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石油污染是指在開採、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污染。當前主要是石油對海洋的污染,已成為世界性的嚴重問題。

1 石油污染 -簡介


 

石油污染的黎巴嫩海灘石油污染的黎巴嫩海灘

石油污染是指在石油、石油產品在冶鍊、開採、加工和運輸的過程中,產生大量含油廢水、有害的廢泥漿以及其他一些污染物,污染周邊土壤、河流、地下水以及海洋等生態環境的現象。石油及石油產品中含有對人和動物有害的物質,一旦發生井噴或泄漏,將對生活在油氣田附近的人和動物構成致命威脅。




 

 

 

 

2 石油污染 -分類

石油及石油產品會嚴重污染人類賴以生存的土壤、水體以及空氣,併產生嚴重後果。

(一)土壤污染

石油污染土壤以後會迅速滲透到土壤中,殺死土壤中的微生物,從而改變土壤成分,改變地表生態,遭受污染的地區可能在幾十年甚至上百年的時間內都會寸草不生。許多研究表明.一些石油烴類進入動物體內后,對哺乳類動物及人類有致癌、致畸、致突變的作用。土壤的嚴重污染會導致石油烴的某些成分在糧食中積累,影響糧食的品質,並通過食物鏈,危害人類健康。

(二)水體污染
石油及石油產品對水體的污染主要有海洋、江河湖泊、地下水污染。

石油污染最主要發生在海洋。據統計,每年通過各種渠道泄人海洋的石油和石油產品,約佔全世界石油總產量的0.5%.傾注到海洋的石油量達200~1000萬噸,由於航運而排人海洋的石油污染物達160~200萬噸.其中1/3左右是油輪在海上發生事故導致石油泄漏造成的。中國海上各種溢油事故每年約發生500起.沿海地區海水含油量已超過國家規定的海水水質標準2~8倍,海洋石油污染十分嚴重。海洋石油污染危害是多方面的.如在水面形成油膜.阻礙了水體與大氣之間的氣體交換:油類粘附在魚類、藻類和浮游生物上,致使海洋生物死亡,並破壞海鳥生活環境,導致海鳥死亡和種群數量下降。石油污染還會使水產品品質下降.造成經濟損失。

河流湖泊水體污染主要是受煉製石油產生的廢水以及石油產品造成的。在煉油工業中,有大量含油廢水排出,由於排放量大,常超出水體的自凈能力,易形成油污染。另外.油輪洗艙水以及船舶在水域中航行時所產生的主要污染物油污,也會對水域造成污染。這些污染使河流、湖泊水體以及底泥的物理、化學性質或生物群落組成發生變化.從而降低了水體的使用價值,甚至危害到人的健康。

隨著石油的大規模勘探、開採,石油化工業的發展及其產品的廣泛應用,石油及石油化工產品對於地下水的污染已成為不可忽視的問題。石油和石油化工產品,經常以非水相液體(NAPL)的形式污染土壤、含水層和地下水。當NAPL的密度大於水的密度時,污染物將穿過地表土壤及含水層到達隔水底板,即潛沒在地下水中,並沿隔水底板橫向擴展:當NAPL密度小於水的密度時,污染物的垂向運移在地下水面受阻,而沿地下水面(主要在水的非飽和帶)橫向廣泛擴展。NAPL可被孔隙介質長期束縛,其可溶性成份還會逐漸擴散至地下水中,從而成為一種持久性的污染源。

(三)空氣污染

石油的燃燒產生的硫的氧化物二氧化硫和三氧化硫會嚴重污染大氣。硫氧化物對人體的危害主要是刺激人的呼吸系統.吸人後誘發慢性呼吸道疾病,甚至引起肺水腫和肺心性疾病。如果大氣中同時有顆粒物質存在,顆粒物質吸附了高濃度的硫氧化物、可以進入肺的深部,就會大大地加大危害程度。石油燃燒產生的氮的氧化物和硫的氧化物在高空中為雨雪沖刷。溶解,雨成為了酸雨;這些酸性氣體成為雨水中雜質硫酸根、硝酸根和銨離子,會嚴重污染土壤以及水體,造成生態的失衡。


污染大氣的碳氫化合物主要是由於廣泛應用石油、天然氣作為燃料和工業原料而造成的。在城市裡,有一半以上的碳氫化物是由車輛排出的。其次是石油化工生產和以石油作溶劑的油漆、塗料、油墨等在製造和使用過程中也有碳氫化合物蒸發逸出。

3 石油污染 -治理方法


(一)土壤石油污染治理

2O世紀8O年代以前.治理石油烴污染土壤還僅限於物理和化學方法,即熱處理和化學浸出法。熱處理法是通過焚燒或煅燒,可凈化土壤中大部分有機污染物。但同時亦破壞土壤結構和組分,且價格昂貴而很難實施。化學浸出和水洗也可以獲得較好的除油效果。但所用的化學試劑的二次污染問題限制了其應用。早在2O世紀7O年代。為了解決輸油管線和儲油罐發生故障漏油和溢油時土壤被石油污染的問題,美國埃索研究和工程公司就已經開始尋找清潔的生物解決方法,並且其實驗室研究找到一種有效的「細菌播種法 ,開了生物修復石油污染土壤先河。上世紀8O年代以來,污染土壤的生物修復技術越來越引起人們的關注.生物修復技術也取得了很大進步,正在逐漸成熟。

生物修復是利用生物的生命代謝活動減少土壤環境中有毒有害物的濃度,使污染土壤恢復到健康狀態的過程。目前,治理石油烴類污染土壤的生物修復技術主要有兩類:一類是微生物修復技術,按修復的地點又可分為原位生物修復和異位生物修復;另一類是植物修復法。

1.微生物修復技術 

(1)原位生物修復技術

原位處理方法是將受污染土壤在原地處理。處理期間.土壤基本不被攪動,最常見的就地處理方式是土壤的水飽和區進行生物降解。除了要加人營養鹽,氧源(多為H202)外:還需引入微生物以提高生物降解的能力。有時,在污染區挖一組井.並直接注入適當的溶液,這樣就可以把水中的微生物引入到土壤中。地下水經過一些處理后,可以恢復和再循環使用,在地下水循環使用前,還可以/JNA+壤改良劑。

污染土壤經過處理,所有多環芳烴的降解都很明顯,但是.三環和多環芳烴的降解率一般明顯低於60%。因為就地處理對溫度較敏感。所以只能在氣溫大於8℃的月份進行。在一定的時間內。原位處理不可能有效地去除大多數多環芳烴,而且這種方法因受溫度和土壤類型的影響而具有一定的局限性。

(2)異位生物修復技術

異位生物修復主要包括現場處理法、預製床法、堆制處理法、生物反應器和厭氧生物處理法。

a.現場處理法

近年來國外石油烴污染生物處理的研究很多,其中土壤耕作處理是現場處理土壤污染常用的方法。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,並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.預製床法

現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遷移。預製床的設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。預製床的底面為滲透性低的物質,如高密度的聚乙烯或粘土。將污染土壤轉移到預製床上,通過施肥、灌溉,調節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。與同一區域的原位處理技術相比,預製床處理對三環和三環以上的多環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挖掘起來,防止污染物向地下水或更大的地域擴散.運輸到一個經過處理的地點(布置防止滲漏底,通風管道等)堆放,形成上升的斜坡,並進行生物處理。堆製法是生物修復技術中的一種新型替代技術。堆制處理過程對污染土壤中的多環芳烴降解,多環芳烴的降解隨著苯環數的增加而降低。當多環芳烴的初始濃度提高約5O倍時,除熒、蒽外,其他多環芳烴的降解隨著污染濃度的提高而降低。

d.生物反應器法

生物反應器法是將污染土壤置於一專門的反應器中處理。生物反應器一般建在現場或特定的處理區。通常為卧鼓形和升降機形,有間隙式和連續式兩種。因為反應器可使土壤與微生物及其他添加物如營養鹽,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。生物反應器處理的過程為:先挖出土壤與水混合為泥漿,然後轉入反應器。為了提高降解速率,常在反應器先前處理的土壤中分離出已被馴化的微生物,並將其加入到準備處理的土壤中.

e.厭氧生物修復法

修復受石油烴污染土壤的研究已開發了生物堆層、堆肥及土壤泥漿反應器等好氧修復工藝,但分離獲得某些降解菌時。一些降解菌伴有產生高生態風險的產物。最近的研究表明以厭氧還原脫氯為特徵的厭氧微生物修復技術有很大的潛力。

(2)植物修復技術

目前,對土壤有機污染的生物修復研究較多,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。植物生物修復是利用植物體內對某些污染物的積累、植物代謝過程對某些污染物的轉化和礦化,植物根圈與根莖的共生關係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。

植物修復的方式包括植物提取、植物降解和植物穩定化三種。植物提取是指利用植物吸收積累污染物,待收穫后才進行處理。收穫可以進行熱處理,微生物處理和化學處理。植物降解是利用植物及相關微生物區系將污染物轉化為無毒物質。植物穩定化是指植物在同土壤的共同作用下.將污染物固定,以減少其對生物與環境的危害。植物根際使土壤環境發生變化,起到了改善和調節作用,從而有利於污染物的降解。因此通過選擇適當植物和調控土壤條件等手段.可以實現污染土壤的快速修復。

植物生物修復是一項利用太陽能動力的處理系統.具有處理費用低,減少場地破壞等優點而受到普遍重視。據美國實踐,種植管理的費用在每公頃200~1000美元之間.即每年每立方米的處理費為0.02~1.00美元.比物理化學處理的費用低幾個數量級。

(二)水體石油污染治理

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範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後再對污染水進行處理。

(1)海洋、江河、湖泊水體治理

水柵水體石油污染治理

對海洋、江河、湖泊石油污染治理,目前僅限於化學破乳、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。防止油水合二為一的唯一選擇是噴洒清除劑,因為只有化學藥劑才能使原油加速分解,形成能消散於水中的微小球狀物。清除水面石油污染還有一些物理方法,如用抽吸機吸油,用水柵和撤沫器刮油,用油纜阻擋石油擴散。英國有一位農場主發明了一種用機編禾草排治理石油污染的方法,不僅能防止石油在海中擴散,而且能吸收比自身質量多15倍的石油,可防止油輪流出的石油污染水岸,禾草中又以大麥秸稈治污最為有效。1992年,一艘油輪在舍德蘭群島附近失事後,在海上放置了22千米長的禾草排,從而保護了海濱浴場和漁場不致遭受污染。而俄羅斯莫斯科精細化工科學院的教授奧列格.喬姆金研製出了用農作物廢料清除石油污染的全新方法。演示實驗中,喬姆金在一盆水中擠了幾滴重油,水盆中頓時漂起了一層薄薄的油花。緊接著喬姆金向水盆中撒人了一小撮稻米殼,幾分鐘后水盆中的油跡開始減少,二小時后水盆中的油跡完全消失了。

而對收集上來的污水以及石油工廠排出來的石油污水採用生物處理法。生物處理法也稱生化處理法。生物處理法是處理廢水中應用最久、最廣和相當有效的一種方法。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。

(2)地下水體治理

對地下水石油污染治理,採用水動力學方法,通過抽水井或注水井控制流場,可以防止石油和石油化工產品污染的進一步擴大,同時對抽取出來的受污染的地下水進行處理。

近年來。臭氧氧化技術對石油污染的地下水處理取得了很大進展。經臭氧氧化反應后,水體中有機物種類增加,經過一定時間接觸氧化反應后,苯系物和稠環芳烴類在水中的相對含量有較大幅度下降,但酯、醛、酮類和烷烴類在水中的相對含量卻大幅上升。一般認為,水中芳香烴物質危害性較大,多具有較大的毒性和致癌性,而烷烴、酯類和其他低分子物質的危害性小得多。由上我們可以看出.臭氧氧化法是把危害性大的污染物轉化為危害小的污染物.污染水體沒有得到根本治理,因此臭氧氧化法與吹脫、活性炭吸附、生物氧化等處理方法配合使用,才能得到良好的處理效果。

(三)空氣石油污染治理

石油對空氣的污染僅限於其所含的具有揮發性的物質以及輕質石油產品了,而不像對於土壤和水體,石油中的粘稠膠體可以在這兩者中成片成塊的形成時間很長的污染。雖然如此,石油產品對空氣的污染是非常嚴重的,對空氣相對於水體更具有流動和擴散性,治理更加困難。到目前為止,對於石油產品對空氣污染還沒有一種很好的治理方法,局限於採用控制油氣排放等措施,如制定汽車尾氣排放標準等.而具體的污染治理方法還有待於人類進行探討和研究。

4 石油污染 -重大污染事件

1967年3月,賴比瑞亞油輪「托雷峽谷」號在英國錫利群島附近海域沉沒,12萬噸原油傾入大海,浮油漂至法國海岸。

1978年3月,賴比瑞亞油輪「阿莫科·加的斯」號在法國西部布列塔尼附近海域沉沒,23萬噸原油泄漏,沿海400公里區域受到污染。

1979年6月,墨西哥灣一處油井發生爆炸,100萬噸石油流入墨西哥灣,產生大面積浮油。

1989年3月,美國埃克森公司「瓦爾德斯」號油輪在阿拉斯加州威廉王子灣擱淺,泄漏5萬噸原油。沿海1300公里區域受到污染,當地鮭魚和鯡魚近於滅絕,數十家企業破產或瀕臨倒閉。這是美國歷史上最嚴重的海洋污染事故。

1991年1月,海灣戰爭期間,伊拉克軍隊撤出科威特前點燃科威特境內油井,多達100萬噸石油泄漏,污染沙烏地阿拉伯西北部沿海500公里區域。

1992年12月,希臘油輪「愛琴海」號在西班牙西北部拉科魯尼亞港附近觸礁擱淺,后在狂風巨浪衝擊下斷為兩截,至少6萬多噸原油泄漏,污染加利西亞沿岸200公里區域。

1996年2月,賴比瑞亞油輪「海上女王」號在英國西部威爾士聖安角附近觸礁,14.7萬噸原油泄漏,致死超過2.5萬隻水鳥。

1999年12月,馬爾他籍油輪「埃里卡」號在法國西北部海域遭遇風暴,斷裂沉沒,泄漏1萬多噸重油,沿海400公里區域受到污染。

2002年11月,賴比瑞亞籍油輪「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千公裏海岸受污染,數萬隻海鳥死亡。

2007年11月,裝載4700噸重油的俄羅斯油輪「伏爾加石油139」號在刻赤海峽遭遇狂風,解體沉沒,3000多噸重油泄漏,致出事海域遭嚴重污染。

201 0 年 4 月,位於美國南部墨西哥灣的「深水地平線」鑽井平台發生爆炸,事故造成的原油泄漏形成了一條長達 100多公里的污染帶,造成嚴重污染

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