书城自然科学拯救海洋:海洋污染与环境保护
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第6章 大海母亲的悲鸣(1)

如果你在海边有一座房子,面朝大海,清晨推开窗,你希望扑面而来的海风是带着微咸的海腥味,还是浓重的汽油味?你希望眼前的大海洁净湛蓝,还是脏乱不堪毫无生气?答案不言而喻。海洋包容万物,甚至一度用它强大的自净力宽恕了来自人类的污染,但是海洋污染日益严重,污染物让昔日纯净的海洋不再美丽。接下来,我们一起倾听来自大海的哀叹!

§§§第一节船舶造成的污染

什么是船舶污染

船舶污染主要是指船舶在航行、停泊港口、装卸货物的过程中对周围水环境和大气环境产生的污染,主要污染物有含油污水、生活污水、船舶垃圾三类。另外,也将产生粉尘、化学物品、废气等,相对来说,对环境影响较小。油类系指船舶装载的货油和船舶在运营中使用的油品,包括原油、燃料油、润滑油、油泥、油渣和石油炼制品在内的任何形式的石油和油性混合物。船舶油类污染可以分成船舶油污水(压舱水、洗舱水、舱底水、舱底残油)和船舶溢油两类污染。船舶生活污水主要是指人的粪便水,包括从小便池、抽水马桶等排出的污水和废物,从病房、医务室的面盆、洗澡盆和这些处所排出孔排出的污水和废物,以及与上述污水废物相混合的日常生活用水(指洗脸水、洗澡水、洗衣水、厨房洗涤水等)和其他用水。船舶垃圾系指在船舶正常的营运期间产生的,并要不断地或定期地予以处理的各种食品、日常用品、工作用品的废弃物和船舶运行时,产生的各种废物,主要有食品垃圾(米饭、菜肴、干点、饮料、糖果等)、塑料制品垃圾(聚氯乙烯制品、合成纤维制品、玻璃钢制品)及其他垃圾(纸、木制品、布类制品、玻璃制品、金属制品、陶器制品等)。

船舶污染源

船舶在停靠和运行过程中,不可避免地直接或间接地把一些物质或能量引入海洋环境,造成了海洋污染,以致损害海洋资源和海洋生态,危害人类健康。按照污染发生的方式,船舶污染源可分为船舶操作污染源、海上事故污染源和船舶倾倒污染源三类。

(1)船舶操作污染源:指船员在操作过程中,因操作不当或由于设备系统的损坏导致的意外排放。这种污染主要有以下几种:①生活用水的污染。船舶对海洋环境的影响主要是污水中所含的有机废物和携带的各种致病微生物和寄生虫。如果排放过多,就会破坏水中氧的平衡,对海洋环境造成有害影响。②洗舱水的污染。③压载水的污染。④垃圾物的污染。船舶营运中产生的各种垃圾,如垫舱物、包装材料、油污、铁锈、油棉纱等;船员、旅客生活垃圾等。如果直接排放入海,将严重影响鱼、贝等海洋生物的生长和繁殖,破坏海洋资源。

(2)海上事故污染源:船舶由于发生碰撞、搁浅、触礁等海上事故,造成油舱破裂、燃料油外溢而对海洋造成的污染。这种污染对海洋环境的污染及沿岸经济的破坏是不可估量的。

如何处理船上的生活垃圾

对船上生活垃圾的处理,主要方法是收集到岸上处理、在船上焚烧、磨碎排放等。收集到岸上处理的方法用得最多,目前已有多种类型的收集装置,这种方法的优点是简单、实用,缺点是食品类垃圾容易腐烂,如果垃圾量大,需要容器的体积大,增加了船体的重量。此外,转运成本高。在船上焚烧,最大的优点是减量比例大,能达到90%以上,还能彻底消灭病菌,缺点是焚烧炉的投资比较高,要产生大气污染,至于焚烧炉的技术设备较成熟。磨碎法,因为只改变了污染物的物理形态,在内河上,只能和其他方法结合使用对于海船,可以在一定条件下直接排放。

(3)船舶倾倒污染源:这种污染源的产生是由于船舶故意将陆地上产生的生产废料、生活垃圾以及清理被污染航道、河道所产生的带有污染物质的污泥污水倾倒入海洋所致。

声呐污染

如今,唯一能在深海作远距离传输的能量形式是声波。鉴于此,声呐技术成为探测水下目标的技术诞生了。

所谓声呐就是利用水中声波对水下目标进行探测、定位和通信的电子设备,它是水声学中应用最广泛、最重要的一种装置。

到目前为止,声呐技术已经有100多年的历史。在1906年,英国海军刘易斯·尼克森发明了声呐技术。刘易斯·尼克森发明的第一部声呐仪是一种被动式的聆听装置,主要用来侦测冰山。在一战时,这种技术被应用在战场上,主要是侦测潜藏在水底的潜水艇。

后来,各国海军利用声呐进行水下监视,如对水下目标进行探测、分类、定位和跟踪;进行水下通信和导航,保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中武器的使用与此同时,声呐技术还广泛用于其他方面,如鱼雷制导、水雷引信,以及鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下作业、水文测量和海底地质地貌的勘测

总之,声呐技术在很多方面都被应用,而且给人类带来了很多方便。

1.声呐与海洋生物

目前,在全世界范围内,各个国家的海军都使用声呐技术。它作为导航和探测水下舰艇活动的技术被用在舰艇装备中。在反潜作战中,中频主动声呐就是向周围海域发射中频率波段的声波,这样就可以探测敌方潜艇,对战争获胜非常有利。所以,在美军舰艇和潜水艇中一般都配备了中频声呐系统。它释放的噪声所传距离非常远。

美国自然资源保护委员会的一项报告显示,军事声呐等不断加剧的海洋噪声正影响着海豚、鲸的生活。其具体的依据是什么呢?原来这些动物必须依赖声音进行交配、觅食以及躲避天敌。另外,报告中还指出,海洋噪声轻则影响海洋生物的长期行为,重则导致它们的听力丧失甚至死亡。通过研究,很多科学家认为军用声呐可以伤害、杀死并大范围破坏海洋哺乳动物是不容置疑的。与此同时,美国环境和鲸保护组织通过自身的努力来保护海洋哺乳动物免受美军声呐影响,通过研究,他们也发现声呐与鲸的死亡率之间有着非常密切的关系。同时,声呐也降低了大比目鱼和其他鱼类捕食的成功率以及鱼类的繁殖率和巨型海龟的行为总之,其危害是非常大的。

相关资料记载了一系列由中频声呐试验导致的鲸大量搁浅及死亡事件:1996年5月,美军在北约的一次演习中,有14头剑吻鲸在希腊海岸搁浅;2000年3月,美军在百慕大海域再度进行声呐实验,由于军舰配备的声呐影响,3个种类共16头鲸搁浅在长达150米的海岸线上,其中6头死亡,其余冲滩搁浅的剑吻鲸眼睛、颅部出血,肺爆裂;2002年7月,66头领航鲸在美国马萨诸塞州的鳕雪角集体自杀,原因同样与声呐实验有关;2004年7月,在环太平洋军事演习中,美军声呐测试之后,夏威夷沿岸的浅水中就有200头鲸鱼搁浅,其中1头鲸鱼幼子死亡;2005年初,由于美军声呐试验,37头鲸搁浅在北卡罗来纳州的外滩;2009年3月,美国“无瑕号”在南海被中国渔政人员和渔民拦截并驱赶,打开声呐“工作”后不久就在“无瑕号”声呐范围内的香港海岸边,出现一条长逾10米的成年座头鲸迷航搁浅这种事例在国际上已经是屡见不鲜。

2.声呐对海洋生物的影响

如今,很多活生生的例子已经证明了很多海洋生物的死亡与和海军的声呐武器有密切的关系。相关资料显示,科学家们发现在搁浅死亡鲸的脑膜严重出血,在其肝脏、肾脏、肺部等部位都发现有堵塞物;对一些鲸进行尸体解剖后发现,鲸鱼的听觉部位结构损毁,耳朵附近有大面积出血,所有的这些都是音波危害造成的。

可见,声呐可通过影响鲸类的行为来造成很多无谓的伤害。在舰艇声呐作用的整个区域,鲸类会停止发出声音和搜寻食物的行为,如果长久下去就会因饥饿而死亡。与北胆鼻鲸天敌发出的声音相比,声呐发出的较弱声音信号类似,正因为如此,北胆鼻鲸会认为在附近有天敌活动,为了保护自己就会改变自己的行为方式。这些声呐由于声音过大,所有听到的海洋动物都会惊慌失措,有的浮出水面,有的乱撞,最终不幸死亡。

另外,通过研究,科学家们还认为声呐发射的声波可能干扰鲸和海豚利用自身声呐捕食。它会因为给动物带来惊吓使其不得不钻出水面,最终酿成悲剧。

为了使动物得到最好的保护,现在的政策要求海军当有海洋哺乳动物在附近时要关停声呐并采用其他手段来保护动物。

与海军装备于多种潜艇和其他舰艇的中频主动声呐技术相比,低频主动声呐技术更加先进。如今,低频主动声呐只在美海军的两艘舰上使用,其均部署在西太平洋,而这种却被联邦政府禁止在夏威夷群岛海域使用。

当然,对于低频主动声呐技术,很多国家都持有不同的态度,甚至有些环境保护主义者认为其对海洋动物的危害更大。

§§§第二节石油开发造成的污染

什么是油气

油气资源也就是石油。最早提出“石油”一词的是公元977年中国北宋编著的《太平广记》。正式命名为“石油”是根据中国北宋杰出的科学家沈括(公元1031~1095)在所著《梦溪笔谈》中根据这种油“生于水际砂石,与泉水相杂,惘惘而出”而命名的。在“石油”一词出现之前,国外称石油为“魔鬼的汗珠”“发光的水”等,中国称“石脂水”“猛火油”“石漆”等。

人们所说的石油到底是什么?1983年第11届世界石油大会上,对石油给出了较为明确的定义。

广义的石油是指储存在地下岩石孔隙介质中的可燃有机矿产,其相态有气态、液态、固态及其混合物,主要成分为烃类(碳氢化合物),其分子结构有链状和环状,链状分子结构的碳氢化合物成为烷烃,环状分子结构的碳氢化合物成为环烷烃或芳香烃。广义的石油包括原油、天然气,狭义石油指的是原油。

1.原油

原油是指石油的基本类型,储存在地下储集层内,在常压条件下呈液态。其中也包括一小部分液态的非烃类组分。原油的化学元素主要是碳、氢、氧、氮、硫,其中碳和氢所占的比例最高,含碳84%~87%,含氢12%~14%,剩下的1%~2%为氧、氮、硫、磷、钒等元素。这些元素的大多数是以化合物的形态出现。我们可以把石油中名目繁多的化合物分成两大类:一类是由碳、氢元素组成的化合物,即通常称为烃类的化合物,如链烷烃、环烷烃、芳香烃,这是原油的主要成分;另一类是含氧、氮、硫的非烃化合物,如含氧的酚、醛、酮,含氮的叶琳,含硫的硫醇、噻吩等。

2.天然气

天然气也是石油的主要类型,呈气相,或处于地下储集层条件时溶解在原油内,在常温和常压条件下又呈气态。其中也包括一些非烃组分。广义上来说,天然气除了以碳氢化合物组成的可燃气体外,凡经地下产出的任何气体都可称为天然气,如二氧化碳气、硫化氢气等。

我国习惯上把天然气分为气层气、伴生气和凝析气三种。

气层气也称气田气。它是指在地层中呈气态单独存在,采出地面后仍为气态的天然气。例如,我国四川庙高寺等地、陕甘宁盆地中部(以下简称陕北)的天然气均属于气层气。气层气的甲烷含量一般在90%以上,其他组分为乙烷、丙烷,以及二氧化碳、氮、硫化氢和稀有气体(氦、氩、氖等)。低热值为 34500~36000千焦/米(3次方)。

伴生气也称油田气。它是指在地层中溶解在原油中,或者呈气态与原油共存,随原油同时被采出的天然气。例如,我国大庆、胜利等油田所产的天然气中大部分是伴生气。华北油田向北京输送的天然气中,也有一部分是经过净化处理的伴生气。伴生气中甲烷含量一般占65%~80%,还有相当数量的乙烷、丙烷、丁烷甚至更重的烃类。低热值为41500~43900千焦/米(3次方)。

凝析气是指在地层中的原始条件下呈气态存在,在开采过程中由于压力降低会凝结出一些液体烃类(通常叫做凝析油)的天然气。例如,我国新疆柯克亚的天然气就属于凝析气。华北油田向北京输送的天然气中,除前边提到的伴生气外,还有相当一部分是经过净化处理的凝析气。凝析气的组成大致和伴生气相似,但是它的戊烷、己烷以及更重的烃类含量比伴生气要多,一般经分离后可以得到天然汽油甚至轻柴油产品。凝析气的低热值为46100~48500千焦/米(3次方)。

3.天然气液

天然气液是天然气的一部分,从分离器内、天然气处理装置内呈液态回收而得到。天然气液包括(但不限于)甲烷、乙烷、丙烷、天然气汽油和凝析油等,也可能包含少量非烃类。

凝析油是指凝析气田天然气凝析出来的液相组分,又称天然气油。其主要成分是C5至C8烃类的混合物,并含有少量的大于C8的烃类以及二氧化硫、噻吩类、硫醇类、硫醚类和多硫化物等杂质,其馏分多在20~200℃。

认识石油污染

所谓石油污染就是石油及其产品在开采、炼制、贮运和使用过程中,进入海洋环境而造成的污染。这种环境污染对人类产生了非常大的危害。如在伊拉克战争中造成的海洋石油污染,不仅严重破坏了波斯湾地区的生态环境,而且造成洲际规模的大气污染,严重威胁着人类的身体健康。

开采石油的巨大危害

海上探油和开采会打扰海洋环境,尤其以清理海底的挖掘工作破坏环境最大。过量的石油开采会造成含油区地下空间越来越大,虽经注水作业但作用很小,如含油区处于地震带,那么石油开采会引起地震带更为活跃,甚至可造成地震带的迁移,同样的震级,开采后的含油区地震时所产生的破坏力要大得多。

当然,油品入海有非常多的途径,如炼油厂含油废水经河流或直接注入海洋;油船漏油、排放和发生事故,使油品直接入海;海底油田在开采过程中的溢漏及井喷,使石油进入海洋水体;大气中的石油低分子沉降到海洋水域;海洋底层局部自然溢油在石油入海之后马上就发复杂的变化,包括扩散、蒸发、溶解、乳化、光化学氧化、微生物氧化、沉降、形成沥青球,以及沿着食物链转移

如今很多地方已经深受海洋石油污染的毒害,因为它是目一种世界性的严重的海洋污染。一旦一个海域发生了石油污染,必然逐步扩散到其他海域。

河口、港湾及近海水域,海上运油线和海底油田周围是海上石油污染的主要发生地。

在石油入海之后就会发生变化,这个过程可能在很多方面存在不同,但基本上是同时进行的。