国内外最新研究证实-土壤中石油类污染物的迁移与修复治理技术

最初，人们把自然界产出的油状可燃液体矿物称为石油，把可燃气体称为天然气，把固态可燃油质矿物称为沥青。随着对这些矿物的深入研究，人们认识到石油、天然气、沥青在成因上互有联系，在分子组成上都属于碳氢化合物。我国古代对石油和天然气的发现、开采、认识和利用，源远流长，具有悠久的历史，我国是世界石油古国之一。石油在国民经济中的地位和作用十分重要，被人类誉为“黑色的金子”、“工业的血液”等；石油是进行经济建设与发展不可缺少的宝贵能源，天上飞的，地下跑的，没有石油都转不动；石油是现代文明的神经动脉，没有石油，维持这个文明的各种工具就无法运行；我国石油工业本身就是国家综合国力的重要组成部分。石油对于任何一个国家都是一种生命线，它对于经济、政治、军事和人民生活的影响极大，不论是20世纪的海湾战争还是目前利比亚战争都与石油资源的利益分配有着一定的相关性。

世界石油资源主要分布在中东、拉丁美洲、北美洲、西欧、非洲、东南亚和中国。现在，产油的国家和地区已有150多个，发现的油气田已有四万多个。中东的沙特阿拉伯、伊朗、科威特、伊拉克和阿拉伯联合酋长国是世界最大的石油产地和输出地区。世界上最大的油田是沙特阿拉伯的加沃尔油田，可采石油储量达104亿t。

我国已在25个省和自治区中找到了400多个油气田或油气藏。自1978年以来我国石油年产量突破一亿吨大关，从而成为世界十大产油国。我国最大的油田是大庆油田，它已经连续20多年年产量超过5 000万t，胜利油田排在第二位；近些年长庆油田、塔里木油田及海洋石油勘探开发蓬勃发展，逐渐成为我国石油生产的主要战场，为我国的经济建设和社会发展发挥着越来越重要的作用。

众所周知，石油是工业的命脉，我国石油工业伴随着共和国的诞生和发展而不断壮大，几十年来为我国政治独立、社会发展和经济腾飞作出了巨大贡献。但随着石油工业的发展，石油勘探、开发及运输和使用过程中带来的环境污染与危害也越来越引起人们的关注，甚至已经影响到了人们的正常生活。我国各大油田环境中广泛存在着严重的有机污染问题。多年来采油作业中常发生各种漏油事件，导致油井周边油污遍地、污染严重；而且近年来，我国几个大油田相继进入高含水开采期，随着开发后期含水率的上升及区域性注采不平衡，油田外排采出水量逐年增加，采出水中所含的各种化学污染物往往具有脂溶性、难降解、高毒性、易生物富集放大等特点，尤其是稠环芳香烃（PAHs）类化合物难以被环境所降解，易于滞留、富集在泥土中，给泥土环境造成严重污染。被污染的泥土还可对地表水和地下含水层造成二次污染，直接危及人类和其他生物健康。国内外最新研究已证实，一些石油类有机污染物可干扰动物内分泌系统，影响生物和人类繁衍，有的使免疫功能失调，有的具有致癌、致畸、致基因突变的“三致”作用。油气生产过程中产生的各种有机污染物排入环境后，对大气、土壤、水体、生态环境及人类都会造成一定的影响和伤害，积聚到一定程度就会突然爆发环境危机。尤其是近年来石油类有机污染物及其对人体健康和生态系统的危害越来越被人们所认识。2000年3月，110多个国家的代表齐聚波恩，参加难降解有机污染物（persistent organic pollutants，POPs）国际法律约束条约的第四轮谈判。联合国环境规划总署（UNEP）在2000 年9月启动了500万美元的项目，评价全世界的难降解有机污染物；2001年5月23日，包括中国在内的90个国家的环境部长或高级官员在瑞典斯德哥尔摩签署了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》［1］，从而正式启动了人类向有机污染物宣战的进程，因为根据该公约，各缔约国将通过法律，禁止或限制使用大多从石油中提炼或由石油加工而成的12种对人体健康和自然环境特别有害的持久性有机污染物；我国在由国家环境保护总局、国家发展计划委员会、国家经济贸易委员会等联合发布的“国家环境保护‘十五’规划”中要求履行国际公约，逐步禁止生产和使用持久性有机污染物质，并强调要加强石油开采的污染防治生态保护［2］。持久性有机污染物在环境中广泛存在，它们具有持久性/长期残留性、生物蓄积性、半挥发性及对人类与动物高毒性等特点；近年来有关研究表明［3］，它们能够导致生物体内分泌紊乱、生殖及免疫机能失调、神经行为和发育紊乱以及癌症等严重疾病。有些毒害有机污染物在环境中不断累积，到一定时间或在一定条件下有可能给整个生态系统带来灾难性的后果，被荷兰Ir.F.A.M.DeHan及奥地利W.M.Stigliani等科学家比喻为“化学定时炸弹（chemical time－bomb）”［4］。但目前我国对土壤中石油污染物的迁移转化特征方面的研究还不够深入，对石油生产、储运、加工炼制以及使用过程中造成的土壤污染问题研究比较少。

石油污染泛指原油和石油初加工产品（包括汽油、煤油、柴油、重油、润滑油等）及各类油的分解产物所引起的污染。20世纪80年代以来，石油烃类污染成为世界各国普遍关注的环境问题。据美国联邦水利局调查，美国现已有1%～3%的地下水受到石油污染物的侵袭和污染。50个州中有几千口公用和私用的水井被迫停用。

土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，又是自然生态环境的重要组成部分。土壤是环境的重要组成要素，和大气、水、生物等环境要素之间经常互为外在条件，相互作用，相互影响。同时，由于土壤位于地球陆地表面，是能够生长植物的疏松层，是由有机物与无机物组成的复合体，并有固、液、气三相共存其间。从生态学的观点看，土壤是物质的分解者（主要是土壤微生物）的栖息场所，是物质循环的主要环节。土壤和水、大气、生物等环境要素之间的关系极为密切，尤其是水与土之间的关系。土壤是人类赖以生存和发展的物质基础和环境条件，土壤是人类生存环境的主要组成部分，从生产的角度看，土壤能为绿色植物提供肥力（水分和养料）；从保护环境的角度看，土壤是污染物的最终受体。土壤是污染物迁移转化最为繁杂的场所，具有同化和代谢进入土壤中的污染物的能力；土壤污染可进一步引起和促进水体、大气和生物等要素的污染，土壤污染是环境污染的重要环节，是污染物摄入人体、影响人体健康的重要因素。

如果土壤受到污染或污染负荷超过它的自净能力，它的生存能力就会下降，甚至全部消失，而且土壤中的污染物还会扩散到大气和水体中进入植物体，通过植物体、通过食物链危害人群的生命和健康，随之对社会经济和生态系统结构和功能造成破坏［5］。故土壤环境的安全与否与人类的生存息息相关。因此，研究土壤的污染与净化即污染物质在土壤内的迁移转化，土壤污染物在食物链中的传递、富集和转化特征以及防治土壤污染的措施，对保护环境有十分重要的意义。因此，相关的研究人员一直在研究人类活动引起的土壤环境质量变化以及这种变化对人体健康、社会经济、生态系统结构和功能的影响；探索调节、控制和改善土壤环境质量的方法［6，7］。所以，避免污染及其带来的危害对于大庆这个以石油为主体的工业型城市更是至关重要。(www.xing528.com)

石油和天然气为国民经济发展提供动力，是人民生活的必需品，同时也是重要的工业原料。石油企业在为国家作出重大贡献和加强自身建设的同时，也对环境产生了一系列影响。石油在开采、运输、使用、储存过程中常发生渗漏、溢油现象。如在原油开采过程中发生井喷等事故，造成大量石油烃类直接进入土壤；或在试油、洗井、油井大修、堵水、松泵、下泵等井下作业和油气集输过程中，落地油和含油污水对土壤造成了严重污染，尤其落地油是油田开发的最主要污染物。落地油在向地下渗透过程中还沿地表扩散、侵蚀土层，使之盐碱化、沥青化、板结化，严重影响植物生长。石油对土壤的污染不仅影响粮食的质量，更重要的是使石油污染物进入食物链，危害人类健康，在环境中产生恶性循环。另外，油气田开发和建设过程中排放的废水、废气和固体废弃物直接或间接进入土壤环境中会对土壤生态系统产生影响，引起土壤理化性质的改变、肥力的降低及盐碱化沙化加剧。这些影响中，有的是直接表现出来的，还有一些是潜在的，但如果任其继续下去必然影响21世纪石油工业的发展。

石油主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃和杂原子化合物组成的混合物，具有致癌、致畸、致突变的潜在性，被列入中国环境监测总站根据我国国情提出的58种环境优先控制有机污染物中。同时，土壤污染具有隐蔽性和潜伏性、不可逆性和长期性、后果严重性等特点。土壤一旦被污染将很难治理，我们应及早控制，尽量减少污染物、污染源，将污染降至最低。但是在控制和治理之前，首先要掌握污染物进入土壤的途径和运移的特点以及污染的范围和程度等。因此，研究土壤中石油污染物的迁移规律对油气田开发建设中土壤环境的保护具有重要现实意义。

通过实验研究掌握石油污染物在土壤中迁移的特征和规律，可以认识到土壤的三相流体系内具有石油特征的流体在该体系中的存在、运移和作用方式，也可以认识到这种流体在多孔介质中所发生的吸附和降解等作用，对进一步认识石油类有机物在土壤中的运移具有重要的理论意义。掌握了石油污染物进入土壤的途径以及在土壤中迁移和造成污染的范围与程度等，可为控制土壤被污染的程度和治理已被污染的土壤（即尽量减少污染源和污染物的量，改造或修复遭受污染的土壤）提供可靠的依据，因而具有较高的应用价值。

在此理论基础上，可以根据油田实际的开发时间和污染情况进行计算以推测土壤的污染程度，迁移深度，不同深度的污染物含量，提供对土壤污染状况评价的信息。不可对油田污染治理和修复提供可靠的指导依据。因此，土壤生态环境的保护与治理已经引起各层政府部门的高度关注。目前世界各国都非常重视油污土壤的治理研究。

为了加强环境保护和土地资源的可持续利用，缓解环境污染带来的压力，整体有效地改善土壤环境状况，促进环境与经济、社会的协调发展，针对日益恶化的土壤生态环境现状，应该加强土壤/沉积物油污迁移及生物修复技术研究。