石油一旦流到海里,由于它的比重只有0.829~0.896,比海水小,因此一开始便漂浮在海面,形成油膜,并立即发生一系列的复杂变化,如扩散、蒸发、乳化、溶解、氧化和微生物分解以及沉降等。
在一般情况下,油膜起初较厚,呈茶色或褐色。进一步扩展成光亮的彩虹色薄膜,扩展得更薄时成银白色。每升石油的扩展面积可以达到一千到一万平方米。100~200升石油形成的厚度仅为0.1毫米的油膜足以覆盖1平方公里的海面。再继续扩展,油膜四周便开始破裂。
在油膜的扩散过程中,石油中的一部分轻组分迅速挥发到大气中。新鲜原油在2~3天内能挥发掉百分之二十五到三十以上(表2.2).
表2.2 海洋中石油的蒸发与扩散
与此同时,油膜发生氧化和光化学作用。在阳光作用下,每天氧化的石油,最高每平方公里达2吨。据保守的估计,如果100吨石油分散在8平方公里的海面上,平均厚度0.02毫米,每天可以氧化掉1吨。当然,石油的氧化与天气状况和温度关系很大。在晴天和热带比在阴天和温带或寒带更容易氧化。
由于风浪的击荡,浮油的一部分溶解于海水中,另一部分发生乳化作用,形成象巧克力冰淇淋那样的乳化油。乳化油是由十分微小的油滴聚集而成的,平均直径只有0.5微米,体积只有6×1014毫升。因此1毫升石油能形成150亿个油滴,总表面积可达12平方米。(www.xing528.com)
浮油经过上面种种复杂的作用,最后形成黑色的沥青球(焦油球),长期在海上漂泊,有时可以被海流带到遥远的地方。除了北极海区外,世界大洋到处可以见到这种漂浮的沥青球,平均每平方米0.1毫克,其中地中海竟高达500毫克。这个数字相当于世界海面共有36000吨焦油,也有人估计有15万吨之多。
一般认为,海面有油膜存在表示新近的污染,有乳化油表示中期污染,而有沥青球则表示是远期污染的结果。
当然,原油中的重组分,因为比重大于海水,能沉降到海底或是粘附在水中的悬浮泥沙上一起“石沉大海”。
通过各种途径流到海洋里的石油,它们的地理分布很不均匀。就世界范围而言,石油运输输入的石油主要分布在船舶的主要航线附近,比如从中东到欧洲、北美和远东的几条著名的航线附近。油轮事故多发生在港口附近和狭窄的海峡中。海上石油生产造成的石油排海主要发生在著名的海洋石油生产区,如阿拉伯湾、波斯湾、北海、皇西哥湾、加利福尼亚外海、马来西亚和印度尼西亚,以及西非沿岸水域。炼油工业含油污水大多注入美、英、德、法、日、加拿大等发达国家,以及墨西哥、科威特、沙特阿拉伯等主要石油生产国沿岸。而其他工业和城市的排污主要在美国、北欧、德国和日本。由河流携带的石油一般分布在密西西比河、莱茵河、圣劳伦斯河这样一些大河的河口。因此,上述地区也就成了世界上石油污染比较明显的海区。
例如,二十世纪七十年代初,美国海域一年内发生的油污染事件将近800起,其中发生在领海内的约300起,溢油3800加仑(1加仑等于3.78升),3~12海里海域发生近400起,溢油651000加仑,12海里以外发生190多起,溢油20000加仑。
1971年日本海洋污染事件共发生1621起,其中百分之八十是油污染。东京湾、伊势湾、濑户内海等地成片的油膜,大大小小的油块到处可见。
对大西洋进行的调查表明,在欧洲沿岸水域油膜中的石油量有5195吨,非洲沿岸水域有6355吨,北美沿岸水域15692吨,而大西洋公海水域则有22472吨。
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