杭州灣石油類的測定和評(píng)價(jià)[畢業(yè)設(shè)計(jì)]

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0_ _屆）</b></p><p>　　杭州灣石油類的測定和評(píng)價(jià) </p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)

2、 環(huán)境工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　摘要：通過對(duì)嘉興近岸海水進(jìn)行采樣調(diào)查，采用

3、紫外分光光度計(jì)測定海水中石油類的含量，運(yùn)用單因子污染評(píng)價(jià)法對(duì)海水中石油類污染的現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：嘉興近海岸海水的石油類的含量為0.34-0.46mg/L，平均值為0.39mg/L。以嘉興南北湖水背景值作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，石油類的污染指數(shù)變化范圍為0.94-1.28，以國家海水水質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，石油類的污染指數(shù)變化范圍在0.68-0.92。分析表明，石油類含量與pH值和濁度不存在線性關(guān)系。</p><

4、;p>　　關(guān)鍵詞：海洋；石油類；污染指數(shù)；</p><p>　　Abstract:Seawater samples around Jiaxing coastal were selected and ultraviolet spectrophotometer was used to estimate concentration of oil. Based on the data of monitoring t

5、he offshore water in Jiaxing, this paper carries on the present condition assessment in this area with methods of single factor index. The results showed that: The concentration of oil in the offshore water in Jiaxing is

6、 between 0.34-0.46mg/L, the average is 0.39mg/L. By the Nanbei lake background values of the evaluation cri</p><p>　　Keywords: Seawater; oil; Pollution Index; </p><p><b>　　目 錄</b>&

7、lt;/p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 石油污染污染概述1</p><p>　　1.2 石油的基本概述1</p><p>　　1.2.1 石油的簡介1</p><p>　　1.2.2 石油的生成和分布2</p><p>

8、;　　1.2.3 石油的用途3</p><p>　　1.3 海洋石油類污染的現(xiàn)狀與來源4</p><p>　　1.4 石油污染的影響5</p><p>　　1.4.1 存在形式5</p><p>　　1.4.2 溢油入海后變化過程5</p><p>　　1.4.3 石油污染危害12</p&

9、gt;<p>　　1.5 海洋石油污染的防治13</p><p>　　1.6 研究區(qū)域概況17</p><p>　　1.6.1 地理簡況17</p><p>　　1.6.2 歷史形成18</p><p>　　1.7 立題背景18</p><p>　　2 實(shí)驗(yàn)部分19</p&g

10、t;<p>　　2.1 實(shí)驗(yàn)流程19</p><p>　　2.2 分析方法19</p><p>　　2.2.1 海水樣品基本理化性質(zhì)分析19</p><p>　　2.2.2 海水樣品中石油類的測定20</p><p>　　2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容21</p><p>　　2.3.1 研究區(qū)域

11、的選擇21</p><p>　　2.3.2 樣品的采集21</p><p>　　2.3.3 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑24</p><p>　　2.3.4 實(shí)驗(yàn)方法24</p><p>　　3 結(jié)果與分析27</p><p>　　3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果27</p><p>　　3.2 結(jié)果

12、分析27</p><p>　　3.2.1 石油類污染評(píng)價(jià)27</p><p>　　3.2.2 石油類污染原因分析28</p><p><b>　　4 結(jié)論30</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p>　　附錄一 中華人民

13、共和國國家標(biāo)準(zhǔn) 海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)33</p><p>　　致 謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 石油污染污染概述</p><p>　　石油是工業(yè)的“血液”。隨著我國國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油的重要性越來越突出，消耗量與日俱增。石油污染是指石油開采、運(yùn)輸、裝卸

14、、加工和使用過程中，由于泄漏和排放石油引起的污染，主要發(fā)生在海洋。石油類物質(zhì)進(jìn)入海洋后，將在海面上形成一張巨大的”膜”?？赏ㄟ^擴(kuò)散、蒸發(fā)、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等進(jìn)行遷移、轉(zhuǎn)化。油類可沾附在魚鰓上，使魚窒息，抑制水鳥產(chǎn)卵和孵化，破壞其羽毛的不透水性，降低水產(chǎn)品質(zhì)量。油膜形成可阻礙水體的復(fù)氧作用，影響海洋浮游生物生長，破壞海洋生態(tài)平衡。同時(shí)石油類物質(zhì)中含有一定的毒性物質(zhì)，海洋生物吸收后會(huì)導(dǎo)致變異甚至死亡，而且毒性物質(zhì)會(huì)長期存

15、在于這些生物體內(nèi)。此外還可破壞海濱風(fēng)景，影響海濱美學(xué)價(jià)值。因此，重視海洋石油類污染，科學(xué)的對(duì)其進(jìn)行控制管理迫在眉睫。</p><p>　　1.2 石油的基本概述</p><p>　　1.2.1 石油的簡介</p><p>　　石油，也稱原油，是一種粘稠的、深褐色（有時(shí)有點(diǎn)綠色的）液體。地殼上層部分地區(qū)有石油儲(chǔ)存。石油的性質(zhì)因產(chǎn)地而異，密度為0.8~1.0克/厘米

16、3，粘度范圍很寬，凝固點(diǎn)差別很大（30~ -60°C），沸點(diǎn)范圍為常溫到500°C以上，可溶于多種有機(jī)溶劑，不溶于水，但可與水形成乳狀液。它由不同的碳?xì)浠衔锘旌辖M成，組成石油的化學(xué)元素主要是碳（83%~ 87%）、氫（11%~14%），其余為硫（0.06%~0.8%）、氮（0.02%~1.7%）、氧（0.08% ~ 1.82%）及微量金屬元素（鎳、釩、鐵、銻等）。由碳和氫化合形成的烴類構(gòu)成石油的主要組成部分，約占9

17、5%~99%，含硫、氧、氮的化合物對(duì)石油產(chǎn)品有害，在石油加工中應(yīng)盡量除去。不過不同的油田的石油的成分和外貌可以區(qū)分很大。石油主要被用作燃油和汽油，燃料油和汽油組成目前世界上最重要的一次能源之一。石油也是許多化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品如溶劑、化肥、殺蟲劑和塑料等的原料。今天88%開采的石油被用作燃料，其它的12%作為化工業(yè)的原料。由于石油是一種不可更新原料，許多人擔(dān)心石油用盡會(huì)對(duì)人類帶來的后果。</p><p>　　在中東地區(qū)-

18、波斯灣一帶有豐富的儲(chǔ)藏，而在俄羅斯、美國、中國、南美洲等地也有很大量的儲(chǔ)藏。石油的常用衡量單位“桶”為一個(gè)容量單位，即42加侖，折合約158.98升。因?yàn)楦鞯爻霎a(chǎn)的石油的密度不盡相同，所以一桶石油的重量也不盡相同。一般地，一噸石油大約有7桶。輕質(zhì)油則為7.1-7.3桶不等。</p><p>　　1.2.2 石油的生成和分布</p><p>　　研究表明，石油的生成至少需要200萬年的時(shí)間

19、，在現(xiàn)今已發(fā)現(xiàn)的油藏中，時(shí)間最老的可達(dá)到5億年之久。在地球不斷演化的漫長歷史過程中，有一些”特殊”時(shí)期，如古生代和中生代，大量的植物和動(dòng)物死亡后，構(gòu)成其身體的有機(jī)物質(zhì)不斷分解，與泥沙或碳酸質(zhì)沉淀物等物質(zhì)混合組成沉積層。由于沉積物不斷地堆積加厚，導(dǎo)致溫度和壓力上升，隨著這種過程的不斷進(jìn)行，沉積層變?yōu)槌练e巖，進(jìn)而形成沉積盆地，這就為石油的生成提供了基本的地質(zhì)環(huán)境。目前有以下幾種成油理論：</p><p>　　生物成油

20、理論：大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為石油像煤和天然氣一樣，是古代有機(jī)物通過漫長的壓縮和加熱后逐漸形成的。按照這個(gè)理論石油是由史前的海洋動(dòng)物和藻類尸體變化形成的。（陸上的植物則一般形成煤。）經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代這些有機(jī)物與淤泥混合，被埋在厚厚的沉積巖下。在地下的高溫和高壓下它們逐漸轉(zhuǎn)化，首先形成臘狀的油頁巖，后來退化成液態(tài)和氣態(tài)的碳?xì)浠衔铩Ｓ捎谶@些碳?xì)浠衔锉雀浇膸r石輕，它們向上滲透到附近的巖層中，直到滲透到上面緊密無法滲透的、本身則多空的巖層中。

21、這樣聚集到一起的石油形成油田。通過鉆井和泵取人們可以從油田中獲得石油。地質(zhì)學(xué)家將石油形成的溫度范圍稱為“油窗”。溫度太低石油無法形成，溫度太高則會(huì)形成天然氣。雖然石油形成的深度在世界各地不同，但是“典型”的深度為四至六千米。由于石油形成后還會(huì)滲透到其它巖層中去，因此實(shí)際的油田可能要淺得多。因此形成油田需要三個(gè)條件：豐富的源巖，滲透通道和一個(gè)可以聚集石油的巖層構(gòu)造。</p><p>　　非生物成油理論：非生物成油的

22、理論天文學(xué)家托馬斯·戈?duì)柕略诙砹_斯石油地質(zhì)學(xué)家尼古萊·庫德里亞夫切夫（Nikolai Kudryavtsev）的理論基礎(chǔ)上發(fā)展的。這個(gè)理論認(rèn)為在地殼內(nèi)已經(jīng)有許多碳，有些這些碳自然地以碳?xì)浠衔锏男问酱嬖?。碳?xì)浠衔锉葞r石空隙中的水輕，因此沿巖石縫隙向上滲透。石油中的生物標(biāo)志物是由居住在巖石中的、喜熱的微生物導(dǎo)致的。與石油本身無關(guān)。在地質(zhì)學(xué)家中這個(gè)理論只有少數(shù)人支持。一般它被用來解釋一些油田中無法解釋的石油流入，不過這

23、種現(xiàn)象很少發(fā)生。</p><p>　　甲烷成油理論：地球上的所有元素都無一例外地經(jīng)歷了類似現(xiàn)在太陽上的核聚變的過程，當(dāng)碳元素由一些較輕的元素核聚變形成后的一定時(shí)期里，它與原始大氣里的氫元素反應(yīng)生成甲烷，隨著溫度下降，氧氣變得越來越活潑，它氧化、聚合了甲烷形成了石油分子，由于長時(shí)間的氧化、聚合，石油分子越來越大，形成了大量的近似瀝青的物質(zhì)，當(dāng)早期地球頻繁的火山熔巖噴發(fā)在瀝青上時(shí)，由于熔巖密度大，沉入石油底部對(duì)其隔絕

24、空氣加強(qiáng)熱，導(dǎo)致碳?xì)滏I斷裂，釋放氫氣，形成煤炭。（一部分石油分子不是甲烷經(jīng)氧化、聚合而形成的，它們是在地球溫度較高時(shí)，由碳、氫直接形成不飽和烴聚合而成的）該理論是由中國安徽宣城溪口農(nóng)民李六四自發(fā)、自費(fèi)研究地震十七年（截至2010年），他認(rèn)為：“地震是由地幔中核變的及時(shí)效應(yīng)造成的。煤炭是石油演變產(chǎn)生的，石油是天然氣演變產(chǎn)生的。溶洞是因?yàn)橐后w受熱轉(zhuǎn)化成氣體，其膨脹壓力造成的，地球生物是在早期地球的液態(tài)有機(jī)硅中誕生并進(jìn)化而來的?！逼淅碚搶W(xué)說為

25、《地球熱核演變說》。 他的學(xué)說有可能成為后人了解地球、地震等的理論基礎(chǔ)。但是，由于條件、知識(shí)的局限某些內(nèi)容尚在研究、完善中。</p><p>　　原油的分布從總體上來看極端不平衡：從東西半球來看，約3／4的石油資源集中于東半球，西半球占1／4；從南北半球看，石油資源主要集中于北半球；從緯度分布看，主要集中在北緯20°-40°和50°-70°兩個(gè)緯度帶內(nèi)。波斯灣及墨西哥灣兩大

26、油區(qū)和北非油田均處于北緯20°-40°內(nèi)，該帶集中了51.3%的世界石油儲(chǔ)量；50°-70°緯度帶內(nèi)有著名的北海油田、俄羅斯伏爾加及西伯利亞油田和阿拉斯加灣油區(qū)。</p><p>　　1.2.3 石油的用途</p><p>　　石油經(jīng)過加工提煉，可以得到的產(chǎn)品大致有以下四種用途：</p><p><b>　?。?）

27、石油燃料</b></p><p>　　石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范圍可以分為如下五種：</p><p>　?。ㄒ唬c(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料有航空汽油，車用汽油等。</p><p>　?。ǘ﹪姎馐桨l(fā)動(dòng)機(jī)燃料（噴氣燃料）有航空煤油。</p><p>　?。ㄈ喝际桨l(fā)動(dòng)機(jī)燃料（柴油機(jī)燃料）有高速、中速、低速柴油。</p&

28、gt;<p>　?。ㄋ模┮夯蜌馊剂霞匆簯B(tài)烴。</p><p>　?。ㄎ澹╁仩t燃料 有爐用燃料油和船舶用燃料油。</p><p>　?。?）潤滑油和潤滑脂</p><p>　　潤滑油和潤滑脂被用來減少機(jī)件之間的摩擦，保護(hù)機(jī)件以延長它們的使用壽命并節(jié)省動(dòng)力。它們的數(shù)量只占全部石油產(chǎn)品的5%左右，但其品種繁多。</p><p>　

29、?。?）蠟、瀝青和石油焦</p><p>　　它們是從生產(chǎn)燃料和潤滑油時(shí)進(jìn)一步加工得來的，其產(chǎn)量約為所加工原油的百分之幾。</p><p>　　（4）溶劑和石油化工產(chǎn)品</p><p>　　后者是有機(jī)合成工業(yè)的重要基本原料和中間體。</p><p>　　1.3 海洋石油類污染的現(xiàn)狀與來源</p><p>　　我國石油

30、烴類污染的加劇是與污染嚴(yán)重的舊生產(chǎn)方的擴(kuò)大密不可分。根據(jù)全國海岸帶與灘涂資源綜合調(diào)查，20世紀(jì)70年代末～80年代初進(jìn)入我國近海海域石油烴類為1.15×105t/a，到20世紀(jì)80年代末增長到1.8×105t/a，以后數(shù)量逐年上升[1]。</p><p>　　到本世紀(jì)初，由于新的環(huán)保型工藝的推廣和國家控制的加強(qiáng)，我國近海海域石油烴類入海量由上世紀(jì)的逐年上升轉(zhuǎn)入大致平穩(wěn)的狀況。據(jù)2000年國家海

31、洋局公布的中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)顯示，2000年我國海水中油類含量超過國家1類、2類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的海域仍有5.6×104km2。沿海省份（自治區(qū)、直轄市）中河北、天津、福建、浙江、上海的油污染較重，煙臺(tái)近岸、湄州灣、廈門近岸重點(diǎn)海域的含油量已超過2類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[2]。而根據(jù)2001年中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)顯示，當(dāng)年我國近岸海域海水石油烴類實(shí)測值范圍為未檢出～1.27mg/L，樣品超標(biāo)率18.0%，其中浙南、營口、盤錦海域均有樣品

32、超過1類海水標(biāo)準(zhǔn)14倍以上。與2000年相比，全國近岸海域海水中石油烴類平均濃度和樣品超標(biāo)率均有所上升；渤海和東海的濃度值上升，黃海和南海的濃度值有所下降；16個(gè)重點(diǎn)區(qū)域石油烴類濃度升高或持平，17個(gè)重點(diǎn)區(qū)域稍有降低[3]。據(jù)2002年中國海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)顯示，2002年我國近岸海域污染范圍較上年略有擴(kuò)大，污染依然嚴(yán)重，但嚴(yán)重污染海域范圍有所減小，其中石油類的污染程度明顯減輕[4]。</p><p>　　海洋中的

33、石油烴類按來源可分為：自然來源（約占8%）和人類活動(dòng)來源（約占92%）；按輸入類型又可分為慢性長期輸入和突發(fā)性輸入[5]。具體各項(xiàng)如表1.1所示。</p><p>　　表1 海洋石油類污染的來源</p><p>　　1.4 石油污染的影響</p><p>　　1.4.1 存在形式</p><p>　　石油烴類在海洋中的存在形式有3種：①漂

34、浮在海面的油膜；②溶解分散態(tài)，包括溶解和乳化狀態(tài)；③凝聚態(tài)殘留物，包括海面漂浮的焦油球和沉積物中的殘留物[6]。石油進(jìn)入海洋后，首先在海面擴(kuò)散形成油膜[5]。油膜的壽命取決于當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐暮？談?dòng)力因素、地理狀況、海洋環(huán)境的化學(xué)和生物因素、油的物理化學(xué)性質(zhì)及油的數(shù)量等。隨油膜的擴(kuò)散和風(fēng)、波、流的作用，油膜越來越薄，然后通過物理、化學(xué)過程發(fā)生轉(zhuǎn)化，部分蒸發(fā)，部分轉(zhuǎn)化成溶解態(tài)和乳化態(tài)，其殘留物凝固成固體顆粒，進(jìn)而發(fā)生各種降解沉淀。</p&g

35、t;<p>　　1.4.2 溢油入海后變化過程</p><p>　　短期上看，分散于水體中的石油烴類會(huì)受到溶解、分散和凝聚等遷移作用。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）資料，若泄漏到海面的初始石油量為100單位，則在10天后有25單位離開海面進(jìn)入大氣，30單位漂浮在水面上或隨潮貼岸，40單位分散在水體中，另約5單位發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化，溶解的約0.3單位，進(jìn)入底部沉積物的約占0.1單位[5]。從長期考慮，主要

36、是光化學(xué)氧化、降解，生物富集、降解，吸附與沉淀進(jìn)入沉積物3大類轉(zhuǎn)化降解過程起作用。以下是溢油入海后的具體變化過程：</p><p><b>　?。?）自身擴(kuò)展過程</b></p><p>　　溢油發(fā)生后，油膜由于自身擴(kuò)展作用，迅速向四周擴(kuò)散開。擴(kuò)展的前提條件是溢油的傾點(diǎn)要低于周圍的水溫，同樣當(dāng)油層變薄和破裂為碎片可以認(rèn)為機(jī)械擴(kuò)展停止了[7]。在平靜的海況下，油膜厚度隨

37、溢油面積擴(kuò)大而減小，最終達(dá)到最小厚度10?2~10?3cm[8]。</p><p>　　油膜自身擴(kuò)展的持續(xù)時(shí)間較短，大約為數(shù)十分鐘到數(shù)小時(shí)，大規(guī)模的溢油可持續(xù)數(shù)小時(shí)，甚至十幾小時(shí)。在此期間，由于油膜很厚，剪切流、湍流的紊動(dòng)作用不足以破壞油膜的連續(xù)性，使其分散，因此水流紊動(dòng)效應(yīng)對(duì)油膜擴(kuò)展的影響并不明顯。隨著油膜自身擴(kuò)展的進(jìn)行，油膜越來越薄，在水體紊動(dòng)作用下開始分散，紊動(dòng)擴(kuò)散成為油膜擴(kuò)散最主要的方式[9]。Fay[1

38、0]首先提出平靜海面油膜為圓形擴(kuò)展，提出了油膜擴(kuò)展的重力-慣性力平衡階段、重力-黏性力平衡階段和表面張力-黏性力平衡階段三階段理論。后來研究表明[11]，風(fēng)和海流對(duì)油膜擴(kuò)展具有重要作用，同時(shí)溢油本身性質(zhì)（如黏度和密度等）變化也會(huì)對(duì)溢油擴(kuò)展產(chǎn)生影響。</p><p>　　當(dāng)有表面海流的時(shí)候，溢油只是在入海的瞬間成近圓形，經(jīng)過一段時(shí)間后油層的厚度逐漸減小，并在薄層海流的作用下朝著水流方向擴(kuò)散呈橢圓形，此時(shí)油膜的擴(kuò)散由

39、重力-慣性力階段逐漸過渡到表面張力-黏性力階段。在表層海流的拖曳力作用下，溢油沿水流方向的擴(kuò)散速度增加而向兩側(cè)的擴(kuò)散速度逐漸減小，流速減小，溢油沿縱向（漂流方向）的擴(kuò)散速度越小，相應(yīng)的橫向擴(kuò)散速度就大，油膜帶呈短而寬，反之油膜呈長而窄[12]。</p><p>　　以往的研究者在處理風(fēng)場對(duì)于溢油的影響時(shí)，都是認(rèn)為風(fēng)場主要對(duì)溢油的漂移有影響，一般給定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的風(fēng)力因子，而關(guān)于風(fēng)對(duì)于油膜擴(kuò)展所作的貢獻(xiàn)沒有得到相應(yīng)考慮

40、。實(shí)際上，風(fēng)對(duì)油膜的擴(kuò)展有影響，而油膜的擴(kuò)展情況直接決定了溢油污染的區(qū)域的大小，所以尤其要對(duì)這一影響因素作深入的研究[13]。</p><p><b>　　（2）漂移過程</b></p><p>　　當(dāng)油膜擴(kuò)散到最大面積后，在海洋破碎波的作用下破裂成碎塊，并脫離連貫的油膜隨水流繼續(xù)漂移。漂移是溢油在風(fēng)的切應(yīng)力、表層及此表層流合成的環(huán)境動(dòng)力作用下的拉格朗日漂移過程，是控

41、制表面油層和懸浮油層輸運(yùn)的主要過程。取決于溢油質(zhì)量中心的運(yùn)動(dòng)軌跡，與擴(kuò)散及溢油量無關(guān)，其漂移速度、方向與表層水相同，受風(fēng)速和海面流速影響[14]。漂移模擬在整個(gè)溢油動(dòng)態(tài)模擬中占據(jù)著最重要的地位，只有精確的模擬漂移，才能夠?qū)σ缬退w的油團(tuán)進(jìn)行準(zhǔn)確的跟蹤、定位，這是迅速清除溢油污染、最大限度降低對(duì)環(huán)境危害程度的先決條件。</p><p>　　前人通過風(fēng)水槽溢油實(shí)驗(yàn)[13]，研究了不同風(fēng)、水流組合情況下溢油的漂移情況。

42、結(jié)果表明，當(dāng)只有風(fēng)場時(shí)，風(fēng)速的增加明顯的加快了油膜的漂移。當(dāng)風(fēng)場和水流共存且同向時(shí)，漂移的速度加快，當(dāng)風(fēng)場和水流共存且反向時(shí)，漂移速度減緩，漂移方向視風(fēng)速大小和水流速度的大小而定。</p><p><b>　?。?）蒸發(fā)過程</b></p><p>　　蒸發(fā)作用是溢油風(fēng)化的主要過程之一和溢油質(zhì)量傳輸過程的主要部分。蒸發(fā)過程可以控制大氣蒸氣濃度和對(duì)周圍環(huán)境的毒性威脅程度

43、，可以改變液體的物理、化學(xué)和毒物學(xué)特征，尤其容易改變密度，黏度和低分子量物質(zhì)的百分含量[15]，因此了解蒸發(fā)過程有助于殘留量的預(yù)報(bào)、應(yīng)急決策的制定和環(huán)境損害的評(píng)估等。</p><p>　　當(dāng)前對(duì)于蒸發(fā)的物理化學(xué)過程研究很少，一是因?yàn)橐缬褪怯缮习俜N組分組成，不同油種之間組分千差萬別；二是由于以往的研究往往側(cè)重單一液體如純水的蒸發(fā)，對(duì)于溢油等多組分復(fù)雜碳?xì)浠衔锏难芯旷r有報(bào)道，因此如今溢油蒸發(fā)的研究工作是從最簡單的純

44、液體蒸發(fā)特征入手，隨后拓展到對(duì)多組分系統(tǒng)的蒸發(fā)過程的分析。</p><p>　　在正常海洋環(huán)境條件下，n-C14以下的組分很快揮發(fā)，n-C18以上的組分不易揮發(fā)，多保留在水體中。通常溢油發(fā)生一周后將蒸發(fā)掉四分之一到三分之一的成分。對(duì)于輕質(zhì)的精煉油，例如汽油、柴油，幾乎全部蒸發(fā)或者分散到水體中。許多參數(shù)，包括溫度，風(fēng)速，太陽輻射，油膜厚度和油類組分等參數(shù)都控制油類的蒸發(fā)率[16]。最近的研究表明，影響蒸發(fā)的最主要因

45、素是水體溫度和溢油時(shí)間[17]。</p><p>　　溢油是復(fù)雜的碳?xì)浠衔?，而蒸發(fā)速率與油的成分是密切相關(guān)的。在現(xiàn)有的數(shù)學(xué)模型中模擬蒸發(fā)過程的方法主要有單組分法和多組分法兩種。單組分法是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)每種油給出一套相應(yīng)的油蒸發(fā)速率曲線。多組分法是將油假設(shè)為多種碳?xì)浠衔锝M成的混合物，對(duì)各個(gè)單獨(dú)組分別計(jì)算然后求出總的油蒸發(fā)速率。不管怎樣，油的組分變化范圍很大，要精確地區(qū)分各個(gè)組分幾乎不太可能，一般是將油的組分化成幾個(gè)

46、性質(zhì)相近的區(qū)間。研究表明這個(gè)方法可以對(duì)油蒸發(fā)給出合理的評(píng)估。兩種方法都是由Mackay[18]和他的同伴提出的。在實(shí)驗(yàn)室條件下，后一種方法得出更優(yōu)的結(jié)果。由于現(xiàn)場實(shí)際蒸發(fā)量很難測量，而現(xiàn)場條件與實(shí)驗(yàn)條件有區(qū)別，現(xiàn)在還無法驗(yàn)證這些計(jì)算方法的準(zhǔn)確度。</p><p><b>　?。?）乳化過程</b></p><p>　　隨著油膜的不斷擴(kuò)展，油膜面積逐漸增大，厚度不斷減小

47、，在風(fēng)切應(yīng)力、湍流、波浪等作用下，油膜被分散，此時(shí)乳化開始發(fā)生[9]。乳化是指溢油和水混合在一起，經(jīng)過擾動(dòng)作用（人工攪動(dòng)或自然環(huán)境中風(fēng)、流、浪的擾動(dòng)），油粒子不斷向水相分散，同時(shí)水滴也不斷侵入油相，形成油包水或水包油乳化物。乳化作用對(duì)于清理決策的制定具有重要作用。并不是所有溢油都會(huì)乳化，許多溢油都要在蒸發(fā)過程或光化學(xué)氧化進(jìn)行到一定程度后才會(huì)乳化，許多學(xué)者認(rèn)為溢油中蠟質(zhì)、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的含量對(duì)于油膜是否乳化起關(guān)鍵性的主導(dǎo)作用。當(dāng)前并沒有合適

48、的算法來預(yù)測海面油膜乳化，一方面是因?yàn)樯胁涣私馊榛幕緳C(jī)理，另一方面是因?yàn)樯胁磺宄绾味亢Ｑ笾邪l(fā)生乳化所需能量的大小。除非這兩個(gè)問題得以解決，不然將難以形成來預(yù)測海洋中油類的乳化。如今的研究是通過控制定量油品在小范圍內(nèi)特定環(huán)境溫度條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，據(jù)此來預(yù)測形成穩(wěn)定乳化物的條件和時(shí)間。在外海條件下，一般認(rèn)為一旦油類風(fēng)化到這個(gè)水平，在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)將會(huì)迅速地發(fā)生乳化，試驗(yàn)結(jié)果也與這個(gè)假設(shè)比較吻合[19]。</p><p&

49、gt;　　乳化作用主要?jiǎng)恿碜院Ｃ鏀噭?dòng)，受風(fēng)速、波浪、環(huán)境溫度、油的厚度、風(fēng)化程度等因素的影響。波浪決定油水混合方式并提供能量，但目前的技術(shù)還不能確定乳化開始時(shí)所需的最小能量[20]；溫度影響瀝青質(zhì)的溶解、沉積狀態(tài)，低溫有利于乳化的形成；但溫度對(duì)蠟的固化也有著一定的影響，過低的溫度使其趨于絮集而不易乳化；乳化是通過波浪對(duì)油膜反復(fù)的拉伸和堆積，使油水混合并將水夾帶入油中的過程，油層油膜越薄越有利于乳化；Daling[21]研究發(fā)現(xiàn)，黏度高

50、的較重的油易形成更穩(wěn)定的乳化物，這可能歸因于瀝青質(zhì)、蠟、膠質(zhì)高的含量；水的鹽度也有一些影響，鹽離子可能構(gòu)成乳化表面的雙電結(jié)構(gòu)，起穩(wěn)定劑作用，因此在淡水中不易形成乳化物。</p><p>　　乳化物最重要的性質(zhì)是其穩(wěn)定性、黏性、密度。關(guān)于穩(wěn)定性的定義，一般是把乳化物在給定時(shí)間（如5天）放置后分離出來水的百分率（20％或10％）作為其穩(wěn)定性判斷指標(biāo)，據(jù)此判斷的乳化物類型及各種類型的性質(zhì)如表1所示。完全乳化的穩(wěn)定乳化物

51、中含有80%~90%的水分，乳化物黏度和穩(wěn)定性不僅與水含量有關(guān)，而且還與油滴的大小有關(guān)。隨著時(shí)間的流逝和油水混合的加劇， 雖然總的含水量變化不大，但由于油滴逐漸變小，使得油水接觸面積變大，故有利于形成穩(wěn)定更具黏性的乳化物。在對(duì)于原油的一系列實(shí)驗(yàn)中，Eley等1988年發(fā)現(xiàn)乳化率可以看作是接觸面積而不是水含量的函數(shù)。</p><p><b>　　表2 乳化物類型</b></p>

52、<p><b>　?。?）溶解過程</b></p><p>　　當(dāng)石油進(jìn)入海洋后，在不斷蒸發(fā)的同時(shí)，石油的溶解過程也開始進(jìn)行。溶解是油在一定能量的攪動(dòng)下，形成油粒均勻進(jìn)入水體的過程。目前尚無被廣泛認(rèn)可的計(jì)算溶解量的方法，但是一般認(rèn)為油的溶解量要小得多，與蒸發(fā)量相差2～3個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)整個(gè)溢油的質(zhì)量平衡計(jì)算影響很小，因此一些溢油預(yù)測系統(tǒng)忽略此過程，但由于溶解多是有毒的芳烴，所以在環(huán)境影

53、響預(yù)測中溶解量的計(jì)算又很重要。</p><p>　　溢油的溶解程度取決于溢油排放源的位置，如海上平臺(tái)油井發(fā)生溢油，溢油在上浮過程中，大部分低分子芳香烴組分溶解在水中，其中尤以苯類烴最明顯，溢油層下水中的苯含量一般大于100mg/L。溢油中單個(gè)組分的溶解受控于油/水分配系數(shù)M值，而不單受純組分溶解度的制約。另外，溶解和時(shí)間也有一定的規(guī)律可循，溢油最大溶解濃度發(fā)生在事故后的8~12h內(nèi)，然后溶解呈指數(shù)直線下降，這表明

54、揮發(fā)和水團(tuán)運(yùn)動(dòng)影響了溶解過程。以總芳烴為例，在開闊海域發(fā)生溢油幾小時(shí)內(nèi)，水中芳烴濃度可達(dá)0.01~0.lmg/L，由于水團(tuán)的運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散，濃度很快降低[8]。</p><p><b>　?。?）分散過程</b></p><p>　　當(dāng)水體中油類的分子溶解性非常小時(shí)，海浪將驅(qū)使溢油中的小油滴進(jìn)入水體。如果油滴足夠小，水體的自然湍流將會(huì)阻止溢油重新形成油膜，就像空氣中的湍流

55、會(huì)使得灰塵顆粒在空氣中懸浮一樣，這個(gè)過程叫做分散[20]。分散是溢油形成油粒進(jìn)入水中進(jìn)而分解、消失的重要過程。分散主要受海況的制約，波浪越大，則分散程度越高見表3。</p><p>　　表3 溢油的自然分散比率（%）[8]</p><p>　　自然分散包括以下三個(gè)主要過程：（1）成粒過程，即在海浪的作用下，油膜粉碎后形成油粒的過程；（2）分散過程，油粒在海浪的作用下進(jìn)入水體的過程；（3）油

56、粒在油膜內(nèi)的聚合過程。多種相關(guān)物理-化學(xué)和以上過程的關(guān)系見表4。實(shí)驗(yàn)表明，油膜厚度越小，越易形成分散度較好的小油粒。油/水界面張力既影響溢油的成粒過程，也影響聚合過程，但不影響油粒在水體中的分散，油/水界面張力越小，越易形成油粒，增加分散度。密度和黏度影響溢油的自然分散過程，溢油的密度越大，油水之間的差異越小，小油粒越易形成，分散程度越高。</p><p>　　表4 油膜性質(zhì)對(duì)自然分散的影響[8]</p&g

57、t;<p><b>　　（7）沉降過程</b></p><p>　　溢油進(jìn)入水體后，少部分油粒子會(huì)與水體中的泥沙等顆粒以及浮游動(dòng)物、微生物、細(xì)菌等發(fā)生吸附作用一起沉降下來。溢油的沉降速度隨水中的油濃度和附著物（懸浮顆粒）的含量而變化，因?yàn)槲竭^程的沉淀作用與作為核的顆粒物的性質(zhì)有關(guān)。另外，生物地球化學(xué)區(qū)和生物降解及其他化學(xué)反應(yīng)的相繼產(chǎn)生也會(huì)造成沉淀。由于淺海區(qū)渦動(dòng)混合較甚，碎屑

58、物質(zhì)豐富，動(dòng)力作用明顯，可以在淺海區(qū)特別是在潮間帶區(qū)容易發(fā)生沉淀。</p><p>　　目前，定量研究沉淀過程的工作還不多。大都是定性地描述或進(jìn)行簡單規(guī)律性的實(shí)驗(yàn)。了解海洋沉積物對(duì)石油成分的吸附過程，對(duì)海洋環(huán)境的影響，特別是探討溢油污染對(duì)底棲生物的影響是極其重要的。目前溢油沉降過程尚不能準(zhǔn)確預(yù)測，在溢油行為應(yīng)急預(yù)測中，通常不予考慮。</p><p><b>　?。?）光氧化過程&

59、lt;/b></p><p>　　溢油進(jìn)入海洋環(huán)境后，在油膜表面充足的氧氣供給和強(qiáng)烈的陽光照射下，它的某些成分與氧分子結(jié)合，發(fā)生光氧化反應(yīng)形成了新的含氧物質(zhì)。由于氧分子的進(jìn)入，其極性，表面張力，表面活性都發(fā)生變化，其物理性質(zhì)也在改變，如顏色、黏度、比重和表面張力。溢油在海洋環(huán)境的氧化，主要受陽光和溫度的控制，其氧化速度隨溢油的品種、照射光的強(qiáng)度、海水溫度的不同而異。一般輕質(zhì)油比重質(zhì)油氧化速度快。在光化學(xué)過程

60、中，紫外光是最重要的因素，在含有紫外光的照射下，其光源越強(qiáng)，溫度越高，氧化速度越快。</p><p>　　溢油中的碳?xì)浠衔镞M(jìn)行光氧化反應(yīng)的包括直接光解和通過水體中的致敏物質(zhì)所激發(fā)的光解反應(yīng)兩種[22]。光氧化過程是一個(gè)更加緩慢的過程，對(duì)該過程定量研究非常困難。因?yàn)橐缬褪且粋€(gè)復(fù)雜的混合物，其氧化產(chǎn)物也是一個(gè)復(fù)雜的混合物，對(duì)于這樣一個(gè)復(fù)雜的混合物，如果不經(jīng)分離處理，很難一起測定氧化的各個(gè)成分。必須通過不同的分離手段

61、和各種不同的吸附方法，才可能粗略地鑒別出幾種主要的氧化產(chǎn)物。</p><p>　　Hanson[23]發(fā)現(xiàn)了烴主要氧化產(chǎn)品是脂肪酸、芳香酸及少量的醇和酚。在Amoco Cadiz溢油經(jīng)太陽輻射后所產(chǎn)生的光氧化產(chǎn)物為硫茚亞砜，而對(duì)1991年的海灣戰(zhàn)爭中溢油的光氧化產(chǎn)物分析得知為蒽。溢油的光氧化對(duì)海洋環(huán)境的污染和生物的危害被許多人所忽視。研究發(fā)現(xiàn)，溢油中多環(huán)芳烴及其光氧化產(chǎn)物被認(rèn)為是溢油毒害作用的最重要來源，但定量的

62、影響因子至今尚不清楚[24]。溢油的光氧化產(chǎn)物，包括脂肪酮、芳香酮、醛、羧酸、脂肪酸、酯、環(huán)氧化物、硫氧化物、酚類、酐、鯤，脂肪醇和芳香醇等都具有生物毒性[22]。</p><p><b>　?。?）生物降解過程</b></p><p>　　生物降解是溢油風(fēng)化的重要過程之一，此過程對(duì)于溢油中不易蒸發(fā)成分的去除具有十分重要的意義。一般來說，直鏈烴類最容易被降解，研究表明

63、C44的烴類也能夠被降解，通常C10~C26范圍內(nèi)的烴類都可以被降解。與直鏈烴類相比，支鏈烴類就稍微難于降解，其中的高度支鏈化的異戊類烴類就更難降解了。環(huán)烷烴類對(duì)生物降解有很強(qiáng)的抵抗力，復(fù)雜的脂肪環(huán)狀化合物，如藿烷和甾烷幾乎被認(rèn)為是溢油中最難被降解的化合物[25]。Atlas[26]的研究結(jié)果表明，生物降解速度與環(huán)境溫度、鹽度、pH、營養(yǎng)鹽（包括磷、鐵、銨、硝酸鹽和亞硝鹽）等因素有關(guān)。其中，環(huán)境溫度的影響尤為顯著。溢油污染物的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜

64、，其降解速率越慢，中間代謝產(chǎn)物積累的機(jī)率越大。因此，石油污染物在海洋中存留的時(shí)間的長短與其結(jié)構(gòu)、數(shù)量及環(huán)境因素都緊密相關(guān)。</p><p>　　原油的大多數(shù)成分都是可以降解的，但是要定量描述生物降解過程確實(shí)很困難。最常用的方法是跟蹤一個(gè)降解成分和一個(gè)相對(duì)緩慢的降解成分，經(jīng)典組合是：十七烷和異十八烷，十八烷和植烷，然而由于異十八烷和植烷能夠稍微降解，所以這個(gè)方法只是在生物降解的初期有意義。為了更加準(zhǔn)確地定量生物降解

65、，特別是當(dāng)異十八烷和植烷被降解后，選用難以被生物降解的17α（H），21β（H）藿烷作為內(nèi)標(biāo)[27]。藿烷最初是由藍(lán)細(xì)菌合成，因此它被認(rèn)為是地球上最豐富的化學(xué)有機(jī)種，由于其豐富性和難降解性，選作生物降解的內(nèi)標(biāo)最合適不過了。</p><p>　　下圖是石油入海后循環(huán)轉(zhuǎn)化過程圖：</p><p>　　圖1進(jìn)入海洋環(huán)境中的石油轉(zhuǎn)化和歸宿</p><p>　　1.4.3

66、石油污染危害</p><p><b>　　（1）生態(tài)危害：</b></p><p>　?。ㄒ唬┯绊懞饨粨Q。油膜覆蓋于海面，阻斷O2、CO2等氣體的交換。O2的交換被阻礙導(dǎo)致海洋中的O2被消耗后無法由大氣中補(bǔ)充，CO2交換被阻首先破壞了海洋中CO2平衡，妨礙海洋從大氣中吸收CO2形成、鹽緩沖海洋pH值的功能，從而，破壞了海洋中溶解氣體的循環(huán)平衡。</p>

67、<p>　?。ǘ┯绊懝夂鲜褂谩Ｓ妥璧K陽光射入海洋，使水溫下降，破壞了海洋中O2、CO2的平衡，這也就破壞了光合作用的客觀條件。同時(shí)，分散和乳化油侵入海洋植物體內(nèi)，破壞葉綠素，阻礙細(xì)胞正常分裂，堵塞植物呼吸孔道，進(jìn)而破壞光合作用的主體。</p><p>　　（三）消耗海水中溶解氧。石油的降解大量消耗水體中的氧，然而海水復(fù)氧的主要途徑大氣溶氧又被油膜阻礙，直接導(dǎo)致海水的缺氧。</p>&l

68、t;p>　?。ㄋ模┒净饔?。石油中所含的稠環(huán)芳香烴對(duì)生物體呈劇毒，且毒性明顯與芳環(huán)的數(shù)目和烷基化程度有關(guān)。首先大分子化合物的絕對(duì)毒性很高，而在水中，低分子類由于具有很強(qiáng)的水溶性和后續(xù)的很大生物可利用率，也表現(xiàn)出劇烈毒性影響。烴類經(jīng)過生物富集和食物鏈傳遞能進(jìn)一步加劇危害。有證據(jù)表明烴類有致突變和致癌作用。而慢性石油污染的生態(tài)學(xué)危害更難以評(píng)估。</p><p>　?。ㄎ澹┤蛐?yīng)?？紤]到大洋是大氣中CO2的匯，

69、石油污染必將加劇溫室效應(yīng)，也可能促使厄爾尼諾現(xiàn)象的頻繁發(fā)生，從而間接加重“全球問題”。</p><p>　　（六）破壞濱海濕地。石油開發(fā)等人為活動(dòng)導(dǎo)致我國濱海濕地喪失嚴(yán)重。據(jù)初步估算[5]，我國累計(jì)喪失濱海濕地面積約219萬公頃，占濱海濕地總面積的50%。例如，雙臺(tái)子河口1987年天然蘆葦濕地面積為6.04萬公頃，2002年減少為2.4萬公頃，15年間減少了60.3%，蘆葦天然濕地喪失幅度高于全國平均水平。由于濱

70、海濕地消失，許多鳥類等珍稀動(dòng)物的生存受到嚴(yán)重威脅。</p><p>　?。ㄆ撸┙?jīng)多學(xué)科綜合性研究石油烴類污染對(duì)海洋生態(tài)學(xué)效應(yīng)的影響，產(chǎn)生共識(shí)，不同種類的生物和生物所處生長階段對(duì)不同烴類的敏感和反應(yīng)變化很大，生態(tài)系中存在著對(duì)烴類敏感或脆弱的環(huán)節(jié)；受損的生態(tài)系可以緩慢恢復(fù)，但需數(shù)年或數(shù)十年時(shí)間。</p><p><b>　?。?）社會(huì)危害：</b></p>

71、<p>　?。ㄒ唬┦臀廴緦?duì)漁業(yè)的危害。由于石油污染抑制光合作用，降低溶解氧含量，破壞生物生理機(jī)能，海洋漁業(yè)資源正逐步衰退，我國近海漁業(yè)年產(chǎn)量逐年下降，部分魚類瀕臨滅絕。烴類對(duì)于新興的海洋養(yǎng)殖業(yè)的傷害也不可忽視，一則被污染水域使養(yǎng)殖池?zé)o法正常換水，其惡劣水質(zhì)也會(huì)促使養(yǎng)殖對(duì)象大量死亡，灘涂貝類也因污染大量死亡。被烴類玷污的魚、蝦、貝類帶有臭味，失去食用價(jià)值[29]。</p><p>　　（二）石油污染刺激

72、赤潮的發(fā)生。據(jù)研究在石油污染嚴(yán)重的海區(qū)，赤潮的發(fā)生概率增加，雖然赤潮發(fā)生機(jī)理尚無定論，但應(yīng)考慮石油烴類在其中的作用。</p><p>　?。ㄈ┦臀廴緦?duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。海洋中的石油易附著在漁船網(wǎng)具上，加大清洗難度，降低網(wǎng)具效率，增加捕撈成本，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。而對(duì)海灘曬鹽廠，受污海水無疑難以使用。對(duì)于海水淡化廠和其他需要海水為原料的企業(yè)，受污海水必然大幅增加生產(chǎn)成本。</p><p>

73、　?。ㄋ模┦臀廴緦?duì)旅游業(yè)的影響。海洋石油極易貼岸而玷污海灘等極具吸引力的海濱娛樂場所，影響濱海城市形象。</p><p>　　1.5 海洋石油污染的防治</p><p>　　目前國際上通行的治理及回收石油的技術(shù)、方法分類推薦如下[7]：</p><p><b>　?。?）物理處理法</b></p><p>　　目前利

74、用物理方法和機(jī)械裝置消除海面及海岸帶油污的效率最高，但對(duì)于厚度小于0.3cm的薄油層和乳化油效果較差。</p><p>　?。ㄒ唬┣逦鄞案綄倩厥昭b置。回收裝置種類很多，其適用范圍不完全相同，常根據(jù)溢油狀況、海況、清污船功能選用設(shè)備。但隨海況和氣象條件的變化，其回收能力變化較大，條件越惡劣，工作效率越低甚至一無所獲，因而本法常用于良好海況。</p><p>　?。ǘ﹪蜋?。當(dāng)石油泄漏到海

75、面后，首先用圍油欄將其圍住，防止其擴(kuò)散，然后再處理、回收。圍油欄具有滯油性好，隨波性強(qiáng)，抗風(fēng)浪，使用方便，堅(jiān)韌牢固，易于維護(hù)，生物不易附著等性能。圍油欄不僅能防止油在水平方向擴(kuò)散，也能很好將其匯聚，但當(dāng)原油蒸出輕組分形成殘留物后，亦可在垂直方向擴(kuò)散，此時(shí)，可用圍油圈在垂直方向堵截，本法在海況惡劣時(shí)使用困難，效果也差，一般僅用于海灣。</p><p>　?。ㄈ┪筒牧?。吸油材料具有親油憎水性，可在其表面吸附石油，

76、然后通過回收吸油材料方式回收石油。其原料包括高分子材料、無機(jī)多孔物質(zhì)和纖維等。</p><p>　　（四）磁性分離。美國研究出親油憎水的磁性微粒，當(dāng)將它撒播在被污海域，則威力迅速溶于油中而使油呈磁性并被磁性、回收裝置清除。</p><p><b>　?。?）化學(xué)處理法</b></p><p>　　化學(xué)處理法有傳統(tǒng)化學(xué)處理法和現(xiàn)代化學(xué)處理法。傳統(tǒng)

77、化學(xué)處理法為燃燒法，即通過燃燒將大量浮油在短時(shí)間內(nèi)徹底燒凈，費(fèi)用低廉，效果好。但該法也存在不利的一面：不完全燃燒會(huì)放出濃煙，其中包括大量芳烴，它們也會(huì)污染海洋、大氣，且在近岸使用危險(xiǎn)甚大。該法多用于外?！，F(xiàn)代化學(xué)處理法指用化學(xué)處理劑改變海中油的存在形成，使其凝為油塊為機(jī)械裝置回收或乳化分散到海水中讓其自然消除。本法多用于惡劣海況、氣象條件下大面積除油，化學(xué)處理劑包括4 類：</p><p>　?。ㄒ唬┤榛稚?/p>

78、又稱消油劑）。目前應(yīng)用最廣泛的處理劑，適于0.05cm厚度以下油膜。其工作原理是將油粒分散成幾μm大的小油滴，使其易于和海水充分混合并利于海水中的化學(xué)降解和生物降解的發(fā)生，從而達(dá)到除油的目的。分散劑包括2部分：界面活性劑（促進(jìn)油乳化形成O/W型乳化液，并分布在油滴界面，防止小油滴重新結(jié)合或吸附到其他物質(zhì)上）和溶劑（溶解活性劑并降低石油黏度，加速活性劑與石油的融合）?；钚詣┲饕獮榉请x子型（常用脂肪酸、聚氟乙烯酯、失水山梨醣醇）；溶劑則用正

79、構(gòu)烷烴等，這些物質(zhì)毒性低，不易形成二次污染。消油劑的優(yōu)勢在于使用方便，不受氣象、海況影響，是惡劣條件下的首選，但它只易處理中低濃度油，且使用時(shí)有必要考慮它本身的毒性（要考慮對(duì)整個(gè)食物鏈的影響）。</p><p>　　（二）凝油劑?？墒褂湍绅こ砦镏敝劣蛪K或本身可吸油形成一種易于回收的凝聚物的物質(zhì)，適于厚度0.05～0.3cm的油膜。其工作原理依品種不同各不相同。如山梨醣醇衍生物類凝油劑對(duì)油有先富集再成膠的作用，對(duì)

80、輕質(zhì)油、薄油層均有效，毒性也低；而天然酯類凝油劑撒在油膜上后形成的油包水乳狀液黏度高，可用機(jī)械方法除去。采用凝油劑的優(yōu)點(diǎn)是毒性低，溢油可回收，不受風(fēng)浪流影響，能有效防止油擴(kuò)散，配合使用圍油欄和回收裝置可提高他們的效率。</p><p>　?。ㄈ┘蛣?。一種防止油擴(kuò)散的界面活性劑，相當(dāng)于化學(xué)圍油欄。工作原理是其所含表面活性成分可大大降低水的表面能，改變水油空氣三相界面張力平衡，驅(qū)使油膜變厚，達(dá)到控制油膜擴(kuò)散的作用

81、。但隨油膜厚度增加其效果下降。它對(duì)薄油層先匯聚后抑?jǐn)U散，對(duì)1～1.5cm厚度的油層僅能控制擴(kuò)散，而對(duì)厚油層只能降低擴(kuò)散速度，且每隔一定時(shí)間就需追加投料1次，在使用后要及時(shí)用物理方法回收。集油劑的活性成分為不揮發(fā)的失水山梨醣醇酯、十八碳烯醇等，而溶劑則用低分子醇、酮類。這些成分毒性低，在良好氣象條件下特別適用于內(nèi)海薄油層的清除。</p><p>　?。ㄋ模┏两祫?。它可使石油吸附沉降到海底，但這樣會(huì)將油污染帶到水域底

82、部，危害底棲生物，一般僅在深海區(qū)使用。</p><p><b>　　（3）生物處理法</b></p><p>　　在天然環(huán)境中存在一些具有降解石油烴類的噬油微生物，它們也是石油烴類的自然歸宿之一。所謂生物處理法，即是人工選擇、培育，甚至改良這些噬油微生物，然后將其投放到受污海域，進(jìn)行人工石油烴類生物降解。在自然環(huán)境中細(xì)菌、真菌、酵母菌、霉菌都能參與烴類降解。在海洋中細(xì)

83、菌和酵母菌為主要降解者。目前發(fā)現(xiàn)超過700種菌類參與降解。微生物的降解速度與油的運(yùn)動(dòng)、分布、形態(tài)和體系中的溶解氧含量有關(guān)。使用生物降解法的優(yōu)點(diǎn)在于迅速、無殘毒、低成本，是目前研究的重點(diǎn)。微生物降解石油烴的速率主要與微生物的種類和數(shù)量及其介質(zhì)的溫度有關(guān)，還與石油組分的性質(zhì)和分散的程度有關(guān)，分散程度大，降解的速率也大。</p><p>　?。╝）海洋中降解石油烴的微生物種類與分布特點(diǎn)</p><p

84、>　?、俸Ｑ笾薪到馐蜔N的微生物種類</p><p>　　國外在20世紀(jì)40年代就開展了細(xì)菌降解油污的研究[29-31] ，中國這方面的研究始于20世紀(jì)70年代末期。研究表明，在海洋中存在著大量能夠降解石油的微生物，它們的種類組成和土壤、淡水中降解石油微生物有很大不同。據(jù)報(bào)道能夠降解海洋石油污染物的微生物有200多種，分屬于70個(gè)屬，其中細(xì)菌40個(gè)屬[32]。</p><p>　　②

85、海洋中降解石油烴微生物的分布特點(diǎn)</p><p>　　海洋中石油降解微生物的分布特點(diǎn)為近海、海灣等石油污染嚴(yán)重的地區(qū)，石油降解微生物的數(shù)量亦多。在遠(yuǎn)洋，石油降解微生物的數(shù)量和石油的多少無關(guān)，而與細(xì)菌數(shù)量多少有關(guān)，即海水中養(yǎng)分多則細(xì)菌數(shù)量多，相應(yīng)地石油降解微生物也多。因此在外洋由于營養(yǎng)貧乏，石油降解微生物很少，一旦受到污染，不容易很快消除，后果較為嚴(yán)重。降解石油烴微生物通常生長在油水界面上，而不是油液中。</

86、p><p>　?。╞）石油烴微生物降解機(jī)理</p><p>　　石油是鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴以及少量非烴化合物的復(fù)雜混合物。烷烴的代謝機(jī)理是脫氫作用、羥化作用和氫過氧化作用。通常正烷烴的生物降解是由氧化酶系統(tǒng)酶促進(jìn)行的，也可以直接脫氫形成烯，烯再進(jìn)一步氧化成醇、醛，最后形成脂肪酸；或鏈烷烴氧化成為一種烷基過氧化氫，然后直接轉(zhuǎn)化成脂肪酸。有的微生物還可以通過亞末端氧化，形成仲醇，再依次氧化成酮、

87、酯，酯水解形成伯醇和脂肪酸，再進(jìn)一步氧化分解。一些微生物能將烯烴代謝為不飽和脂肪酸并產(chǎn)生某些雙鍵的位移或產(chǎn)生甲基化，形成帶支鏈的脂肪酸，再進(jìn)行降解[33]。</p><p>　　環(huán)烷烴在石油餾分中占有較大比例，是石油烴中難于受到微生物攻擊的烴類。環(huán)烷烴沒有末端甲基，它的生物降解原理和鏈烷烴的亞末端氧化相似，混合功能氧化酶氧化產(chǎn)生環(huán)烷醇，然后脫氫形成酮，進(jìn)一步氧化得內(nèi)酯，或直接開環(huán)，生成脂肪酸。</p>

88、<p>　　苯與短鏈烷基苯在脫氫酶及氧化還原酶的作用下，經(jīng)二醇的中間過程代謝成鄰苯二酚和取代基鄰苯二酚，后者可在鄰位或間位處斷裂，形成羧酸。</p><p>　　多環(huán)芳烴在原油中的含量雖然只占0.1%左右，但由于其潛在毒性、致癌性及致畸誘變作用，因此它們?cè)诃h(huán)境中的行為和歸宿不容忽視。多環(huán)芳烴的降解首先通過微生物產(chǎn)生的加氧酶，進(jìn)行定位氧化反應(yīng)。真菌產(chǎn)生單加氧酶，加氧原子到苯環(huán)上，形成環(huán)氧化物，然后，加

89、入H2O產(chǎn)生反式二醇和酚。細(xì)菌產(chǎn)生雙加氧酶，加雙氧原子到苯環(huán)上，形成過氧化物，然后氧化成順式二醇，脫氫產(chǎn)生酚。代謝產(chǎn)生的物質(zhì)一方面可以被微生物利用合成細(xì)胞成分，一方面也可以氧化成CO2和H2O[34]。</p><p>　?。╟）海洋石油污染的生物修復(fù)技術(shù)</p><p>　　20世紀(jì)80年代末美國在ExxonVadez油輪石油泄露的生物修復(fù)項(xiàng)目中，短時(shí)間內(nèi)清除了污染，治理了環(huán)境，是生物修

90、復(fù)成功應(yīng)用的開端，同時(shí)也開創(chuàng)了生物修復(fù)在治理海洋污染中的應(yīng)用[35-37]。石油污染的海面和海灘通?？刹捎靡韵?種方式進(jìn)行生物修復(fù)：投加表面活性劑，增加石油與海水中微生物的接觸面積；投加高效降解石油的微生物，增加微生物的種群數(shù)量；投加N、P等營養(yǎng)源，促進(jìn)土著微生物對(duì)石油的降解。由于表面活性劑可能具有毒性并在環(huán)境中積累，引入高效降解菌不能對(duì)土著微生物保持長久的競爭優(yōu)勢，同時(shí)也會(huì)引起相應(yīng)的生態(tài)和社會(huì)問題，不同學(xué)者對(duì)是否應(yīng)該投入高效微生物以及

91、高效微生物是否在生物修復(fù)中起作用意見不一、分歧較大，因此對(duì)投加營養(yǎng)鹽進(jìn)行石油污染海洋環(huán)境生物修復(fù)研究相對(duì)較多[36,38-39]。目前，國外開發(fā)的營養(yǎng)鹽主要有3種形式[40] ：</p><p>　?、倬忈屝?。該類型營養(yǎng)鹽具有合適的釋放速率，通過海潮可以將營養(yǎng)物質(zhì)緩慢地釋放出來。</p><p>　?、谟H油型。親油肥料可使?fàn)I養(yǎng)鹽“溶解”到油中，在油相中螯合的營養(yǎng)鹽可以促進(jìn)細(xì)菌在表面生長。&

92、lt;/p><p>　　③水溶型。該類產(chǎn)品會(huì)被海水溶解，可以解決下層水體及沉積物的污染問題。</p><p>　　海洋石油污染物的微生物降解是一個(gè)復(fù)雜的過程，受石油組分與理化性質(zhì)、環(huán)境條件以及微生物群落組成等多方面因素的制約，N和P營養(yǎng)的缺乏是海洋石油污染物生物降解的主要限制因子。在海洋石油污染物生物降解基礎(chǔ)上發(fā)展起來的生物修復(fù)技術(shù)，在海洋石油污染治理中發(fā)展?jié)摿薮?，并且已?jīng)取得了一系列成果，

93、引起了眾多學(xué)者的關(guān)注，但目前仍然存在一些問題，如見效慢，受理化及環(huán)境因子影響較大，前期研究困難且費(fèi)用昂貴，毒性和安全性問題等。本文認(rèn)為以微生物降解為基礎(chǔ)，配合使用不會(huì)影響生物生長、繁殖的化學(xué)處理劑，將更好的處理海洋中的石油，這些都應(yīng)是今后需要深入研究和改進(jìn)的地方。</p><p>　　1.6 研究區(qū)域概況</p><p>　　杭州灣位于中國浙江省東北部，西起澉浦—西三閘斷面，東至揚(yáng)子角—

94、鎮(zhèn)海角連線。有錢塘江注入，是一個(gè)喇叭形海灣。灣口寬約95千米，自口外向口內(nèi)漸狹，到澉浦為20公里。海寧一帶僅寬3千米。自乍浦至倉前，七堡至聞家堰一帶水下形成巨大的沙坎（洲），長130千米，寬約27千米，厚約20米。北側(cè)金山衛(wèi)一乍浦之間的沿岸海底有一巨大的沖刷槽，最深約40米。</p><p>　　1.6.1 地理簡況</p><p>　　杭州灣底形態(tài)自灣口至乍浦地勢平坦；從乍浦起，以0.

95、1～2‰的坡度向西抬升，在錢塘江河口段形成巨大的沙坎。杭州灣北岸為長江三角洲南緣，沿岸深槽發(fā)育；南岸為寧紹平原，沿岸灘地寬廣。</p><p>　　灣底的地貌形態(tài)和海灣的喇叭形特征，使這里常出現(xiàn)涌潮或暴漲潮。杭州灣以海寧潮（錢塘潮）著稱，是中國沿海潮差最大的海灣，歷史上最大潮差曾達(dá)8.93米（澉浦）。灣外為舟山群島。</p><p>　　1.6.2 歷史形成</p><

96、;p>　　杭州灣的形成與長江三角洲的伸展和寧紹平原成陸密切相關(guān)。泥沙以海域來沙為主，其中長江來沙對(duì)杭州灣的形成起著重要作用。物質(zhì)以顆粒勻細(xì)的細(xì)粉沙為主，極為松散，抗沖能力小。冰后期海侵以來，長江三角洲的南沙嘴曾伸展到王盤山。</p><p>　　公元3～4世紀(jì)后，由于長江流域山地大量開發(fā)，固體徑流增多，使三角洲迅速向東發(fā)展，灣口東移。灣口地形改變使外海潮流愈益受到約束，促進(jìn)潮流強(qiáng)度增加，從而又引起灣內(nèi)地形的

97、改變。杭州灣中，漲潮主流多經(jīng)王盤山北，北岸岸線緩慢后退；落潮主流一般經(jīng)王盤山南，因流速沿程降低，南岸發(fā)生淤積。兩岸局部皆有海塘圍護(hù)。灣域潮汐能源甚豐。灣口王盤洋為舟山漁場的一部分，兩側(cè)海涂已逐步圍墾利用。航運(yùn)條件較好，沿北岸深槽可通航萬噸海輪。孫中山曾擬在此建東方大港。乍浦陳山碼頭和杭州灣口南岸甬江口鎮(zhèn)海港可泊海輪。杭州灣畔海鹽縣建有中國第一座自行設(shè)計(jì)和建造的秦山核電站。</p><p><b>　　1

98、.7 立題背景</b></p><p>　　21世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，海洋開發(fā)將成為當(dāng)代我國重要的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。但自上世紀(jì)我國經(jīng)濟(jì)起飛以來，環(huán)境保護(hù)（尤其是海洋環(huán)境）、廢棄物無害處理未能跟上經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐，以至于到本世紀(jì)初我國相當(dāng)面積海域的環(huán)境質(zhì)量惡化，嚴(yán)重阻礙了沿海地區(qū)工農(nóng)業(yè)及海洋產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。石油烴類作為眾多海洋污染物中毒性最大的物質(zhì)之一，其危害已波及全球；目前，石油烴類已被聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UN

99、EP）列為重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象之一。而造成污染的原因主要體現(xiàn)在：石油的海上運(yùn)輸頻繁使海上溢油事故發(fā)生幾率增大；港口裝卸油作業(yè)頻繁，存在溢漏油的隱患；油輪的大型化增添了發(fā)生重大海上溢油事故的可能性，提高了溢油處理的難度；海上油田石油勘探開發(fā)中的泄漏和采油廢水排放等。石油類污染物的危害主要表現(xiàn)在對(duì)人和動(dòng)物、土壤、和天然水體的危害和影響，石油類物質(zhì)中的芳香烴類物質(zhì)對(duì)人體的毒性較大，尤其是雙環(huán)和三環(huán)為代表的多環(huán)芳烴毒性更大，可以通過呼吸、皮膚粘膜接觸、

100、食用含污染物的食物等途徑都可能把這些物質(zhì)引入人體，影響人體多種器官的正常功能，引起的癥狀包括：皮膚、肺、膀胱和陰囊癌癥、接觸性皮炎、皮膚過敏、色素沉著和痤瘡。就我國而言，石油烴類污染的蔓延應(yīng)對(duì)我國近年海</p><p><b>　　2 實(shí)驗(yàn)部分</b></p><p><b>　　2.1 實(shí)驗(yàn)流程</b></p><p&g

101、t;　　采集水樣→酸化萃取→紫外分光光度計(jì)測定</p><p><b>　　2.2 分析方法</b></p><p>　　2.2.1 海水樣品基本理化性質(zhì)分析</p><p>　　海洋溢油在各種環(huán)境因素的作用下，會(huì)發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)和生物變化過程。這些過程可以歸結(jié)分為三大類：擴(kuò)展、漂移和風(fēng)化。擴(kuò)展過程是指海面油膜由于其自身的特征而導(dǎo)致的面

102、積增大油膜厚度減小的過程；漂移過程是在海洋環(huán)境動(dòng)力因素作用下，溢油的遷移運(yùn)動(dòng)，包括水平方向的漂移、擴(kuò)散以及垂直方向的參混、懸浮過程；風(fēng)化是指能夠引起溢油組成性質(zhì)改變的所有過程，它主要包括蒸發(fā)、溶解、乳化、光化學(xué)氧化、生物降解、顆粒物的吸附和沉降及生物降解作用等。在這些變化過程中海水的理化性質(zhì)（如pH、溫度、鹽度、密度、黏度、濁度以及和油水界面張力等）對(duì)其也有很大影響。</p><p>　?。?）海水pH值的測定&

103、lt;/p><p>　　pH是表示溶液酸堿度的一種指標(biāo)，理論上pH是氫離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)，即pH=-lgaH+。常用的測量方法有比色法和酸度計(jì)法。比色法測量是以含有指示劑的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液制作標(biāo)準(zhǔn)色列，據(jù)水樣顯色后的顏色確定其pH值，測量精度較差。目前比較精確的pH測量都需要用電化學(xué)方法，就是根據(jù)能斯特公式，用酸度計(jì)測量電池電動(dòng)勢來確定pH。該方法常用pH玻璃電極為指示電極（接酸度計(jì)的為負(fù)極），飽和甘汞電極為參比電極（接酸

104、度計(jì)的正極），與被測溶液組成電池。pH的測量是相對(duì)的，每次測量的pH試液都是與其pH最接近的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液進(jìn)行對(duì)比的，測量結(jié)果的準(zhǔn)確度首先決定于標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液pHs值的準(zhǔn)確度。水樣的貯存容器可用聚乙烯塑料瓶或硬質(zhì)玻璃瓶，測定海水pH水樣用量為50mL。</p><p>　?。?）渾濁度、懸浮物樣品</p><p>　　濁度是表現(xiàn)水中懸浮物對(duì)光線透過時(shí)所發(fā)生的阻礙程度。水中含有泥沙、粉塵、微細(xì)有

105、機(jī)物、浮游動(dòng)物和其他微生物等懸浮物和膠體物都可以使水中呈現(xiàn)濁度。可用濁度計(jì)來測定。濁度計(jì)發(fā)出光線，使之穿過一段樣品，并從與入射光呈90°的方向上檢測有多少光被水中的顆粒物所散射。這種散射光測量方法稱作散射法。任何真正的濁度都必須按這種方式測量。濁度計(jì)既適用于野外和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的測量，也適用于全天候的連續(xù)監(jiān)測?？梢栽O(shè)置濁度計(jì)，使之在所測濁度值超出安全標(biāo)準(zhǔn)時(shí)發(fā)出警報(bào)。</p><p>　　2.2.2 海水樣品