海洋石油污染(1)

海洋石油污染,背景资料：回顾近40年全球严重石油泄漏事件 石油污染对海洋生态系统的影响 对海洋石油污染的治理 微生物在处理海洋石油污染中的应用,1.回顾近40年全球严重石油泄漏事件,1. 2007年11月装载4700吨重油的俄罗斯油轮“伏尔加石油139”号在刻赤海峡遭遇狂风，解体沉没，3000多吨重油泄漏，致出事海域遭严重污染。 2. 2002年11月利比里亚籍油轮“威望”号在西班牙西北部海域解体沉没，至少6.3万吨重油泄漏。法国、西班牙及葡萄牙共计数千公里海岸受污染，数万只海鸟死亡。 3. 1999年12月马耳他籍油轮“埃里卡”号在法国西北部海域遭遇风暴，断裂沉没，泄漏1万多吨重油，沿海400公里区域受到污染。 4. 1996年2月利比里亚油轮“海上女王”号在英国西部威尔士圣安角附近触礁，14.7万吨原油泄漏，致死超过2.5万只水鸟。,近期发生的石油泄漏事件 1.墨西哥湾石油漏油 2010年4月20日夜间，位于墨西哥湾的“深水地平线”钻井平台发生爆炸并引发大火，大约36小时后沉入墨西哥湾，11名工作人员死亡。据悉，这一平台属于瑞士越洋钻探公司，由英国石油公司(BP)租赁。钻井平台底部油井自4月24日起漏油不止。事发半个月后，各种补救措施仍未有明显突破，沉没的钻井平台每天漏油达到5000桶，并且海上浮油面积在4月30日统计的9900平方公里基础上进一步扩张。此次漏油事件造成了巨大的环境和经济损失，同时，也给美国及北极近海油田开发带来巨大变数。,相关图片,2.渤海之殇“康菲中国”石油泄漏事件,2011年6月渤海湾蓬莱19-3油田作业区B平台、C平台先后发生两起溢油事故，该油田由中海油和美国康菲石油公司的全资子公司康菲中国石油合作开发，作业方为美国康菲石油中国有限公司(简称康菲中国)。5天后，经国家海洋局监测，发现溢油并没有完全得到控制。 国家海洋局向康菲中国提出“两个彻底”的要求，即在8月31日前彻底排查溢油源，彻底封堵溢油，确保不再发生新的溢油风险。9月2日，国家海洋局认定，事发油田的作业方康菲中国没有如期完成“两个彻底”的要求，同时责令蓬莱19-3全油田停止回注、停止钻井、停止油气生产作业。 9月4日，康菲中国在其官方网站通报了蓬莱19-3钻井停产的具体进展。最终到2011年9月5日为止，事发油田正式全面停产。目前，本次溢油事故造成污染的海洋面积至少为5500平方公里，其中劣四类海水海域面积累计约870平方公里，而对于周边渔民的损失以及对于临近污染海域生活的居民影响还无法预计。,相关图片,2.石油污染对海洋生态系统的影响,海洋石油污染会对海洋生态系统产生巨大的破坏作用。这主要表现在以下两个方面： 1. 石油对海洋生物的影响 石油污染直接影响海洋生物的生存和发展，破坏了物种的多样性，从根本上影响了生态系统的结构和功能基础。多样性是反映群落功能的生物学特征，是生态系统发展均衡的一个指示。多样性大的种群，具有更复杂的营养通道，更多的营养链和侧链，与密度有关的种群控制机能可通过多途径起作用，群落的稳定性也越大。因此，生态系统多样性的丧失，也就必然导致生态系统复杂性的丧失。 以下是石油对主要的几类海洋生物的影响： （1）对珊瑚虫的影响 珊瑚虫与其他海洋动物的重要不同是它们不能以逃跑来摆脱石油污染，也不能隐藏于任何一个“安全”的角落里。珊瑚虫海洋环境的变化特别敏感，因此海洋石油污染很可能导致珊瑚虫的大面积死亡和毁灭。,(2) 对海洋生物幼体的影响 海洋生物的幼体，对石油中致命的轻芳烃物质及其衍生物都十分敏感，这是因为它们的神经中枢和呼吸器官都很接近其表皮，其表皮都很薄，有毒物质很容易侵入体内。而且幼体运动能力较差，不能及时逃离污染区域。 (3) 对海洋底栖生物的影响 石油泛滥后，相当一部分的石油污染衍生物质，甚至石油颗粒会渐渐地沉人海底。底栖生物上常附着厚厚的一层石油污染物，使其难以生存。 (4) 对鱼类的影响 多环芳香烃碳氢化合物能够在海洋生物，特别是底栖生物组织和器官中聚集起来。当这些中了毒的海洋生物被鱼类食用后，后者也会中毒。另外，观察发现，在石油污染区域，死亡的鱼的鳃里布满了许多微小的油滴，或者是粘力很强的乳状液体。,(5) 对棘皮动物的影响 棘皮动物对海水中的任何物质都有敏感性，对石油污染更是如此。“马鲁”号油船失事以后，观察结果证实，原来存在着大量海星和海胆的海区，在遭受石油污染后的6年内，没有发现海星、海胆重新活动，表明石油污染对海星和海胆等棘皮动物的潜在威胁是很大的。 (6) 对蟹类的影响 美国海洋生物学家们研究了1969年发生于美国东部海域的一次中等程度的石油泛滥事件的后果指出，直到1976年，石油泛滥海区蟹子的总数量还没有恢复到1969年以前的水平。而且石油污染对蟹类幸存者的危害有种种表现，例如动作滞缓、发育畸形、生长缓慢等。直到石油泛滥后的4一5年内，在蟹类生物细胞组织中，仍发现遗存着石油衍生物质的痕迹。直到1976年，在海湾底部的石油污染沉积物中，仍然保存着十分显著的污染痕迹。 (7) 对鸟类的影响 与海洋有关系的鸟类，也是石油污染的牺牲品。科学家们研究指出，仅北海和北大西洋因石油污染而丧生的鸟类，每年就达10万只以上，而这实际上只占死去的海鸟总量的10%。鸟类死亡的原因是，石油污染物充满了鸟类羽毛间的空隙，从而破坏了羽毛的保温性能而容易使其受冷致死。另外，海鸟还常把石油或其衍物生吞进肚里，使其内部功能受到致命损伤。,2.石油对海洋生境的影响,环境污染往往导致生境的单一化，使某些生物丧失了生存的环境，从而生态系统多样性的丧失也成为必然。当受到海洋石油污染后，群落中生物种类减少，降低了种间竞争的相互作用，使留下的耐污种类的个体增多，以致受污染环境中群落的多样性比正常环境内少，而其重复性高。 举一个典型的例子。1997年俄国Nakhodka油轮溢油，对日本海岸的影响调查结果是：某些物种，如帽贝C. toreuma在溢油后增长速度很快，表明溢油后其密度（数量）曾大量下降，生物死于溢油污染或迁移到其它地方。而P. saccharina lanx却不是这样。这些生物对石油污染物影响的不同表现与其生物特性紧密相关。C. toreuma的习性是在海浪冲击的水面上下移动，不易被粘住，这些特性使之对石油污染非常敏感。相反，P. saccharina lanx与其它帽贝相比，它可以紧紧依附在岩岸基质上，故而存活率较高。,另一个溢油对海洋生境的改变是：石油及其衍生物覆盖海面以后，太阳光线不能射人较深海水中，使海水中的氧化速度大大减慢，降低了海水中氧气的更换速度，使海藻类和浮游生物停止或减缓了生长和繁殖速度，从而大大减少了海洋动物的最基本的食物供给量，波及到海洋动物的生存。这表明，海洋石油污染大大降低了初级生产力，从而使依托强大初级生产力才能建立起来的各级消费类群没有足够的物质和能量支持。这样，生态系统的结构和功能就趋于简单化了。,3 对海洋石油污染的治理,通常情况下，海洋石油污染的清污方式分为分散、沉降、吸收、围栏、放任以及燃烧6种方式，如墨西哥湾的原油泄漏，目前就正在采用燃烧的方式进行处理。不过燃烧的方式也有一定弊端，比如面积很大的情况下，燃烧产生的油烟可能会对大气造成污染。 而在尽量不对环境进行二次污染的情况下，当前主要采用以下三种方法清理泄露的原油。前两种办法都是对环境影响较小的方法，而第三种主要用于清理使用其他方法仍没有完全清理掉的小块油污,（1）首先利用围油栏防止油污面积进一步扩大,但是这仅限于较小面积的油污，并且水面要相对平静。将围栏内的原油用水泵抽走，并通过油水分离器析出水分。 而对收集上来的污水以及石油工厂排出来的石油污水一般采用生物处理法。生物处理法也称生化处理法。生物处理法是处理废水中应用最久、最广和相当有效的一种方法。它是利用自然界存在的各种微生物，将废水中有机物进行降解，达到废水净化的目的。 （2）其次通过一些物理方法清除海面石油污染 比如用抽吸机吸油，用水栅和撇沫器刮油，用吸油毡吸附原油并回收处理等。 英国有一位农场主发明了一种用机编禾草排治理石油污染的方法，不仅能防止石油在海中扩散，而且能吸收比自身质量多15倍的石油，可防止油轮流出的石油污染海岸，禾草中又以大麦秸秆治污最为有效。,（3）用化学试剂促进石油的分解或者沉降,目前防止油水合二为一的唯一选择是喷洒清除剂，因为只有化学药剂才能使原油加速分解，形成能消散于水中的微小球状物。 不过目前的许多化学药剂虽然能起到很好的效果，但是对环境都很容易造成二次污染，所以这种方法并不适合在一开始就大量的使用。,海洋石油污染的清污方式（表格）,4.微生物在处理海洋石油污染中的应用,微生物修复技术是指利用微生物的代谢活动催化降解有机污染物，从而去处或消除环境污染物的一个受控或自发进行的过程。最早使用该方法是在海洋受石油污染后用物理或化学方法收效甚微时，通过外加营养等手段促进烃降解菌的生长，使石油 得到了很好的控制。 同传统或现代的物理、化学修复方法相比，石油烃类的微生物修复具有不可比拟的优势：生物修复对人和环境造成的危害最小，它能够使污染物最终分解为二氧化碳和水，而且生物修复过程迅速，费用低，仅为传统物理/化学修复的30%40%。,（1）用于降解石油的微生物 海洋环境中能够降解石油的微生物有200多种，分属70个属，其中细菌有40各属。不同菌属的微生物对石油的降解能力也不同。如细菌Acinetobacter-calcoaeticu和Serratiamarcescens可分别降解C22C30和 C20C28 的石油物质，而霉菌Candida tropicalis可以降解C12C32的石油物质。一种微生物通常只对特定的石油成分具有较强的降解能力。因此，往往需要通过接种混合的微生物群落，以提高微生物的降解效果。,(2)影响微生物降解的因素,温度，海水盐度，氧气，营养盐等因素能对有关石油的降解产生影响，有些甚至是决定性的 。如在石油污染严重的海域，氧就可能成为石油降解的限制因子。 同时，石油本身性质也会对降解产生影响。不同的原油，由于其饱和烃，芳香烃，胶质和沥青的含量不同以及饱和烃中正构烃的含量不同可导致它们具有不同的抗降解性。不同的烃类化合物的降解率如下：正烷烃分支烷烃低分子量芳香烃多环芳烃。 另外石油在海水中的物理状态对微生物的降解也有显著影响。由于石油烃降解微生物通常生活在油水界面上，因此乳化好的油往往能够更好的被微生物所利用。,（3）微生物对石油烃代谢的途径,微生物对石油烃的降解实际上是一种生物氧化作用。其主要代谢途径有如下几种：.将石油烃分解为CO2 和H2O；.将石油烃转化为微生物的生命物质，如蛋白质，氨基酸，酯类和多糖等；.将石油烃转化为其它物质，如各种醇，苯酚，醛，脂肪酸等。 由于多数石油烃类化合物难溶于水，微生物对石油烃的代谢还需要依靠其细胞壁外表面的一种由糖脂组成的特殊吸收系统。该系统可以使石油烃类化合物充分乳化，然后被吸收和利用。,(4) 提高微生物对石油烃降解效率的措施,石油烃类的微生物降解是一个复杂的过程，它的降解效率受多方面的因素制约。微生物的种属，石油本身的物理状态和性质以及环境的因素都可以影响微生物对石油污染物的降解。为强化这一过程我们可以采取多种措施，主要有以下几种： 投加分散剂; 添加营养盐和电子受体; 引进添加外来石油降解菌等。,谢谢！,