海洋溢油燃烧排放及其与海洋油雪相互作用机制研究-以“桑吉”轮溢油事件为例

The importance of marine oil snow on the fate and transport of spilled oils in the marine environment just being realized since the Deepwater Horizon oil spill in 2010, researches related to their environmental relationships are highly required. .With this respect, this project aims to explain the environmental relationships between oil combustion emissions and marine oil snow based on the recent Sanchi oil spill. It is proposed to focus on 1) identification of the combustion emissions in the laboratory-scale burned oil fume and residues in terms of their size distribution, morphological feature, elementary composition and other physical and chemical parameters, and characterization of the typical toxic contents such as parent and alkylated polycyclic aromatic hydrocarbons and other organic components in the burned oil materials; 2) explanation of the interaction mechanisms of burned oil materials and marine oil snow under the effects of different environmental conditions and exotic distributors; 3) clarification of the migration and transformation patterns of burned oil products in the seawater by marine oil snow based on the simulation experiments and in-situ observations. .The outcomes of this work will help us to better understand the environmental behaviors of burned oil emissions in the marine environment and provide valuable information for accurate evaluation of the subsequences of Sanchi oil spill accident.

近年来，海洋油雪对溢油在海洋环境中的转运作用才被关注，两者相互作用机制的探索尚属起步阶段，其中，针对溢油燃烧排放与海洋油雪相互作用机制的阐明，是丰富溢油在海洋环境中风化行为理论的重要一环。.对此，本项目将以“桑吉”轮凝析油为主，其它原油介质为辅，通过实验室模拟与现场监测相结合，全方位的揭示海洋溢油燃烧特征产物与海洋油雪的相互作用机制。包括：1）甄别溢油燃烧烟雾及残渣中燃烧特征产物，包括对溢油非完全燃烧产物OPM的理化特性表征，以及PAHs、APAHs等其他有机化合物的存在特性分析；2）深入阐明在不同环境条件制约、外界物理化学因素的干预下，溢油燃烧特征产物对海洋油雪形成的影响规律；3）实验室模拟与现场监测相结合，揭示溢油燃烧特征产物在海洋油雪作用下的迁移转化及再分配行为。.本研究开展，不但可以切实服务于“桑吉”轮事件的后续环境影响评估，并且对今后加强海洋溢油应急污染管理与防治具有重要意义。

溢油燃烧不仅是控制溢油污染的重要手段之一，也时常发生在油轮、油管等爆炸燃烧事故中，如“桑吉”轮碰撞事故。其中，油燃烧的污染排放特征以及其排放产物对海洋环境中油雪的形成作用机制尚不明晰。同时，作为大型凝析油溢油事故，“桑吉”轮事件在世界范围内尚属首例，对该事故污染损害的跟踪监测和影响评估亟待解决。鉴于此，本课题以“桑吉”轮溢油事故为例，阐明海洋溢油燃烧排放特征以及其与海洋油雪的相互作用机制。主要研究发现如下：.1）作为超轻质油体，凝析油具有极好的挥发性，能在短时间内快速挥发90%以上，挥发效果主要受挥发面积与暴露时间影响，其强挥发性使其较其他油品更加易燃。通过气粒分配模型对油燃烧排放的高毒有机污染物多环芳烃研究发现，吸收机制为油燃烧排放16种母体多环芳烃的主要分配机制。但对于低分子量多环芳烃，不同油品间气粒分配机制存在差异。排放气体样品中以低分子量多环芳烃为主，颗粒相中以高分子量多环芳烃为主要成分，燃烧排放多环芳烃与其在原始油中组分特征不具有明显相关性。另外，发现油燃烧能够生成2-甲基蒽，且主要富集在颗粒相中，可认定为油燃烧过程指示物。.2）在利用燃烧颗粒物培养海洋油雪过程中，发现油滴和颗粒物的特性能够共同影响油雪形成。实验证明了黏度更大的油品能够生成更大量的海洋油雪。相较于凝析油燃烧颗粒，重油燃烧所产生的颗粒物粘性较强，在长期作用条件下，有利于海洋油雪形成。同时，油量的增加或油燃烧排放的颗粒量增加可以产生更多的海洋油雪。.3）现场监测发现，沉船附近沉积物样品油污染特征不明显，其多环芳烃来源仍以煤燃烧和交通源排放为主，整体生态风险水平较低。同时，本课题对其同源凝析油与船载重油进行了化学指纹分析，并重点揭示了凝析油燃烧后各类化学成分指纹信息变化。首次指出在油燃烧排放颗粒物中，藿烷的指纹特征与其原始油信息几乎一致，能够较好地为油燃烧排放物质的环境迁移及海洋油雪追踪提供有力帮助。