石油污染及其治理.ppt

1、石油污染及其治理,石油简介,石油的性质因产地而异，密度为0.8 -1.0g/cm3，粘度范围很宽，凝固点差别很大（30 -60摄氏度），沸点范围为常温到 500摄氏度以上，可溶于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。不过不同的油田的石油的成分和外貌可以区分很大。石油主要被用作燃油和汽油，燃料油和汽油在2012年组成世界上最重要的多次次能源之一。石油也是许多化学工业产品如溶剂、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。2012年开采的石油88%被用作燃料，其它的12%作为化工业的原料。实际上，石油是一种不可再生原料，许多人担心石油会用尽以及带来的后果。 世界海洋面积3.6亿平方 千米，约为陆地的2.4倍

2、。大陆架和大陆坡约5500万平方千米，相当于陆上沉积盆地面积的总和。地球上已探明石油资源的1/4和最终可采储量的45%， 埋藏在海底。世界石油探明储量的蕴藏重心，将逐步由陆地转向海洋。,石油成分,原油的成分主要有：油质（这是其主要成分）、胶质（一种粘性的半固体物质）、沥青质（暗褐色或黑色脆性固体物质）、碳质（一种非碳氢化合物）。石油由碳氢化合物为主混合而成的，具有特殊气味的、有色的可燃性油质液体！天然气是以气态的碳氢化合物为主的各种气体组成的，具有特殊气味的、无色的易燃性混合气体。在整个的石油系统中分工也是比较细的：构成石油的化学物质，用蒸馏能分解。原油作为加工的产品，有煤油、苯、汽油、石蜡、

3、沥青等。严格地说，石油以氢与碳构成的烃类为主要成分。分子量最小的4种烃，全都是煤气。 石油是一种烃类化合物，很多烃都具有毒性。特别有一种芳香烃，是能够致癌的。还有一些低沸点的饱和烃，能够引起身体麻醉。因此在一些事故中，有些人因呼吸时间过长，造成昏迷。这些烃类如果浓度较高，能够破坏细胞，使细胞坏死。此外汽车燃烧石油排出来的尾气含有很多一氧化碳，一氧化碳是引起心绞痛的重要因素，心脏病患者如果呼吸一氧化碳多会引起中毒。,石油污染,石油污染是指石油开采、运输、装卸、加工和使用过程中，由于泄漏和排放石油引起的污染，主要发生在海洋。石油漂浮在海面上，迅速扩散形成油膜，可通过扩散、蒸发、溶解、乳化、光降解以

4、及生物降解和吸收等进行迁移、转化。油类可沾附在鱼鳃上，使鱼窒息，抑制水鸟产卵和孵化，破坏其羽毛的不透水性，降低水产品质量。油膜形成可阻碍水体的复氧作用，影响海洋浮游生物生长，破坏海洋生态平衡，此外还可破坏海滨风景，影响海滨美学价值。石油污染防治，除控制污染源，防止意外事故发生外，可通过围油栏、吸收材料、消油剂等进行处理。石油类的污染已是我国水环境中的第二大类污染物。 来源一：加油站渗漏 来源二：油轮油管等运输工具泄露 来源三：突发原油泄露事故,历年重大石油污染事件,1、1967年 3月“托利卡尼翁”号油轮在英吉利海峡触礁失事是一起严重的海洋石油污染事故。该轮触礁后，10天内所载的11.8万吨原

5、油除一小部分在轰炸沉船时燃烧掉外，其余全部流入海中，近140公里的海岸受到严重污染。受污海域有 25000多只海鸟死亡，5090的鲱鱼卵不能孵化，幼鱼也濒于绝迹。为处理这起事故，英、法两国出动了42艘船，1400多人使用10万吨消油剂，两国为此损失 800多万美元。,托利卡尼翁号触礁,2、1978年3月16M/T天堂”号的姐妹船“阿莫戈-卡迪兹”号满载160.45万桶原油，23万吨原油。因方向舵被一个巨浪损坏导致失控，撞上90英尺(约合27.4米)深的岩礁，使得这艘油轮断为两截，迅速沉入海底，到那时，船上全部的原油全部泄漏到海里。在盛行风和潮水的联合作用下，泄漏的原油漂到200英里(约合322

6、公里)以外的法国西部布列塔尼附近海域沉没，野生动物因此遭遇重创，共计有2万只海鸟、9000吨重的牡蛎以及数百万像海星和海胆这样栖息于海底的动物死亡。,被石油污染的海面,3、史上最严重的海上油田井喷事故是墨西哥湾“Ixtoc-I”油井井喷，该井1979年6月发生井喷，一直到1980年 3月24日才封住，共漏出原油47.6万吨，使墨西哥湾部分水域受到严重污染。由于世界石油运输主要依靠海上运输，而油船在航行中搁浅、碰撞、触礁、起火爆炸以及船体本身结构破损等造成的溢油事故，在世界各地，每年大约溢出原油20万吨40万吨。,4、1983年，伊朗瑙鲁兹海上油田在两伊战争中多次经历战火，虽未造成人员伤亡，但却

7、泄漏了大量原油。由于该地区当时属于战区，伊朗用了半年时间才扑灭燃烧的油井。伊拉克直升机还对附近一个钻井平台发动过袭击，造成原油泄漏，直至1985年5月才扑灭，此时距事故已经过去了两年，造成73.3万桶(相当于10万吨)的原油泄漏。这几起事故共造成瑙鲁兹油田8000万加仑(约合26万吨)的原油泄漏，20名工人在试图扑灭燃烧的油井时遇难。,5、1989年3月24日，美国9.5万吨级的“埃克林瓦尔德兹”号油轮在阿拉斯加州的威廉王子湾触礁，船体破裂，2.32万桶的原油泄漏在海上。油膜覆盖了大约1600平方千米的海水。数千公里海岸线布满石油，造成直接、间接生态破坏，1030万只海鸟死亡，约4000头海獭

8、死亡， 恢复生态系统需要 525年。,6、1991年5月初，“ABT夏日”号在伊朗哈尔克岛装上了26万吨的重油，5月28日，火灾引发了大爆炸，“ABT夏日”号被摧毁，船上的32名船员有五人死亡。到6月1日，海面浮漂的原油大部分已经燃烧掉，“ABT夏日”号残骸也沉入海底。,7、1992年12月，希腊油轮“爱琴海”号在西班牙西北部拉科鲁尼亚港附近触礁搁浅，后在狂风巨浪冲击下断为两截，至少6万多吨原油泄漏，污染加利西亚沿岸200公里区域。 8、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。,9、1991年初爆发的海湾战争，是二

9、次世界大战结束后，最现代化的一场激烈战争。战争双方伤亡人数并不多，但消耗的物资却是惊人的，特别是石油资源遭到人类有史以来最大的破坏。在海湾战争期间，约有700余口油井起火，每小时喷出1900吨二氧化硫等污染物质飘到数千公里外的喜马拉雅山南坡、克什米尔河谷一带，造成了全球性污染，并造成地中海、整个海湾地区以及伊朗部分地区降“石油雨”，严重影响和危害人体健康。,战争中流入海洋的石油所造成的污染和破坏更是惊人。据估计，1990年8月2日至1991年2月28日海湾战争期间，先后泄入海湾的石油达150万吨。1991年多国部队对伊拉克空袭后，科威特油田到处起火。1月22日科威特南部的瓦夫腊油田被炸，浓烟蔽

10、日，原油顺海岸流入波斯湾。形成的油膜展宽16公里，长90公里，逼近巴林，危及沙特。,1991年1月晚些时候，萨达姆下令从科威特撤退的伊拉克军队打开石油管道、油井甚至停泊在港口的油轮的阀门，据估计，从1月23日至27日，至少有2.4亿加仑(最多可能达4.6亿加仑)的原油流入内陆和波斯湾。作为人类历史上最严重的原油泄漏事故，海湾战争漏油事故估计向波斯湾外泄了800万桶原油。浮油覆盖的最大区域达到101X42英里(约合163X68公里)，厚度达5英寸(约合12.7厘米)。,油膜导致沙特阿拉伯的捕鱼作业完全停止，这一海域的生物群落受到严重威胁。浮油层已对海岸边一些海水淡化厂造成污染，以淡化海水作为生活

11、用水的沙特阿拉伯面临淡水供应的困难。这次海湾战争酿成的油污染事件，使波斯湾的海鸟身上沾满了石油，无法飞行，只能在海滩和岩石上待以毙命。其他海洋生物也未能逃过这场灾难，鲸、海豚、海龟、虾蟹以及各种鱼类都被毒死或窒息而死，成为这场战争的最大受害者。,10、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。 11、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。 12、2007年11月，装载4700吨重油的俄罗斯油轮“伏尔

12、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。,13、2010年4月20日，美国一座海上钻井平台发生爆炸，引发墨西哥湾原油泄漏事件，给经济和环境带来空前的灾难。,BP在墨西哥湾石油污染事件中的补救措施,全球海洋石油污染现状,石油入海后会发生什么变化？,石油入海后即发生一系列复杂变化，包括扩散，蒸发，溶解，乳化，光化学氧化，微生物氧化，沉降，形成沥青球，以及沿着食物链转移等过程。这些过程在时、空上虽有先后和大小的差异，但大多是交互进行的。 扩散 入海石油首先在重力、惯性力、摩擦力和表面张力的作用下，在海洋表面迅速扩展成薄膜，进而在风浪和海流作用下被分割

13、成大小不等的块状或带状油膜，随风漂移扩散。扩散是消除局部海域石油污染的主要过程。风是影响油在海面漂移的最主要因素，油的漂移速度大约为风速的百分之三。中国山东半岛沿岸发现的漂油，冬季在半岛北岸较多，春季在半岛的南岸较多，也主要是风的影响所致。石油中的氮、硫、氧等非烃组分是表面活性剂，能促进石油的扩散。 蒸发 石油在扩散和漂移过程中，轻组分通过蒸发逸入大气，其速率随分子量、沸点、油膜表面积、厚度和海况而不同。含碳原子数小于12的烃在入海几小时内便大部分蒸发逸走，碳原子数在1220的烃的蒸发要经过若干星期，碳原子数大于20的烃不易蒸发。蒸发作用是海洋油污染自然消失的一个重要因素。通过蒸发作用大约消除

14、泄入海中石油总量的1/41/3。,氧化 海面油膜在光和微量元素的催化下发生自氧化和光化学氧化反应，氧化是石油化学降解的主要途径，其速率取决于石油烃的化学特性。扩散、蒸发和氧化过程在石油入海后的若干天内对水体石油的消失起重要作用，其中扩散速率高于自然分解速率。 溶解 低分子烃和有些极性化合物还会溶入海水中。正链烷在水中的溶解度与其分子量成反比，芳烃的溶解度大于链烷。溶解作用和蒸发作用尽管都是低分子烃的效应，但它们对水环境的影响却不同。石油烃溶于海水中，易被海洋生物吸收而产生有害的影响。 乳化 石油入海后，由于海流、涡流、潮汐和风浪的搅动，容易发生乳化作用。乳化有两种形式：油包水乳化和水包油乳化，

15、前者较稳定，常聚成外观像冰淇淋状的块或球，较长期在水面上漂浮；后者较不稳定且易消失。油溢后如使用分散剂有助于水包油乳化的形成，加速海面油污的去除，也加速生物对石油的吸收。 沉积 海面的石油经过蒸发和溶解后，形成致密的分散离子，聚合成沥青块，或吸附于其他颗粒物上，最后沉降于海底，或漂浮上海滩。在海流和海浪的作用下，沉入海底的石油或石油氧化产物，还可再上浮到海面，造成二次污染。,海洋生物对石油烃的降解和吸收,微生物在降解石油烃方面起着重要的作用，烃类氧化菌广泛分布于海水和海底泥中（见石油烃的微生物降解）。海洋植物、海洋动物也能降解一些石油烃。浮游海藻和定生海藻可直接从海水中吸收或吸附溶解的石油烃类

16、。海洋动物会摄食吸附有石油的颗粒物质，溶于水中的石油可通过消化道或鳃进入它们的体内。由于石油烃是脂溶性的，因此，海洋生物体内石油烃的含量一般随着脂肪的含量增大而增高。在清洁海水中，海洋动物体内积累的石油可以比较快地排出。迄今尚无证据表明石油烃能沿着食物链扩大。石油泄入海后，从海中消失的速度及影响的范围，依入海的地点、油的数量和特性，油的回收和消油方法，海洋环境的因素而有很大的差异。如较高的水温有利于油的消失。实验证明，油从水中消失一半所需的时间，在温度为10C时大约为 1个半月；当水温升至1820C时，为20天；而在2530C时，降至 7天。渗入沉积物的石油消除较难，所需时间要几个月至几年。,

17、石油污染的影响和危害,对环境的影响 石油在海面形成的油膜能阻碍大气与海水之间的气体交换，影响了海面对电磁辐射的吸收、传递和反射。长期覆盖在极地冰面的油膜，会增强冰块吸热能力，加速冰层融化，对全球海平面变化和长期气候变化造成潜在影响。海面和海水中的石油会溶解卤代烃等污染物中的亲油组分，降低其界面间迁移转化速率。石油污染会破坏海滨风景区和海滨浴场。如1983年12月，“东方大使”号油轮在青岛胶州湾触礁搁浅，溢油3000多吨，严重地污染了青岛海滨及胶州湾。,被污染的风景区,对生物的危害 油膜减弱了太阳辐射透入海水的能量，会影响海洋植物的光合作用。油膜沾污海兽的皮毛和海鸟羽毛，溶解其中的油脂物质，使它

18、们失去保温、游泳或飞行的能力。石油污染物会干扰生物的摄食、繁殖、生长、行为和生物的趋化性等能力。受石油严重污染的海域还会导致个别生物种丰度和分布的变化，从而改变群落的种类组成。高浓度的石油会降低微型藻类的固氮能力，阻碍其生长，终而导致其死亡。沉降于潮间带和浅水海底的石油，使一些动物幼虫、海藻孢子失去适宜的固着基质或使其成体降低固着能力。石油会渗入大米草和红树等较高等的植物体内，改变细胞的渗透性等生理机能，严重的油污染甚至会导致这些潮间带和盐沼植物的死亡。石油对海洋生物的化学毒性，依油的种类和成分而不同。通常，炼制油的毒性要高于原油，低分子烃的毒性要大于高分子烃，在各种烃类中，其毒性一般按芳香烃

19、、烯烃、环烃、链烃的顺序而依次下降。石油烃对海洋生物的毒害，主要是破坏细胞膜的正常结构和透性，干扰生物体的酶系，进而影响生物体的正常生理、生化过程。如油污能降低浮游植物的光合作用强度，阻碍细胞的分裂、繁殖，使许多动物的胚胎和幼体发育异常、生长迟缓;油污还能使一些动物致病，如鱼鳃坏死、皮肤糜烂、患胃病以至致癌。,对水产业的影响 海洋石油污染会改变某些经济鱼类的洄游路线；沾污鱼网、养殖器材和渔获物；着了油污的鱼、贝等海产食品，难于销售或不能食用。,石油污染治理,土壤 生物修复技术 (1)原位生物修复技术 石油污染水体修复直接采用BDB-a生物降解菌修复，在污染区建池、防渗处理，阶段性定量投入BDB

20、-a生物降解菌，污染水体被修复后COD、BOD等指标均得到控制，无论排海、回注最终达标准。 (2)异位生物修复技术 a现场处理法 被污染的废物施在土壤上。通过施肥、灌溉和加石灰等管理措施，保持氧气、水分和pH的最合适值，并进行耕作以改善土壤的通气状况，确保在污染废物和下面土层中污染物的降解。降解过程所用的微生物多为土著微生物。但是要提高效果还需要引入驯化的微生物。 b预制床法 现场处理中土壤耕作处理最大的缺陷是污染物可能从处理区迁移。预制床的设计可以使污染物的迁移量减至最小，因为它具有滤液收集和控制排放系统。预制床的底面为渗透性低的物质，如高密度的聚乙烯或粘土。将污染土壤转移到预制床上，通过施

21、肥、灌溉，调节pH，有时还加入微生物和表面活性剂，使其最适合污染物的降解。与同一区域的原位处理技术相比，预制床处理对三环和三环以上的多环芳烃的降解率明显提高。,c堆制处理法 土壤的堆制处理就是将受污染的土壤从污染地区挖掘起来，防止污染物向地下水或更大的地域扩散运输到一个经过处理的地点(布置防止渗漏底，通风管道等)堆放，形成上升的斜坡，并进行生物处理。堆制法是生物修复技术中的一种新型替代技术。堆制处理过程对污染土壤中的多环芳烃降解，多环芳烃的降解随着苯环数的增加而降低。当多环芳烃的初始浓度提高约50倍时，除荧、蒽外，其他多环芳烃的降解随着污染浓度的提高而降低。 d厌氧生物修复法 修复受石油烃污染

22、土壤的研究已开发了生物堆层、堆肥及土壤泥浆反应器等好氧修复工艺，但分离获得某些降解菌时。一些降解菌伴有产生高生态风险的产物。最近的研究表明以厌氧还原脱氯为特征的厌氧微生物修复技术有很大的潜力。 e生物反应器法 生物反应器法是将污染土壤置于一专门的反应器中处理。生物反应器一般建在现场或特定的处理区。通常为卧鼓形和升降机形，有间隙式和连续式两种。因为反应器可使土壤与微生物及其他添加物如营养盐，表面活性剂等彻底混合，能很好的控制降解条件，因而处理速度快，效果好。生物反应器处理的过程为：先挖出土壤与水混合为泥浆，然后转入反应器。为了提高降解速率，常在反应器先前处理的土壤中分离出已被驯化的微生物，并将其

23、加入到准备处理的土壤中,植物修复技术 目前，对土壤有机污染的生物修复研究较多，但是，多集中在微生物作用上。事实上，植物对污染物的去除起着直接和间接的重要作用。植物生物修复是利用植物体内对某些污染物的积累、植物代谢过程对某些污染物的转化和矿化，植物根圈与根茎的共生关系增加微生物的活性的特点。加速土壤污染物降解速度的过程。 植物修复的方式包括植物提取、植物降解和植物稳定化三种。植物提取是指利用植物吸收积累污染物，待收获后才进行处理。收获可以进行热处理，微生物处理和化学处理。植物降解是利用植物及相关微生物区系将污染物转化为无毒物质。植物稳定化是指植物在同土壤的共同作用下将污染物固定，以减少其对生物与

24、环境的危害。植物根际使土壤环境发生变化，起到了改善和调节作用，从而有利于污染物的降解。因此通过选择适当植物和调控土壤条件等手段可以实现污染土壤的快速修复。 植物生物修复是一项利用太阳能动力的处理系统具有处理费用低，减少场地破坏等优点而受到普遍重视。据美国实践，种植管理的费用在每公顷2001000美元之间即每年每立方米的处理费为002100美元比物理化学处理的费用低几个数量级。,水体 水体石油污染和土壤治理不同，水具有流动性，不及时处理会使污染范围以很快的速度不断扩大。因此水体石油污染首先是控制污染然后再对污染水进行处理。 而对收集上来的污水以及石油工厂排出来的石油污水采用生物处理法。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。而各地江河、海洋、湖泊，为避免生物入侵带来潜在危害，研究中建议采用本土微生物修复。同时，本土微生物的地域性优势表现明显。,地表水体治理 对海洋、江河、湖泊石油污染治理，目前仅限于化学破乳、氧化处理方法进行分解处理和机械物理的方法进行净化吸附。清除海洋、江河、湖泊石油污染是非常困难的。 第1步是切断污染源，阻止浮油区继续扩大。 除控制污染源，防止意