我国近岸海域石油污染现状及其防治措施.pdf

第 4 1 卷 第8 期 2 0 1 2年 8月 化工技术与开发 Te c h n o l o g y De v e l o p me n t o f Ch e mi c a l I n du s t r y Vo 1 ． 41 No ． 8 Au g ． 2 0 1 2 我国近岸海域石油污染现状及其防治措施 蔡成翔 ，焦淑菲 ，尹艳镇 钦州学 院化学化工学 院，广西 钦州 5 3 5 0 0 0 摘要 介绍了我国近岸海域石油污染的现状，讨论了海洋中石油的存在形式和石油污染对海洋的危害，并介绍 了目前通常采用的物理、化学和生物等近海石油污染处理手段及防治方法。 关键词 石油污染； 海洋生态； 防治 中图分类号 X 7 4 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 - 9 9 0 5 2 0 1 2 0 8 - 0 0 1 4 - 0 4 海洋 、 森林与湿地并称地球三大生态系统 ， 是维 持全球生态平衡的重要屏障。海洋在为我们提供 大量资源的同时， 也正在面临越来越严峻的污染 ， 对 海洋资源合理利用和保护是人类面临的紧迫课题。 自2 0世纪 8 0年代我 国经济快速腾飞以来 ， 环境保 护工作尤其是海洋环境保护、 废弃物无害处理等未 能与经济发展同步 ， 以至于我 国相当面积的近岸海 域环境质量恶化， 严重阻碍了沿海地区工农业生产 及海洋产业的可持续发展。石油是海洋环境 中最重 要的污染物 ， 2 0 1 1 年 6月 4日和 1 7日， 中海油和美 国康菲公 司的合作开发项 目， 位于渤海 中部的蓬莱 1 9 3油 田连续发生溢油事故 ， 对 渤海生态环境造成 了严重的污染损害 ， 这一事件激发 了众多媒体及广 大民众对我国近岸海域石油烃类污染现状 的忧虑和 关注。 l 我国近岸海域石油烃类污染现状 我国石油烃类污染的加剧与海洋经济发展密不 可分。据全国海岸带与滩涂资源综合调查， 2 O 世纪 7 0年代末至 8 O年代初进入我 国近海海域 的石油烃 类为 1 ． 1 5 1 0 t a ～， 到 2 0世纪 8 0年代末期增长到 1 ． 8 1 0 t a ～， 以后数量逐年上升。直到本世纪初 ， 新 的环保型工艺的推广和国家控制的加强 ， 我国近 海海域石油烃类人海量转入大致平稳 的状况。据国 家海洋局公 布的中国海洋环境质量公报显示 ， 2 0 0 0 年我 国海水 中石油烃类含量超过国家 I类 、 Ⅱ类海 水水 质标 准的海域仍 有 5 ． 6 1 0 4 k m 。沿海各省份 中河北 、 天津 、 福建 、 浙江、 上海油污染较重 ， 烟 台近 岸 、 厦门近岸 、 湄州湾重点海域 的含油量 已超过 2类 海水水质标准。而 2 0 0 1 年我国近岸海域海水石油 烃类实测值为 1 ．2 7 m g L 『 ， 超标率 1 8 ．O ％， 其中浙 南 、 盘锦 、 营 口海域均有样品超过 I 类海水标 准 l 4 倍以上。与 2 0 0 0年相 比， 全 国近岸海域海水中石油 烃类浓度和样品超标率总体均有所上升； 其中 1 6 个 重点区域石油烃类浓度升高或持平 ， 1 7个重点 区域 略有下降 ； 具体为东海和渤海的浓度值上升 ， 黄海和 南海 的浓度值下降。2 0 0 2年我 国近岸海域污染范 围较上年略有扩大 ， 污染依然未见明显改观 ， 但严重 污染海域范围有所减小 ， 石油类的污染程度则 明显 减轻。 2 海洋石油污染的类型和存在形式 2 ． 1 海洋石油污染的类型 海洋石油污染按石油输入类型 ， 可分为突发性 输入和慢性长期输入两种。突发性输入包含油轮事 故 、 海上石油勘探泄漏和石油 开采井喷事故等 。慢 性长期输入包含港 口和船舶的作业含油污水的排 放； 海上采油废水的排放； 天然海底渗漏； 含油沉积 岩遭海水侵蚀后渗出； 工业和民用废水排放 ； 含油废 气沉降等等 。此外 ， 石油频繁的海上运输和港 口装 卸， 也使海上溢油事故发生几率增大； 油轮的大型化 还增添了发生重大海上溢油事故 的可能性 ， 提高 了 溢油处理的难度 。 2 ． 2 海洋石油污染的存在形式 石油在海洋中的存在形式大致有 3 种 1 海 基金项 目 广西高等学校重点资助科研项 目 2 0 1 1 0 2 Z D 0 3 6 ； 2 0 1 0年北部湾海洋保护与开发利用实验室科研项 目 H Y S Y S Y B 0 8 通讯联 系人 蔡成翔 1 9 6 4 ． ，男，教授 ，主要从事海洋环境监测及污染控制研究 ，E m a i l c a i c h x 3 5 5 1 6 3 ． c o n 收稿 日期 2 0 1 2 0 5 2 8 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 8 期 蔡成翔等我国近岸海域石油污染现状及其防治措施 1 5 面漂浮的油膜； 2 海水溶解分散态， 包括溶解和乳 化 的状态 ； 3 凝聚态 ， 包括海面漂浮的焦油球及沉 积物中的残留物。 石油污染物进人海洋后 ， 首先在海 面扩散形成 油膜。油膜寿命取决于石油的数量及理化性质、 当 时当地的海空动力、 海洋地理 、 海洋化学 、 海洋生物 等多方面因素。随着油膜的扩散和风、 波、 潮、 流等 物理作用， 油膜越来越薄， 再通过化学或物理化学过 程发生转化 ， 一部分蒸发 ， 另一部分转化成溶解态和 乳化态， 其残留物最终凝固成固体颗粒， 进而发生沉 淀和生物降解。 3 石油烃类的海洋危害 3 ． 1 生态危 害 多学科综合性研究表明， 石油烃类物质污染对 海洋环境和海洋生态系统存在严重危害。海洋生态 系统 中存在着对烃类物质敏感或脆弱的环节 ， 不同 种类海洋生物在不同生长阶段对不同烃类物质的敏 感度和反应变化差别很大， 受损的生态系统或许可 以缓慢恢复， 但需要长达数年或数十年时间 [1 - 3 1 。 1 油膜覆盖于海面上， 阻断了0 、 C O 等气体 的正常交换。一方面， 石油污染物 的降解必将大量 消耗水体 中的 0 ， 而海水获取 0 的主要途径 大气溶氧又被油膜阻碍 ， 直接破坏 了海洋中 0 的平 衡并导致海水缺氧； 另一方面， 油膜妨碍海洋从大气 中吸收 C O 形成 H C O 。 一 、 C O 一 盐缓冲体系， 致使海 洋 p H平衡体系被破坏， 最终破坏了海洋中 C O ， 的 循环平衡 。 2 油膜阻碍阳光射人海洋， 使水温下降， 影响 了海草和海藻的光合作用 。同时， 海水中溶解 的烃 类物质和乳化油会堵塞植物呼吸孔道， 或侵人海洋 植物体 内， 破坏叶绿素， 阻碍细胞正常分裂， 进而破 坏光合作用的主体。 3 石油污染 的慢性生态学危害难以估量。有 证据表明烃类对人类有致突变和致癌作用。原油所 含的稠环芳香烃对生物体有剧毒， 其毒性与芳环数 目和烷基化程度有关。首先石油大分子化合物的绝 对毒性很高， 其次低分子化合物由于具有很强的水 溶性和后续的生物吸收率， 在水中也表现出剧烈的 急毒性作用。原油经过生物富集和食物链传递后， 危害作用会进一步加剧。 4 沿海石油开发等人为活动导致我国滨海湿 地丧失严重。据初步估算， 我国自2 0 世纪 7 0年代 至今 累计丧失滨海湿地 面积约 2 1 9万公顷 ， 占滨海 湿地总面积的 5 0 ％。例如， 双台子河 口 1 9 8 7 年芦苇 湿地面积为 6 ． o 4 万公顷， 2 0 0 2 年减少到 2 ．4万公 顷， l 5 年间减少了6 0 ．3％， 芦苇湿地丧失幅度高于全国 平均水平。由于滨海湿地的消失， 许多鸟类等珍稀 动物生存受到了严重威胁 。 3 ． 2 社会危害 1 由于石油污染能抑制海洋生物光合作用 ， 降低海水溶解氧含量， 破坏生物的生理机能， 严重危 害海洋渔业资源。近年来 ， 我国近海渔业产量呈逐 年下降趋势 ， 部分珍贵鱼类已濒临灭绝。烃类物质 对于新兴的海洋养殖业的伤害也不可忽视。被烃类 物质玷污的鱼、 虾、 贝类往往因带有异味而失去食用 价值， 水域被污染后导致各养殖池无法正常换水， 促 使养殖对象大量死亡。此外， 滩涂野生贝类、 蟹类等 海生物也因污染大量灭绝 。 2 在石油污染严重 的海域 ， 赤潮的发生概率 大大增加。虽然赤潮发生机理目前尚无定论， 但石 油烃类在其中的作用不容忽视 。 3 海洋 中漂浮的石油易附着在渔网等渔具上 ， 难以清洗 ， 降低 了渔具效率 ， 增加了捕捞成本。 4 损害沿海各盐化工 和海水淡化厂等企业利 益。对晒盐场、 海水淡化厂和其他需要以海水为原 料的企业， 受污染海水无疑难以使用， 这必然大幅增 加生产成本。 5 海洋石油污染物极易贴岸附着而玷污海滩 等极具吸引力的海滨娱乐场所， 影响各沿海城市形 象 ， 严重影响滨海旅游业的发展。 4 石油污染的防治对策 烷烃类物质是原油的重要成分 ， 其疏水性强 ， 往 往不利于海水中的微生物对其快速降解 ， 污染难以 自行消除。为此要防治石油污染， 应采取双管齐下、 标本兼治 的方针。一方面要抓防， 即通过综合防护 措施控制污染源， 防止污染发生； 另一方面要抓治， 即对突发性海洋石油污染事故要及时发现、 及时处 理。采用各种措施尽快降低受污海域中石油烃类的 含量， 直至受污染程度低于海洋的自 净化能力 ， 有步 骤地消除污染 [ 4 - 6 ] 。 4 ． 1 物理 处理 法 目前利用物理方法和机械装置消除海面及海岸 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 6 化工技术与开发 第 41卷 带油污的办法效率最高， 但对于厚度小于 0 ． 3 ra m的 薄油层和乳化油效果较差 。 4 ． 1 ． 1 清污船 清污船溢油回收装置种类很多， 常根据溢油的 状况和海况灵活选用。 但随海况和气象条件的变化， 清污船回收能力变化较大。环境条件越恶劣， 清污 船工作效率越低甚至一无所获， 因而本法多用于良 好海况。 4 ． 1 ． 2 围油栏 当石油泄漏到海里后 ， 可先用围油栏将其 围住 防止扩散 ， 然后再设 法处理 、 回收。围油栏具有滞 油能力好， 随波性强， 抗风浪， 生物不易附着， 坚韧牢 固， 使用和维护方便等特点。围油栏不仅能很好地 将原油汇聚 ， 防止油层在水平方向的扩散 ， 而且当原 油挥发出轻组分形成固态残留物并开始在垂直方向 扩散时， 围油栏同样能在垂直方向进行部分堵截。 本法在海况恶劣时使用 困难 ， 一般仅适用于海湾。 4 ． 1 ． 3 吸油材料 选用具有高亲油憎水性的吸油材料撒放到海面 上， 可通过表面吸附石油， 然后以回收吸油材料方式 回收石油。吸油材料原料包括高分子材料 、 无机多 孔物质和纤维等。 4 ． 1 ． 4 磁性分离 美 国科学家研究 出亲油憎水的磁性微粒 ， 将它 撒播在被污海域后， 因微粒可迅速溶于石油中而使 其呈磁性并被磁性 回收装置清除。 4 ． 2 化学处理法 化学处理法有传统化学处理法和现代化学处理 法。传统化学处理法即燃烧法 ， 该法通过燃烧作用 将大量浮油在短时间内除净 ， 成本低 、 效果好 。但该 法不足之处在于浮油不完全燃烧会放 出浓烟， 产生 大量芳烃等二次污染物 ， 污染海洋 、 大气。该法另一 不足是在近岸使用危险性较大 ， 故该法多用于外海 石油污染处理。现代化学处理法系指用化学处理剂 改变海中浮油的存在形式， 使原油或凝为油块并被 机械装置回收， 或乳化分散到海水中自 然降解消除。 本法多用于恶劣海况等气象条件下的大面积除油操 作。 4 ． 2 ． 1 乳化分散剂 又称消油剂 这是 目前 应用最 广泛 的处 理剂 ， 适 于 0 ． 0 5 m m 厚度以下油膜处理。其原理是通过处理剂的化学作 用将油层乳化分散成细小油滴， 使其能与海水充分 混合 ， 再利用海水的化学降解作用和海洋生物降解 作用除油 。所用分散剂一般 由毒性低 ， 不易形成二 次污染的表面活性剂及其辅助溶剂组成。其中， 主 要选用非离子型表面活性剂 常用脂肪酸 、 聚氟乙烯 酯、 失水山梨醣醇 ， 它可促进原油乳化形成 O ／ W 型 乳化液。表面活性剂分布在油滴的水 一油表面界 面上， 可防止小油滴重新聚集或吸附到其他物质上。 辅助溶剂一般选用正构烷烃 ， 其作用是溶解表面活 性剂并降低原油的黏度， 加速表面活性剂与原油污 染物的融合。 普通消油剂 的优势在 于使用十分方便 ， 不受气 象、 海况等因素影响， 是恶劣 自然条件下的首选 ， 但 它只宜处理中低浓度石油 ， 而且普通消油剂的生物 毒 副作用 较强 ， 使 用后 可能对 整个海 洋食物链 产 生 不 良影响。近年来发展起来 的生物表面活性剂 b i o s u r f a c t a n t 无毒且可生物降解， 克服了普通表面 活性剂易发生二次污染 的缺点， 且 能够增强石油 的 亲水性和生物可利用性 ， 提高微生物的数量 ， 继而提 高石油烷烃的降解速度 ， 是一种提高修复技术的有 效手段。 4 ． 2 ． 2 凝油剂 是一种可使石油凝成黏稠物直至油块或本身可 吸油形成易于回收 的凝 聚物的物质 ， 特别适于厚度 0 ． 1 5 ～ 0 ． 3 m m的油膜。工作原理依凝油剂品种不同 各不相同。如山梨醣醇衍生物类凝油剂对原油有先 富集再成胶的作用， 对薄油层和轻质原油均有效， 毒 性也低 ； 而天然酯类凝油剂撒在油膜上后所形成 的 油包水乳状液黏度很高 ， 可用机械方法除去。采用 凝油剂处理溢油的优点是毒性低且可回收， 不受风 浪潮流的影响并能有效防止油膜扩散， 如配合使用 围油栏和回收装置可提高除油效率。 4 ． 2 ． 3 集油剂 这是一种防止石油扩散的界面活性剂 ， 相当于 化学围油栏。工作原理是其所含的表面活性成分可 大大降低水的表面能， 改变空气 一 水 一 油三相界面 张力平衡， 促使油膜变厚来达到控制油膜扩散的作 用， 但随油膜厚度增加其效果下降。它对薄油层可 先汇聚后再抑扩散 ， 对 l 一 1 ． 5 c m厚度 的油层则仅能 控制扩散 ， 对再厚油层只能降低扩散速度 ， 且每隔一 定时间就必须追加投料 1 次， 使用后还要及时用物 理方法回收。常见集油剂的活性成分为不挥发的失 水山梨醣醇酯 、 十八碳烯醇等 ， 而溶剂则多用低分子 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 8 期 蔡成翔等我国近岸海域石油污染现状及其防治措施 1 7 醇、 酮类。这些物质毒性低， 在良好气象和海况条件 下特别适用于内海薄油层的清除。 4 ． 2 ． 4 沉降剂 它能使石油污染物吸附并沉降到海底， 但这样 会将油污染物带到水域底部危害底栖生物 ， 一般仅 在深海海区使用。 4 ． 3 生物处理法 自然环境中存在一些具有降解石油烃类物质的 噬油微生物， 如细菌、 真菌、 酵母菌、 霉菌等， 它们也 是烃类污染物的自然归宿之一， 海洋中以细菌和酵 母菌为烃类主要降解者。所谓生物处理法亦称生物 修复法， 即通过人工选择、 培育乃至改良这些噬油微 生物， 然后将其投放到受污海域进行人工石油烃类 生物降解的方法。目前已发现超过 7 0 0 种菌类能参 与石油烃类降解。生物修复法治理海洋石油烃类污 染被认为是最经济、 最彻底 、 最有效的恢复手段 。海 洋微生物的降解能力和降解速度与石油的运动、 分 布、 形态和体系中的溶解氧有关。使用生物降解法 的优点在于其迅速、 无残毒和低成本； 但目前面临的 问题， 一个是在配合使用化学药品除油时， 微生物生 长、 繁殖会受化学品的抑制， 另一个是也要选择适当 菌种 以减小对污染海域生态系统的影响 [ 7 - 9 ] 。 在海洋石油烃类污染物生物降解基础上发展起 来的生物修复技术潜力巨大， 目前已经取得了一系 列令人瞩 目的成果 ， 引起 了众多科学家的关注， 但该 法目前面临的问题还很多， 如大多噬油微生物降解 速度慢 ， 其生长和处理效果受理化及环境因子影响 较大 ， 此外 ， 该法的前期研究困难且费用 昂贵 ， 其环 境毒性和安全性也存在考量。 5 结语 石油污染物与常规 的污染物有所不同， 一旦污 染水域和食物链 ， 进入有机体后不易破坏， 并且仍保 持它的持久性、 迁移性、 积累性和高毒性， 最终必然 危及有机体 ， 表现出致癌 、 致变和致 畸作用 ， 严重危 害人类健康， 因此， 必须引起全社会的高度重视。石 油烃类作为众多的海洋污染物中毒性较大且污染作 用时间长的物质， 其危害已波及全球。我们应尽可 能减少石油对海洋环境特别是近岸海域的污染 ， 保 持 良好的海洋生态环境， 走出保护海洋和利用海洋 的可持续发展道路。 参考文献 【 1 】 李 言涛 ． 海上溢油 的处 理与回收 【 J 1 ． 海洋湖沼通报 ， 1 9 9 6 ， 1 7 3 ． 8 3 【 2 ] 王伟洁，吴长江 ． 海洋石油污染对渔业的危害及其防治 对策 f J 1 ．山东环境，1 9 9 5 ， 2 2 0 ． 2 1 ． 【 3 】 林奎，杨建立．“ 1 1 ． 1 4 ”重大油污事故处理工作存在的 问题及对策 【 J 】 ． 交通环保，2 0 0 2 ，2 3 3 3 3 ． 3 5 ． 【 4 ] 张丽萍 ，王辉 ． 不同海面状况海洋石油污染处理方法优 化配置 [ J 】 ． 海洋技术，2 0 0 6 ，2 5 3 1 - 6 ． 【 5 】 王宗廷 ，裴智颂 ，汪汉卿 ． 浓缩型溢油分散剂的研究 【 J 】 ． 海洋环境科学，2 0 0 4 ，2 3 1 4 4 4 6 ． [ 6 】 钟晓红， 译 ． U N E P E A R T H WA T C H ． O i l P o u u t i o 删 ． C h e m i c a l P o H u fi o n o f A G l o b a l Re ne w， 7 7 9 1 ． 【 7 ] 杨超 ． 海洋石油污染生物修复的探讨 [ J 】 ． 西北民族大学 学报，2 0 o 8 ，2 9 3 6 2 ． 6 7 ． 【 8 ]沈德中． 污染环境的生物修复 】 ． 北京 化学工业出版社， 2 0 0 2 ． 【 9 ] 刘春，黄霞，孙炜，等 ． 基因工程菌生物强化 MB R工 艺处理阿特拉津试验研究 [ J 】 ． 环境科学，2 0 0 7 ，2 8 2 41 7421 ． Cu r r e n t S i t u a t i o n o f Co a s t a l Oi l Po l l u t i o n i n Ch i na a nd Co r r e s po n d i n g Co n t r o l l i ng M e a s u r e s C A I C h e n g - x i a n g , J I A0S h u -f e f ， Y I NY a n - z h e n S c h o o l o f C h e mi s t r y a n d C h e mi c a l E n g i n e e r i n g ，Qi n z h o u U n i v e r s i t y ，Q i n z h o u 5 3 5 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t Th e c u r r e n t s i t u a t i o no f o ffs h o r eo i l p o l l u t i o ni nCh i n awa s d i s c u s s e di nt h i s a r t i c l e ．Th e p r e s e n c e o fO i l i nt h e o c e a n a n d t h e h a z a r d s o f ma r i n e c a u s e d b y o i l p o l l u t i o n we r e d i s c u s s e d ． Th e p h y s i c a l ，c h e mi c a l ，a n d b i o l o g i c a l t r e a t me n t an d p r e v e n t i o n we r e t h e c o mmo n l y me t h o d s u s e d t o c o n tro l the o ff s h o r e o i l p o l l u t i o n s wh i c h we r e g i v e n i n t h i s a r t i c l e ． Ke y wo r d s o i l p o l l u t i o n s ； ma r i n e e c o l o g y；c o n l r o l l i n g me a s u r e s 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m