1、 溢油的介绍及对海洋生物的影响研究312 溢油的基本常识溢油的基本常识溢油的危害溢油的危害实验室研究课题实验室研究课题 溢油的技术处理溢油的技术处理4主要内容主要内容石油是当今世界的主要能源之一，被称为经济乃至整个社会的“黑色黄金”、“经济血液”。人类对于石油的开发和利用使得大量的石油及石油产品进入自然生态环境中，对生态环境造成严重的污染。据统计，全球每年生产的32亿吨石油中，约有1/1000即320万吨进入海洋环境。通常1吨石油可在海上形成覆盖12km2范围的油膜，由此形成的大面积油膜将阻隔正常的海气交换过程，使气候异常，影响生物链的循环，从而破坏海洋生态平衡而且也浪费宝贵的石油资源。世界油
2、船事故溢油每年40万吨。溢油的概念溢油的概念 在石油勘探、开发、炼制及运储过程中，由于意外事故或操作失误，造成原油或油品从作业现场或储器里外泄，溢油流向地面、水面、海滩或海面，同时由于油质成分的不同，形成薄厚不等的一片油膜，这一现象称为溢油。溢油来源溢油来源 水中溢油大致主要来自四个方面：第一种是含油污水的排放，油船的机舱油污水、压载水、洗抢水，这些废水中均含有大量石油，浓度可达15000mg/L，如直排即对水体造成油污染，另外，船舶进厂修理前，必须将货油和燃料油舱的残油清洗干净，油气排放后才能进厂修理。当油船改装油品时，也必须先清洗货油舱，这些也成为水域的一个污染源。第二种操作性溢油，即船舶
3、在加装燃料油和油船油舱装货期间的溢油。日常装卸储运中石油产品的零星跑冒滴漏，对水、陆地、作业机械容器均造成轻微污染；船岸双方驳油速度不协调和联系不及时，或封闭式装货标示不准确而造成溢油；货油驳运时，输油软管在高压下工作，软管的残旧、老化及伸缩接头、阀门的松动等也会造成油渗漏。溢油的来源溢油的来源 第三种是海损事故溢油。一般是指突发性的泄漏事故，即溢油事故。船舶或油轮因碰撞、触损、搁浅等事故的原因造成对水域的油污染，特别是油轮发生事故后油箱的泄漏溢油。它造成大量的石油泄漏到水域或陆地，对环境造成很大的污染，危害极大。第四种是海上采油造成的污染。随着人类工业的迅速发展，陆地上的油田已经不能满足人们
4、的需求，人类从事海上石油的开采己经有半个多世纪的历史。从事海上石油的勘探、开发等行为都会造成石油的外泻，海上油井事故的发生更使大量的石油瞬间进入海洋，给海洋生态造成毁灭性的破坏。（墨西哥湾漏油、康菲漏油事件）溢油在海洋环境中的迁移转化溢油在海洋环境中的迁移转化 石油溢入海洋之后，在海洋特有的环境条件下，有着复杂的物理、化学和生物变化过程，并通过这些变化，最终从海洋环境中消失。这些变化有扩散、漂移、蒸发、分散、乳化、光化学氧化分解、沉积以及生物降解等等。石油的理化特性和其溢入海洋环境中的变化，使其在海面上有着与其他物质不同的情形，即溢油在海面上形成了非均匀分布的情形中间部分比边缘部分厚，类似薄透
5、镜形状，并且大部分油聚集在溢油点的下风向。这种现象不是油的单一特性和海洋环境的单一因素所能决定的，而是多种因素的综合作用。溢油在海洋环境中的迁移转化溢油在海洋环境中的迁移转化1、溢油扩散、溢油扩散 油溢到海面上，人们首先看到的就是油的扩散。它主要是在油的重力、粘度和表面张力联合作用下产生水平扩散。起初，重力起主要作用，所以油的扩散受油的溢出形式影响很大。如果油的溢出形式是瞬间大量溢油，则其扩散要比连续缓慢溢油快得多。油溢出几小时后，油层厚度大大减小，此时表面张力作用将超过重力作用，成为导致溢油扩散的主要因素，溢油在水面将形成镜面似的薄膜，它的中间部分比边缘部分厚。对于少量高粘度的原油和重燃料油
6、，它们不易扩散而以块状逗留在海面上。这些高粘度油，在环境温度低于其倾点温度时，几乎不扩散。当溢油扩散在水面上形成薄膜后，进一步的扩散主要是靠海面的紊流作用。溢油在海洋环境中的迁移转化溢油在海洋环境中的迁移转化2、溢油漂移、溢油漂移 漂移是指海面油膜在风、海流以及波浪的作用下的平移运动。油膜漂移主要取决于海面风场和流场。流场可以认为是潮流、风海流、密度流、压力梯度流以及冲淡水流的合成矢量场。在近海海域，潮流和风生海流是决定溢油漂移的重要因素。实际观察表明:溢油若发生在开阔海域，溢油的漂移速度主要取决于风的作用;而在近海或沿岸，潮流将是滋油漂移不可忽视的因素。溢油在海洋环境中的迁移转化溢油在海洋环
7、境中的迁移转化3、溢油蒸发、溢油蒸发 溢油中易挥发组分的蒸发能够导致溢油特性的变化。蒸发后留在海面上的油比其原来的密度和粘度都要大。蒸发带来了海面溢油量的减少，还影响着溢油的扩散、乳化等，并且还会引起火灾和爆炸危险。影响蒸发的因素有：油的组分、油膜厚度、环境温度、风速及海况等。溢油在海洋环境中的迁移转化溢油在海洋环境中的迁移转化4、溢油的溶解、溢油的溶解 溶解是指溢油中低分子烃进入水体的质量传输过程。溶解的速率和强度取决于油的成分、物理性质、油膜面积、水温、湍流和垂直分散作用。研究表明，物理过程(扩展、掺混和分散作用)通常增大暴露到水面的面积而促成降解性溶解。溶解同蒸发同样是自限制过程，在低沸
8、点组分去除后油膜物理性质随之发生变化。溢油在海洋环境中的迁移转化溢油在海洋环境中的迁移转化5、溢油的分散、溢油的分散 分散是指溢油形成小油滴进入海水中的过程。海面得波浪作用于油膜，产生一定尺寸的油滴，小油滴悬浮在水中，而较大的油滴升回海面。这些升回海面的油滴处在向前运动的油膜后面，不是与其他油滴聚合形成油膜，而是扩展成为很薄的油膜，而呈悬浮状的油滴则混合于水中。自然分散率很大程度上取决于油的特性及海况，在碎浪出现时分散过程进展得快。低粘度的油在较好的海况下，可以几天内就完全分散。相反，粘度高的油能够形成稳定的厚油层，就不易分散。溢油在海洋环境中的迁移转化溢油在海洋环境中的迁移转化6、溢油的乳化
9、、溢油的乳化 乳化是指溢油形成油包水乳化液的过程。在破碎波产生的湍动过程中，水滴被分散到油里形成油包水乳浊液，呈黑褐色粘性泡沫状漂浮于海面。乳化作用一般在溢油发生后的几个小时才发生。乳化过程的后果是增加了原来溢油的体积，使油的粘性和密度增大。对溢油的进一步扩散起到阻碍作用，使蒸发量相对下降。溢油在海洋环境中的迁移转化溢油在海洋环境中的迁移转化7、生物降解、生物降解 生物降解是海洋环境自身净化的最根本途径。溢油发生之后，生物降解过程一般可持续数年之久，其清除石油的能力，取决于能够降解石油的不同海洋微生物。由于生物降解过程及其复杂，就海洋环境而言，至今人们尚不能用数学公式定量描述原油生物降解的速率
10、。据报道，在适宜的水域中生物降解油的速率为每天可从每吨海水中清除0.001至0.003克油;在常年受油污染的地区每天可从每吨海水中清除0.5一60克油。溢油的对海洋生物的损害溢油的对海洋生物的损害 海洋生物根据其生活习性可分为浮游生物、游泳动物和底栖生物三大生态类群。其中浮游生物又可以分为浮游植物和浮游动物;游泳动物包括海洋鱼类和其他游泳动物(如海鸟、海洋哺乳类、海洋爬行类、头足类和甲壳类等等);底栖生物分为底栖植物和底栖动物。溢油的对海洋生物的损害溢油的对海洋生物的损害 溢油对浮油生物的影响溢油对浮油生物的影响 石油污染海洋，首当其冲的受害者是浮游生物。浮游生物一旦遇上漂浮在海面的粘糊糊的石
11、油，就会被紧紧粘住并失去自由活动的能力，最后随油块一起冲上海滩或沉入海底。据统计，浮游生物的生产力大约占整个海洋总生产力的95%。浮游生物受到损害，就等于从根本上动摇了海洋生物“大厦”的基础。溢油的对海洋生物的损害溢油的对海洋生物的损害 溢油对鱼类的影响溢油对鱼类的影响 鱼类大多对油污染很敏感，当局部海区受到石油污染时，鱼类就会很快逃脱或回避。但当油污染面积很大，或者大量石油突然倾泄入海，在逃离前的成鱼的鱼腮就被原油粘住而窒息致死。溶解在海水中的石油对鱼类的危害更大，它可通过腮或体表进入鱼体，并在其体内蓄积起来且损害各种组织和器官。石油对鱼卵和仔鱼的危害更加明显，仔鱼仔虾、卵对石油污染的毒性敏
12、感程度要比成熟的鱼高100倍。溢油的对海洋生物的损害溢油的对海洋生物的损害 溢油对底栖动物的影响溢油对底栖动物的影响 生活在海底的底栖动物，如海参、各种贝类、海星、海胆等，它们不仅受到海水中石油的危害，而且还受到沉到海底的石油更大的危害。这类动物对石油极其敏感，即使生活环境中只有少量的石油，也会影响它们的活动和繁殖，甚至会造成死亡或无法食用。在一些石油污染比较严重的海区采捕到的贝类、蛤、等煮熟后常常有一股浓烈的油臭味。溢油对海洋生物的损害溢油对海洋生物的损害 溢油对鸟类的影响溢油对鸟类的影响 海面上的溢油对鸟类的危害最大，尤其是潜水摄食的鸟类。这些鸟类以海洋浮游生物及鱼类为食，当接触到油膜后，
13、羽毛能浸吸油类，导致羽毛失去防水、保温能力，另一方面它们因不能觅食而用嘴整理自己的羽毛，摄取溢油，损伤内脏。最终它们会因饥饿、寒冷、中毒而死亡。在溢油事故发生时，从保护自然生态的角度急救鸟类的工作是非常重要的。溢油对海洋生物的损害溢油对海洋生物的损害溢油对哺乳动物的影响溢油对哺乳动物的影响 有皮毛覆盖的哺乳动物(如海狮和海豹等)比较容易受到伤害。因为石油较易沾在皮毛上，降低这些海兽的保温特性，还可能伤害表皮以及暴露在体外的部位。关于油污染对海兽的伤害，现场调查和试验都表明，大量的油污能造成海兽死亡或器官受伤害，其中有物理窒息的作用，也有化学毒害作用。溢油的技术处理溢油的技术处理一、物理方法一、
14、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。大致分为围栏法、吸附法和油拖把法。1、围栏法、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。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；重物垂在垂帘下而，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
15、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，都需采取进一步分离措施并且要防止产生火灾或爆炸的危险。溢油的技术处理溢油的技术处理2、吸附法、吸附法 回收水面浮油，主要采用吸油性能良好的亲油材料。制作吸油材料的原料有高分子材料，无机材料和纤维。对于聚合物用的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、乳草属植物、木丝绵和麦杆等
16、，都已广泛被研究。比起人工吸收剂，这些天然材料都有很好大吸收能力，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。3、油拖把法、油拖把法 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10，15，22，30，60，90cm等六种规格，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及港湾、码头，大直径的油拖把可用于大面积的溢油处理。溢油的技术处理溢油的技术处理二、化学方法二、化学方法1、燃烧法、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
17、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、化学处理剂 利用油处理剂清除油污，可直接使其乳化分散。这种药剂主要成份为表面活性剂。1）分散剂）分散剂溢油的技术处理溢油的技术处理 分散剂一般用量为溢油的120%，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、重要的鱼、贝
18、和海藻养殖场禁止使用化学药剂，只是在溢油发生火灾危险及在用物理方法清除后残留的油薄膜时方允许使用，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5ppm。2）凝油剂）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，它可使石油胶凝成粘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。溢油的技术处理溢油的技术处理三、生物方法三、生物方法1、酵母菌去除溢油、酵母菌去除溢油 美国亚特兰大大学曾在70年代进行了用酵母清除油污染的研究，发现某些
19、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、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，
20、使其转变成二氧化碳和水。溢油的技术处理溢油的技术处理 总之，海上发生溢油后，应首先撒布凝油剂，防止溢油的进一步扩散。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，由海底生物降之消化，降解。实验室研究课题实验室研究课题一、研究背景一、研究背景 石油烃进入海洋后会对海洋生态系统的各个方面产生毒性效应，因此，为了防止石油烃对海洋生态环境造成严重影响，国内外学者进行了大量关于石油烃对海洋生物的毒性效应的研究，其中最主要、最广泛的研究方面是石油烃对海洋生物的急性毒性研究，其中包括燃料油、汽油
21、、柴油等对海洋浮游动植物、贝类、鱼类等的急性毒性效应。石油烃进入海洋后首先会对海洋生态系统产生影响，因此，可以通过对从组织水平上选择一些会发生改变的生化指标的测定来研究石油烃对水生生物生化系统的改变和损害。而这些通过测量体液、组织或者整个生物体，能够表征对化学污染物的暴露或其效应的生化、细胞、生理、行为或能量上的变化的指标即生物标志物。对于海洋石油烃对生物标志物的研究，主要有以一般代谢酶、解毒系统、抗氧化酶活性变化、脂质过氧化(LPO)程度、DNA加合物标记等方法。实验室研究课题实验室研究课题 除了从组织水平上通过生物标志物来检测污染物的影响，也可以从分子水平上来进行检测。脱氧核糖核酸(DNA
22、)是生物体重要的遗传物质，当生物体受到外界或内部因素的改变的影响时，其DNA的结构和功能也容易遭到改变，这称为DNA损伤。因此，可以通过检测DNA的损伤，来评价环境化学物的遗传毒性，近年来海洋生物中经常采用的检测方法主要有碱性解链实验、单细胞凝胶电泳、DNA加合物的测定、单链构象多态标记技术、DNA甲基化检测等。实验室研究课题实验室研究课题二、研究目的二、研究目的 石油烃污染严重破坏了海洋的生态平衡。开展石油烃污染对海洋生物的毒性效应及机理研究，可以为定量化评估石油烃污染对海洋渔业及海洋生态环境的损害程度提供可靠的数据；有助于人们理解石油污染的严重性，并为制定海洋生态环境污染标准以及防治石油污
23、染提供依据。实验室研究课题实验室研究课题三、研究内容三、研究内容 选择0#柴油及其分散液作为目标污染物，在室内模拟条件下，以马粪海胆的胚胎及成体为研究对象，从指示生物的组织以及分子水平上进行石油烃对马粪海胆的生态毒性学研究。实验室研究课题实验室研究课题研究内容研究内容1、从组织水平检测 研究0#柴油及其分散液对马粪海胆胚胎抗氧化系统的影响，主要是检测超氧化物歧化酶（SOD)、过氧化氢酶（CAT)的活性。当暴露于可以产生氧化还原反应的有机污染物时，生物体在对污染物进行转化的过程中，其解毒系统会产生大量能够造成生物体氧化损伤的活性氧物质。而有机体的抗氧化防御系统的作用便是清除这些能够造成损伤的活性
24、氧;但如果生物体产生的活性氧的速度超出了其抗氧化系统的对活性氧物质的清除速度，有机体就会产生氧化胁迫，从而造成DNA损伤、脂质过氧化、酶蛋白胶联甚至细胞死亡或癌变。实验室研究课题实验室研究课题研究内容研究内容2、从分子水平检测 采用单链构想多态性PCR(PCR-SSCP)分子标记技术，选取控制肠道发育的SPLOX基因以及控制神经系统发育的WNTS基因为目标基因。研究在0#柴油分散液的影响下，马粪海胆基因发生突变的情况。PCR-SSCP技术技术 单链DNA片段呈复杂的空间折叠构象，这种立体结构主要是由其内部碱基配对等分子内相互作用力来维持的，当有一个碱基发生改变时，会或多或少地影响其空间构象，使
25、构象发生改变，空间构象有差异的单链DNA分子在聚丙烯酰胺凝胶中受排阻大小不同。因此通过非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)，可以非常敏锐地将构象上有差异的分子分离开，该方法称为单链构象多态性。实验室研究课题实验室研究课题PCR-SSCP技术优点技术优点 单链构象多态性分析技术的优点主要体现在:(1)检测灵敏度高，并且能够检测任何已知的和未知的DNA位点上的多态性和突变，提高了监测基因突变的范围。(2)只要能够根据已有的数据设计PCR引物，那么便无需事先知道待测DNA片段的序列即可进行分析。(3)对DNA原始材料需量较少，且纯度要求不高，技术容易常握，操作简单，成本低，周期短。(4)避免了盲目测
26、序，可在测序前同时对大量DNA样本进行筛选_。(5)适宜于对功能基因进行研究，对动物的功能基因的定位有重要意义。实验室研究课题实验室研究课题技术路线技术路线实验室研究课题实验室研究课题实验成果实验成果 （1）暴露于低、中、高三个浓度的0号柴油分散液中，马粪海胆胚胎的抗氧化酶活性系统基本呈现先增加后减小的趋势，说明马粪海胆胚胎的抗氧化酶活性在浓度较低的0号柴油的影响下，具有诱导作用，而在高浓度的0号柴油分散液的影响下，抗氧化酶活性具有抑制作用。实验的研究结果，马粪海胆的抗氧化酶SOD与CAT都可以作为监测海洋石油烃污染的生物标志物。实验室研究课题实验室研究课题（2）在对SPLOX基因引物G一1的扩增片段进行PCR一SSCP测序分析时，实验结果表明SPLOX基因编码区的第41位上发生了碱基变化，即A一G的转换突变:氨基酸由赖氨酸变成精氨酸。WNTS基因引物M一2的扩增片段进行PCR一SSCP测序分析时，实验结果表明在WNTS基因编码区的第706位上发生了碱基变化，即T一C的转换突变，氨基酸由苯丙氨酸变成亮氨酸。结果表明：马粪海胆的控制肠道发育的SPLOX基因以及控制神经系统发育的WNTS基因的基因突变都可以作为监测海洋石油烃污染的生物标志物。
