1、 毕业论文 开题报告 环境工程 杭州湾石油类的测定和评价 一、选题的背景、意义 海洋面积辽阔而又拥有巨量的海水，由陆地流入海洋的各种物质全部被海洋所吞没，而海洋本身却没有因此而发生重大变化。正是因为这种稳定性，加上海洋是重要的运输渠道，使得海洋成为人类各类污染物的聚集地。近年来，由于石油工业、交通运输业的发展，我国每年排入大海的石油达 11.5 万吨，并呈增长趋势。目前，我国近海海域石油的平均浓度已达到 0.055mg/L，海洋石油污染的日益加重，严重影响了沿海居民的生活和经济发展，也引起了社会各界的普遍关注。 1.1 海洋石油污染的现状 海洋石油污染按石油输入类型 ， 可分为突发性输入和慢性
2、长期输入。突发性输入包括油轮事故和海上石油开采的泄漏与井喷事故 ， 而慢性长期输入则有港口和船舶的作业含油污水排放、天然海底渗漏、含油沉积岩遭侵蚀后渗出、工业民用废水排放、含油废气沉降等 1。而造成污染的原因主要体现在 ： 石油的海上运输频繁使海上溢油事故发生几率增大 ； 港口装卸油作业频繁 ， 存在溢漏油的隐患 ； 油轮的大型化增添了发生重大海上溢油事故的可能性 ，提高了溢油处理的难度 ； 海上油田石油勘探开发中的泄漏和采油废水排放等。 1.2 石油类 物质的危害 1.2.1 生态危害 （ 1）影响海气交换：据测定，每滴石油在水面上能形成 0.25m2的油膜，每吨石油能覆盖 5106m2的水
3、面 2。石油薄膜能破坏水体和大气的气体交换、水气交换和盐分 (物质 )交换，并且还影响到水体与大气相互作用的每一个过程 3。石油对海洋大规模的污染，足以破坏海洋与大气界面上碳酸气的平衡 4。 （ 2）影响光合使用：油阻碍阳光射入海洋，使水温下降，破坏了海洋中 O2、 CO2的平衡，这也就破坏了光合作用的客观条件。同时，分散和乳化油侵入海洋植物体内，破坏叶绿素，阻碍细胞正常分裂 ，堵塞植物呼吸孔道，进而破坏光合作用的主体。 （ 3）消耗海水中溶解氧：石油的降解大量消耗水体中的氧，然而海水复氧的主要途径大气溶氧又被油膜阻碍，直接导致海水的缺氧。 （ 4）水体能量：油膜覆盖水面会阻碍水的蒸发，影响大
4、气和水体的热交换。水面上散布着的石油使阳光更多地被反射，改变了水面的反射率和减少了进入水体表层的日光辐射，会对局部地区的水文气象条件产生一定的影响。同时，石油薄膜还能增加海水的温度，特别是海洋表面的温度，其影响的程度取决于众多因素，首先取决于石油薄膜的厚度。试验表明，石油薄膜厚度小于 1mm时， 22 的海面温度经过 10h大约可上升 1 4。 （ 5）毒化作用：石油中所含的稠环芳香烃对生物体呈剧毒，且毒性明显与芳环的数目和烷基化程度有关。首先大分子化合物的绝对毒性很高，而在水中，低分子类由于具有很强的水溶性和后续的很大生物可利用率，也表现出剧烈毒性影响。烃类经过生物富集和食物链传递能进一步加
5、剧危害。有证据表明，烃类有致突变和致癌作用，而慢性石油污染的生态学危害更难以评估。另外，水面浮油还可萃取分散于水体中的氯烃，如狄氏剂、毒杀芬等农药和聚氯联苯等，并把这些毒物浓集到水体表层毒害水生生物 5-7。 （ 6）石油污染刺激赤潮的发生：据研究，在石油污染严重的海区，赤潮的发生概率增加，虽然赤潮发生机理尚无定论，但应考虑石油烃类在其中的作用。 （ 7）全球温室效应：考虑到大洋是大气中 CO2的汇，石油污染必将加剧温室效应，也可能促使厄尔尼诺现象的频繁发生，从而间接加重全球问题。 （ 8）破坏滨海湿地：石油开发等人为活动导致中国滨海湿地丧失严重。据初步估算 8，中国累计丧失滨海湿地面积约 2
6、19万公顷，占滨海湿地总面积的 50%。 1.2.2 社会危害 （ 1）石油污染对渔业的 危害：由于石油污染抑制光合作用，降低溶解氧含量，破坏生物生理机能，海洋渔业资源正逐步衰退。 （ 2）石油污染对工农业生产的影响：海洋中的石油易附着在渔船网具上，加大清洗难度，降低网具效率，增加捕捞成本，造成巨大经济损失。而对海滩晒盐厂，受污海水无疑难以使用，对于海水淡化厂和其他需要以海水为原料的企业。受污海水必然大幅增加生产成本。 （ 3）石油污染对旅游业的影响：海洋石油极易贴岸而玷污海滩等极具吸引力的海滨娱乐场所，影响滨海城市形象 9。 二、相关研究的最新成果及动态 2.1 测定仪器与方法 2.1.1
7、荧光分光光度法 海水中油类的芳烃组分，用石油醚萃取后，在荧光分光光度计上，以 310nm为激发波长，测定 360nm发射波长的荧光强度，其相对荧光强度与石油醚中芳烃的浓度成正比。 2.1.2 紫外分光光度法 水体中油类的芳烃组分，在紫外光区有特征吸收，其吸收强度与芳烃含量成正比。水样经正己烷萃取后，以油标准作参比，进行紫外分光光度测定。 2.1.3 重量法 本方法适用于油污染较重海水中油类的测定。用正己烷萃取水样中的油类组分，蒸除正己烷，称重，计算水样中含油浓度。 2.2 海洋石油类污染的治理途径 石油 污染物进入水体后，在环境条件等因素的作用下，其组成性质和存在形式都会有所变化。一般来讲，石
8、油类污染物主要以漂浮油、分散油、乳化油、溶解油、油一固体物等五种状态存在于水中。水体石油污染的处理既要去除废水中的大量石油类物质，同时也要考虑降低废水的化学需氧量 (COD)和生物需氧量 (BOD)等，其有效性和经济性应以石油等污染物的去除率或转化率、残留量为比较基准 10。不同类型的含油污水要采用不同的处理方法，目前国内外含油污水的处理技术按处理原理可分为 4种：物理法、化学法、物理化学法和生物化学法 11-18。 2.2.1 物理法 物理处理法的重点是去除含油污水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。包括重力分离、离心分离、粗粒化、过滤、膜分离等方法 11-13。 2.2.2 化学法 化学
9、处理法主要用于处理含油污水中不能单独用物理方法或生物方法去除的一部分胶体和溶解性物质，常用的方法有化学破乳法、化学氧化法等阳 11,14-15。 2.2.3 物理化学法 物理化学法主要包括气浮法、吸附法、电化学法、超声波分离法等，这些方法一般都具有适应性较强、选择性广的特点 16-17。 2.2.4 生物化学法 生物化学 （生化）处理法是利用微生物的生化作用，将复杂的有机物分解为简单物质，从而将有毒物质转化为无毒物质，使含油污水得到净化 18。微生物可将有机物作为营养物质，使其一部分被吸收转成化为微生物体内的有机成分或增殖成新的微生物，其余部分可被微生物氧化分解成简单的有机或无机物质。根据氧气
10、的供应与否，生化法可分为好氧生物处理和厌氧生物处理；从过程形式上可分为污泥法、生物过滤法和氧化塘法 11。 综上所述，含油污水的处理方法较多，各有优缺点。一般情况下单一方法的处理效果均不佳，在实际应用中通常是 2或 3种方法联合使用，才 能使水质达到标准。处理手段一般是先用物理方法分离、然后用化学法去除、再用生物法降解 11-17。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 3.1 研究内容 主要是研究杭州湾石油类污染的情况。计划在杭州湾不同污染程度处 取若干个点，并对这些海水中石油类物质进行测定分析与评价。 通过实验，得到一定的数据，大概的了解杭州湾石油类的污染
11、状况。查看周边环境包括岸边的生活区，工业区，污染的现状、存在问题做出初步研究，从环境规划与管理的角度出发，对杭州湾石油类污染进行分析、测定及评价，提出 一些可行性的意见。 3.2 测定海洋中石油类的方法 实验流程：水样采集 -酸化 -萃取 -紫外 分光光度计测定 3.2.1 采集水样 选择若干个具有代表性的采样点，用单层采水器固定样品瓶在水体中直接灌装，采样后立即提出水面，在现场萃取，样品容器不应预先用海水冲洗。 3.2.2 酸化 -萃取 -紫外 分光光度法测定 3.2.2.1 试剂及其配制 （ 1） 正己烷 ： 分析纯 。 在使用前于波长 225nm处，以水作参比，透光率大于 90%方可使用
12、，否则需脱芳处理（见 10）。 （ 2） 硫酸 （ H2SO4）： =1.84g/mL。 （ 3） 活性炭：层析用粒状活性炭， 60目（ 250m）。 （ 4）盐酸（ HCl）。 （ 5）氢氧化钠（ NaOH）。 （ 6）盐酸溶液（ 2mol/L）：在搅拌下将 10ml盐酸 （见 4） 与 500mL蒸馏水混合。 （ 7）氢氧化钠溶液（ 2mol/L）：称取 40g氢氧化钠 （见 5） 溶于水中，加水至 500mL。 （ 8）活性炭处理：取 1000g 活性炭于烧杯中，用盐酸溶液 （见 6） 浸泡 2 小时，依次用自来水、蒸馏水冲洗至中性。倾出水份后，用氢氧化钠溶液 （见 7） 浸泡 2小时，
13、依次用自来水、蒸馏水冲洗至中性，于 100 烘干。将烘干的活性碳放入瓷坩埚中 ，盖好盖子，于500 高温炉内活化 2小时。炉温降至 50度左右时，取出放入干燥器中，备用。 （ 9）活性炭层析柱：将玻璃层析柱清洗干净后，自然干燥，柱头先装入少许玻璃毛或脱脂棉。将处理的活性碳 （见 8） 放入烧杯中，用 正己烷（见 1） 充分浸泡，排尽活性碳中的空气，边搅拌边倒入玻璃层析柱中，装柱时要注意避免出现气泡。 （ 10） 正己烷脱芳 ： 取约 900mL正己烷于 1000mL小口试剂瓶中，加 10mL硫酸（见 2），在康氏振荡器上振荡 1h，弃去硫酸相，重复上述操作，直至硫酸相近无色，再用蒸馏法提纯或用
14、活性炭层析柱进行脱芳处理。 方法如下： 将 正己烷 倾入活性炭层析柱中，初始流出的正己烷 质量较差，注意检查流出 正己烷 的 透光率 ，当其 透光率大 于 90%时，以每分钟 60100滴的流速收集 正己烷 于清洁容器中，混匀后分装于试剂瓶中，待用。 （ 11）硫酸溶液（ 1+3）：在搅拌下将 1体积的硫酸与 3体积蒸馏水混合。 （ 12）油标准贮备溶液 (5.00mg/mL)：准确称取 0.500g 标准油于 10mL烧杯 中， 加入少量正己烷（见 1），全量转入 100mL 容量瓶中， 烧杯 用 正己烷 洗涤数次，洗涤液均移入容量瓶中，用 正己烷（见 1） 稀释至标线，混匀。 （ 13）油
15、标准使用溶 液（ 100g/mL）：移取 1.00mL油标准贮备溶液于 装有少量正己烷（见 1）的 50mL容量瓶中，用 正己烷（见 1） 稀释至标线，混匀。 3.2.2.2 仪器及设备 仪器和设备如下： （ 1） 紫外 分光光度计； （ 2） 石英测定池： 1cm （ 3） 康氏振荡器； （ 4）烧杯：容量 10mL、 50mL、 100mL； （ 5）带刻度比色管：容量 20mL； （ 6）锥形分液漏斗：容量 800mL； （ 7）容量瓶：容量 10mL、 50mL、 1000mL； （ 8）移液管：容量 2mL、 5mL； （ 9）玻璃层析柱：直径 25mm，长度 900mm； （ 10
16、）一般实验室常用仪器和设备。 3.2.2.3 分析步骤 （ 1）绘制标准曲线 a)分别移取 0mL、 0.50mL、 1.00mL、 1.50mL、 2.00mL、 2.50mL油标准使用溶液于 6个盛有少量正己烷的 10mL容量瓶中，用 正己烷 稀释至标线，混匀； b)将系列各点从低浓度向高浓度依次移入 1cm 石英测定池中，以 正己烷 作参比测定225nm处的吸光值 Ai和 A0(标准空白 )，以 Ai-A0为纵坐标，相应的浓度为横坐标，绘制标准曲线。 （ 2）样品测定 a)将经 5ml硫酸溶液酸化的水样约 500mL全量转入分液漏斗 中，准确加入 10.0mL正己烷 振荡 2min（注意
17、放气），静置分层，将水相放入原水样瓶中，石油醚萃取液收集于 20mL带刻度比色管中。用同法再萃取一次，合并两次 正己烷 萃取液，用 正己烷 定容至标线（ V1）。测量水样体积，减去硫酸溶液用量得水样实际体积 V2； b)将 正己烷 萃取液移入 1cm石英测定池中，测定 225nm处的 吸光度 Aw。同时取 500mL脱油水代替水样测定分析空白 吸光度 Ab， 由 Aw-Ab查标准曲线或用线性回归计算得浓度 Q。 3.3 预期目标 通过实验，得到一定的数据，大概的了解杭州湾石油类污染的状况。了解周 边环境包括生活区，工业区，根据嘉兴的产业特色，对杭州湾的海洋环境进行分析并评价，对杭州湾石油类污染
18、的现状、存在问题做出初步研究，从环境规划与管理的角度出发，对杭州湾海洋环境中石油类污染进行分析、测定及评价，最后得出结论，提出一些可行性的意见。 四、论文详细工作进度和安排 1资料收集期： 2010年 9 11 月 2过程材料撰写期： 2010年 11 12月 3监测实验期： 2011年 3月 4数据分析期： 2011年 4月上旬 5总结写作期： 2011年 4月中旬 5月中旬 6答辩阶段： 2011年 5月下旬 五、主要参考文献 1陈建秋 .中国近海石油污染现状、影响和防治 J.节能与环保， 2002， 30： 15-17. 2韦利珠 .九州江广西段石油类污染现状及防治新思路初探 J.珠江现
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