如何清除海上浮油?

来源:新京报   发布时间:2015-05-20 23:06:49 

钻井平台“深水地平线”发生爆炸而引发的漏油事故已经被控制住了。不过,此次事故的影响还在持续。事故造成的油污面积一度达到近1000平方千米。泄漏到海中的石油,将要如何清除,又会给当地的海洋生态带来什么样的影响?这是人类必须研究和思考的问题。

多重危害 能入水,能入气

说起石油对大海的污染,首先要知道石油是什么。石油是棕黑色可燃黏稠液体,是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。注意,这里的关键词是“混合物”。虽然我们在电视上看到的石油经常是黑乎乎的一团东西,但其实它是由多种不同的东西组成的。石油中的油质是一种颜色很浅、很轻、挥发性很强的东西,而胶质和沥青质是深色、比较重,有较强黏性不易挥发的物质。

石油不同成分的组成决定了石油的物理性质。对于工业来说,石油的不同成分可以为人类做出不同的贡献,但如果石油泄漏到海水里,它们就会“各尽其力”共同祸害环境。

华东理工大学资源与环境工程学院鲁军教授说,总体上来说石油就像食用油和汽油一样,比水轻。它们会浮在水面上,形成几厘米厚的油层。颜色深的石油会挡住阳光,让海水里的藻类死亡。而当石油随着海水扩散,会形成面积很大的油膜,阻止空气向水里溶解,大量鱼类可能会因为缺氧而死。这和鱼缸的水面被食用油污染,会让金鱼窒息而死是一个道理。

石油中比较轻、容易挥发的物质会污染空气,而比较重的部分进入海洋食物链会污染海产品。石油中最富毒性的物质之一是芳烃类物质。大家都知道苯是一种毒性很强的东西,芳烃类的物质就带有苯环。

鲁军说,虽然石油从总体上来说比水轻,但它是混合物,成分有很多种。一般来说,毫米级的石油滴都会浮在水面上,但微米级的石油滴经常会“溶解”在水里,在水中漂浮,可能会进入海洋食物链,污染海产品。

而石油本身的物理性质会对动物造成致命伤害。它会进入鸟类的羽毛,破坏羽毛的隔热、防水能力,使鸟类抵御温度变化的能力大大减弱,在海水里的浮力也大大减弱,同时也对它们的飞行能力造成了重大影响。鸟类清理羽毛时会吃进石油,会造成它们肝、肾和消化器官的损害。大多数受到石油泄漏伤害的鸟类都会因此死亡,除非有人为干预。海洋哺乳动物也会受到和鸟类相似的影响。

方法一 先把浮油围住

不用身临其境,从电视上看到那些挣扎的海鸟,就可以知道石油对海洋环境的危害有多大。所以最好的办法是减少海面上的石油泄漏事故。根据美国科学院的数据,从上世纪60年代起,因为更严格的惩罚措施和更好的船体设计,石油泄漏的情况大大减少。不幸的是,石油泄漏并没有被完全消除。在1990年到1999年之间,平均每年有15万吨的石油倾泄在海上。而且,超级油轮并非海上石油泄漏的唯一危险,海上钻井平台、水下油管、海岸边的储油罐、石油精炼厂都有可能造成石油泄漏。美国墨西哥湾石油泄漏正是“深水地平线”号钻井平台爆炸造成的。

如果石油泄漏在海上,人们应当怎么办呢?澳大利亚石油生产和勘探协会(APPEA)的官方网站上提出的观点是,如果可能,尽量不管它。如果这些石油污染面积较小,不会祸及海岸,或者对和海洋有关的产业产生重大影响,最好的办法就是不管它,让大自然来处理它。风、太阳、洋流、海浪等自然因素会驱散和蒸发掉大多数的石油。鲁军说,在海洋里就有可以“吃”石油的细菌,假以时日,这些石油都会自动被降解。

如果泄漏的石油量太大,威胁到海岸和海水养殖场,就应当采取果断措施人工减少海面和海岸上的石油。第一步是用漂浮围栏围住石油。因为石油是浮在水面上的,所以在风浪比较小的时候,可以用漂浮围栏围住它们不让其蔓延。这些漂浮围栏有些是充气的,有些是用比水轻的材料做的,一般都高出水面一米左右,有些就“坐”在波浪上,还有些会向水下伸展出一米的“裙子”。不过,漂浮围栏在大风大浪的情况下就没法使用了——事实上,在大风浪面前,任何人工制止浮油蔓延的方法都无能为力。

方法二 物理化学齐用

把石油围住了,就要想办法对付它们。首先想到的方法是烧掉它们。不过,烧掉石油会产生空气污染,还有可能引起火灾,所以要谨慎使用。

对于水面的浮油,可以使用“汲油船”让油水分离。有的汲油船把油水混合物吸进船上的罐子里,然后用离心机分离,再把水排到海里。还有的船上的人用铲子之类的工具把浮油撇到船上。还可以用类似海绵之类的东西把油吸到里面,这种东西用化纤可以做,也可以用头发之类的天然纤维。鲁军说,用这些方法吸上来的石油还可以再利用。它的里面会掺进一些海水,但这对现代石化工业来说不是问题。

为了获取石油,有时候可以在其中加上“凝油剂”。它可以让水中的石油从液体状态变成半固体状态,甚至像橡胶一样的固体状态。这种物体容易捞取,也可以避免石油向空气中挥发苯、甲醛、丙酮等物质。这种固化剂对环境的危害相对较小。一些固化剂生产商宣称,这种固化石油可以被再利用生产沥青或者人造橡胶,甚至用作一种灰烬很少的燃料。

还有一种方法正相反,它不让石油固化,而是让它们和水更好地结合。“分散剂”打破石油完整的油膜,让它们在海水中分散成一个个的小油滴。鲁军说,分散剂的原理和肥皂去污的原理很相似。当肥皂分子与油污分子相遇的时候,肥皂的亲水基溶于水,而亲油基则溶于油中,就能使原来互不相溶的油和水联系起来,也就是说,它能把油“拆散”到水里。

溶于水的小油滴表面积更大,更容易和水中的微生物结合,可以更快地降解。不过,分布在水里的小油滴会对海底的藻类和珊瑚造成毒害,也会污染海鲜产品。所以,无论是凝油剂还是分散剂,都有可能对海水造成污染,所以使用时要小心。

方法三 “吃油菌”是双刃剑

油污处理工作中,听起来最“高科技”的方法是投放“吃油细菌”。

北大工学院能源与资源系的一位教授表示,降解石油的微生物在自然界本身就存在,其中细菌占大部分。如果没有石油,它们就会降解海洋本身存在的其他有机物。现在人工投放的主要是自然存在的菌种,一般不利用基因工程培养的菌种,因为对基因工程培养的微生物的野外投放的审核程序非常严格。

把可以降解石油的细菌从自然环境中分离出来主要是靠培养手段,不断施加选择压力,最终选择出所要的菌种。针对不同的温度,不同的海水盐分,不同的石油成分,不同的酸碱度,需要不同的细菌。现在利用细菌降解石油主要用在修复海上小规模溢油、陆地石油污染等方面的治理。如果是大规模的海上石油泄漏,一般都先用物理、化学方法收集泄漏石油,直到剩下一些很难收集的石油,再用微生物降解。

降解海面的石油需要大量的微生物,它们看起来是什么样子呢?北大教授说,这些撒在海水里的细菌看起来有的像干粉,有的像液体,被称为“菌剂”。降解石油绝不会是一种细菌的作用,肯定是一个协同作用,“团队作战”。

至于要多长时间才能把石油完全降解,和环境条件有很大关系,比如环境的冷热,在阿拉斯加和赤道的分解速度肯定不一样。还和石油的成分有关,重油越多分解越困难,再有海水盐分比较高,营养物质比较少,分解也会比较困难。总的来说,肯定不会是一天两天就能分解完的。这个速度和细菌的生物量、活性、存活时间也有很大关系。

理论上说,细菌会把石油分解成二氧化碳、水,还有一部分转化成菌体的物质。还会剩下一些难以降解的物质长期存在于自然环境中。在石油被降解之后,细菌失去食物,会大量死亡,少数会以孢子等形态继续存在。

鲁军表示,微生物需要的营养物质是碳、氮、磷,它们的比例大约是10051。石油里有足够多的碳,但是氮、磷之类的营养物质需要人为提供,这些营养物质有可能造成海水的富营养化,富营养化的结果是造成藻类大。所以往水里投放细菌要格外小心。相对来说,在岸上的石油污染因为易于控制,更适合投放细菌。另外,好氧细菌分解石油需要耗氧,而厌养菌有可能产生甲烷、硫化物等物质,也就是会“发臭”,会对海水有一定的污染。

总之,人类对付石油污染有“十八般兵器”,哪一般都很难除尽石油,同时难免伤及自己,所以它们最好永远没有被使用的机会。

Copyright © 2004-2021 hycfw.com Inc. All Rights Reserved. 山东海洋网络科技有限公司 版权所有
用微信扫描二维码
分享至好友和朋友圈
x