簡介
石油及其產品在開採 、煉製、貯運和使用過程中進入
海洋環境而造成的污染。特別是
海灣戰爭中造成的海洋石油污染,不但嚴重破壞了
波斯灣的生態環境,還造成洲際規模的大氣污染。在石油的開採、煉製、貯運、使用的過程中,原油和各種石油製品進入環境而造成的污染。當前主要是石油對海洋的污染,已成為世界性的嚴重問題。石油及其製品進入海洋等水域後,可發生複雜的物理和化學變化,如擴散蒸發、溶解、乳化、光化學氧化、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品品質劣化,並破壞海濱風景區和海濱浴場的旅遊價值。海洋一旦受到石油污染,要經過數年之久,海區生物才能重新繁殖起來。
入海途徑
煉油廠含油廢水經河流或直接注入海洋;油船漏油、排放和發生事故,使油品直接入海;海底油田在開採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。石油入海後即發生一系列複雜變化,包括擴散、蒸發、溶解、
乳化、光化學氧化、微生物氧化、沉降、形成瀝青球,以及沿著
食物鏈轉移等過程。
入海後變化
石油入海後即發生一系列複雜變化,包括擴散,蒸發,溶解,
乳化,光化學氧化,微生物氧化,沉降,形成瀝青球,以及沿著食物鏈轉移等過程(見圖)。這些過程在時、空上雖有先後和大小的差異,但大多是互動進行的。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,隨風漂移擴散。擴散是消除局部海域
石油污染的主要過程。風是影響油在海面漂移的最主要因素,油的
漂移速度大約為風速的百分之三。中國山東半島沿岸發現的
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。
蒸發
石油在擴散和漂移過程中,輕組分通過蒸發逸入大氣,其
速率隨分子量、沸點、油膜表面積、厚度和海況而不同。含碳原子數小於12的烴在入海幾小時內便大部分蒸發逸走,碳原子數在12~20的烴的蒸發要經過若干星期,碳原子數大於20的烴不易蒸發。
蒸發作用是海洋油污染自然消失的一個重要因素。通過蒸發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生自氧化和光
化學氧化反應,氧化是
石油化學降解的主要途徑,其速率取決於石油烴的化學特性。擴散、蒸發和氧化過程在石油入海後的若干天內對水體石油的消失起重要作用,其中
擴散速率高於自然
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,芳烴的溶解度大於鏈烷。溶解作用和
蒸發作用儘管都是低分子烴的效應,但它們對
水環境的影響卻不同。石油烴溶于海水中,易被海洋生物吸收而產生有害的影響。
乳化
石油入海後,由於海流、
渦流、潮汐和風浪的攪動,容易發生
乳化作用。
乳化有兩種形式:油包水乳化和水包油乳化,前者較穩定,常聚成外觀像冰淇淋狀的塊或球,較長期在水面上漂浮;後者較不穩定且易消失。油溢後如使用分散劑有助於水包油乳化的形成,加速海面油污的去除,也加速生物對石油的吸收。
沉積
海面的石油經過蒸發和溶解後,形成緻密的分散離子,聚合成瀝青塊,或吸附於其他顆粒物上,最後沉降于海底,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於海水和海底泥中(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,溶於水中的石油可通過消化道或鰓進入它們的體內。由於石油烴是脂溶性的,因此,海洋生物體內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,海洋動物體內積累的石油可以比較快地排出。迄今尚無證據表明石油烴能沿著
食物鏈擴大。
石油泄入海後,從海中消失的速度及影響的範圍,依入海的地點、油的數量和特性,油的回收和消油方法,
海洋環境的因素而有很大的差異。如較高的水溫有利於油的消失。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。
影響
對環境的影響
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化速率。
石油污染會破壞海濱風景區和海濱浴場。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,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致個別
生物種豐度和分布的變化,從而改變
群落的種類組成。高濃度的石油會降低
微型藻類的固氮能力,阻礙其生長,終而導致其死亡。沉降於
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,改變細胞的
滲透性等
生理機能,嚴重的油污染甚至會導致這些潮間帶和
鹽沼植物的死亡。石油對海洋生物的化學毒性,依油的種類和成分而不同。通常,煉製油的毒性要高於
原油,
低分子烴的毒性要大於高分子烴,在各種
烴類中,其毒性一般按
芳香烴、
烯烴、
環烴、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構和透性,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。
對水產業的影響
海洋石油污染會改變某些經濟魚類的
洄游路線;沾污魚網、養殖器材和漁獲物;著了油污的魚、貝等海產食品,難於銷售或不能食用。
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。該輪觸礁後,10天內所載的11.8萬噸原油除一小部分在轟炸沉船時燃燒掉外,其餘全部流入海中,近140公里的海岸受到嚴重污染。受污海域有 25000多隻海鳥死亡,50~90%的鯡魚卵不能孵化,幼魚也瀕於絕跡。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。
防治
制定有關法規,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。監測監視海區
石油污染狀況,改進
油輪的導航通訊等設備的性能,防止
海難事故。發生石油污染後,可套用
圍油欄等把浮油阻隔包圍起來,防止其擴散和漂流,並用各種機械設備儘量加以回收,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
消油劑。鑒於回收和消除海上油污的技術和方法尚待改進,港灣和近海地形複雜,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。