底采礦可能產(chǎn)生的安全問題及其應對措施的一個首要的全局的把握。在采礦開始前調(diào)研采礦項目全壽命周期內(nèi)的工藝流程，明確各個節(jié)點可能出現(xiàn)的安全事故及隱患，并對此做出相應預案。

首先說明采礦的基本工藝流程：包括水面支持船油電設施的布置情況、起重加工的工藝流程、海底采礦設備的承載能力和功率額度等性能、礦區(qū)的地質(zhì)條件和溫度風浪等環(huán)境荷載以及作業(yè)人員水下維修的時間和要求等內(nèi)容。然后邀請相關(guān)領域?qū)＜覍υ撟鳂I(yè)過程進行安全分析，經(jīng)過反復評估最終確定安全事故及隱患，賦予每一項事件以匹配權(quán)重，初步評估采礦作業(yè)的系統(tǒng)安全程度，以此為基礎對十分嚴重、一般嚴重、輕微等級別的安全事故做出相應的管理措施，這樣能夠減輕甚至避免由于未知事件或考慮不周而引起的安全事故。

1.2.2?應急計劃與演習

據(jù)國際海底管理局《“區(qū)域”內(nèi)礦物資源開發(fā)規(guī)章草案》規(guī)定“為防止和應對事故，承包者需要制定應急計劃?！笨梢姂鳖A案在整個安全管理中的重要性。

一般應急計劃由安全事件、技術(shù)措施與組織措施構(gòu)成，對每一重大事故建立制度方案。就開采多金屬硫化物而言，可能發(fā)生的重大安全事故包括水面支持船發(fā)生火災爆炸、起重作業(yè)墜落物砸傷人等。針對這些問題，一方面要從技術(shù)角度考慮：電器管線是否合規(guī)布置并定期檢查、大型設備作業(yè)前期安全措施是否到位、專業(yè)設備是否經(jīng)過檢驗認證等;另一方面需從組織措施入手：平時要保障安全逃生器具方便獲取、安全避險通道暢通、安全警報有效以及應急醫(yī)護部署就位，以防事故發(fā)生時人員逃生受阻;提前指派應急指揮官和應急工作小組，以避免事故現(xiàn)場人員分配混亂;一旦發(fā)生重大安全事故，立即與管理局和附近海域國家聯(lián)系，協(xié)商最佳的處理辦法并爭取獲得最大的傷害救援。

1.2.3?設備視情維修

在未來，開采深海多金屬硫化物將實現(xiàn)自動化、遠程化，這雖然減少了人力投入量，但同時大大提升了對設備的高要求。在采礦設備高端化、精密化、自動化的發(fā)展趨勢下，有必要采取基于可靠性分析和在線監(jiān)測的設備視情維修策略，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果采取合適的維修方案，避免修理不足或過度修理減少設備使用壽命[7]。

可靠性分析為設備視情維修奠定了基礎。在前期設計、試驗、調(diào)試階段就可以預知設備的使用壽命及條件、抗腐蝕強度、應急關(guān)閉、危險報警等性能，保障其運行狀態(tài)良好。許多安全故障可以通過前期設計與試驗環(huán)節(jié)來有效避免：考慮在采礦車周圍設計一種安全氣囊以緩沖礦車與其他障礙物之間的碰撞沖擊[8];在鉆頭旋轉(zhuǎn)部位設計防護罩，以防鉆齒脫落飛濺;根據(jù)人的行為特征（慣用一側(cè)、捷徑反應、躲避行為等）設計良好的人機操作界面，以提高作業(yè)人員在維修設備時的感官體驗;對采礦設備（包括改裝設備）進行安全評估與鑒定，只有經(jīng)過專業(yè)檢查機構(gòu)檢驗的設備才能下水作業(yè)。

在線監(jiān)測為設備視情維修保駕護航。水面支持船和岸端通過對海底采礦設備實時遠程監(jiān)測，可以及時發(fā)現(xiàn)其運行故障并進行維修作業(yè)。此外，還應注意對采礦輔助電力設備進行安全檢驗與監(jiān)測，包括漏電保護裝置、電線絕緣保護裝置等，并設置安全警示信號。

1.2.4?人員培訓

采礦前需要對全部作業(yè)人員進行安全知識與專業(yè)技能培訓。安全培訓內(nèi)容包括基本的安全逃生、消防、救援等知識，和對人員安全意識的培養(yǎng)，可通過企業(yè)的安全文化滲入，通過大型海難觀影、主題講座等方式進行。專業(yè)技能培訓是針對具體工種展開的培訓項目，例如起重員需明確安全作業(yè)規(guī)范、電工要具備專業(yè)電器技能等。最后還要對培訓活動進行定期評審，頒布技能證書，保證培訓有效。

1.2.5?海上作業(yè)的現(xiàn)場管理

起重作業(yè)、水下作業(yè)、維修作業(yè)、用電作業(yè)等作業(yè)都需要專業(yè)人員進入現(xiàn)場，這些工作環(huán)境復雜、人員密集、危險性高，需要制定一份詳細的現(xiàn)場管理方案來保障作業(yè)安全。

首先，作業(yè)人員應向負責人提出書面作業(yè)申請并穿戴基本的防護用品才能開始作業(yè)。然后針對不同的工種制訂不同的管理方案，在大型采礦設備的吊裝下水現(xiàn)場，考慮設置水面守護船以便監(jiān)測預警并處理安全事故;起重作業(yè)前要檢查剎車、負荷指示儀等裝置的靈活可靠;還可以參考《澳大利亞聯(lián)邦離岸礦產(chǎn)資源法》，在水面支持船附近設置安全區(qū)，其他船舶未經(jīng)批準不得進入該區(qū)域。這些管理模式在一定程度上可以降低人、環(huán)境與機器設備的交叉作業(yè)[9]，預防安全事故的發(fā)生。

2?環(huán)境影響分析及對策

2.1?環(huán)境影響分析

保護環(huán)境是實現(xiàn)深海多金屬硫化物持續(xù)開采的一項國際任務與挑戰(zhàn)，只有對其充分了解，才可能使環(huán)保措施與開采項目并行開展，使人類與海洋世界和諧共處[10]。

鑒于對深海的認知水平遠遠不夠，高端技術(shù)也仍需改進，目前尚未明確采礦對海洋環(huán)境造成的影響，一些專家學者認為這些影響還具有不可恢復性，一旦發(fā)生將造成難以預估的災難事故[11]。圖1初步描述了開采深海多金屬硫化物的環(huán)境影響，從海底到水面，開采會破壞海底動植物群及其生存環(huán)境、帶來聲和光的影響、排放廢水和尾礦，除以上特殊影響，還包括與采礦加工有關(guān)的一般類型環(huán)境污染事件。

2.1.1?破壞海底動植物群及其生存環(huán)境

深海多金屬硫化物礦區(qū)多位于洋中脊熱液噴口，這里聚集有豐富的海底動植物群落、喜硫細菌、無脊椎生物等，它們依靠硫礦生存，開采硫礦必然會對這些海底生物及其底棲環(huán)境造成一定的影響。具體包括以下幾個方面。

（1）采礦車將動物群壓碎、分散。由于大多數(shù)底層動物生活在海底沉積物以上數(shù)厘米高度內(nèi)，以上層水域沉積下來的有機碎屑為食，因此在采礦路徑上絕大多數(shù)生物可能當場被殺死或被翻到軌跡外側(cè)，邊沿生物也會受損，目前我們無法預知生物再遷入的時間[11]。

（2）懸浮顆粒物羽流將動植物淹沒。采礦產(chǎn)生的懸浮顆粒羽流和底層水發(fā)生化學反應與采礦碎屑重新沉積在海底，這些沉積物會覆蓋動植物使其窒息、淹沒。此底層羽狀流可持續(xù)到采礦結(jié)束后數(shù)日，擴散到數(shù)十千米之外，影響范圍廣泛[12]。

（3）廢水、沉積物和礦石碎屑損害動物器官。底層動物可能進食海底開采作業(yè)排放出的廢水與礦石碎屑，其中食懸浮物動物還可能進食羽流沉積物（其中包括無機顆粒和一些難溶的有機材料）影響其消化器官導致死亡;高負荷的懸浮無機顆粒可能會堵塞動物的鰓部進而影響動物呼吸;此外，化學物質(zhì)對底層生物作用可能由于沉積物渾濁而降低其傳輸性能，使其繁殖率下降。

（4）使用周圍水體吸入海底生物。泵提升系統(tǒng)會用到吸水裝置，用來將礦物與水混合吸入提升泵，這一過程可能吸入海底生物，致使它們喪失生命。抽吸夾帶量取決于生物種類和管徑與速度，有研究表明，在淺水中開采磷礦時幼蟲與卵易受影響被抽吸進作業(yè)裝置，但沒有試驗表明深水動物對此亦十分敏感[11]。

2.1.2?聲和光的影響

一方面海底環(huán)境陰暗，一些無脊椎動物和魚已經(jīng)適應了低強度光，而采礦設備發(fā)出的持續(xù)高強度的光可能會遮蓋原本的弱光對它們的吸引力，損害其視覺器官;另一方面，海洋動物用聲音交流、使用回聲定位，這些聲音低頻，傳播距離遠，可能會被海底采礦設備發(fā)出的噪聲干擾，影響底層與海面動物的交流、覓食與繁殖[13]。

2.1.3?采礦船廢水與尾礦的排放

排放發(fā)生在水體中，但影響深度與廣度不容小覷。尾礦碎屑遇海水氧化會形成水體的富營養(yǎng)化，致使海藻大量繁殖，通過洋流漂流到其他地區(qū);金屬元素在生物體內(nèi)積累，或在溫度、壓力的影響下釋放潛在的有毒金屬，可能對浮游生物物種構(gòu)成產(chǎn)生一定影響[11];表層水體羽狀流會增加水體渾濁程度進而影響魚類幼體與成年魚類捕食行為;此外，表層海水與海底富含營養(yǎng)物的海水混合還會造成人工上升流，增加海面生物的生產(chǎn)力[14]。

2.1.4?與采礦加工有關(guān)的影響

這些環(huán)境影響主要發(fā)生在水面支持船上。包括油污和化學品泄漏意外溢油事故、采礦船垃圾傾倒、隨采礦船而至的物種侵入（動物、微生物和病毒從海底運輸至水面）以及二氧化碳和二氧化硫的排放。

2.2?環(huán)境保護對策

由于海底采礦仍處于起步階段，一些保護環(huán)境措施來源于試驗結(jié)果、開采實例與國際海底管理局的規(guī)章法案。經(jīng)大量的整理分析可知，同安全作業(yè)對策一致，保護環(huán)境也需要由表入里，由始及末：初期調(diào)查環(huán)境基線、評估環(huán)境影響并制定應急預案，在采礦運營過程中展開對環(huán)境的監(jiān)測與管理。

2.2.1?環(huán)境基線調(diào)查

這是在采礦前對未知海域的一個了解過程，是評估環(huán)境影響的前提，也是環(huán)境管理的依據(jù)，在管理局《“區(qū)域”內(nèi)多金屬硫化物探礦和勘探規(guī)章》《“區(qū)域”內(nèi)礦物資源開發(fā)規(guī)章草案》和各國的海洋礦產(chǎn)立法中都有所體現(xiàn)。

調(diào)查內(nèi)容包括礦區(qū)的物理化學、地質(zhì)條件、生物構(gòu)成以及生物擾動等數(shù)據(jù)。針對多金屬硫化物，管理局《指導承包者評估“區(qū)域”內(nèi)海洋礦物勘探活動可能對環(huán)境造成的影響的建議》中特別指出要調(diào)查硫化物礦區(qū)地貌圖、海流、溫度動物變化關(guān)系、濁度變化情況、有毒物質(zhì)溢出情況、底棲及上部水層的金屬元素比例特性、硫化物表面覆蓋沉積層的力學性質(zhì)和元素組成、小型底棲生物和微生物的種類與基因聯(lián)系和生活習性。調(diào)查可以使用船載多波束回聲探測器、導電率溫度深度感應器、聲學多普勒電流剖面儀、水下自動航行器、攝像機、重力式樣本收集器、活塞式收集器等工具。

需要注意，在進行環(huán)境基線調(diào)查時要保證廣度和深度，廣度在于基線區(qū)域要視具體采礦規(guī)模而定，在礦區(qū)之外還應該包含一段海域，以研究采礦對外圍生物環(huán)境的影響;深度在于基線調(diào)查的有效性，抓取工具要避免對生物造成傷害，采用攝像、取樣等方法觀測生物在一段時間內(nèi)的變化，這段時間應盡可能長，具有季節(jié)性，最少在1～2年內(nèi)，鑒于環(huán)境基線數(shù)據(jù)的獨特性，獲取過程的長期性，可以考慮與其他海底采礦公司或有關(guān)國際組織共享礦區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)[15]。

2.2.2?環(huán)境影響評估

基于已完成的環(huán)境基線調(diào)查，需要制定一份環(huán)境影響評估，評估時邀請社會公眾與相關(guān)專家，使用度量或評分指標進行定量或定性評估，包括敏感性、抵抗性、恢復性等指標，以充分考慮環(huán)境問題，保證評估的準確性，初步制定相應的環(huán)保措施。

針對采礦對底棲生物的破壞，可以考慮在鉆頭外圍加一防護罩，避免微小生物不慎鉆入或被卷入快速旋轉(zhuǎn)的鉆頭部位;盡可能降低鉆取速度或采取間歇式采礦安排，保證沉積物羽流和懸浮物濃度小于某一危險臨界值;盡量減少海水中的多金屬硫化物加工工序，避免過多的生物夾帶量;考慮在其他環(huán)境類似區(qū)域安裝人工基質(zhì)，重新克隆海底生物[16];在采礦設備上安裝降噪裝置、強光弱化裝置。

對于水面排放的廢水與尾礦，建議在采礦船上進行尾礦脫氣，從尾礦中去除氣泡，以減少它們的浮力，防止其在表層水域停留;建模預測尾礦的排放行程，使排放點位于管道尾礦漿料形成濁流的位置[17]。

2.2.3?應急預案

盡管在整個采礦活動中提倡預防為主的原則，但仍不可避免地出現(xiàn)環(huán)境突發(fā)事件，這就需要應急預案來提高采礦期間對環(huán)境突發(fā)事件的處理能力。

對于提升泵硫化物大規(guī)模泄漏這類事件，既屬于安全問題，也屬于環(huán)境問題，需要在應急預案中說明應急開關(guān)設備情況，以便在泄漏發(fā)生后的第一時間關(guān)閉設備，或使用遠程監(jiān)測感應系統(tǒng)，一旦監(jiān)測到提升泵外圍硫化物超過某一濃度即刻啟動急停系統(tǒng)。對于水面支持船意外漏油事故等其他造成的環(huán)境損害，要指定事故現(xiàn)場負責人，指揮各個生產(chǎn)部門關(guān)閉生產(chǎn)設備做好防護措施，并將事故即刻通報給管理局。

2.2.4?環(huán)境管理辦法

環(huán)境管理的基本原則是預防為主和采用良好行業(yè)做法，通過環(huán)境監(jiān)測與評價來實現(xiàn)。

（1）在礦區(qū)附近設置富有代表性的環(huán)境對照保留區(qū)（該區(qū)域與采礦區(qū)生物環(huán)境類似，但不受采礦的影響），以保留區(qū)的生物、物理、地質(zhì)、化學指標為基準，監(jiān)測礦區(qū)相應指標，監(jiān)測機器一旦感應到采礦區(qū)環(huán)境指標異樣，即開啟警報。水面支持船附近水域也需要設置二氧化碳與硫元素的監(jiān)測裝置，時刻記錄它們較對照保留區(qū)的變化情況。

（2）建議在監(jiān)測過程中采用適應性管理辦法[18]，定期評價監(jiān)測方案的準確性和有效性。包括對監(jiān)測指標做出修改，調(diào)整對某些金屬元素濃度的報警閾值，增加對遷入動物的觀測記錄等。公眾參與和專家評審也應體現(xiàn)在適應性管理模式中，通過不斷評價以適應不斷進行中的采礦作業(yè)，且這一監(jiān)測與評價活動要持續(xù)到采礦結(jié)束后一段時間，以應對殘留的環(huán)境影響。

3?結(jié)論

安全作業(yè)是開展深海多金屬硫化物商業(yè)開采的基本條件之一。其中海面以下涉及硫礦泄漏、結(jié)構(gòu)失效和機械傷害事故，水面部分涉及機械傷害、觸電事故和火災爆炸以及船舶碰撞事故，這些問題可通過安全預評價、設備的可靠性分析、人員培訓等管理辦法應對。

破壞海底動植物群及其生存環(huán)境和排放廢水尾礦相比于聲和光產(chǎn)生的影響更為嚴峻，這些影響可以通過環(huán)境基線調(diào)查、環(huán)境評估與監(jiān)測等手段加以預防或減輕。

隨著深海采礦技術(shù)與裝備的不斷發(fā)展，對多金屬硫化物的開采將不斷深入并逐漸商業(yè)化，各國在開采過程中需要十分注意這些作業(yè)安全與環(huán)境影響問題，以此為基礎制定相應對策。鑒于目前國內(nèi)外試驗研究的局限和數(shù)據(jù)材料的匱乏，這些安全與環(huán)境分析還有待于進一步量化，結(jié)合不同的開采工藝明確其所占比重及影響程度。

參考文獻

[1]?陽寧，陳光國.深海礦產(chǎn)資源開采技術(shù)的現(xiàn)狀綜述[J].礦山機械，2010，38（10）：4-9.

[2]?劉露詩.西南印度洋49°E-50.25°E洋脊段多金屬硫化物定量預測與評價[D].北京：中國地質(zhì)大學，2018.

[3]?杜新光，官良清，周偉新.深海采礦發(fā)展現(xiàn)狀及我國深海采礦船需求分析[J].海峽科學，2016（12）：62-67.

[4]?陶曉杰.海底探礦安全監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)在三山島金礦的應用[J].世界有色金屬，2016（18）：80-81.

[5]?張荷.淺談采礦工程技術(shù)不安全因素及其管理策略[J].技術(shù)與市場，2019，26（7）：228.

[6]?韓孝輝，陳衛(wèi)，陳文.海底輸油氣管線對海洋環(huán)境影響性分析[J].海洋開發(fā)與管理，2018，35（1）：83-87.

[7]?羅璇，丁小軍，呂慧權(quán).基于狀態(tài)監(jiān)控的視情維修模式探討[J].航空維修與工程，2019（2）：48-51.

[8]?JEEVITH H，EIRIK H H，INGRID B U，et al.Development of safety envelopes and subsea traffic rules for autonomous remotely operated vehicles[J].Journal of Loss Prevention in the Process Industries，2019，60（7）：145-158.

[9]?王玉林，楊玉中.綜采工作面人-機-環(huán)境系統(tǒng)安全性分析[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2011.

[10]?朱永靈.關(guān)于中國國際海底區(qū)域礦區(qū)采礦的思考[J].海洋開發(fā)與管理，2017，34（8）：109-112.

[11]?BERND C，ANNEKE D，SABINE C.Potential effects of deep seabed mining on pelagic and benthopelagic biota[J].Marine Policy，2019（2）.

[12]?趙羿羽，曾曉光，郎舒妍.深海采礦環(huán)境影響不容忽視[J].船舶物資與市場，2017（1）：57-59.

[13]?TRAVIS W W，PHILLIP J T，JENNIFER M D，et al.Ecological risk assessment for deepsea mining[J].Ocean and Coastal Management，2019，176（6）：24-39.

[14]?NELIA C M，THIAGO L R，MIQUEL C，et al.Environmental hazard assessment of a marine mine tailings deposit site and potential implications for deepsea mining[J].Environmental Pollution，2017，228（9）：169-178.

[15]?WENBIN M，DINHENAL S，CEES V R，et al.Numerical calculations of environmental impacts for deep sea mining activities[J].Science of the Total Environment，2019，652（2）：996-1012.

[16]?PATRICK C C，PETER C，JENS C，et al.A primer for the environmental impact assessment of mining at seafloor massive sulfide deposits[J].Marine Policy，2013，42（11）：198-209.

[17]?Nautilus Minerals Niugini Limited.Environmental impact statement：Solwara 1 Project[EB/OL].[2019-08-01].http：//www.nautilusminerals.com/irm/content/pdf/environmentreports/Environmental%20Impact%20Statement%20-%20Main%20Report.pdf.

[18]?JOHN S W，F(xiàn)RANCESC V.Ecosystem damage from anthropogenic seabed disturbance：A life cycle impact assessment characterisation model[J].Science of the Total Environment，2019，649（2）：1481-1490.