水體油類污染

水體油類污染是指主要來源於油船的意外事故、海底採油、油船壓艙水及煉油廠、石油化工廠廢水中的油類對水體的污染。

基本介紹

• 中文名：水體油類污染
• 外文名：oil pollution of water boay
• 學科：環境科學
• 影響：海洋污染中最普遍、最嚴重的污染
• 來源：油船的意外事故、海底採油
• 實質：油類對水體的污染

介紹

水體油類污染是海洋污染中最普遍、最嚴重的污染。石油是一種很複雜的自然的有機混合物，具有一定毒性。在極微量濃度下也可使魚肉帶有石油味。大量石油在海面形成油膜，會影響水中氧的補充和植物的光合作用。油污染會對自然環境產生多種複雜的影響。工業廢水中的油類也可使地表水體遭受污染。

主要來源

油類通過不同途徑進入水體環境形成含油污水． 含油污水是一種量大、面廣且危害嚴重的污水． 全世界每年有500 ～ 1 000 萬T石油通過各種途徑進入水體。按其來源可分為：自然來源( 約占8%) 和人類活動來源( 約92%) 。 自然來源主要海底、大陸架滲漏，含油沉積岩缺損等。人類活動來源主要有油輪事故和海上石油開採的泄漏與井噴事故，港口和船舶的作業含油污水排放、石油工業的廢水及餐飲業、食品加工業、洗車業排放的含油廢水等。

分類

油類污染物進入水環境後經過遷移、轉化和氧化降解等過程而使得水體中油含量普遍降低。油類產品中一般有30% ～ 40%的可揮發物；在陽光的照射下，油類污染物會發生不同程度的光氧化分解，特別在低溫時，光照對油類污染物的氧化影響更大，分解程度可高達50%; 油類污染物在水體中遷移和轉化主要決定於油層的厚度、油水的混合情況、水溫和光輻射強度，在強烈的光輻射下可以有小於10% 的油被氧化成可溶性物質溶入水中。此外，微生物的作用也是十分重要的，特別是在沉積層中的通氣降解更為重要。 留在水面上的油類污染物，因光照條件( 光催化、自動氧化) 、溫度、氧化微生物的含量和水文氣象條件的不同，在水體中的殘留時間可變動到幾周至幾十年之間。

經過上述風化過程，油類污染物在水體中通常以四種狀態存在: 即浮油、乳化油、溶解油和凝聚態的殘餘物( 包括海面漂浮的焦油球以及在沉積物中的殘餘物)。油品在水中分散顆粒較大，粒徑大於100μm 稱為浮油，這種油占水中總含油量的60% － 80%，是水中油類污染物的主要部分，易於從水中分離出來． 油品在水中分散的粒徑很小，呈乳化狀態，稱為乳化油，乳化油比較穩定，不易從水中分離出來。小部分油品在水中呈溶解狀態，稱為溶解油，溶解度為5 － 15mg /L。石油產品不同於其它溶解性物質，它粘滯性大於水，比重小於水，在水中的溶解度較小。因此工業廢水中的礦物油基本上是由兩大部分組成，一部分以油膜狀態浮於水面，油膜厚度與水中油的含量有關; 另一部分呈乳化狀態溶於水中或吸附於懸浮微粒上。

危害

油類污染物對水體性質的影響

水體石油污染指石油進入河流、湖泊或地下水後，其含量超過了水體的自淨能力,使水質和底質的物理、化學性質或生物群落組成發生變化，從而降低水體的使用價值和使用功能 。石油類污染物在進入水體後，會在水面上形成厚度不一的油膜。據測定,每滴石油在水面上能形成0.25m²的油膜，每噸石油能覆蓋5×106m²的水面。油膜使水面與大氣隔絕，使水中溶解氧減少，從而影響水體的自淨作用，致使水底質變黑髮臭。油膜、油滴還可貼在水體中的微粒上或水生生物上，不斷擴散和下沉,會向水體表面和深處擴展，污染範圍愈擴愈大，破壞水體正常生態環境。另外，水面浮油還可萃取分散於水體中的氯烴，如狄氏劑、毒殺芬等農藥和聚氯聯苯等，並把這些毒物濃集到水體表層毒害水生生物。

油類污染物對漁業的影響

石油污染破壞水體環境給漁業帶來的損害是多方面的。首先是石油污染能破壞漁場，沾污魚網、養殖器材和漁獲物，水體污染可直接引起魚類死亡，造成漁獲量的直接減產。其次表現為產值損失，油污染能使魚蝦類生物產生特殊的氣味和味道，而且這些氣味和味道無論採取怎樣的加工方法都無法消除，因此可降低水產品的食用價值，嚴重影響其經濟利用價值。當海水中的石油含量為0.01 mg/L 時，在24 h內即可使魚、蝦、貝類產生異味。人們在食用受石油烴衍生出的致癌物質特別是多環芳烴污染的水產品時，這些致癌物質可通過食物鏈的傳遞危及人體的健康和安全。另外，水體石油污染還會造成相當大的社會和經濟損失，如影響到旅遊和娛樂。

油類污染物對水生動物的影響

水體中的石油類污染物主要通過動物呼吸、取食、體表滲透和食物鏈傳輸等方式富集於動物體內。水體中石油類污染物含量為0.01～0.10mg/L 時，會對水生動物產生有害影響,導致其中毒。水體中石油類污染物對水生動物的毒性按魚、貽貝、棘皮類動物、甲殼綱動物依次遞增。海洋生物的幼體，對石油污染都十分敏感，這是因為它們的神經中樞和呼吸器都很接近其表皮且表皮都很薄，有毒物質很容易侵入體內,而且幼體運動能力較差，不能及時逃離污染區域。另外，石油中有些烴類與一些海洋動物的化學信息(外激素)相同,或是化學結構類似，從而影響這些海洋動物的行為。

油類污染物對人體的影響

石油一般可以通過呼吸、皮膚接觸、食用含污染物的食物等途徑進入人體，能影響人體多種器官的正常功能，引發多種疾病。經常受到石油類污染的孩子患急性白血病的風險要高出平均水平4倍，患急性非淋巴細胞白血病的幾率是普通孩子的7 倍。石油類污染物污染的附近區域，兒童皮膚鹼抗力明顯減弱、白細胞下降、貧血率上升、肺功能受到影響，一般人的肝腫機率顯著高於對照區居民，惡性腫瘤尤其是消化系統惡性腫瘤標化死亡率明顯高於對照區。石油的濃度是考察其毒性的關鍵因子，不同組分的石油其毒性效果也不一樣，隨著石油濃度的升高和暴露時間的延長，其毒性增強。

處理技術

石油污染物進入水體後，在環境條件等因素的作用下，其組成性質和存在形式都會有所變化。一般來講,石油類污染物主要以漂浮油、分散油、乳化油、溶解油、油- 固體物等5 種狀態存在於水中。水體石油污染的處理既要去除廢水中的大量石油類物質，同時也要考慮降低廢水的化學需氧量(COD)和生物需氧量(BOD)等,其有效性和經濟性應以石油等污染物的去除率或轉化率、殘留量為比較基準。不同類型的含油污水要採用不同的處理方法，目前國內外含油污水的處理技術按處理原理可分為4 種:物理法、化學法、物理化學法和生物化學法。

物理法

物理處理法的重點是去除含油污水中的礦物質和大部分固體懸浮物、油等。包括重力離、離心分離、粗粒化、過濾、膜分離等方法。重力分離法是初級處理方法，它利用油和水的密度差及油和水的不相溶性，在靜止或流動狀態下實現油珠、懸浮物與水的分離。離心分離法是使裝有採油污水的容器高速旋轉，形成離心力場，因油粒和污水的性質不同，受到的離心力也不同，相對密度大的水受到較大的離心作用被甩到外側，相對密度小的油珠則被留在內側，並聚結成大的油珠而上浮達到分離目的。粗粒化法是利用油- 水兩相相對於聚結材料親和力的不同來進行分離，當含油污水流經過一些疏水親油物質時，油珠在其潤濕、聚結、碰撞聚結、截流、附著等聯合作用下聚集成較大的油滴。過濾法是將含油污水通過設有孔眼的裝置或通過由某種介質組成的濾層，使污水中的懸浮物得以去除，主要是利用顆粒介質的截流、慣性碰撞、篩分、表面黏附、聚並等作用,將水中油分除去。膜分離法是利用膜的選擇透過性對採油污水進行分離和提純的方法，其機理是用1張(或1對)多孔濾膜，利用液- 液分散體系中兩相與固體膜表面親和力不同而達到分離的目的。

化學法

化學處理法主要用於處理含油污水中不能單獨用物理方法或生物方法去除的一部分膠體和溶解性物質，常用的方法有化學破乳法、化學氧化法等。化學破乳法包括鹽析法、酸化法、凝聚法。由於乳化油呈穩定狀態，要達到油水分離首先要破乳,即向水中投入化學藥劑，藥劑在水中水解後形成帶正電荷的膠團,與帶負電荷的乳化油發生電中和作用,以降低其表面電位,再經過處理使油粒聚集,粒徑變大，使浮力隨之增大，從而達到油水分離的目的。化學氧化法能將污水中呈溶解態的無機物和有機物轉化為微毒、無毒物質或轉化成容易與水分離的形態。氧化法又可分為氧化劑氧化法、電解氧化法和光化學催化氧化法。氧化劑氧化法是指利用強氧化劑氧化分解污水中的油和COD 等污染物質以達到淨化含油污水的一種方法。電解氧化法是指在污水中插入電極並通過直流電,使污水中的油和COD等污染物質在陽極發生電氧化作用或與電解所產生的氧化性物質發生作用以達到淨化含油污水的一種方法。光化學催化氧化法是採用半導體材料利用太陽光能或人造光能以達到淨化含油污水的一種方法。

物理化學法

物理化學法主要包括氣浮法、吸附法、電化學法、超音波分離法等,這些方法一般都具有適應性較強、選擇性廣的優點。氣浮法是依靠氣泡表面吸附油粒或懸浮物以達到分離的目的，在含油污水中通入空氣或其他氣體產生微細氣泡，使水中的一些細小懸浮油珠及固體顆粒附著在氣泡上，形成水- 氣- 油粒三相混合體系，隨氣泡一起上浮到水面形成浮渣，然後使用適當的撇油器將油撇去。吸附法是利用吸附劑的多孔性和大的比表面積，將含油污水中的溶解油和其他溶解性有機物吸附在表面從而實現分離。超音波分離法是當超音波通過含油污水時，會使微小油滴與水一起振動，而由於大小不同的粒子具有不同的相對振動速度,油滴將會相互碰撞、黏合，使其體積增大，隨後變大的粒子不能隨聲波振動，只作無規則運動，最後水中的油滴凝聚並上浮，再用其他設備分離。電化學法包括電凝聚、電氣浮和電火花法。電凝聚是利用溶解性電極電解含油污水,從溶解性陽極溶解出金屬離子，金屬離子水解生成氫氧化物,它能吸附和凝聚乳化油與溶解油，沉澱後除去油。電氣浮是利用不溶性電極電解採油污水，在電解分解作用和初生態的微小氣泡上浮作用下，使乳化油破壞，並使油珠附著在氣泡上。電火花法是利用交流電來去除採油污水中的乳化油和溶解油，在電場作用下筒內的導電顆粒間會產生電火花，在電火花和水中均勻分布的氧的作用下，油分被氧化和燃燒分解。

生物化學法

生物化學(生化)處理法是利用微生物的生化作用，將複雜的有機物分解為簡單物質，從而將有毒物質轉化為無毒物質，使含油污水得到淨化。微生物可將有機物作為營養物質，使其一部分被吸收轉化成為微生物體內的有機成分或增殖成新的微生物，其餘部分可被微生物氧化分解成簡單的有機或無機物質。根據氧氣的供應與否，生化法可分為好氧生物處理和厭氧生物處理；從過程形式上可分為污泥法、生物過濾法和氧化塘法。張海針對大慶地區石油類化合物污染湖泊水質的特點和氣候條件，分別採用包含礫石床、礫石蘆葦床、爐渣蘆葦床、爐渣床去除石油， 平均去除率分別為24.7%、28.4%、45.9%、42.9%。

綜上所述，含油污水的處理方法較多，各有優缺點。一般情況下單一方法的處理效果均不佳，在實際套用中通常是2或3 種方法聯合使用，才能使水質達到標準。處理手段一般是先用物理方法分離、然後用化學法去除、再用生物法降解。