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石油污染的防治與治理
石油污染是指石油開采、運(yùn)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(kuò)散形成油膜，可通過擴(kuò)散、蒸發(fā)、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等進(jìn)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(jià)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(jìn)行處理。
防治治理海洋石油污染絕大部分來自人類活動(dòng)，其中以船舶運(yùn)輸、海上油氣開采，以及沿岸工業(yè)排污為主，由于石油產(chǎn)地與消費(fèi)地分布不均，因此，世界年產(chǎn)石油的一半以上是通過油船在海上運(yùn)輸?shù)模@就給占地球表面71%的海洋帶來了
油污染的威脅，特別是油輪相撞、海洋油田泄漏等突發(fā)性石油污染，更是給人類造成難以估量的損失。
1991年的海灣戰(zhàn)爭造成的輸油管溢油，使200多萬只海鷗喪生，許多魚類和其它動(dòng)植物也在劫難逃，一些珍貴的魚種已經(jīng)滅絕，美麗豐饒的波斯灣變成了一片死海，海洋石油污染對海洋生態(tài)系統(tǒng)的破壞是難以挽回的。
海上溢油不僅破壞海洋環(huán)境，而且還存在發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)，因此，一旦出現(xiàn)溢油事故，一方面要盡可能縮小污染區(qū)域，另一方面要迅速消除和回收海面上的浮油，處理溢油的一般方法，是用圍油柵將浮油圍住后，一邊用浮油回收器進(jìn)行回收，一邊噴灑消油劑，使源油盡快形成能消散于水中的小油粒。
多達(dá)幾十萬噸的溢油，一旦進(jìn)入海洋將形成大片油膜，這層油膜將大氣與海水隔開，減弱了海面的風(fēng)浪，妨礙空氣中的氧溶解到海水中，使水中的氧減少，同時(shí)有相當(dāng)部分的原油，將被海洋微生物消化分解成無機(jī)物，或者由海水中的氧進(jìn)行氧化分解，這樣，海水中的氧被大量消耗，使魚類和其它生物難以生存。
石油污染土壤
20世紀(jì)80年代以前．治理石油烴污染土壤還于物理和化學(xué)方法，即熱處理和化學(xué)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(jī)污染物。但同時(shí)亦破壞土壤結(jié)構(gòu)和組分，且價(jià)格昂貴而很難實(shí)施?；瘜W(xué)浸出和水洗也可以獲得較好的除油效果。但所用的化學(xué)試劑的二次污染問題限制了其應(yīng)用。早在20世紀(jì)70年代。為了解決輸油管線和儲(chǔ)油罐發(fā)生故障漏油和溢油時(shí)土壤被石油污染的問題，美國埃索研究和工程公司就已經(jīng)開始尋找清潔的生物解決方法，并且其實(shí)驗(yàn)室研究找到一種有效的“細(xì)菌播種法，開了生物修復(fù)石油污染土壤先河。上世紀(jì)80年代以來，污染土壤的生物修復(fù)技術(shù)越來越引起人們的關(guān)注．生物修復(fù)技術(shù)也取得了很大進(jìn)步，正在逐漸成熟。
而今，世界各國都開始采用生物的方法來修復(fù)石油污染，處于shijie的有俄羅斯、丹麥、美國和德國的生物技術(shù)，北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院作為國內(nèi)，已于上世紀(jì)90年代開始研究，其合作企業(yè)南洋東華生物公司已有成功的修復(fù)技術(shù)應(yīng)用于世。生物修復(fù)是利用生物的生命代謝活動(dòng)減少土壤環(huán)境中有毒有害物的濃度，使污染土壤恢復(fù)到健康狀態(tài)的過程。
國外微生物石油降解技術(shù)的應(yīng)用，經(jīng)過國內(nèi)多家科研機(jī)構(gòu)的研究證明，不如本土菌效果*。而北京大學(xué)作為石油污染修復(fù)的，其“BDB系列生物降解菌”已經(jīng)開始在中國各大油田乃至世界他國油田發(fā)揮著功效。
據(jù)相關(guān)人士介紹：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(dòng)，zui常見的就地處理方式是土壤的水飽和區(qū)進(jìn)行生物降解。土壤修復(fù)分基本為三個(gè)階段：BDB-n生物修復(fù)階段、BDB-a生物修復(fù)階段、植物修復(fù)階段。
(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-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zui終達(dá)標(biāo)準(zhǔn)
污染土壤經(jīng)過南洋東華公司BDB菌處理過程中，所有多環(huán)芳烴的降解都很明顯。但是，修復(fù)過程中，對于環(huán)境的溫度較敏感。所以我們建議您在氣溫大于10℃的月份進(jìn)行，且建議維持時(shí)間超過60天。
(2)異位生物修復(fù)技術(shù)
異位生物修復(fù)主要包括現(xiàn)場處理法、預(yù)制床法、堆制處理法、生物反應(yīng)器和厭氧生物處理法；但是目前治理技術(shù)不斷提高，由北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院黃教授團(tuán)隊(duì)研究的生物修復(fù)技術(shù)尚處于shijie，我們建議采用北京大學(xué)設(shè)計(jì)的場地生物反應(yīng)發(fā)生器結(jié)合本土降解菌BDB修復(fù)。
a．現(xiàn)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(xiàn)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zui合適值，并進(jìn)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zui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(jì)可以使污染物的遷移量減至zui小，因?yàn)樗哂袨V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，通過施肥、灌溉，調(diào)節(jié)pH，有時(shí)還加入微生物和表面活性劑，使其污染物的降解。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(kuò)散．運(yùn)輸?shù)揭粋€(gè)經(jīng)過處理的地點(diǎn)(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(jìn)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(shí)，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(shí)。一些降解菌伴有產(chǎn)生高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)物。zui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(jī)形，有間隙式和連續(xù)式兩種。因?yàn)榉磻?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*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，并將其加入到準(zhǔn)備處理的土壤中．
(3)植物修復(fù)技術(shù)
目前，對土壤有機(jī)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(shí)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(diǎn)。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(jìn)行處理。收獲可以進(jìn)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(shí)現(xiàn)污染土壤的快速修復(fù)。
植物生物修復(fù)是一項(xiàng)利用太陽能動(dòng)力的處理系統(tǒng)．具有處理費(fèi)用低，減少場地破壞等優(yōu)點(diǎn)而受到普遍重視。據(jù)美國實(shí)踐，種植管理的費(fèi)用在每公頃200～1000美元之間．即每年每立方米的處理費(fèi)為0．02～1．00美元．比物理化學(xué)處理的費(fèi)用低幾個(gè)數(shù)量級。
石油污染水體
水體石油污染和土壤治理不同，水具有流動(dòng)性，不及時(shí)處理會(huì)使污染范圍以很快的速度不斷擴(kuò)大。因此．水體石油污染首先是控制污染然后再對污染水進(jìn)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zui久、zui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(jī)物進(jìn)行降解，達(dá)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(shí)，本土微生物的地域性優(yōu)勢表現(xiàn)明顯。在中國，北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院保存著百余種中國各大油田的樣本菌株，可以為中國區(qū)域石油海上污染做出貢獻(xiàn)。
(1)海洋、江河、湖泊水體治理 對海洋、江河、湖泊石油污染治理，目前于化學(xué)破乳、氧化處理方法進(jìn)行分解處理和機(jī)械物理的方法進(jìn)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*選擇是噴灑清除劑，因?yàn)橹挥谢瘜W(xué)藥劑才能使原油加速分解，形成能消散于水中的微小球狀物。清除水面石油污染還有一些物理方法，如用抽吸機(jī)吸油，用水柵和撤沫器刮油，用油纜阻擋石油擴(kuò)散。英國有一位農(nóng)場主發(fā)明了一種用機(jī)編禾草排治理石油污染的方法，不僅能防止石油在海中擴(kuò)散，而且能吸收比自身質(zhì)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zui為有效。1992年，一艘油輪在舍德蘭群島附近失事后，在海上放置了22千米長的禾草排，從而保護(hù)了海濱浴場和漁場不致遭受污染。而俄羅斯莫斯科精細(xì)化工科學(xué)院的教授奧列格．喬姆金研制出了用農(nóng)作物廢料清除石油污染的全新方法。演示實(shí)驗(yàn)中，喬姆金在一盆水中擠了幾滴重油，水盆中頓時(shí)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(shí)后水盆中的油跡*消失了。
(2)地下水體治理
對地下水石油污染治理，采用水動(dòng)力學(xué)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(chǎn)品污染的進(jìn)一步擴(kuò)大，同時(shí)對抽取出來的受污染的地下水進(jìn)行處理。
近年來。臭氧氧化技術(shù)對石油污染的地下水處理取得了很大進(jìn)展。經(jīng)臭氧氧化反應(yīng)后，水體中有機(jī)物種類增加，經(jīng)過一定時(shí)間接觸氧化反應(yīng)后，苯系物和稠環(huán)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(rèn)為，水中芳香烴物質(zhì)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(zhì)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(zhuǎn)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。[1]
石油污染空氣
然而，對當(dāng)今的空氣狀態(tài)，大家有目共矚，石油工業(yè)對空氣的污染，危害已經(jīng)相當(dāng)明顯。到目前為止，對于石油產(chǎn)品對空氣污染還沒有一種很好的治理方法，局限于采用控制油氣排放等措施，如制定汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)等．而具體的污染治理方法還有待于人類進(jìn)行探討和研究。
石油對空氣的污染于其所含的具有揮發(fā)性的物質(zhì)以及輕質(zhì)石油產(chǎn)品了，而不像對于土壤和水體，石油中的粘稠膠體可以在這兩者中成片成塊的形成時(shí)間很長的污染。雖然如此，石油產(chǎn)品對空氣的污染是非常嚴(yán)重的，對空氣相對于水體更具有流動(dòng)和擴(kuò)散性，治理更加困難。[1]