石油与海岸带悬浮颗粒物的相互作用研究

摘要

现代工业的迅猛发展对石油的需求量越来越大，而在海上石油的开采和运输的过程中不可避免的会发生溢油事故，导致海岸带油污染越发频繁。溢油和海洋环境中的悬浮颗粒物会生成油和悬浮颗粒物的凝聚体(Oil-Mineral Aggregates，OMA)，同时，溢油也会与海洋中的颗粒物、浮游生物、细菌、生物碎屑等相互作用形成海洋石油雪(Marine Oil Snow，MOS)。OMA/MOS的形成可以促进溢油从沙滩向海水中的扩散，有利于油污染物的自然清除。溢油后通常会施加分散剂来进行应急处理，已有的研究主要集中在OMA的形成机理及其影响因素方面，对MOS形成的影响以及分散剂对OMA/MOS的影响缺乏系统研究。
　　本研究采用模拟实验，选用沙滩表层沉积物以及石英砂和高岭土三种颗粒物，对不同条件下油-颗粒物凝聚体(OMA)以及加入细菌后形成的海洋石油雪(MOS)进行了系统的研究，分析了混合能量、颗粒物浓度、盐度、是否添加分散剂等条件对OMA/MOS形成的影响。得出的主要结论有:
　　(1)青岛汇泉湾沙滩表层沉积物对凝聚体形成的影响在粒径为75μm以下的矿物颗粒开始凸显，筛分后的细沙中，粒径越小，越容易与油滴形成凝聚体。
　　(2)矿物颗粒的种类对凝聚体的形成有显著影响，高岭土与油滴相互作用形成凝聚体的效果远大于石英砂和青岛汇泉湾沙滩表层沉积物;石英砂颗粒与油滴形成凝聚体需要较大的混合能量。
　　(3)混合能量对于OMA的形成有着很强的控制作用。当低于一定的混合能量（摇床转速小于120r/min），即使有足够的矿物颗粒，凝聚体也不会在短时期内形成。沉降的凝聚体对油的捕获量随混合能量的增大不断增长，直到最后趋于某个平衡值。增大混合能量能显著缩短凝聚体形成的时间。
　　(4)通过对OMA/MOS的结构特征研究发现，OMA主要是单滴状和短杆状，而MOS则是边缘毛糙的茸状或是分叉的纤维状，OMA大小在微米级，最大的有200μm，MOS相对较大，有的纤维状的MOS能达到毫米级。
　　(5)海水盐度对凝聚体的形成影响不大，形成OMA的最适盐度在20‰左右，形成MOS的最适盐度在35‰左右。
　　(6)溢油分散剂对OMA/MOS的形成产生影响。溢油分散剂对油滴的表面特性产生影响，进而对OMA/MOS的形成产生影响。分散剂能促进油分散成油滴，在低浓度(DOR＜1∶2)范围内表现为促进凝聚体的形成，分散剂投加量并不是越多越好。
　　(7)细菌在石油的去除过程中有着至关重要的作用。与沉降OMA中捕获的油相比，沉降MOS中捕获的油量更多。沉降OMA对油捕获率在10％以下，而沉降MOS对油的捕获率最高能达到95.24％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 海洋溢油污染现状及其危害

1．1．1 海洋溢油污染现状

1．1．2 海洋溢油的危害

1．2 近海溢油处理技术及发展

1．2．1 海面溢油处理技术

1．2．2 海岸带油污染处理技术

1．3 国内外研究现状

1．3．1 油-矿物颗粒凝聚体OMA及其形成机制

1．3．2 海洋石油雪MOS的形成机制

1．3．3 OMA／MOS的形成对溢油归宿的影响

1．3．4 OMA／MOS形成的影响因素

1．4 研究意义及主要内容

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究内容及技术路线

第二章 材料与方法

2．1 实验材料

2．1．1 颗粒物的准备及其性质

2．1．2 其他材料与试剂

2．2 主要仪器设备

2．3 实验方法

2．3．1 OMA／MOS的形成

2．3．2 沉降OMA／MOS的分离和萃取

2．4 测试及计算方法

2．4．1 沉降颗粒物对油的捕获量

2．4．2 颗粒物和油滴粒径的测量

2．4．3 OMA／MOS形态大小的仪器观察

2．4．5 盐度与pH的测定

第三章 OMA的形成及其影响因素研究

3．1 OMA的形成

3．2 OMA的形态及大小

3．3 混合能量对OMA中油捕获量的影响

3．4 颗粒物浓度对油捕获率的影响

3．5 盐度对OMA中油捕获量的影响

3．6 分散剂对OMA中油捕获量的影响

3．7 小结

第四章 MOS的形成及其影响因素研究

4．1 MOS的形成

4．2 MOS的形态及大小

4．3 细菌量对沉降MoS中油含量的影响

4．4 盐度对沉降MoS中油含量的影响

4．5 分散剂对沉降MoS中油含量的影响

4．6 小结

第五章 结论与建议

5．1 主要结论

5．2 建议与展望

参考文献

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况

致谢