[科普中国]-海洋石油污染

简介

石油及其产品在开采 、炼制、贮运和使用过程中进入海洋环境而造成的污染。特别是海湾战争中造成的海洋石油污染，不但严重破坏了波斯湾的生态环境，还造成洲际规模的大气污染。2在石油的开采、炼制、贮运、使用的过程中，原油和各种石油制品进入环境而造成的污染。当前主要是石油对海洋的污染，已成为世界性的严重问题。石油及其制品进入海洋等水域后，可发生复杂的物理和化学变化，如扩散蒸发、溶解、乳化、光化学氧化、形成沥青块等;海洋中的微生物在降解石油烃方面也起着重要作用。石油污染的危害是多方面的。如在水面上形成油膜，能阻碍水体的复氧作用。油类粘附在鱼鳃上，可使鱼窒息;粘附在藻类、浮游生物上，可使他们死亡。油类会抑制水鸟产卵和孵化，破坏它们的羽毛的不浸水性能。石油污染还能使水产品品质劣化，并破坏海滨风景区和海滨浴场的旅游价值。海洋一旦受到石油污染，要经过数年之久，海区生物才能重新繁殖起来。

入海途径炼油厂含油废水经河流或直接注入海洋；油船漏油、排放和发生事故，使油品直接入海；海底油田在开采过程中的溢漏及井喷，使石油进入海洋水体；大气中的低分子石油烃沉降到海洋水域；海洋底层局部自然溢油。石油入海后即发生一系列复杂变化，包括扩散、蒸发、溶解、乳化、光化学氧化、微生物氧化、沉降、形成沥青球，以及沿着食物链转移等过程。

入海后变化石油入海后即发生一系列复杂变化，包括扩散，蒸发，溶解，乳化，光化学氧化，微生物氧化，沉降，形成沥青球，以及沿着食物链转移等过程（见图）。这些过程在时、空上虽有先后和大小的差异，但大多是交互进行的。扩散

入海石油首先在重力、惯性力、摩擦力和表面张力的作用下，在海洋表面迅速扩展成薄膜，进而在风浪和海流作用下被分割成大小不等的块状或带状油膜，随风漂移扩散。扩散是消除局部海域石油污染的主要过程。风是影响油在海面漂移的最主要因素，油的漂移速度大约为风速的百分之三。中国山东半岛沿岸发现的漂油，冬季在半岛北岸较多，春季在半岛的南岸较多，也主要是风的影响所致。石油中的氮、硫、氧等非烃组分是表面活性剂，能促进石油的扩散。3

蒸发石油在扩散和漂移过程中，轻组分通过蒸发逸入大气，其速率随分子量、沸点、油膜表面积、厚度和海况而不同。含碳原子数小于12的烃在入海几小时内便大部分蒸发逸走，碳原子数在12～20的烃的蒸发要经过若干星期，碳原子数大于20的烃不易蒸发。蒸发作用是海洋油污染自然消失的一个重要因素。通过蒸发作用大约消除泄入海中石油总量的1/4～1/3。

氧化海面油膜在光和微量元素的催化下发生自氧化和光化学氧化反应，氧化是石油化学降解的主要途径，其速率取决于石油烃的化学特性。扩散、蒸发和氧化过程在石油入海后的若干天内对水体石油的消失起重要作用，其中扩散速率高于自然分解速率。

溶解低分子烃和有些极性化合物还会溶入海水中。正链烷在水中的溶解度与其分子量成反比，芳烃的溶解度大于链烷。溶解作用和蒸发作用尽管都是低分子烃的效应，但它们对水环境的影响却不同。石油烃溶于海水中，易被海洋生物吸收而产生有害的影响。

乳化石油入海后，由于海流、涡流、潮汐和风浪的搅动，容易发生乳化作用。乳化有两种形式：油包水乳化和水包油乳化，前者较稳定，常聚成外观像冰淇淋状的块或球，较长期在水面上漂浮；后者较不稳定且易消失。油溢后如使用分散剂有助于水包油乳化的形成，加速海面油污的去除，也加速生物对石油的吸收。

沉积海面的石油经过蒸发和溶解后，形成致密的分散离子，聚合成沥青块，或吸附于其他颗粒物上，最后沉降于海底，或漂浮上海滩。在海流和海浪的作用下，沉入海底的石油或石油氧化产物，还可再上浮到海面，造成二次污染。

海洋生物对石油烃的降解和吸收

微生物在降解石油烃方面起着重要的作用，烃类氧化菌广泛分布于海水和海底泥中（见石油烃的微生物降解）。海洋植物、海洋动物也能降解一些石油烃。浮游海藻和定生海藻可直接从海水中吸收或吸附溶解的石油烃类。海洋动物会摄食吸附有石油的颗粒物质，溶于水中的石油可通过消化道或鳃进入它们的体内。由于石油烃是脂溶性的，因此，海洋生物体内石油烃的含量一般随着脂肪的含量增大而增高。在清洁海水中，海洋动物体内积累的石油可以比较快地排出。迄今尚无证据表明石油烃能沿着食物链扩大。

石油泄入海后,从海中消失的速度及影响的范围,依入海的地点、油的数量和特性,油的回收和消油方法,海洋环境的因素而有很大的差异。如较高的水温有利于油的消失。实验证明，油从水中消失一半所需的时间，在温度为10°C时大约为 1个半月；当水温升至18～20°C时，为20天；而在25～30°C时，降至 7天。渗入沉积物的石油消除较难，所需时间要几个月至几年。2

影响对环境的影响石油在海面形成的油膜能阻碍大气与海水之间的气体交换，影响了海面对电磁辐射的吸收、传递和反射。长期覆盖在极地冰面的油膜，会增强冰块吸热能力，加速冰层融化，对全球海平面变化和长期气候变化造成潜在影响。海面和海水中的石油会溶解卤代烃等污染物中的亲油组分，降低其界面间迁移转化速率。石油污染会破坏海滨风景区和海滨浴场。如1983年12月，“东方大使”号油轮在青岛胶州湾触礁搁浅，溢油3000多吨，严重地污染了青岛海滨及胶州湾。

对生物的危害油膜减弱了太阳辐射透入海水的能量，会影响海洋植物的光合作用。油膜沾污海兽的皮毛和海鸟羽毛，溶解其中的油脂物质，使它们失去保温、游泳或飞行的能力。石油污染物会干扰生物的摄食、繁殖、生长、行为和生物的趋化性等能力。受石油严重污染的海域还会导致个别生物种丰度和分布的变化，从而改变群落的种类组成。高浓度的石油会降低微型藻类的固氮能力，阻碍其生长，终而导致其死亡。沉降于潮间带和浅水海底的石油，使一些动物幼虫、海藻孢子失去适宜的固着基质或使其成体降低固着能力。石油会渗入大米草和红树等较高等的植物体内，改变细胞的渗透性等生理机能，严重的油污染甚至会导致这些潮间带和盐沼植物的死亡。石油对海洋生物的化学毒性，依油的种类和成分而不同。通常，炼制油的毒性要高于原油，低分子烃的毒性要大于高分子烃，在各种烃类中，其毒性一般按芳香烃、烯烃、环烃、链烃的顺序而依次下降。石油烃对海洋生物的毒害，主要是破坏细胞膜的正常结构和透性，干扰生物体的酶系，进而影响生物体的正常生理、生化过程。如油污能降低浮游植物的光合作用强度，阻碍细胞的分裂、繁殖，使许多动物的胚胎和幼体发育异常、生长迟缓;油污还能使一些动物致病,如鱼鳃坏死、皮肤糜烂、患胃病以至致癌。4

对水产业的影响海洋石油污染会改变某些经济鱼类的洄游路线；沾污鱼网、养殖器材和渔获物；着了油污的鱼、贝等海产食品，难于销售或不能食用。

污染主要指油轮失事和海上油田井喷等事故。近20年来,已发生多起超级油轮事故,如1967年 3月“托利卡尼翁”号油轮在英吉利海峡触礁失事是一起严重的海洋石油污染事故。该轮触礁后，10天内所载的11.8万吨原油除一小部分在轰炸沉船时燃烧掉外，其余全部流入海中,近140公里的海岸受到严重污染。受污海域有 25000多只海鸟死亡，50～90%的鲱鱼卵不能孵化，幼鱼也濒于绝迹。为处理这起事故，英、法两国出动了42艘船、1400多人、使用10万吨消油剂，两国为此损失800多万美元。相隔11年，1978年超级油轮“阿莫戈·卡迪兹”号在法国西北部布列塔尼半岛布列斯特海湾触礁，22万吨原油全部泄入海中，是又一次严重的油污染事故。

直至目前，最严重的海上油田井喷事故是墨西哥湾“Ixtoc-I”油井井喷，该井1979年6月发生井喷，一直到1980年 3月24日才封住，共漏出原油47.6万吨，使墨西哥湾部分水域受到严重污染。5

防治制定有关法规，制止海洋活动过程中非法排放含油污水，严格控制沿岸炼油厂和其他工厂含油污水的排放。监测监视海区石油污染状况，改进油轮的导航通讯等设备的性能,防止海难事故。发生石油污染后,可应用围油栏等把浮油阻隔包围起来，防止其扩散和漂流，并用各种机械设备尽量加以回收，对无法回收的薄油膜或分散在水中的油粒，可以喷洒各种低毒性的化学消油剂。鉴于回收和消除海上油污的技术和方法尚待改进，港湾和近海地形复杂，因此，目前尚难全部消除海上油污。若遇上恶劣的气象条件，则大部分石油无法回收处置。5