危險的沙石：貨輪沉沒的隱性殺手

提起危險貨物，你可能會想到有毒廢物或者爆炸品。

但是粉碎的鐵礦石或沙子這樣的散粒貨物每年造成的沉船難以計數。過去十年中平均每年有10艘載運固體散裝貨物（solid bulk cargo）的船舶在海上沉沒。

固體散裝貨物指直接裝在船艙內的顆粒狀物質，能忽然從固態變成液態，這一過程叫做液化，會對裝載貨物的船舶以及船員造成毀滅性打擊。

2015年，一艘56,000噸的貨輪散貨木星號（Bulk Jupiter）在越南西南方約300公里（187英里）處迅速沉沒，19名船員僅有一名倖免於難。對此國際海事組織（IMO）發出警告，新型固體散裝貨物鋁土礦石可能會液化。

通過地質和地震工程，人們了解了不少顆粒狀物質液化的原理。土地發生強烈震動導致地下水壓力上升，以致於土壤發生「液化」。儘管我們理解這一現象，且有防止發生液化的指導原則，但液化導致船舶沉沒以及船員喪生的事仍在上演。

固體散裝貨物是典型的「兩相」物質，固體粒子間含有水。當粒子可以接觸時，其間的摩擦力使「兩相」物質像固體一樣（雖然還有液體）。但當水壓力上升時，粒子間作用力減少，物質強度降低。當摩擦力降低到零時，「兩相」物質就像液體一樣了（雖然還有固體粒子）。

在碼頭上看似穩定的固體散裝貨物之所以會液化是因為裝上船後粒子間水的壓力升高。尤其是，通常情況下，貨物是通過傳送帶從碼頭運上船的，高度會驟然降低。來自船舶引擎以及航行中大海的震動和運動也會使水壓升高，導致貨物液化。

當固體散裝貨物液化時，它會在船艙內流動，船體因此變得不那麼穩定。液化的貨物可能完全流到船艙的一側。如果重新變回固態，貨物會保持在移動後的位置，造成船體永久傾斜。貨物可能會再一次液化、移動，傾斜角度變得更大。

當傾斜角度大到一定程度時，水會通過艙口進入船身或者船體無法在翻滾的波浪中恢復平衡。由於液化，水到處流動，也可能從貨物內部流到表面，影響船體的穩定性。除非能阻止流動，船隻都會面臨沉沒的危險。

為了防止液化，國際海事組織規定了固體散裝貨物能含有多少水分。但為何這種情況仍在發生？

專業的回答是，現有的關於儲運固體散裝貨物的指導原則太過簡單。

液化可能不只取決於散裝貨物水分含量，而且取決於其它物質特徵，比如粒子大小分佈，固體粒子與水分的比例，貨物相對密度，裝載方法以及船隻航行中的姿態。

新材料的生產和運輸，比如鋁土礦，以及傳統礦石在運輸前的深加工，意味著越來越多貨物的材料屬性我們還沒能了解。這增加了貨物液化的風險。

商業日程也是原因之一。比如，快速裝貨的壓力導致硬裝，造成貨物水壓升高的風險。裝載和運達貨物的重量必須相同，這讓船員不敢在航行中把液化的貨物排出去。

為了應對這些問題，船運業需要更加深入地了解所運輸的固體散裝貨物的材料屬性，並進行適當的測驗。新科技會有所助益。船艙內的傳感器可以監控散裝貨物的水壓。或者監控貨物表面，比如用激光識別有沒有位置變化。

關鍵在於研發出便宜，安裝迅速並且足夠結實能耐得過貨物裝卸的技術。如果能夠戰勝這些挑戰，將水壓和貨物運動的數據與天氣和船體運動的信息結合在一起，就能夠發出貨物是否會液化的實時警告。

接著船員能夠阻止貨物水壓過高，比如，排出貨物艙內的水（降低水壓）或者改變航行路線來規避極度惡劣天氣（減少船體運動）。如果可能的話，還可以清空船舶。這樣就能夠克服固體散裝貨物液化的問題，船隻沉沒和船員喪生失蹤的事件就會減少。

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