如何治理被石油污染的海水

【專家解說(shuō)】：1．常規(guī)的溢油處理措施
　　傳統(tǒng)處理方法是當(dāng)溢油事故發(fā)生后第一時(shí)間采取的措施，也是處理溢油事故最普遍采用的方法，根據(jù)所使用的設(shè)備的不同分為三類(lèi)。
1. 1 物理處理法
　　物理法主要是圍堵和回收海面上殘留的石油，與其他處理方法如燃燒法、吸油材料、消油劑分解、生物降解等緊密配合，處理效率受天氣、海洋狀況以溢油類(lèi)型的影響較大。在溢油事故處理中實(shí)際應(yīng)用的物理處理法有以下幾種:
　　（1）圍欄法：石油泄漏到海面后，應(yīng)首先用圍欄將其圍住，阻止其在海面擴(kuò)散，然后再設(shè)法回收。圍欄應(yīng)具有滯油性強(qiáng)、隨波性好、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)、使用方便、堅(jiān)韌耐用、易于維修、海生物不易附著等性能。圍欄既能防止溢油在水平方向上的擴(kuò)散，又能防止原油凝結(jié)成焦油球，在海面垂直方向上的擴(kuò)散，即在海上隨波飄流。
　　圍欄可以分為四類(lèi):
　　簾式圍欄：主要在海面平靜的海岸狀況良好的條件下使用；
　　籬式圍欄：主要在水流速度較大的海區(qū)使用；
　　密封式圍欄：用于周期性潮汐海域；
　　防火圍欄：在與焚燒技術(shù)結(jié)合使用時(shí)使用。
　　（2）撇油器：撇油器是在不改變石油的物理化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上將石油回收，當(dāng)前應(yīng)用廣泛的撇油器有以下幾種：
　　吸式撇油器：主要類(lèi)型有真空撇油器、韋式撇油器、渦輪撇油器。
　　吸附式撇油器：主要類(lèi)型有帶式撇油器、鼓式撇油器、毛刷式撇油器、圓盤(pán)式撇油器、拖把式撇油器。
　　重油撇油器：和一般撇油器的操作方法相同，但是重油撇油器是用來(lái)去除高粘稠石油和乳化油水混合物的。
　　（3）吸油材料：可使用親油性的吸油材料，使溢油被粘在其表面而被吸附回收。吸油材料主要用在靠近海岸和港口的海域,用于處理小規(guī)模溢油。
　　制作吸油材料的原料有以下三種：
　　高分子材料：聚乙烯、聚丙烯、聚醋等；
　　無(wú)機(jī)材料：硅藻土、珍珠巖、浮石和膨潤(rùn)土等；
　　纖維：稻草、麥稈、木屑、草灰、蘆葦?shù)取?br />1. 2 化學(xué)處理法
　　化學(xué)處理法的主要特點(diǎn)是改變石油的物理化學(xué)性質(zhì)，可以直接應(yīng)用于溢油處理，也可以作為物理處理法的后續(xù)處理?；瘜W(xué)處理法包括以下幾種：
　?。?）分散劑：溢油分散劑是由表面活性劑、滲透劑、助溶劑、溶劑等組成的均勻透明液體。分散劑可以減少石油和水之間的表面張力使溢油在水面乳化形成乳狀液，從而使石油分散成細(xì)小的油珠分散在水中，使溢油微粒易于與海水中的化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)，易于被能降解石油烴的微生物所降解，最終轉(zhuǎn)化成CO2和其它水溶性物質(zhì)，加速了海洋對(duì)石油的凈化過(guò)程。油分散劑一般用量為溢油的1%～20%，它使用方便，效果不受天氣、海水狀況所影響，是在惡劣條件下處理溢油的首選方法，目前在國(guó)內(nèi)被廣泛用于處理常規(guī)溢油事故，但是分散劑在使用過(guò)程中可能破壞生態(tài)環(huán)境。
　　當(dāng)今國(guó)際上主要使用的分散劑有：傳統(tǒng)的分散劑；濃縮無(wú)水分散劑；濃縮加水分散劑。
　?。?）凝油劑：它可使石油膠凝成粘稠物或堅(jiān)硬的果凍狀物。其優(yōu)點(diǎn)是毒性低，不受風(fēng)浪影響，能有效防止油擴(kuò)散。對(duì)凝油劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，已引起各國(guó)的重視，近年來(lái)，已陸續(xù)發(fā)表了大量的專利論文。
　?。?）其他化學(xué)制品：用于破壞油水混合物的破乳劑；用于加速石油生物降解的生物修復(fù)化合物；此外還有燃燒劑和粘性添加劑等。
1. 3 自然降解
　　人們不采取任何行動(dòng),由海洋對(duì)石油的自然凈化過(guò)程。
2．新興的溢油處理方法
　　一般來(lái)說(shuō),這些方法只是作為其他方法的后續(xù)處理方法或仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段。
2. 1 生物修復(fù)技術(shù)
　　某些天然存在于海洋或土壤中的微生物有較強(qiáng)的氧化分解石油的能力，可以利用微生物的這一特性來(lái)清除海上溢油。生物處理法不會(huì)引起二次污染，可以和其他能夠加快生物自然降解的添加劑結(jié)合使用，與化學(xué)、物理方法相比，生物修復(fù)對(duì)人和環(huán)境造成的影響小，且修復(fù)費(fèi)用僅為傳統(tǒng)物理、化學(xué)修復(fù)的30%～50%。
　　石油的自然生物降解過(guò)程速度較慢，可采取多種措施強(qiáng)化這一過(guò)程，常用的技術(shù)包括:
　　第一， 投加表面活性劑促進(jìn)微生物對(duì)石油烴的利用；
　　第二，提供微生物生長(zhǎng)繁殖所需的條件（提供O2或其他電子受體，施加營(yíng)養(yǎng)）；
　　第三，添加能高效降解石油污染物的微生物。
　　目前看來(lái),油污染海灘的生物修復(fù)主要以施加營(yíng)養(yǎng)為主，缺乏同其他幾種技術(shù)的交叉和融合。同時(shí)，由于生物修復(fù)面對(duì)的是多相、非均質(zhì)的復(fù)雜系統(tǒng)，涉及到微生物學(xué)、工程學(xué)、生態(tài)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、化學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，其作用機(jī)理仍不甚明了。
2. 2 燃燒法
　　需采用各種助燃劑，使大量溢油能在短時(shí)間內(nèi)燃燒完，無(wú)需復(fù)雜裝置，處理費(fèi)用低。但是考慮到燃燒產(chǎn)物對(duì)海洋生物的生長(zhǎng)和繁殖的影響，對(duì)附近船舶和海岸設(shè)施可能造成損害，而且燃燒時(shí)產(chǎn)生的濃煙也會(huì)污染大氣，因此處理對(duì)象一般為大規(guī)模的溢油和北冰洋水域的石油污染，處理地點(diǎn)一般為離海岸相當(dāng)遠(yuǎn)的公海才使用此法處理。
　　抑制溢油污染的最好方法就是控制溢油事故的發(fā)生，這比處理溢油帶來(lái)的可以預(yù)計(jì)和難以預(yù)料的后果要好的多。然而溢油事故總是要發(fā)生的，我們采用各種物理的、化學(xué)的等方法去處理溢油污染就是為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，而海岸生態(tài)環(huán)境則是溢油污染處理的主要目標(biāo)。
拓展：
石油及其煉制品（汽油、煤油、柴油等）在開(kāi)采、煉制、貯運(yùn)和使用過(guò)程中進(jìn)入海洋環(huán)境而造成的污染。是目前一種世界性的嚴(yán)重的海洋污染。其防治必須依靠全球性的合作才能較為有效的實(shí)現(xiàn)。
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(kāi)采過(guò)程中的溢漏及井噴，使石油進(jìn)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(kuò)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(guò)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(kuò)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(guò)程。這些過(guò)程在時(shí)、空上雖有先后和大小的差異，但大多是交互進(jìn)行的。

擴(kuò)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(kuò)展成薄膜，進(jìn)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(kuò)散。擴(kuò)散是消除局部海域石油污染的主要過(guò)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(guó)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(jìn)石油的擴(kuò)散。

蒸發(fā)
石油在擴(kuò)散和漂移過(guò)程中，輕組分通過(guò)蒸發(fā)逸入大氣，其速率隨分子量、沸點(diǎn)、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(shí)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(guò)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(gè)重要因素。通過(guò)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(kuò)散、蒸發(fā)和氧化過(guò)程在石油入海后的若干天內(nèi)對(duì)水體石油的消失起重要作用，其中擴(kuò)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(huì)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(duì)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(dòng)，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(zhǎng)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(duì)石油的吸收。

沉積
海面的石油經(jīng)過(guò)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(duì)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(lèi)氧化菌廣泛分布于海水和海底泥中（見(jiàn)石油烴的微生物降解）。海洋植物、海洋動(dòng)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(lèi)。海洋動(dòng)物會(huì)攝食吸附有石油的顆粒物質(zhì)，溶于水中的石油可通過(guò)消化道或鰓進(jìn)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(dòng)物體內(nèi)積累的石油可以比較快地排出。迄今尚無(wú)證據(jù)表明石油烴能沿著食物鏈擴(kuò)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(diǎn)、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(shí)驗(yàn)證明，油從水中消失一半所需的時(shí)間，在溫度為10°C時(shí)大約為 1個(gè)半月；當(dāng)水溫升至18～20°C時(shí)，為20天；而在25～30°C時(shí)，降至 7天。滲入沉積物的石油消除較難，所需時(shí)間要幾個(gè)月至幾年。