連續系統模擬語言
[拼音]:shiyou wuran
[英文]:oil pollution
在石油的開採、煉製、貯運、使用的過程中,原油和各種石油製品進入環境而造成的汙染。當前主要是石油對海洋的汙染,已成為世界性的嚴重問題。
石油汙染的主要汙染物是各種烴類化合物──烷烴、環烷烴和芳烴等。石油汙染物數量巨大,據估計,近年來,因人類活動每年排入海洋的石油及其製品達1000萬噸左右。其中,通過河流排入海洋的廢油約有500萬噸,船舶的排放和事故溢油約150萬噸,海底油田洩漏和井噴事故排放約100多萬噸。另外,逸入大氣中的石油烴,每年約有400萬噸沉到地球表面。
石油在環境中的物理化學變化
石油或其製品進入海洋等水域後,可發生複雜的物理和化學變化,如擴充套件、蒸發、溶解、乳化、光化學氧化、形成瀝青塊等。石油入海後首先在水面迅速擴充套件形成油膜,隨後分裂為大小不等的片狀或帶狀油膜,隨風漂移。油膜擴充套件的速度和麵積,受風、海浪、海流和油的物理化學特性的影響。
蒸發作用是海洋油汙染自然消失的重要因素。蒸發速度隨石油各種組分的分子量、沸點以及油膜表面積和厚度、風力和溫度而不同。含碳原子數小於15的烴(沸點小於250℃)入海後10天內便被蒸發掉,含碳原子數在15~25的烴(沸點250~400℃)蒸發速度很慢,含碳原子數大於 25的烴(沸點大於400℃)不容易蒸發。低分子烴和有些極性化合物還會從海面溶入海水中。海面的石油經過蒸發和溶解,比重逐漸增大,最後形成瀝青塊。
石油入海後,在渦流、風浪等的攪動下,容易發生乳化作用。乳化有兩種形式:油包水乳化和水包油乳化。前者穩定,後者較不穩定而容易消失。
海面油膜在光和微量元素的作用下發生光化學氧化反應。這是石油化學降解的主要途徑,但對這一過程目前還了解很少。
石油經過蒸發和溶解作用失去較輕的組分,而形成緻密的分散粒子或吸附在其他顆粒物上,最後沉降到海底。在海流和海浪的作用下,沉入海底的石油或石油氧化產物還可再上浮到海面。
海洋生物對石油的降解和吸收
在海洋中,微生物在降解石油烴方面起著重要的作用。烴類氧化菌廣泛分佈於海水和底泥中,不同的石油烴可被不同種類的氧化菌分解。海藻和海洋動物也能降解一些石油烴。微生物氧化降解石油烴,要消耗大量的溶解氧,有些降解過程的中間產物對魚類是有害的。浮游植物和定生海藻可直接從海水中吸收或吸附溶解的石油烴類。海洋動物可吞食吸附有石油的顆粒物質,溶於水中的石油可通過食道或鰓進入它們的體內。在清潔海水中,海洋動物體內積累的石油烴可較快地排出。
危害
石油汙染可帶來嚴重的後果。這不僅是因為石油的各種成分都有一定的毒性,還因為它具有破壞生物的正常生活環境,造成生物機能障礙的物理作用。
油膜隔絕了大氣與海水的氣液交換,石油膜的生物分解和自身的氧化作用,消耗水中大量的溶解氧,致使海水缺氧。油膜減弱了太陽輻射透入海水的能量,影響海洋綠色植物的光合作用。海面油膜沾汙海獸皮毛和海鳥羽毛,使它們失去保溫、游泳和飛行的能力。
分散油和乳化油對一切海洋生物都是致命性的。它們破壞海洋浮游植物體內的葉綠素,阻滯細胞分裂而使之大量死亡,從而破壞海洋生態系統的平衡。分散油和乳化油能引起魚鰓發炎壞死,使迴圈系統產生紊亂。原油沉降於潮間帶和淺水海底,使一些動物幼蟲、海藻孢子失去適宜的固著基質。粘度大的油分可堵塞水生動物的呼吸和進水系統,使之窒息死亡。
在水中含油濃度為0.01ppm時,魚類在一天內就出現油臭,食用價值降低。濃度為20ppm時,魚類不能生存。石油汙染對魚苗和魚卵的危害更大。海水含油濃度為0.01ppm時,畸形魚苗可達23~40%,0.1ppm時孵化的魚苗都有缺陷,存活期僅1~2天。石油汙染會破壞海濱風景區和海濱浴場,有時還會使海面著火。海洋如果受到石油嚴重汙染,要經過5~7年,海區生物才能重新繁殖起來。