[科普中國]-海洋石油污染

簡介

石油及其產(chǎn)品在開采 、煉制、貯運和使用過程中進入海洋環(huán)境而造成的污染。特別是海灣戰(zhàn)爭中造成的海洋石油污染，不但嚴重破壞了波斯灣的生態(tài)環(huán)境，還造成洲際規(guī)模的大氣污染。2在石油的開采、煉制、貯運、使用的過程中，原油和各種石油制品進入環(huán)境而造成的污染。當前主要是石油對海洋的污染，已成為世界性的嚴重問題。石油及其制品進入海洋等水域后，可發(fā)生復(fù)雜的物理和化學(xué)變化，如擴散蒸發(fā)、溶解、乳化、光化學(xué)氧化、形成瀝青塊等;海洋中的微生物在降解石油烴方面也起著重要作用。石油污染的危害是多方面的。如在水面上形成油膜，能阻礙水體的復(fù)氧作用。油類粘附在魚鰓上，可使魚窒息;粘附在藻類、浮游生物上，可使他們死亡。油類會抑制水鳥產(chǎn)卵和孵化，破壞它們的羽毛的不浸水性能。石油污染還能使水產(chǎn)品品質(zhì)劣化，并破壞海濱風(fēng)景區(qū)和海濱浴場的旅游價值。海洋一旦受到石油污染，要經(jīng)過數(shù)年之久，海區(qū)生物才能重新繁殖起來。

入海途徑煉油廠含油廢水經(jīng)河流或直接注入海洋；油船漏油、排放和發(fā)生事故，使油品直接入海；海底油田在開采過程中的溢漏及井噴，使石油進入海洋水體；大氣中的低分子石油烴沉降到海洋水域；海洋底層局部自然溢油。石油入海后即發(fā)生一系列復(fù)雜變化，包括擴散、蒸發(fā)、溶解、乳化、光化學(xué)氧化、微生物氧化、沉降、形成瀝青球，以及沿著食物鏈轉(zhuǎn)移等過程。

入海后變化石油入海后即發(fā)生一系列復(fù)雜變化，包括擴散，蒸發(fā)，溶解，乳化，光化學(xué)氧化，微生物氧化，沉降，形成瀝青球，以及沿著食物鏈轉(zhuǎn)移等過程（見圖）。這些過程在時、空上雖有先后和大小的差異，但大多是交互進行的。擴散

入海石油首先在重力、慣性力、摩擦力和表面張力的作用下，在海洋表面迅速擴展成薄膜，進而在風(fēng)浪和海流作用下被分割成大小不等的塊狀或帶狀油膜，隨風(fēng)漂移擴散。擴散是消除局部海域石油污染的主要過程。風(fēng)是影響油在海面漂移的最主要因素，油的漂移速度大約為風(fēng)速的百分之三。中國山東半島沿岸發(fā)現(xiàn)的漂油，冬季在半島北岸較多，春季在半島的南岸較多，也主要是風(fēng)的影響所致。石油中的氮、硫、氧等非烴組分是表面活性劑，能促進石油的擴散。3

蒸發(fā)石油在擴散和漂移過程中，輕組分通過蒸發(fā)逸入大氣，其速率隨分子量、沸點、油膜表面積、厚度和海況而不同。含碳原子數(shù)小于12的烴在入海幾小時內(nèi)便大部分蒸發(fā)逸走，碳原子數(shù)在12～20的烴的蒸發(fā)要經(jīng)過若干星期，碳原子數(shù)大于20的烴不易蒸發(fā)。蒸發(fā)作用是海洋油污染自然消失的一個重要因素。通過蒸發(fā)作用大約消除泄入海中石油總量的1/4～1/3。

氧化海面油膜在光和微量元素的催化下發(fā)生自氧化和光化學(xué)氧化反應(yīng)，氧化是石油化學(xué)降解的主要途徑，其速率取決于石油烴的化學(xué)特性。擴散、蒸發(fā)和氧化過程在石油入海后的若干天內(nèi)對水體石油的消失起重要作用，其中擴散速率高于自然分解速率。

溶解低分子烴和有些極性化合物還會溶入海水中。正鏈烷在水中的溶解度與其分子量成反比，芳烴的溶解度大于鏈烷。溶解作用和蒸發(fā)作用盡管都是低分子烴的效應(yīng)，但它們對水環(huán)境的影響卻不同。石油烴溶于海水中，易被海洋生物吸收而產(chǎn)生有害的影響。

乳化石油入海后，由于海流、渦流、潮汐和風(fēng)浪的攪動，容易發(fā)生乳化作用。乳化有兩種形式：油包水乳化和水包油乳化，前者較穩(wěn)定，常聚成外觀像冰淇淋狀的塊或球，較長期在水面上漂?。缓笳咻^不穩(wěn)定且易消失。油溢后如使用分散劑有助于水包油乳化的形成，加速海面油污的去除，也加速生物對石油的吸收。

沉積海面的石油經(jīng)過蒸發(fā)和溶解后，形成致密的分散離子，聚合成瀝青塊，或吸附于其他顆粒物上，最后沉降于海底，或漂浮上海灘。在海流和海浪的作用下，沉入海底的石油或石油氧化產(chǎn)物，還可再上浮到海面，造成二次污染。

海洋生物對石油烴的降解和吸收

微生物在降解石油烴方面起著重要的作用，烴類氧化菌廣泛分布于海水和海底泥中（見石油烴的微生物降解）。海洋植物、海洋動物也能降解一些石油烴。浮游海藻和定生海藻可直接從海水中吸收或吸附溶解的石油烴類。海洋動物會攝食吸附有石油的顆粒物質(zhì)，溶于水中的石油可通過消化道或鰓進入它們的體內(nèi)。由于石油烴是脂溶性的，因此，海洋生物體內(nèi)石油烴的含量一般隨著脂肪的含量增大而增高。在清潔海水中，海洋動物體內(nèi)積累的石油可以比較快地排出。迄今尚無證據(jù)表明石油烴能沿著食物鏈擴大。

石油泄入海后,從海中消失的速度及影響的范圍,依入海的地點、油的數(shù)量和特性,油的回收和消油方法,海洋環(huán)境的因素而有很大的差異。如較高的水溫有利于油的消失。實驗證明，油從水中消失一半所需的時間，在溫度為10°C時大約為 1個半月；當水溫升至18～20°C時，為20天；而在25～30°C時，降至 7天。滲入沉積物的石油消除較難，所需時間要幾個月至幾年。2

影響對環(huán)境的影響石油在海面形成的油膜能阻礙大氣與海水之間的氣體交換，影響了海面對電磁輻射的吸收、傳遞和反射。長期覆蓋在極地冰面的油膜，會增強冰塊吸熱能力，加速冰層融化，對全球海平面變化和長期氣候變化造成潛在影響。海面和海水中的石油會溶解鹵代烴等污染物中的親油組分，降低其界面間遷移轉(zhuǎn)化速率。石油污染會破壞海濱風(fēng)景區(qū)和海濱浴場。如1983年12月，“東方大使”號油輪在青島膠州灣觸礁擱淺，溢油3000多噸，嚴重地污染了青島海濱及膠州灣。

對生物的危害油膜減弱了太陽輻射透入海水的能量，會影響海洋植物的光合作用。油膜沾污海獸的皮毛和海鳥羽毛，溶解其中的油脂物質(zhì)，使它們失去保溫、游泳或飛行的能力。石油污染物會干擾生物的攝食、繁殖、生長、行為和生物的趨化性等能力。受石油嚴重污染的海域還會導(dǎo)致個別生物種豐度和分布的變化，從而改變?nèi)郝涞姆N類組成。高濃度的石油會降低微型藻類的固氮能力，阻礙其生長，終而導(dǎo)致其死亡。沉降于潮間帶和淺水海底的石油，使一些動物幼蟲、海藻孢子失去適宜的固著基質(zhì)或使其成體降低固著能力。石油會滲入大米草和紅樹等較高等的植物體內(nèi)，改變細胞的滲透性等生理機能，嚴重的油污染甚至?xí)?dǎo)致這些潮間帶和鹽沼植物的死亡。石油對海洋生物的化學(xué)毒性，依油的種類和成分而不同。通常，煉制油的毒性要高于原油，低分子烴的毒性要大于高分子烴，在各種烴類中，其毒性一般按芳香烴、烯烴、環(huán)烴、鏈烴的順序而依次下降。石油烴對海洋生物的毒害，主要是破壞細胞膜的正常結(jié)構(gòu)和透性，干擾生物體的酶系，進而影響生物體的正常生理、生化過程。如油污能降低浮游植物的光合作用強度，阻礙細胞的分裂、繁殖，使許多動物的胚胎和幼體發(fā)育異常、生長遲緩;油污還能使一些動物致病,如魚鰓壞死、皮膚糜爛、患胃病以至致癌。4

對水產(chǎn)業(yè)的影響海洋石油污染會改變某些經(jīng)濟魚類的洄游路線；沾污魚網(wǎng)、養(yǎng)殖器材和漁獲物；著了油污的魚、貝等海產(chǎn)食品，難于銷售或不能食用。

污染主要指油輪失事和海上油田井噴等事故。近20年來,已發(fā)生多起超級油輪事故,如1967年 3月“托利卡尼翁”號油輪在英吉利海峽觸礁失事是一起嚴重的海洋石油污染事故。該輪觸礁后，10天內(nèi)所載的11.8萬噸原油除一小部分在轟炸沉船時燃燒掉外，其余全部流入海中,近140公里的海岸受到嚴重污染。受污海域有 25000多只海鳥死亡，50～90%的鯡魚卵不能孵化，幼魚也瀕于絕跡。為處理這起事故，英、法兩國出動了42艘船、1400多人、使用10萬噸消油劑，兩國為此損失800多萬美元。相隔11年，1978年超級油輪“阿莫戈·卡迪茲”號在法國西北部布列塔尼半島布列斯特海灣觸礁，22萬噸原油全部泄入海中，是又一次嚴重的油污染事故。

直至目前，最嚴重的海上油田井噴事故是墨西哥灣“Ixtoc-I”油井井噴，該井1979年6月發(fā)生井噴，一直到1980年 3月24日才封住，共漏出原油47.6萬噸，使墨西哥灣部分水域受到嚴重污染。5

防治制定有關(guān)法規(guī)，制止海洋活動過程中非法排放含油污水，嚴格控制沿岸煉油廠和其他工廠含油污水的排放。監(jiān)測監(jiān)視海區(qū)石油污染狀況，改進油輪的導(dǎo)航通訊等設(shè)備的性能,防止海難事故。發(fā)生石油污染后,可應(yīng)用圍油欄等把浮油阻隔包圍起來，防止其擴散和漂流，并用各種機械設(shè)備盡量加以回收，對無法回收的薄油膜或分散在水中的油粒，可以噴灑各種低毒性的化學(xué)消油劑。鑒于回收和消除海上油污的技術(shù)和方法尚待改進，港灣和近海地形復(fù)雜，因此，目前尚難全部消除海上油污。若遇上惡劣的氣象條件，則大部分石油無法回收處置。5