博文
漏油处理面面观
|||
漏油处理面面观
墨西哥湾漏油事件，导致全世界对于漏油问题再次聚焦。这里笔者搜集翻译几种常用的处理方式，1974年就有的技术，现在依然改进不大。认识过去的技术，可以更好地认识当前的困局。与同好共勉。
限制，清除和清理漏油污染是海洋工程中最困难和最被人误解的问题。目前的困难在于，无论在技术上（因为对一些物理和化学现象的理解是不够完整）和社会学的（因为许多未受过训练的人错误地认为，这个问题非常简单，可用现有科技在短期内解决）。除了在一些高度专业化的领域（例如海上石油钻井平台技术），企业和政府在海洋工程投入了比其他领域更低的资金投入。基于这个原因，海洋工程是一个落后的技术发展领域，这是指许多潜在的地方并没有达到尽可能的研究深度。限制，清除和清理漏油污染就是这样一个领域。现代技术的应用直到1967年托利峡谷灾难后果之后才开始大规模进行。
导致污油清理问题如此困难的原因很多。对污染控制的物理和化学原理缺乏缺乏了解。一些浮油覆盖几十平方英里。水流和波浪对设备产生巨大的外力作用。在海洋的巨大作用之前，处理如此之大型，如此之动态的污染，需要的后勤保障工作是惊人的。地球上易受石油泄漏的地区广大，而漏油会随机发生。要了解这样一个问题的处理难度，我们可以比较发生在100英里之外的意外泄漏事件与在发射台发生一架航天器的困难程度，后者在理想天气下按照预定的程序发射。如果发生风暴时，一架航天器可以推迟发射，但对船只来说，正是这一风暴导致漏油的污染事故。有人问一前油轮大副对大型海上溢油事故的诚实建议，他说， “你可以最好的事情做是打开另一瓶威士忌！（什么也做不了）”
根据现场和实验室研究测试的效果，下列一些材料已被用于消除或减少浮油的存在。
扩散剂：形成水包油悬浮液的化学品；
下沉剂：用于与石油混合，创造一个密集的混合物足以下沉的材料；
燃烧剂：放在浮油之上帮助点火或促进漏油燃烧的材料；
生物降解剂：促进微生物作用来氧化油类的物质；
胶凝剂：形成半固态油块以方便清除的化学品；
聚合剂：在一个小范围内的吸收汇聚漏油的化学品；
吸附剂：吸附油类形成了浮动物体，以方便后期的收集和清除。
扩散剂
扩散剂是用于加强对浮油表面扩散，并将油类乳化入水中的化学材料。这些效果是增加油类的表面积，使更多油类更容易被生物降解。当乳化（把油类分解成非常小的油滴，和水混合）发生时，油片子垂直和水平方向都发生扩散。缺点是，被分散的浮油的毒性是一个重大问题，不仅是由于扩散剂的效应，还有海洋生物所接触的增加的油类接触面的效应。对环境质量联邦议会（CEQ）在1971年8月制定了一个《国家石油和有害物质污染应急计划》。该计划由美国海岸卫队和环境保护局执行，要求在下列情况下不使用扩散剂：
1，对精炼的燃料油。
2，在少于200桶泄漏量的场合。
3，在海岸线附近。
4，在不到
5，在含有主要鱼类种群的区域，或鱼类或海洋生物的繁殖或通过区域，接触到的扩散剂，可能会损坏或降低可售性。
6，在风或水流可以导致分散油在二十四小时内上岸的海域（由环境署EPA来判断）。
7，在地表水供应会受到影响的水域。
不过，如果海岸警卫队的现场指挥官作出判断，其使用将防止火灾或大幅减少火灾的危险性，扩散剂在任何地点和任何时间都可以使用。如果环保局的判断认可，他们将阻止或显著减少对脆弱的水鸟所造成的危害并产生对整体环境最小程度的破坏，它们也可以使用。
上述限制并不适合于所有国家。例如在英国，扩散剂的使用是处理漏油的标准做法。
对扩散剂使用的的主要兴趣来源于石油公司，因为它们比较容易使用，因此，对扩散剂的研究受到石油公司的支持。得克萨斯州农工大学的superports研究包括溢油清除和扩散的材料和技术的成本效益分析。这项研究得出的结论是，从成本效益角度来说，扩散剂是大量泄漏问题的最可行办法。
化学扩散剂的使用带来两个主要问题。首先是必须达到浮油与扩散剂之间的充分混合，第二是尽量减少对海洋生物的毒性。混合的困难在圣巴巴拉事故时得到体现，发现虽然扩散剂以雾状散布浮油上，仍然需要使用工作船从中驶过，其螺旋桨将扩散剂与工作船油充分混合。研究工作在开发需要很少或根本没有混合的扩散剂。然而，毒性问题依然存在。更有些扩散剂的毒性对某些海洋生物比其他扩散剂强，其差异可能部分涉及到生物体所接触的油面数量的不同。随着浮油细分为液滴形势，其表面积大大增加。
使用扩散剂的一个不太重要的问题涉及所生成的油水乳状液的稳定性。实验表明，使用某些扩散剂，其乳状液的寿命比较短，很快这些油滴又再结合成一个片状油块。然而，其他扩散剂产生的乳液稳定性相当长，有一些公司正在从事关于提高乳液稳定性的工作。
已发现扩散剂对驱散浮油的小部分特别有效。例如，在Chevron石油泄漏事件中，扩散剂用于有效地清除在燃烧石油平台附近的浮油。但是，即使允许Ÿ法律，完全驱散所有的石油污染也是不可能的。如果未来开发出不需要混合的扩散剂，有可能扩散一块中等规模的漏油片。
沉降剂
大密度材料可与浮油混合导致浮油下沉。现行法律仅允许在特殊情况下使用，并得到环境保护部门的批准。
继托里峡谷（油轮）沉没之后，法国在Brittany布列塔尼海岸附近的海面喷施了表面疏水的石灰粉末。托里峡谷研究文献指出，石灰粉在海面漂浮，直到接触到的浮油，，在几个小时后开始下沉。据估计，3000吨石灰粉末沉降量20,000吨的石油。下沉的石油几乎没有上岸的可能性，而且显然没有潜水调查对海或对海底生活的影响。不过，据报道，后来发现渔民的渔网没有石油，打渔活动也没有受到影响。所有的沉油似乎从正常的海上作业中消失了。虽然对Brittany海岸沉降技术的显著成功，令人惊讶是有关此方法的可用信息很少。这是有点不安地注意到，一项对沉降剂的实验研究甚至没有提及石灰粉末，尽管它指出托里峡谷事件意外地推动了这项研究本身。
圣巴巴拉事件（11）后，一项使用滑石粉沉降石油的实验被发现是完全的失败。沉降石油的安全性和毒性不明了，而且，确定他们的难度显然阻碍了大多数研究人员继续寻找新的沉降剂。
燃烧剂
燃烧剂是一种帮助油水燃烧的材料或化学剂。不同燃烧剂的工作方式不同，尽管有些燃烧剂综合使用多种方式发生反应。有些材料作为氢基点火方式，它与水剧烈反应，产生爆炸性的氢气和热量。还有一些材料是自动点火，这石油的可燃成分发生反应，形成一种半爆炸性混合物。
其他燃烧剂，如轻质油，是点火助燃器，它可以很容易燃烧，保持重油如原油的温度超过闪点。还有一些材料是烛芯材料，它吸引油类，提供增加油气接触面积，并把水面燃烧的油火与水面发生热绝缘。
对燃烧剂的使用已经进行了一些研究。从这项工作得到的基本结论是，相对小和相对厚的油层可以用这种方式燃烧。油层面积小的要求，是基于需要提供燃烧剂来助燃的必要性。
使用燃烧剂的主要困难之一是石油的不完全燃烧，引起大量的空气污染和产生可能减少燃烧的残留物。有些研究工作已经完成，开发燃烧剂将油池燃烧进行完全。但是，在目前，没有有效的适用于海上的燃烧器。它可能会使用驳船拖障碍物来保持油层在障碍物附近的厚度增加。
使用燃烧剂还有其他一些实际的问题。一种燃烧剂，硅烷处理的气相二氧化硅，目的是防止硅片带水。这种材料是重量非常轻。虽然它可以烧掉比自己重的油量，其体积大约相当于必须烧毁的油量。因此，要烧掉一艘巨型油轮的全部漏油，需要一艘巨型油轮运载的经处理的硅材料将是必要的。加快运输这种物质到达事故现场，会造成实际的困难。
生物降解剂
当油类泄漏在海面上，其中一些较轻的部分很快蒸发了，但剩余油的最终命运是由海洋微生物来执行碳氢化合物降解。已经发现，天然海洋环境，即使在较低温度时，某些细菌拥有降解石油能力。利用丰富的细菌或酵母来降解石油烃类的想法，已被生物学家提出并研究了一段时间，但文献表明对这种技术的有效性没有量化数据的支持。不过，石油行业的代表报告说，相对较小的石油泄漏的自动消失，没有经过特殊的清理工作，特别是在波涛汹涌的大海和温暖的天气条件下。这意味着有可能在一定条件下发生生物降解作用相对较快地发生。增强溢油生物降解是一个值得进一步研究的概念。
胶凝剂
当油轮受损，并通过转移措施来清除其油类的措施不可行时，可以通过添加胶凝剂，把整个邮箱的油类胶凝化成刚性的胶凝固体块。在一定条件下，这种凝胶可以继续保留在油轮，即使油轮沉没或进一步受损。如果后来需要把油类转移到另一个油轮时，大部分石油凝胶可以加热到约130 ° F的温度下重新液化。对此有一些对石油油轮凝胶的试点工作已经完成。
凝胶过程需要充分的石油与胶凝剂的混合，并相当长的时间来稳定。混合研究表明，使用射流喷嘴的搅拌器在油箱内移动使用是一种适当的混合方式，虽然这种设备不经常到油轮上配备。一般需要大约8个小时来达到合适的凝胶强度，约30小时后的强度加倍，130小时后达到三倍。130小时后，强度没有进一步增加。戈尔茨坦等人估计的凝胶成本约为每桶石油4.50美元。托里峡谷油轮，相当于过去中等大小的油轮，总成本在270万美元。
聚合剂
聚合剂改变油水，水气和油气的表面张力，故收缩油类，而不是扩展放大浮油。当油片厚度达到中等厚度时，重力作用导致扩展的倾向。因此，聚合剂仅可以达到有限的厚度。因此，聚合剂只可用于含有少量泄油的场合。
吸附剂
吸附剂可吸附或吸收油类，形成更高质量，以方便后期收集和清除行动。吸收剂，使用或不包含隔离装置，是由笔者所认为的可在这个时候安全和有效使用的唯一处理剂。预计未来的发展，使之更为有效，其潜力仍然是值得研究的领域。
从历史上看，少量石油泄漏问题的最常见方法是利用稻草作为吸附剂。秸秆可以吸收大约自身重量的5倍左右的石油。在秸秆吸附尽可能多的石油之后，聚集起来，经常在蒸发水分后燃烧处理。作为对吸附剂的研究结果表明，最好的吸附剂材料似乎是网状聚氨酯泡沫。它不仅可以吸收大约30倍于自重的石油，但通过压榨机的处理，网状泡沫可以继续使用，以吸纳更多的石油。虽然没有全规模的连续使用的吸附剂设备已建成并在海洋使用，米勒估计每小时处理3000加仑的处理成本达到76480美元。每小时300加仑的回收率是研究者对未来吸附系统的期望。它被认为对大规模的海上溢油处理缓慢，但足以对付许多小港口的溢油事件。
吸附剂系统的有效性不应受到恶劣海况的削弱。事实上，有浪时会比风平浪静时取得更好的结果。如果没有使用机械吸附剂回收系统，收回吸附剂工作需要体力劳动，这是一个重大的缺点。利用吸附剂与污染控制屏障在一起的组合的可能性另研究人员感兴趣，虽然还没有调查研究这样一个系统如何工作的细节。结合了吸附与撒播设备，污染控制的障碍物，以及石油清除系统提供了一种未来的清除石油污染的可能性。虽然大规模海上使用的系统需要大量的费用，对于大泄漏的潜在损害来说，仍然是值得的。
有道是，燃油泄漏影响远，补救技术牵涉广，博采众长为进步，百尺竿头看机会。
https://blog.sciencenet.cn/blog-302992-331454.html
上一篇：说说世博会踩踏
下一篇：踩踏触发因谣言
