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"桑吉轮"沉了后凝析油和船用燃油咋办?中科院支招

2018-01-24 16:13:19

 载有13.6万吨凝析油和几千吨船用燃油巴拿马籍油船“桑吉”轮与香港籍散货船“长峰水晶”轮在长江口以东约160海里处发生碰撞,导致“桑吉”轮全船失火。至14日,“桑吉”轮发生爆燃并被确认已全部沉没。此次碰撞事故造成的油品泄漏与以往溢油事件有何不同?为何会发生剧烈燃烧、爆炸?对东海的生态环境影响多大?如何最大限度降低对生态环境的影响?这些问题成为社会关注的焦点问题。

桑吉轮沉了后凝析油和船用燃油咋办?中科院支招
与国内外历次海洋原油漏油事故不同,“桑吉”轮装载的是13.6万吨凝析油和几千吨船用燃油。凝析油又称天然汽油,是从凝析气田或者油田伴生天然气凝析出来的液相组分,在地下由于高温高压为气态,开采出来后,由于温度、压力的变化凝析为液态,因此而得名。凝析油主要成分是C5至C11低碳烃类的混合物,另外有少量其它烃类和含硫、含氮化合物。而原油是从地下开采出来的未经加工处理的天然石油,呈黑褐色、粘稠性的油状液体,是烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃等多种液态烃的混合物。船用燃油是成品油的一种,是石油加工过程中在汽、煤、柴油之后从原油中分离出来的较重的剩余产物,主要由石油的裂化残渣油和直馏残渣油制成的,其特点是粘度大,含非烃化合物、胶质、沥青质多。
在粘度方面,凝析油粘度低、挥发性极高,与汽油相仿,而原油粘度最高,船用燃料油次之。
高粘度油漂浮在水体表面形成油膜,妨碍氧气进入水体,致使水体中溶解氧减少,导致水生物死亡,水体发臭;溢油由海洋生物摄入体内,会因生物积累而在生物体内堆积,随食物链升高而积累,危害生物健康。由于凝析油由易燃的低碳烃类组成,挥发性强、闪点低,大量的凝析油泄漏出来在空气中弥漫形成油气混合物,遇明火易引起火灾爆炸事故。而凝析油易挥发,加之与海水不相溶,在水面残余极少,不容易对海水造成污染,但是凝析油中有毒的硫化氢及硫醇等成分的挥发以及燃烧产生的有毒气体会对大气造成一定的污染。船用燃油由于粘度大、挥发性差,泄漏后会在水面漂浮形成溢油污染。
随着轮船沉入东海,剩余的凝析油和燃料油如何尽快处理,则成为了当务之急。海上溢油一般采取先围后清理的方法。由于凝析油挥发性强,入水后会快速挥发,残余量少,难以回收,从而也对海洋水环境的污染较小。但是,高粘度的船用燃油泄漏后会长时间漂浮于水面,难以在短时间内自然降解,需要及时清除回收以降低对海洋环境的污染。
溢油发生后对于小型油污泄漏事故主要采用围油栏先控制溢油的扩散,再利用聚乙烯、聚胺酯泡沫、聚苯乙烯纤维等人工合成的材料以及锯末、麦杆等天然吸油材料,最后遗留的薄油层利用微生物处理。对于大型漏油事故,也需先用围油栏控制溢油的扩散,后利用撇油器机械回收溢油,少量的油使用环保型溢油分散剂,使油分散在海水中或通过微生物降解。
溢油清理过程中吸油材料及装备的性能非常重要。首先,吸附材料吸油速率要快。其次,回收的油要求含水尽量少,以提高溢油处理效率。这就要求吸油材料具有吸油不吸水性,或回收后的油水混合物能在线分离,保留油而将水排放。
桑吉轮沉了后凝析油和船用燃油咋办?中科院支招仿生超疏水-超亲油溢油回收船(左上);仿水黾表面微纳米多级结构制备(右上);海上智能溢油处理系统及超疏水-超亲油溢油吸附材料(下)。
近年来最新发展起来的仿生超浸润材料与技术,通过材料表面微纳米化和表面能调控,可实现油水的高效选择性吸附与分离,在溢油应急领域有着潜在的应用前景。
水滴在荷叶表面可以自由滚动,水黾能够在水面漂浮自由移动,这主要是荷叶表面与水黾腿部具有一些微纳米的多级结构及低表面能的蜡质层。通过对荷叶及水黾微观结构的研究与模仿,科学家制备了只吸油不吸水的超疏水-超亲油吸附材料可以实现溢油的快速收集,有效的降低了溢油对水体的污染。与之相反,通过对亲水疏油的荷叶下表面及鱼鳃的模仿,另一类超亲水-超疏油材料可以实现水通过而油被阻挡来达到油跟水的快速分离。
 
中科院宁波材料所海洋环境材料团队针对现有吸油毡等吸附材料吸附倍率低、吸油速率慢、吸水性高、海上操作困难等缺点,经多年的理论、实验及试生产研究,发展了吸附材料微纳结构与表面能调控新方法,研制了系列高性能亲油疏水溢油应急材料,现已实现高性能亲油疏水溢油应急材料产业化。基于研制的吸油网和吸油多孔材料,海洋环境材料研究团队正在联合上海北斗产业园区相关企业开发5万 的智能海洋溢油应急装备系统以实现海洋溢油监测-围控-回收的无人化与智能化。
随着海洋经济发展,溢油事件发生频率越来越高,不仅造成了巨大的经济损失而且威胁着海洋生态系统安全。所以不仅要严加防控减少溢油事件的发生而且要不断地开发新材料、新装备、新方法去应对溢油污染,进而将溢油污染所造成的危害降到最低限度,进一步实现生态环境的修复。
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