1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 杭州湾石油类的测定和评价 所在学院 专业班级 环境工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘要 ： 通过对嘉兴近岸海水进行采样调查，采用紫外分光光度计 测 定海水中石油类的含量，运用单因子污染评价法对海 水中石油类污染的现状进行评价。结果表明：嘉兴近海岸海水的石油类 的含量为 0.34-0.46mg/L，平均值为 0.39mg/L。以嘉兴南北湖水背景值作为评价标准时，石油类的污染指数变化范围为 0.94-1.28，以国家海水水质质量标准一级标准作为评价标准时，石油类的污染指数变化范围在 0.68-0.92。分析表明，石油类含量
2、与 pH值和浊度不存在线性关系。 关键词： 海洋；石油类；污染指数； II Abstract:Seawater samples around Jiaxing coastal were selected and ultraviolet spectrophotometer was used to estimate concentration of oil. Based on the data of monitoring the offshore water in Jiaxing, this paper carries on the present condition assessment in t
3、his area with methods of single factor index. The results showed that: The concentration of oil in the offshore water in Jiaxing is between 0.34-0.46mg/L, the average is 0.39mg/L. By the Nanbei lake background values of the evaluation criteria, oil pollution index ranged of 0.94-1.28. By The forth c
4、lass stander of National seawater environmental quality standards as evaluation criteria, Cr pollution index in the 0.68-0.92 range. The oil content of seawater was no linear correlation with pH value and turbidity. Keywords: Seawater; oil; Pollution Index; 1 目 录 1 绪论 . 1 1.1 石油污染污染概述 . 1 1.2 石油的基本概
5、述 . 1 1.2.1 石油的简介 . 1 1.2.2 石油的生成和分布 . 2 1.2.3 石油的用途 . 3 1.3 海洋石油类污染的现状与来源 . 4 1.4 石油污染的影响 . 5 1.4.1 存在形式 . 5 1.4.2 溢油入海后变化过程 . 5 1.4.3 石油污染危害 . 12 1.5 海洋石油污染的防治 . 13 1.6 研究区域概况 . 17 1.6.1 地理简况 . 17 1.6.2 历史形成 . 18 1.7 立题背景 . 18 2 实验部分 . 19 2.1 实验流程 . 19 2.2 分析方法 . 19 2.2.1 海水样品基本理化性质分析 . 19 2.2.2 海
6、水样品中石油类的测定 . 20 2.3 实验内容 . 21 2.3.1 研究区域的选择 . 21 2.3.2 样品的采集 . 21 2.3.3 实验仪器与试剂 . 24 2.3.4 实验方法 . 24 3 结果与分析 . 27 3.1 实验结果 . 27 3.2 结果分析 . 27 3.2.1 石油类污染评价 . 27 3.2.2 石油类污染原因分析 . 28 2 4 结论 . 30 参考 文献 . 31 附录一 中华人民共和国国家标准 海水水质标准 . 33 致 谢 . 错误 !未定义书签。 1 1 绪论 1.1 石油污染污染概述 石油是工业的 “血液 ”。随着我国国家经济的发展，石油的重要
7、性越来越突出，消 耗量与日俱增。石油污染是指石油开采、运输、装卸、加工和使用过程中，由于泄漏和排放石油引起的污染，主要发生在海洋。石油类物质进入海洋后，将在海面上形成一张巨大的 ”膜 ”。可通过扩散、蒸发、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等进行迁移、转化。油类可沾附在鱼鳃上，使鱼窒息，抑制水鸟产卵和孵化，破坏其羽毛的不透水性，降低水产品质量。油膜形成可阻碍水体的复氧作用，影响海洋浮游生物生长，破坏海洋生态平衡。同时石油类物质中含有一定的毒性物质，海洋生物吸收后会导致变异甚至死亡，而且毒性物质会长期存在于这些生物体内。此外还可 破坏海滨风景，影响海滨美学价值。因此，重视海洋石油类污染，科学的
8、对其进行控制管理迫在眉睫。 1.2 石油的基本概述 1.2.1 石油的简介 石油，也称原油，是一种粘稠的、深褐色（有时有点绿色的）液体。地壳上层部分地区有石油储存。石油的性质因产地而异， 密度 为 0.81.0克 /厘米 3，粘度范围很宽，凝固点差别很大（ 30 -60C）， 沸点 范围为常温到 500C以上，可溶于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。它由不同的碳 氢 化合物混合组成，组成石油的 化学元素 主要是碳（ 83% 87%） 、氢（ 11%14%），其余为 硫 （ 0.06%0.8%）、 氮 （ 0.02%1.7%）、 氧 （ 0.08% 1.82%）及微量金属元素（ 镍 、
9、 钒 、铁 、锑等）。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占 95%99%，含硫、氧、氮的 化合物 对石油产品有害，在石油加工中应尽量除去。不过不同的 油田 的石油的成分和外貌可以区分很大。石油主要被用作燃油和汽油，燃料油和汽油组成目前世界上最重要的 一次能源 之一。石油也是许多 化学工业 产品如溶剂、 化肥 、杀虫剂和塑料等的原料。今天 88%开采的石油被用作燃料，其它的 12%作为化工业的原料。由于石油是一种不可更新原料，许多人担心石油用尽会对人类带来的后果。 在中东 地区 -波斯湾一带有丰富的储藏，而在俄罗斯、美国、 中国 、南美洲等地也有很大量的储藏。石油的常用衡量单位 “
10、 桶 ” 为一个容量单位，即 42加仑，折合约 158.98升。因为各地出产2 的石油的密度不尽相同，所以一桶石油的重量也不尽相同。一般地，一吨石油大约有 7桶。轻质油则为 7.1-7.3桶不等。 1.2.2 石油的生成和分布 研究表明，石油的生成至少需要 200 万年的时间，在现今已发现的油藏中 ，时间最老的可达到 5 亿年之久。在地球不断演化的漫长历史过程中，有一些 ”特殊 ”时期，如 古生代 和中生代，大量的植物和动物死亡后，构成其身体的有机物质不断分解，与泥沙或碳酸质沉淀物等物质混合组成沉积层。由于沉积物不断地堆积加厚，导致温度和压力上升，随着这种过程的不断进行，沉积层变为 沉积岩 ，
11、进而形成 沉积盆地 ，这就为石油的生成提供了基本的 地质环境 。目前有以下几种成油理论： 生物成油理论：大多数 地质学 家认为石油像煤和 天然气 一样，是古代 有机物 通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的。按照这个理论石油是由史前的海洋动物和 藻类 尸体变化形成的。（陆上的植物则一般形成煤。）经过漫长的地质年代这些有机物与淤泥混合，被埋在厚厚的沉积岩下。在地下的高温和高压下它们逐渐转化，首先形成腊状的 油页岩 ，后来退化成液态和 气态 的碳氢化合物。由于这些碳氢化合物比 附近的岩石轻，它们向上渗透到附近的 岩层 中，直到渗透到上面紧密无法渗透的、本身则多空的岩层中。这样聚集到一起的石油形成油田。通
12、过钻井和泵取人们可以从油田中获得石油。地质学家将石油形成的 温度 范围称为 “油窗 ”。温度太低石油无法形成，温度太高则会形成天然 气。虽然石油形成的深度在世界各地不同，但是 “典型 ”的深度为四至六千米。由于石油形成后还会渗透到其它岩层中去，因此实际的油田可能要浅得多。因此形成油田需要三个条件：丰富的源岩，渗透通道和一个可以聚集石油的岩层构造。 非生物成油理论：非生物成油的理论 天文学 家托马斯 戈尔德在俄罗斯石油 地质学家 尼古莱 库 德里 亚夫切夫（ Nikolai Kudryavtsev）的理论基础上发展的。这个理论认为在地壳内已经有许多碳，有些这些碳自然地以碳氢化合物的形式存在。碳氢
13、化合物比岩石空隙中的水轻，因此沿岩石缝隙向上渗透。石油中的生物标志物是由居住在岩石中的、喜热的微生物导致的。与石油本身无关。在地质学家中这个理论只有少数人支持。一般它被用来解 释一些油田中无法解释的石油流入，不过这种现象很少发生 。 甲烷成油理论：地球上的所有元素都无一例外地经历了类似现在太阳上的核聚变的过程，当碳元素由一些较轻的元素核聚变形成后的一定时期里，它与原始大气里的氢元素反应生成甲烷，随着温度下降，氧气变得越来越活泼，它氧化、聚合了甲烷形成了石油分子，由于长时间的氧化、3 聚合，石油分子越来越大，形成了大量的近似沥青的物质，当早期地球频繁的 火山 熔 岩喷发在沥青上时，由于熔岩密度大
14、，沉入石油底部对其隔绝空气加强热，导致碳氢键断裂，释放氢气，形成 煤炭 。（一部分石油分子不是 甲烷 经氧化、聚合而形成的，它们是在地球温度较高时，由碳、氢直接形成不饱和烃聚合而成的）该理论是由中国 安徽 宣城溪口农民 李六四 自发、自费研究地震十七年（截至 2010 年），他认为： “ 地震是由地幔中核变的及时效应造成的。煤炭是石油演变产生的，石油是天然气演变产生的。溶洞是因为液体受热转化成气体，其膨胀压力造成的，地球生物是在早期地球的液态 有机硅 中诞生并进化而来的。 ” 其理论学说为地球热核演变说。 他的学说有可能成为后人了解地球、地震等的理论基础。但是，由于条件、知识的局限某些内容尚在
15、研究、完善中。 原油的分布从总体上来看极端不平衡：从东西半球来看，约 3 4 的石油资源集中于 东半球 ，西半球 占 1 4；从南 北半球 看，石油资源主要集中于北半球；从纬度分布看，主要集中在北纬20-40和 50-70两个纬度带内。波斯湾及墨西哥湾两大 油区 和 北非 油田均处于北纬 20-40内，该带集中了 51.3%的世界石油 储量 ； 50-70纬度带内有著名的 北海油 田 、 俄罗斯 伏尔加及 西伯利亚 油田和 阿拉斯加湾 油区。 1.2.3 石油的用途 石油经过加工提炼，可以得到的产品大致有以 下四种用途： （ 1） 石油燃料 石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范围可以分为
16、如下五种： （一）点燃式发动机燃料有航空汽油，车用汽油等。 （二）喷气式发动机燃料（喷气燃料）有航空煤油。 （三）压燃式发动机燃料（柴油机燃料）有高速、中速、低速柴油。 （四）液化石油气燃料即液态烃。 （五）锅炉燃料 有炉用燃料油和船舶用燃料油。 （ 2） 润滑油和润滑脂 润滑油和润滑脂被用来减少机件之间的摩擦，保护机件以延长它们的使用寿命并节省动力。它们的数量只占全部石油产品的 5%左右，但其品种繁多。 （ 3） 蜡、沥青和石油焦 它 们是从生产燃料和润滑油时进一步加工得来的，其产量约为所加工原油的百分之几。 4 （ 4） 溶剂和石油化工产品 后者是有机合成工业的重要基本原料和中间体。 1.
17、3 海洋石油类污染的现状与来源 我国石油烃类污染的加剧是与污染严重的旧生产方的扩大密不可分。根据全国海岸带与滩涂资源综合调查， 20世纪 70年代末 80年代初进入我国近海海域石油烃类为 1.15105t/a，到 20世纪80年代末增长到 1.8105t/a，以后数量逐年上升 1。 到本世纪初，由于新的环保型工艺的推广和国家控制的加强，我国近海海域石油烃类入海量由上世纪的逐年上升转入大致平稳的状况。据 2000年国家海洋局公布的中国海洋环境质量公报显示， 2000年我国海水中油类含量超过国家 1类、 2类海水水质标准的海域仍有 5.6104km2。沿海省份（自治区、直辖市）中河北、天津、福建、
18、浙江、上海的油污染较重，烟台近岸、湄州湾、厦门近岸重点海域的含油量已超过 2类海水水质标准 2。而根据 2001年中国海洋环境质量公报显示，当年我国近岸海域海水石油烃类实测值范围为未检出 1.27mg/L，样品超标率 18.0%，其中浙南、营口、盘锦海域均有样品超过 1类海水标准 14倍以上 。与 2000年相比，全国近岸海域海水中石油烃类平均浓度和样品超标率均有所上升；渤海和东海的浓度值上升，黄海和南海的浓度值有所下降；16个重点区域石油烃类浓度升高或持平， 17个重点区域稍有降低 3。据 2002年中国海洋环境质量公报显示， 2002年我国近岸海域污染范围较上年略有扩大，污染依然严重，但严
19、重污染海域范围有所减小，其中石油类的污染程度明显减轻 4。 海洋中的石油烃类按来源可分为：自然来源（约占 8%）和人类活动来源（约占 92%）；按输入类型又可分为慢性长期输入和突发性输入 5。具体各项如表 1.1所 示。 5 表 1 海洋石油类污染的来源 突发性输入 海洋源 海上石油开采 钻井正常、违章排放 人类活动来源 船舶正常、违章排放 事故性输入 钻井泄漏 船舶受损泄漏 慢性长期输入 大陆源 沿海地区排放 大陆径流输入 含油大气 木材类燃烧产生 矿物燃料燃烧产生 海底、大陆架渗流 天然来源 含有沉积岩缺损 1.4 石油污染的影响 1.4.1 存在形式 石油烃类在海洋中的存在形式有 3种：
20、 漂浮在海 面的油膜； 溶解分散态，包括溶解和乳化状态； 凝聚态残留物，包括海面漂浮的焦油球和沉积物中的残留物 6。石油进入海洋后，首先在海面扩散形成油膜 5。油膜的寿命取决于当时当地的海空动力因素、地理状况、海洋环境的化学和生物因素、油的物理化学性质及油的数量等。随油膜的扩散和风、波、流的作用，油膜越来越薄，然后通过物理、化学过程发生转化，部分蒸发，部分转化成溶解态和乳化态，其残留物凝固成固体颗粒，进而发生各种降解沉淀。 1.4.2 溢油入海后变化过程 短期上看，分散于水体中的石油烃类会受到溶解、分散和凝聚等迁 移作用。据联合国环境规划署（ UNEP）资料，若泄漏到海面的初始石油量为 100单位，则在 10天后有 25单位离开海面进入大气， 30单位漂浮在水面上或随潮贴岸， 40单位分散在水体中，另约 5单位发生化学转化，溶解的约 0.3单位，进入底部沉积物的约占 0.1单位 5。从长期考虑，主要是光化学氧化、降解，生物富集、降解，吸附与沉淀进入沉积物 3大类转化降解过程起作用。以下是溢油入海后的具体变化过程：
