6.2.4 海上溢油的处理措施

6.2.4 海上溢油的处理措施

1)物理方法

一般来说,处理水面溢油的最理想的方法是物理清除,采用物理清除可以避免对环境的进一步污染,但不适合清除乳化油。物理方法大致分为围栏法、吸附法和油拖把法。

图6-8 围栏法

(1)围栏法。石油泄漏到海面后,应首先用围栏将其围住,阻止其在海面扩散,然后再设法回收(图6-8)。围油栏的种类很多,较为常见的是乙烯柏油防水布制作的带状物,在紧急的情况下,也可用泡沫塑料、稻草捆、大木料、席子、金属管等物替代。正规的围油栏在构造上分为浮体、垂帘和重物三部分。浮体部分浮在水面,防止浮油越过;垂帘位于浮体下面,形成围栏,防止油从下面溢走;重物垂在垂帘下面,使其保持垂直稳定。在较平静的水域正确使用围油栏,能够有效地防止浮油进一步扩散。但在有波浪的情况下,当浪头涌起的时候,浮油可能被冲过围油栏,使收集在围油栏同的浮油被冲走,当风浪很大时,用锚定位的围油栏常常会没入水中。不管何种形式的围油栏,都要靠机械方法来回收栏内的浮油,且最终回收的油水,都须采取进一步分离措施并且要防止产生火灾或爆炸的危险。

(2)吸附法。回收水面浮油主要采用吸油性能良好的亲油材料(图6-9)。制作吸油材料的原料有高分子材料,无机材料和纤维。对于聚合物用得比较多的是由聚丙烯或聚亚安酯做的人工合成吸收剂。它的抗水性能和亲油性能都很好,但是最大的缺点是用后不能生物降解。作为溢油清洁物质,很多天然吸收剂,如棉花、羊毛、木丝绵和麦秆等,都已广泛被研究。比起人工吸收剂,这些天然材料都有很好的吸收能力,但是它们也会吸收水分,这在海洋油污染使用上是一个缺陷。

图6-9 吸附法

(3)油拖把及其他设备。聚丙烯有亲油疏水的特性,对浮油有良好的吸附功能,所以油拖法通常由聚丙烯纤维制成。美国油拖把公司研制成的油拖把直径有10~90 cm六种规格,其吸油率随着直径的增大而提高。小规格的油拖把一般用于内河、港湾、码头,大直径的油拖把可用于大面积的溢油处理。此外,还有其他专门吸收与处理海上溢油的船舶或机械器材(图6-10)。

图6-10 机械设备除油

2)化学方法

(1)燃烧法。通过在油面上洒化学物品引燃、助燃来焚燃水面溢油,无需复杂装置,处理费用低,但是燃烧产物污染海洋环境,且产生的浓烟污染大气,所以这种方法在内河航道及港口的使用应慎之又慎,只能在离海岸相当远的公海才使用此法处理。

(2)化学处理剂。利用油处理剂清除油污可直接使其乳化分散。这种药剂主要成分为表面活性剂。

①分散剂。一般用量为溢油的1%~20%,它使用方便,效果不受天气、海况所影响,在许多不能采用机械回收或有火灾危险的紧急情况下,及时喷洒分散剂是消除水面浮油和防止火灾的主要措施。然而,长期的观测与研究表明,使用分散剂导致的污染往往比油本身造成污染更严重,在时间上更久远。基于上述原因,赫尔辛基公约规定,在波罗的海不准使用分散剂。美国政府规定,在淡水水源及重要的鱼、贝和海藻养殖场禁止使用化学药剂,只有在溢油发生火灾危险及在用物理方法清除后残留油薄膜时才允许使用,且只准使用对水生物毒性很小的化学药剂及在同一次处理中不得同时使用三种以上的化学药剂,而且药剂喷洒后在水中的浓度不得超过5 ppm。

②凝油剂。当凝油剂沿着一片薄油膜的四周施放到水面上时,就在水面上扩展,压缩油膜。油膜受到压缩后,面积会大大缩小,厚度增加,它可使石油胶凝成黏稠物或坚硬的果冻状物。其优点是毒性低,不受风浪影响,能有效防止油扩散。

3)生物方法

(1)酵母菌去除溢油。美国亚特兰大大学曾在20世纪70年代进行了用酵母清除油污染的研究,发现某些酵母菌株天然存在于被石油污染的水中,其数量随油污染范围的扩大而增加,这表明它们是靠“吃”石油而繁殖的。酵母菌比细菌等微生物对紫外线和海水的渗透压具有更强的抵抗力,这是因为细菌受环境因素的影响较大,阳光能杀死细菌,海水的渗透压能破坏细菌的细胞壁,这些都有碍细菌分解石油效能的发挥,而酵母对阳光的杀菌效应和对海水的渗透压都具有较强的抵抗力,能钻到油滴中去并在其中繁殖。

(2)微生物分解石油。采用能将碳氢化合物氧化的菌种可以处理舱底水、污泥和水面油膜。一些菌种能乳化分解约70%的石油,不能分解原油中的高沸点组分(石蜡除外)。微生物将碳氢化合物转变成较易溶解的酒精和有机酸,通过酶的催化作用,使其转变成二氧化碳和水(图6-11)。

图6-11 生物除油机制

以上各种主要的溢油处理方法的优缺点见表6-6。总之,海上发生溢油后,应首先撒布凝油剂,防止溢油进一步扩散。然后用围油栏进行拦截,再用各种机械方法把围起来的油尽量回收,无法回收的部分,则用化学方法和生物方法处理,如外海的溢油可用焚烧法,深海区的溢油可用凝油剂使之沉降,由海底生物将之消化,降解。

表6-6 海洋水体油污染的治理方法比较