第15章 石油汙染(1)(1 / 2)

石油汙染概述

石油汙染是石油及其產品在開采、煉製、貯運和使用過程中,進入海洋環境而造成的汙染。特別是伊拉克戰爭中造成的海洋石油汙染,不但嚴重破壞了波斯灣地區的生態環境,還造成洲際規模的大氣汙染。

海洋的石油汙染油品入海途徑有: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;海底油田在開采過程中的溢漏及井噴,使石油進入海洋水體;大氣中的石油低分子沉降到海洋水域;海洋底層局部自然溢油。石油入海後即發生一係列複雜變化,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。

海上石油汙染主要發生在河口、港灣及近海水域,海上運油線和海底油田周圍。

石油入海後的變化過程在時、空上雖有先後和大小的差異,但大多是交互進行的。

1.擴散。入海石油首先在重力、慣性力、摩擦力和表麵張力的作用下,在海洋表麵迅速擴展成薄膜,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汙染的主要過程。風是影響油在海麵漂移的最主要因素,油的漂移速度大約為風速的3/100。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、氧等非烴組分是表麵活性劑,能促進石油的擴散。

2.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、油膜表麵積、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幹星期,碳原子數大於20的烴不易蒸發。蒸發作用是海洋油汙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。

3.氧化。海麵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幹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。

4.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盡管都是低分子烴的效應,但它們對水環境的影響卻不同。石油烴溶於海水中,易被海洋生物吸收而產生有害的影響。

5.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,較長期在水麵上漂浮;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,加速海麵油汙的去除,也加速生物對石油的吸收。

6.沉積。海麵的石油經過蒸發和溶解後,形成致密的分散離子,聚合成瀝青塊,或吸附於其他顆粒物上,最後沉降於海底,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,還可再上浮到海麵,造成二次汙染。

7.海洋生物對石油烴的降解和吸收。微生物在降解石油烴方麵起著重要的作用,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。浮遊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℃時大約為45天;當水溫升至18℃~20℃時,為20天;而在25℃~30℃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。

骨痛病

1910年,日本富山縣一帶發現了一種病因不明的奇怪的地方病。患者大多是些老年婦女。其症狀是:全身疼痛難忍,經常因無法忍受而“哎唷——哎唷”地喊叫;大腿痙攣,走起路來左右搖擺;骨骼老化或畸形,甚至輕微的碰撞也會引起骨折。當地居民稱這種可怕的頑症為“哎唷病”,即骨痛病。這種病就是由海洋鎘汙染而引起的又一“公害病”。骨痛病是因慢性鎘中毒引起的。長期食用被鎘嚴重汙染的“海鮮”,是產生“骨痛病”的原因之一。