1、石油污染及其治理,石油簡介,石油的性質(zhì)因產(chǎn)地而異，密度為0.8 -1.0g/cm3，粘度范圍很寬，凝固點差別很大（30 -60攝氏度），沸點范圍為常溫到 500攝氏度以上，可溶于多種有機溶劑，不溶于水，但可與水形成乳狀液。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，燃料油和汽油在2012年組成世界上最重要的多次次能源之一。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。2012年開采的石油88%被用作燃料，其它的12%作為化工業(yè)的原料。實際上，石油是一種不可再生原料，許多人擔(dān)心石油會用盡以及帶來的后果。 世界海洋面積3.6億平方 千米，約為陸地的2.4倍

2、。大陸架和大陸坡約5500萬平方千米，相當(dāng)于陸上沉積盆地面積的總和。地球上已探明石油資源的1/4和最終可采儲量的45%， 埋藏在海底。世界石油探明儲量的蘊藏重心，將逐步由陸地轉(zhuǎn)向海洋。,石油成分,原油的成分主要有：油質(zhì)（這是其主要成分）、膠質(zhì)（一種粘性的半固體物質(zhì)）、瀝青質(zhì)（暗褐色或黑色脆性固體物質(zhì)）、碳質(zhì)（一種非碳氫化合物）。石油由碳氫化合物為主混合而成的，具有特殊氣味的、有色的可燃性油質(zhì)液體！天然氣是以氣態(tài)的碳氫化合物為主的各種氣體組成的，具有特殊氣味的、無色的易燃性混合氣體。在整個的石油系統(tǒng)中分工也是比較細的：構(gòu)成石油的化學(xué)物質(zhì)，用蒸餾能分解。原油作為加工的產(chǎn)品，有煤油、苯、汽油、石蠟、

3、瀝青等。嚴(yán)格地說，石油以氫與碳構(gòu)成的烴類為主要成分。分子量最小的4種烴，全都是煤氣。 石油是一種烴類化合物，很多烴都具有毒性。特別有一種芳香烴，是能夠致癌的。還有一些低沸點的飽和烴，能夠引起身體麻醉。因此在一些事故中，有些人因呼吸時間過長，造成昏迷。這些烴類如果濃度較高，能夠破壞細胞，使細胞壞死。此外汽車燃燒石油排出來的尾氣含有很多一氧化碳，一氧化碳是引起心絞痛的重要因素，心臟病患者如果呼吸一氧化碳多會引起中毒。,石油污染,石油污染是指石油開采、運輸、裝卸、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。石油漂浮在海面上，迅速擴散形成油膜，可通過擴散、蒸發(fā)、溶解、乳化、光降解以

4、及生物降解和吸收等進行遷移、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，此外還可破壞海濱風(fēng)景，影響海濱美學(xué)價值。石油污染防治，除控制污染源，防止意外事故發(fā)生外，可通過圍油欄、吸收材料、消油劑等進行處理。石油類的污染已是我國水環(huán)境中的第二大類污染物。 來源一：加油站滲漏 來源二：油輪油管等運輸工具泄露 來源三：突發(fā)原油泄露事故,歷年重大石油污染事件,1、1967年 3月“托利卡尼翁”號油輪在英吉利海峽觸礁失事是一起嚴(yán)重的海洋石油污染事故。該輪觸礁后，10天內(nèi)所載的11.8萬噸原

5、油除一小部分在轟炸沉船時燃燒掉外，其余全部流入海中，近140公里的海岸受到嚴(yán)重污染。受污海域有 25000多只海鳥死亡，5090的鯡魚卵不能孵化，幼魚也瀕于絕跡。為處理這起事故，英、法兩國出動了42艘船，1400多人使用10萬噸消油劑，兩國為此損失 800多萬美元。,托利卡尼翁號觸礁,2、1978年3月16M/T天堂”號的姐妹船“阿莫戈-卡迪茲”號滿載160.45萬桶原油，23萬噸原油。因方向舵被一個巨浪損壞導(dǎo)致失控，撞上90英尺(約合27.4米)深的巖礁，使得這艘油輪斷為兩截，迅速沉入海底，到那時，船上全部的原油全部泄漏到海里。在盛行風(fēng)和潮水的聯(lián)合作用下，泄漏的原油漂到200英里(約合322

6、公里)以外的法國西部布列塔尼附近海域沉沒，野生動物因此遭遇重創(chuàng)，共計有2萬只海鳥、9000噸重的牡蠣以及數(shù)百萬像海星和海膽這樣棲息于海底的動物死亡。,被石油污染的海面,3、史上最嚴(yán)重的海上油田井噴事故是墨西哥灣“Ixtoc-I”油井井噴，該井1979年6月發(fā)生井噴，一直到1980年 3月24日才封住，共漏出原油47.6萬噸，使墨西哥灣部分水域受到嚴(yán)重污染。由于世界石油運輸主要依靠海上運輸，而油船在航行中擱淺、碰撞、觸礁、起火爆炸以及船體本身結(jié)構(gòu)破損等造成的溢油事故，在世界各地，每年大約溢出原油20萬噸40萬噸。,4、1983年，伊朗瑙魯茲海上油田在兩伊戰(zhàn)爭中多次經(jīng)歷戰(zhàn)火，雖未造成人員傷亡，但卻

7、泄漏了大量原油。由于該地區(qū)當(dāng)時屬于戰(zhàn)區(qū)，伊朗用了半年時間才撲滅燃燒的油井。伊拉克直升機還對附近一個鉆井平臺發(fā)動過襲擊，造成原油泄漏，直至1985年5月才撲滅，此時距事故已經(jīng)過去了兩年，造成73.3萬桶(相當(dāng)于10萬噸)的原油泄漏。這幾起事故共造成瑙魯茲油田8000萬加侖(約合26萬噸)的原油泄漏，20名工人在試圖撲滅燃燒的油井時遇難。,5、1989年3月24日，美國9.5萬噸級的“?？肆滞郀柕缕潯碧栍洼喸诎⒗辜又莸耐踝訛秤|礁，船體破裂，2.32萬桶的原油泄漏在海上。油膜覆蓋了大約1600平方千米的海水。數(shù)千公里海岸線布滿石油，造成直接、間接生態(tài)破壞，1030萬只海鳥死亡，約4000頭海獺

8、死亡， 恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)需要 525年。,6、1991年5月初，“ABT夏日”號在伊朗哈爾克島裝上了26萬噸的重油，5月28日，火災(zāi)引發(fā)了大爆炸，“ABT夏日”號被摧毀，船上的32名船員有五人死亡。到6月1日，海面浮漂的原油大部分已經(jīng)燃燒掉，“ABT夏日”號殘骸也沉入海底。,7、1992年12月，希臘油輪“愛琴?！碧栐谖靼嘌牢鞅辈坷启斈醽喐鄹浇|礁擱淺，后在狂風(fēng)巨浪沖擊下斷為兩截，至少6萬多噸原油泄漏，污染加利西亞沿岸200公里區(qū)域。 8、1996年2月，利比里亞油輪“海上女王”號在英國西部威爾士圣安角附近觸礁，14.7萬噸原油泄漏，致死超過2.5萬只水鳥。,9、1991年初爆發(fā)的海灣戰(zhàn)爭，是二

9、次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，最現(xiàn)代化的一場激烈戰(zhàn)爭。戰(zhàn)爭雙方傷亡人數(shù)并不多，但消耗的物資卻是驚人的，特別是石油資源遭到人類有史以來最大的破壞。在海灣戰(zhàn)爭期間，約有700余口油井起火，每小時噴出1900噸二氧化硫等污染物質(zhì)飄到數(shù)千公里外的喜馬拉雅山南坡、克什米爾河谷一帶，造成了全球性污染，并造成地中海、整個海灣地區(qū)以及伊朗部分地區(qū)降“石油雨”，嚴(yán)重影響和危害人體健康。,戰(zhàn)爭中流入海洋的石油所造成的污染和破壞更是驚人。據(jù)估計，1990年8月2日至1991年2月28日海灣戰(zhàn)爭期間，先后泄入海灣的石油達150萬噸。1991年多國部隊對伊拉克空襲后，科威特油田到處起火。1月22日科威特南部的瓦夫臘油田被炸，濃煙蔽

10、日，原油順海岸流入波斯灣。形成的油膜展寬16公里，長90公里，逼近巴林，危及沙特。,1991年1月晚些時候，薩達姆下令從科威特撤退的伊拉克軍隊打開石油管道、油井甚至停泊在港口的油輪的閥門，據(jù)估計，從1月23日至27日，至少有2.4億加侖(最多可能達4.6億加侖)的原油流入內(nèi)陸和波斯灣。作為人類歷史上最嚴(yán)重的原油泄漏事故，海灣戰(zhàn)爭漏油事故估計向波斯灣外泄了800萬桶原油。浮油覆蓋的最大區(qū)域達到101X42英里(約合163X68公里)，厚度達5英寸(約合12.7厘米)。,油膜導(dǎo)致沙特阿拉伯的捕魚作業(yè)完全停止，這一海域的生物群落受到嚴(yán)重威脅。浮油層已對海岸邊一些海水淡化廠造成污染，以淡化海水作為生活

11、用水的沙特阿拉伯面臨淡水供應(yīng)的困難。這次海灣戰(zhàn)爭釀成的油污染事件，使波斯灣的海鳥身上沾滿了石油，無法飛行，只能在海灘和巖石上待以斃命。其他海洋生物也未能逃過這場災(zāi)難，鯨、海豚、海龜、蝦蟹以及各種魚類都被毒死或窒息而死，成為這場戰(zhàn)爭的最大受害者。,10、1999年12月，馬耳他籍油輪“埃里卡”號在法國西北部海域遭遇風(fēng)暴，斷裂沉沒，泄漏1萬多噸重油，沿海400公里區(qū)域受到污染。 11、2002年11月，利比里亞籍油輪“威望”號在西班牙西北部海域解體沉沒，至少6.3萬噸重油泄漏。法國、西班牙及葡萄牙共計數(shù)千公里海岸受污染，數(shù)萬只海鳥死亡。 12、2007年11月，裝載4700噸重油的俄羅斯油輪“伏爾

12、加石油139號”在刻赤海峽遭遇狂風(fēng)，解體沉沒，3000多噸重油泄漏，致出事海域遭嚴(yán)重污染。,13、2010年4月20日，美國一座海上鉆井平臺發(fā)生爆炸，引發(fā)墨西哥灣原油泄漏事件，給經(jīng)濟和環(huán)境帶來空前的災(zāi)難。,BP在墨西哥灣石油污染事件中的補救措施,全球海洋石油污染現(xiàn)狀,石油入海后會發(fā)生什么變化？,石油入海后即發(fā)生一系列復(fù)雜變化，包括擴散，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)移等過程。這些過程在時、空上雖有先后和大小的差異，但大多是交互進行的。 擴散 入海石油首先在重力、慣性力、摩擦力和表面張力的作用下，在海洋表面迅速擴展成薄膜，進而在風(fēng)浪和海流作用下被分割

13、成大小不等的塊狀或帶狀油膜，隨風(fēng)漂移擴散。擴散是消除局部海域石油污染的主要過程。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，能促進石油的擴散。 蒸發(fā) 石油在擴散和漂移過程中，輕組分通過蒸發(fā)逸入大氣，其速率隨分子量、沸點、油膜表面積、厚度和海況而不同。含碳原子數(shù)小于12的烴在入海幾小時內(nèi)便大部分蒸發(fā)逸走，碳原子數(shù)在1220的烴的蒸發(fā)要經(jīng)過若干星期，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重要因素。通過蒸發(fā)作用大約消除

14、泄入海中石油總量的1/41/3。,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。擴散、蒸發(fā)和氧化過程在石油入海后的若干天內(nèi)對水體石油的消失起重要作用，其中擴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，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，

15、前者較穩(wěn)定，常聚成外觀像冰淇淋狀的塊或球，較長期在水面上漂??；后者較不穩(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，也加速生物對石油的吸收。 沉積 海面的石油經(jīng)過蒸發(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，烴類氧化菌廣泛分布于海水和海底泥中（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

16、。海洋動物會攝食吸附有石油的顆粒物質(zhì)，溶于水中的石油可通過消化道或鰓進入它們的體內(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，海洋動物體內(nèi)積累的石油可以比較快地排出。迄今尚無證據(jù)表明石油烴能沿著食物鏈擴大。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、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。實驗證明，油從水中消失一半所需的時間，在溫度為10C時大約為 1個半月；當(dāng)水溫升至1820C時，為20天；而在2530C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。,

17、石油污染的影響和危害,對環(huán)境的影響 石油在海面形成的油膜能阻礙大氣與海水之間的氣體交換，影響了海面對電磁輻射的吸收、傳遞和反射。長期覆蓋在極地冰面的油膜，會增強冰塊吸熱能力，加速冰層融化，對全球海平面變化和長期氣候變化造成潛在影響。海面和海水中的石油會溶解鹵代烴等污染物中的親油組分，降低其界面間遷移轉(zhuǎn)化速率。石油污染會破壞海濱風(fēng)景區(qū)和海濱浴場。如1983年12月，“東方大使”號油輪在青島膠州灣觸礁擱淺，溢油3000多噸，嚴(yán)重地污染了青島海濱及膠州灣。,被污染的風(fēng)景區(qū),對生物的危害 油膜減弱了太陽輻射透入海水的能量，會影響海洋植物的光合作用。油膜沾污海獸的皮毛和海鳥羽毛，溶解其中的油脂物質(zhì)，使它

18、們失去保溫、游泳或飛行的能力。石油污染物會干擾生物的攝食、繁殖、生長、行為和生物的趨化性等能力。受石油嚴(yán)重污染的海域還會導(dǎo)致個別生物種豐度和分布的變化，從而改變?nèi)郝涞姆N類組成。高濃度的石油會降低微型藻類的固氮能力，阻礙其生長，終而導(dǎo)致其死亡。沉降于潮間帶和淺水海底的石油，使一些動物幼蟲、海藻孢子失去適宜的固著基質(zhì)或使其成體降低固著能力。石油會滲入大米草和紅樹等較高等的植物體內(nèi)，改變細胞的滲透性等生理機能，嚴(yán)重的油污染甚至?xí)?dǎo)致這些潮間帶和鹽沼植物的死亡。石油對海洋生物的化學(xué)毒性，依油的種類和成分而不同。通常，煉制油的毒性要高于原油，低分子烴的毒性要大于高分子烴，在各種烴類中，其毒性一般按芳香烴

19、、烯烴、環(huán)烴、鏈烴的順序而依次下降。石油烴對海洋生物的毒害，主要是破壞細胞膜的正常結(jié)構(gòu)和透性，干擾生物體的酶系，進而影響生物體的正常生理、生化過程。如油污能降低浮游植物的光合作用強度，阻礙細胞的分裂、繁殖，使許多動物的胚胎和幼體發(fā)育異常、生長遲緩;油污還能使一些動物致病，如魚鰓壞死、皮膚糜爛、患胃病以至致癌。,對水產(chǎn)業(yè)的影響 海洋石油污染會改變某些經(jīng)濟魚類的洄游路線；沾污魚網(wǎng)、養(yǎng)殖器材和漁獲物；著了油污的魚、貝等海產(chǎn)食品，難于銷售或不能食用。,石油污染治理,土壤 生物修復(fù)技術(shù) (1)原位生物修復(fù)技術(shù) 石油污染水體修復(fù)直接采用BDB-a生物降解菌修復(fù)，在污染區(qū)建池、防滲處理，階段性定量投入BDB

20、-a生物降解菌，污染水體被修復(fù)后COD、BOD等指標(biāo)均得到控制，無論排海、回注最終達標(biāo)準(zhǔn)。 (2)異位生物修復(fù)技術(shù) a現(xiàn)場處理法 被污染的廢物施在土壤上。通過施肥、灌溉和加石灰等管理措施，保持氧氣、水分和pH的最合適值，并進行耕作以改善土壤的通氣狀況，確保在污染廢物和下面土層中污染物的降解。降解過程所用的微生物多為土著微生物。但是要提高效果還需要引入馴化的微生物。 b預(yù)制床法 現(xiàn)場處理中土壤耕作處理最大的缺陷是污染物可能從處理區(qū)遷移。預(yù)制床的設(shè)計可以使污染物的遷移量減至最小，因為它具有濾液收集和控制排放系統(tǒng)。預(yù)制床的底面為滲透性低的物質(zhì)，如高密度的聚乙烯或粘土。將污染土壤轉(zhuǎn)移到預(yù)制床上，通過施

21、肥、灌溉，調(diào)節(jié)pH，有時還加入微生物和表面活性劑，使其最適合污染物的降解。與同一區(qū)域的原位處理技術(shù)相比，預(yù)制床處理對三環(huán)和三環(huán)以上的多環(huán)芳烴的降解率明顯提高。,c堆制處理法 土壤的堆制處理就是將受污染的土壤從污染地區(qū)挖掘起來，防止污染物向地下水或更大的地域擴散運輸?shù)揭粋€經(jīng)過處理的地點(布置防止?jié)B漏底，通風(fēng)管道等)堆放，形成上升的斜坡，并進行生物處理。堆制法是生物修復(fù)技術(shù)中的一種新型替代技術(shù)。堆制處理過程對污染土壤中的多環(huán)芳烴降解，多環(huán)芳烴的降解隨著苯環(huán)數(shù)的增加而降低。當(dāng)多環(huán)芳烴的初始濃度提高約50倍時，除熒、蒽外，其他多環(huán)芳烴的降解隨著污染濃度的提高而降低。 d厭氧生物修復(fù)法 修復(fù)受石油烴污染

22、土壤的研究已開發(fā)了生物堆層、堆肥及土壤泥漿反應(yīng)器等好氧修復(fù)工藝，但分離獲得某些降解菌時。一些降解菌伴有產(chǎn)生高生態(tài)風(fēng)險的產(chǎn)物。最近的研究表明以厭氧還原脫氯為特征的厭氧微生物修復(fù)技術(shù)有很大的潛力。 e生物反應(yīng)器法 生物反應(yīng)器法是將污染土壤置于一專門的反應(yīng)器中處理。生物反應(yīng)器一般建在現(xiàn)場或特定的處理區(qū)。通常為臥鼓形和升降機形，有間隙式和連續(xù)式兩種。因為反應(yīng)器可使土壤與微生物及其他添加物如營養(yǎng)鹽，表面活性劑等徹底混合，能很好的控制降解條件，因而處理速度快，效果好。生物反應(yīng)器處理的過程為：先挖出土壤與水混合為泥漿，然后轉(zhuǎn)入反應(yīng)器。為了提高降解速率，常在反應(yīng)器先前處理的土壤中分離出已被馴化的微生物，并將其

23、加入到準(zhǔn)備處理的土壤中,植物修復(fù)技術(shù) 目前，對土壤有機污染的生物修復(fù)研究較多，但是，多集中在微生物作用上。事實上，植物對污染物的去除起著直接和間接的重要作用。植物生物修復(fù)是利用植物體內(nèi)對某些污染物的積累、植物代謝過程對某些污染物的轉(zhuǎn)化和礦化，植物根圈與根莖的共生關(guān)系增加微生物的活性的特點。加速土壤污染物降解速度的過程。 植物修復(fù)的方式包括植物提取、植物降解和植物穩(wěn)定化三種。植物提取是指利用植物吸收積累污染物，待收獲后才進行處理。收獲可以進行熱處理，微生物處理和化學(xué)處理。植物降解是利用植物及相關(guān)微生物區(qū)系將污染物轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)。植物穩(wěn)定化是指植物在同土壤的共同作用下將污染物固定，以減少其對生物與

24、環(huán)境的危害。植物根際使土壤環(huán)境發(fā)生變化，起到了改善和調(diào)節(jié)作用，從而有利于污染物的降解。因此通過選擇適當(dāng)植物和調(diào)控土壤條件等手段可以實現(xiàn)污染土壤的快速修復(fù)。 植物生物修復(fù)是一項利用太陽能動力的處理系統(tǒng)具有處理費用低，減少場地破壞等優(yōu)點而受到普遍重視。據(jù)美國實踐，種植管理的費用在每公頃2001000美元之間即每年每立方米的處理費為002100美元比物理化學(xué)處理的費用低幾個數(shù)量級。,水體 水體石油污染和土壤治理不同，水具有流動性，不及時處理會使污染范圍以很快的速度不斷擴大。因此水體石油污染首先是控制污染然后再對污染水進行處理。 而對收集上來的污水以及石油工廠排出來的石油污水采用生物處理法。生物處理法也稱生化處理法。生物處理法是處理廢水中應(yīng)用最久、最廣和相當(dāng)有效的一種方法。它是利用自然界存在的各種微生物，將廢水中有機物進行降解，達到廢水凈化的目的。而各地江河、海洋、湖泊，為避免生物入侵帶來潛在危害，研究中建議采用本土微生物修復(fù)。同時，本土微生物的地域性優(yōu)勢表現(xiàn)明顯。,地表水體治理 對海洋、江河、湖泊石油污染治理，目前僅限于化學(xué)破乳、氧化處理方法進行分解處理和機械物理的方法進行凈化吸附。清除海洋、江河、湖泊石油污染是非常困難的。 第1步是切斷污染源，阻止浮油區(qū)繼續(xù)擴大。 除控制污染源，防止意