海洋水体中油类和其他化学污染物

海洋是地球表面最大水体。通过水的自然循环，其他各类水体中含有的污染物都可能汇集到海洋中去。但由于世界上各大洋是彼此沟通的，海洋整体具有巨大无比的容量，任何多量物质进入水体都会以几乎是无限大的比例被稀释，所以海洋污染问题长期未能受到人们的关注。近代，这种情况已有所变化。引起情况变化的原因首先是人们将大量污染物投弃或遗落在局部的海域，引起海洋水体严重污染，并可能导致全球性的不良影响。

最常见的海洋污染物是油类。近代，满载原油的油轮因风浪或触礁而沉没，致使几十万吨原油流入大海的事故已是屡见不鲜。例如 1978 年 3 月在法国西北部海滨旅游地的海岸线外一艘巨型油轮沉没，22 万吨原油入海，造成了不可估计的经济损失。旅游地区被迫封闭弃之不用，数百万头海鸟被毒死，海水养殖场被破坏，其中浮游生物、鱼类等海生动物死亡殆尽等等。除此之外，其他污染源向海洋水体传输的油类每年达 500～1000 万吨（包括油轮漏油和清洗，钻井、油管和贮器泄漏，工业废水等）。

原油是含有几百种组分的复杂混合物，其中所含主要组分有直链烃类（C7 以上烷烃和烯烃）、环烷烃（环己烷、甲基环己烷等）、芳香烃（苯、甲苯、二甲苯等）、重金属（Fe、Ni、V、Cu 等）及带—SH 基团的多种含硫化合物等。此外原油中还含多种多环芳烃，已知其中有七八种具致癌作用，特别是苯并[a]芘有强致癌性。

烃类化合物的密度一般小于水，所以原油的大多数组分飘浮在海面之上。也有一些组分（例如含重金属者）可能因重力沉降到海底，对栖息在海底的生物发生影响。

浮在水面上的油分能否铺展为单分子层（2nm）？关于这个问题可从两方面来考虑，从分子结构看，带有极性基团的分子易在水面铺展；另一方面也可从表面张力看，即液体的铺展系数为

SBA=rA-rB-rB-rAB （6-6）

式中 rA、rB、rAB 分别为水的表面张力、油组分的表面张力和水油间的界面张力。如 SBA 大于 0 则该组分能铺展，否则，油分 B 在水体 A 中呈滴状。能铺展的化合物有正庚醛、正辛醇、油酸（SBA 分别为 32.2，35.7 和 24.6）等；呈滴状分散的化合物有正庚烷（-0.4）、正十六烷就典型的原油而言，如将它加热至 100℃则体积可能减少 12％，若加热到 200℃则可能减少 25％，这间接地表明，飘浮在水面的油分在几天之内可能因挥发减量 1/4。残留的油分会以更慢速度挥发或被微生物慢慢降解或被水生动物所吞食。约经过三个月，最终残留物约只有原有数量的 15％左右，是原油中沥青组分的残留物，以油状小团块形态飘浮在世界范围的海水之中。

进入海水水体的油类，其在水体中迁移、分布的过程和途径如图 6－12 所示。由图可见油在水体中存在形态主要有：飘浮在水表面的油、溶于水中的油、乳化细滴状态的油及吸附于悬浮粒子或底泥中的油。

一般说来，飘浮在水面上的油类容易发生微生物作用下的生物降解。一些海洋细菌、丝状真菌能在自身体内合成并向外界分泌一种乳化剂，使油分

在水中能以微小胶体粒子状态分散，然后渗入细胞体内发生消解。油分的生物降解还有以下几个特点：①耗氧特别大。如 1 升原油降解过程中可将320000升海水中的全部溶解氧消耗殆尽；②降解速度缓慢。在低温、低溶解氧或重金属存在等条件下，不易发生降解；降解速度还常受水体中硝酸盐、磷酸盐含量的制约；③对毒性强的组分不能降解。

油类污染物对海洋水体（还有其他水体）所发生直接的不良影响约有两个方面。其一，降低水体中的溶解氧值。浮在水表面的石油，形成光滑的油膜，并进一步因水流而扩展成薄膜，每升石油的扩展面积可达 1000 至 10000 平方米。这种大面积的浮油在矿物质、阳光及微生物的催化作用下能发生氧化耗氧，而且由于油膜的阻隔作用，会使大气通过界面向水体补给耗氧也难以进行。其二，油类对水生生物有毒杀作用。油容易填塞鱼的鳃部，使之呼吸困难，引起窒息死亡。石油的油臭成分侵入鱼、贝体内，通过其血液或体液扩散到全身，将使鱼、贝失去食用价值。油膜和油滴能粘住大量鱼卵和幼鱼，造成鱼卵大批死亡、孵化出来的幼鱼也会带有畸形，成长不良。石油污染使水鸟受到祸害也是灾难性的。鸟的羽毛直接污染而产生缠结时，它们变得游不动也飞不起，结果衰竭而死。石油通过消化道进入鸟类机体以后，引起肠胃、肾、肝等器官病变。并使水鸟繁殖率下降。石油中各种组分对水生生物的直接毒性如图 6－13 所示。

要处理散入海洋的油类污染物不是一件轻而易举的工作，只有海面浮油或分散在海涂上的油相对比较容易处理。常用处理方法有：①吸附法。使用的吸附剂有稻草、米壳、软质泡沫聚氨酯塑料等，也可用颗粒状石垩为吸附剂，吸油后沉入水底；②吸入法。利用浮动吸油装置，通过其浮于水面的吸口将水面浮油吸入分油器，然后在装置中分去空气和水，回收得油；③凝固法。在油面上喷洒固化剂或胶凝剂，使浮油凝成油块回收；④磁性分离法。在污染处洒布含铁的油溶性药剂，然后用电磁铁吸除含油磁性物；⑤生物法。利用假单胞细菌属（Pseudomonas）能有效降解油中烃类化合物。试验表明，用这种方法在两昼夜间可分解 50％～75％的水中含油，且产物无毒性。

除油类外，进入海洋水体的另一类危险污染物就是各种化学废物。对于一些难于处理而毒性又很高的化工生产副产品、农药下脚、失效的化学性战备物资等，人们想出了一种便宜而又简单可行的“处置方法”，就是将它们装桶之后，往海洋一丢了事。投弃海洋的废物对生态平衡的危害程度尚有待进一步研究；但经过一段时期后，有害物将进入水体并进一步影响水生生物这一点是毋庸置疑的，很可能在若干年代后，后人要为今人的如此作为付出昂贵的代价。