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第19章 海洋的健康 我们的幸福(1)

每个人的心中都有关于海洋的蔚蓝色诗行,同时,我们每个人对海洋的热爱是刻骨铭心的,她总能让我们躁动的心平静,让我们安逸的心振奋,不仅如此,发现、探究海洋又充满了乐趣和挑战。海洋的痛牵动着我们的心,那是梦中的蓝色,不允许任何人破坏这份神圣。为了这份热爱,让我们一起来保护海洋。

§§§第一节海洋健康始于“预防”

别让污染物“玷污”它们

要有效地减少污染物的入海,首先应该合理地选择生产工艺流程和设备,用污染较少或没有污染的产品代替污染严重的产品,把污染物扼死在“娘胎”里。

以化学工业为例,用不同的原料和工艺生产所造成污染的后果截然不同。比如,以往世界各国的氯碱工业都用汞作催化剂,汞的用量很大,随污水流到环境里的也很多。在瑞典,从前每生产1吨氯气和700千克碱,废水中就含有40~60克汞。改革工艺后,减少到4~6克,降低了90%左右。如果将这种废水再经过处理,汞含量还可减少到0.7克。美国一家化学公司,过去每天由废水排出的汞有90千克,改革工艺后降到0.25千克。另一家公司废水含汞也减少到0.001毫克/升以下。

在工业生产中,用直接法代替间接法,生产工艺流程缩短,所耗用的原料和辅助材料就会相应减少,污染物的产生量也会因之大大降低。例如过去用异丙醇法生产丙酮,每吨产品要产生90~135千克有机污染物,污水中还同时混有铜、锌等有害金属。改用丙烯直接氧化法后,每吨产品只排出2.84立方米废水,而且其中的有机污染物处理起来也比较容易。

改进设备和提高管理水平也是“预防为主”的重要内容之一。众所周知,炼油厂和石油化工厂各种管道密如蛛网,稍有不慎就会造成原料和成品的漏泄污染。一座年产22万吨乙烯的工厂,每天罐、管、泵、阀的跑、冒、滴、漏损失可以达到4.7吨。因此提高管道及设备的质量和密封性,加强管理十分重要。大连石油七厂,过去一走进炼油厂厂区就可闻到一股强烈的油味,各种管线上油渍斑斑,地上到处是油污,只要看一眼工人穿的工作服就会意识到你是处在油污的包围之中。但是,现在你再有幸去参观,就会误以为是走进了“大观园”。“园”内绿树成荫,花卉争艳,蒸馏塔、输油管线一律银光锃亮,就像喷气式客机的机身。身着白色服装的工作人员来来往往仿佛置身于医院里。从前,该厂每年跑、冒、滴、漏大量的原油和各种成品油,现在基本看不到了。美国一家化学公司的工厂采取了改进设备和提高管理水平等措施后,不仅减少了污染物的产生量,每年还额外增加300万美元的收益。

对一些曾经广泛使用的化学产品,由于污染后果严重,许多国家已经禁止或限制生产和使用,而代之以污染较轻或无污染的产品。四乙基铅和有机氯农药就是这方面最典型的例子。

20世纪70年代以前,全世界每年用来生产四乙基铅的金属铅有80万吨,造成了环境铅严重污染。为了解决这一问题,美国环境保护局规定自1974年7月1日起,全国一般汽车禁止使用含铅汽油。到1972年,全世界用于生产四乙基铅的金属铅耗量已经降到40万吨以下。日本则采用在汽油中添加甲醇的办法减少四乙基铅的用量。中国也已明确规定,从1999年1月1日起全国禁止使用含铅汽油。据2011年联合国环境规划署表示,全球范围内淘汰含铅交通燃料的目标已基本实现。

对农药来说,早期使用的砷制剂和汞制剂农药现在已经基本禁止或限制使用了。有机氯农药在20世纪40年代曾盛极一时,但到20世纪70年代,一些国家和地区就开始禁止生产和使用了,大部分国家也作出了限制的规定。尤其是《寂静的春天》一书披露了滴滴涕对全球环境造成严重污染以后,先后有十多个国家禁止使用这种农药。美国还禁止用某些除莠剂,日本则禁用六六六。

从农药的发展方向来看,已逐步用抗生素农药和生物天敌来代替原有的化学农药。已经投入使用的抗生素农药有青霉素、灭瘟素、千叶霉素、灰黄霉素、氯霉素、链霉素等。后来,又发展用合成激素农药作为选择性杀虫剂,如性诱激素、细胞壁合成抑制剂和昆虫变态激素等。

此外,为了减轻海域的富营养化,减少赤潮的发生,许多发达国家先后颁布法令禁止使用含磷洗涤剂。例如,日本早在20世纪70年代就禁止琵琶湖周围的城市居民使用含磷洗涤剂,对保护琵琶湖水质起到了很好的作用。在中国,杭州市是率先采取这种措施的城市。杭州市从1998年12月1日起禁止销售、使用含磷洗涤剂,大力推广使用无磷洗涤用品。

在工业生产中,还有一种预防污染的重要措施越来越受到各国的重视,这就是“密封循环”的新工艺流程。所谓“密封循环”,是指生产中的排出物通过一定的处理,再使它们重新返回生产系统中,这样既可以避免污染物排入环境,又可以使排出物中夹带的原料和中间产品得到回收和重新使用。例如美国联合化学公司在氟利昂冷冻剂的生产中,由于采用了密封循环,废水中碱的浓度从原来的10%~20%降到了3%,减少了污染物的排放量。美国杜邦公司的许多工厂采用了这种工艺流程,使全部的冷却水保持在一个闭路循环中,大大提高了水的利用率。

从前,工业废水尤其是生活污水普遍与城市的雨水排泄混合排放。这样,不仅扩大了污染面,也给污水处理增加了不少难度。后来,逐步推行“清污分流”,或称“雨污分流”,将污水纳入专门的排泄系统进行处理。例如,青岛市城建规划中,根据青岛市区的地形特点和排水设施的现状,将市内分为5个雨水排泄区和5个污水排泄区,实行雨污分流。雨水就近排入河海,污水分区集中,并在市内5区兴建7座污水处理厂,总处理能力每日27万吨。但是实行清污分流需要对原有的排水管线进行改造。德国一家苯胺苏打厂为改造水处理系统花费了3亿美元。美国和日本化学工业控制污染的投资也大部分用在了这一方面。

拒绝油污还海水湛蓝

海洋石油泄漏事故来势凶猛,危害严重。处理这种事故,尚未有完全有效的方法。现在人们通常采用的是物理法、化学法和生物法来清除海洋石油污染。物理法包括拦截撇捞法、吸附法;化学法包括燃烧法和化学分散法;生物法目前使用的是微生物吞食处理法。

第一,拦截撇捞法。这种办法在石油泄漏的初期最为有效。它能使石油在水面扩散之前,尚未形成油水胶冻体时,把漂浮在水面上的石油捞上来。当重大石油泄漏事故发生后,立即用长达数百米或上千米的栅栏截成防护圈,水面漂浮边缘可充分膨胀,形成一道水上屏障,防止石油扩散蔓延,再辅以一种只吸油不吸水的网具将聚集在防护圈边缘的石油吸取上来,用轧液机挤出后收集。但是,这种方法在遇到狂风恶浪的天气,或者出事地点地势复杂时,就很难奏效了。

第二,吸附法。这种方法是采用高性能的吸油剂来吸附海面上的石油,然后将吸油剂收集清理,以达到清除海上油污的目的。目前,科学家用稻壳制成一种活性炭吸油剂,该吸油剂不需要用中和油制的化学制品,成本只有其他吸油剂的 1/10。经实验,这种吸油剂1千克就能吸附6.8千克的油和水,而且对海洋不会造成二次污染。

第三,燃烧法。这种方法简便易行,只需点一把火即可。但该法只能清除石油中的可燃部分,海水中将会留下更难以处理的石油残留黏稠物质,并且燃烧时产生的烟雾也会造成环境污染。

第四,化学分散法。这种方法采用的分散剂是由溶剂和表面活性剂组成。溶剂是表面活性剂的载体,同时也能扩散石油。表面活性剂才能将石油分解成易被海洋微生物吞食的液滴。这些小液滴被潮水冲散后,分布在1米左右深的海水中,然后被海洋微生物吞食。但该法在清除海上油污时也会对鱼类等海洋生物造成二次污染,并且处理速度较慢。

第五,微生物吞食法。这种方法是人工培养的石油清污微生物。将这些微生物大量抛撒在石油污染水域来迅速吞食泄漏出来的石油,这种方法尚不成熟。为了激活这些微生物去吞食石油,需要在抛撒微生物的同时,加入大量的氧、氮、磷酸盐,只适用于小面积污染区和被拦截的污染区域,否则这些微生物将如同脱缰的野马,很难控制,造成严重后果。

另外,目前处理石油污染废水的生物技术主要包括活性污泥法、氧化沟法、生物膜法等。

(1)活性污泥法是借助曝气或者机械搅拌,使活性污泥均匀分布于曝气池内,微生物壁外的黏液将污水中的污染物吸附,并在酶的作用下对有机物进行新陈代谢转化。20世纪80年代,石油废水普遍采用的二级生物治理方法是传统活性污泥法。采用SBR(序列间歇式活性污泥法)法处理油田采出水,结果表明,COD(化学需氧量)去除率为80%~90%,出水满足行业的排放标准。通过研究SBR以及投菌SBR法处理炼油废水中污染物的效果,实验结果表明,废水中各种污染物的去除率分别为COD93.5%、石油类98.6%、总氮89.8%。SBR工艺是一种新型的高效废水处理技术,是对传统活性污泥法的改进。该方法具有固液分离效果好、工艺简单、占地少、建设费用低、耐冲击负荷强、温度影响小、活性污泥状态良好、处理能力强等优点,是处理石油废水的一种具有广阔前景的处理方法。

(2)氧化沟法对各种含高COD(化学需氧量)、BOD(生化需氧量)、油类等有机废水的深度处理十分有效。它的曝气池呈封闭、环状跑道式,污水和活性污泥以及各种微生物混合在沟渠中作循环流动。氧化沟法在处理含油废水方面应用实例比较多,但是其处理效果没有达到处理要求。有很多企业都采用了氧化沟工艺。其处理出水水质与进水水质有关,只有确保一定的进水水质时,出水才会达到理想的处理效果。专家们根据工艺原理分析了氧化沟不能取得理想处理效果的原因,提出了很多的改善对策。在氧化沟现有处理能力和工艺特色的基础上,有专家探索出了一套投菌氧化沟曝气的处理方案,实验结果表明,在相同的水力停留时间等条件下,可以将去除率提高10%左右,如果要得到相同的去除率可以大大缩短水力停留时间,且出水COD值可以更低。与活性污泥法相比,氧化沟具有很多优点:工艺简单,不仅可以去除BOD,还可以达到脱氮除磷的效果,设备少,操作管理简便,低温,有更大适应性等。氧化沟是活性污泥法的发展,但是只有满足工艺要求时,才能发挥去污效果。

遇到海洋溢油的事件怎么办

遇到海洋溢油的事件最好采取机械回收法,因为这是对环境造成最小污染的一种方法。机械回收的工作过程首先是在溢油水域布设围油栏,然后将“撇油器”也就是油水分离器放到水面上,利用油和水不同物理机制将两者分离,然后通过水泵抽到存储舱,达到一定量后转到岸上进行油水分离,分离出来的水达到环保标准后再排到海里,油则回收。

(3)目前,应用较广泛的生物膜法主要包括生物转盘、生物流化床、接触氧化法和膜生物反应器等。生物转盘是利用较大的比表面积,在低能耗的条件下转动产生高效曝气,使得氧气、水和膜之间有较好的接触。盘片表面附着的膜状微生物在其新陈代谢的过程中对有机污染物进行无害化降解。研究人员利用环境微生物技术,开发出高温优势菌生物膜法处理采油废水,实验结果表明:硫化物的平均去除率达98%,挥发酚的平均去除率为91%,COD平均去除率为68%,氨氮平均去除率为82%;生物流化床处理技术是借助流体使表面生长着微生物的固体颗粒呈流态化,同时进行去除和降解有机物的生物膜法处理技术。影响其处理效果的因素有载体的选择、菌种的筛选等;接触氧化法除了可以降低COD,还可以用于去除氨氮,尤其适合应用于炼油废水的净化。实验结果表明,用接触氧化法工艺处理COD≤500毫克/升的石油废水时,硝化细菌是优势菌,能同时有效去除氨氮和COD等。接触氧化法可以克服活性污泥法容易污泥膨胀和超标排放的缺点,具有有机负荷高、抗冲击能力强、对废水中的毒物忍耐力较大等优点,而且对氨氮也有较好的去除效果。接触氧化法多用于深度处理含油废水,其技术关键在于对进水可生化性的控制。

防治石油污染有对策

由于海洋石油污染是一种环境公害,所以引起了全世界的广泛关注,各个国家开始采取防治海洋环境污染的对策。据统计,进入海洋环境的石油中,大部分是由人类活动造成的,只有很少部分是属于自然溢流。所以,要想治理海洋石油污染应从人类入手,只有这样,才能治标也治本。

1. 提高环保意识,保护海洋

正因为有海洋的存在,世界上才出现了生命,人类才能不断发展。然而随着社会的发展,人们把海洋当做天然的垃圾倾倒场所,向海洋中不断排放废水、废气、废渣然而,海洋的自净能力是非常有限的,如果人类对海洋的污染超过了海洋的自净能力,这必然会产生非常恶劣的影响。我国的海域是我国可持续发展的重要资源。然而根据我国海岸带与滩涂资源的综合调查,每年进入我国近岸海域的污染物总量数字惊人,而且我国的石油污染越来越严重。所以,提高人们的环境素质,改变人们受石油利益的驱使是非常必要的,因为只有这样才能真正缓解海洋的压力,否则后果不堪设想。

2. 加强立法监督,加大执法力度

在我国,有专门针对海洋石油污染的专项法律,但数量还是比较少的,法律体系也不健全。而《海洋环境保护法》对关于海洋石油污染的原则性条款是非常难以正确运用的,而所处罚的只是后果,并没有对海洋环境的生态价值进行很好的考虑。因此,我国要进一步制定《石油法》《石油污染法》等法律法规,严格执行在《中华人民共和国刑法》中确立“污染海洋罪”等都是非常重要的举措。在全球范围内,各国在遵守《联合国海洋法公约》及其他国际法规的前提下,应依据本国国情,加快制定和实行海洋石油污染的专项法律,加大监管和执法力度,加强对油轮的管理和对船员的培训。在国际上,处罚那些对海域和公海造成严重石油污染的国家或单位。另外,在治理环境污染的过程中应加强国际合作,取得全球环境效益。

3. 实行综合治理,加强技术研究

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