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第二章海洋开发产业第一节港口航运产业第三个问题：港口(运营阶段)水域污染问题一、水体污染指标资源量：地球水总量为13.9×108km3，海洋97.41%、总淡水占2.59%；可利用淡水（南北极的冰帽和冰川中目前无法利用）不到淡水总量的0.3%（9000km3）。地球上只有不到0.3%的淡水或约0.007%的水可为人类直接利用，主要分布在湖泊、河流、水库和浅层地下水源。蓄水量最大的淡水湖：贝加尔湖；流量最大的河流：亚马孙河（219750m3/s）世界流量的20%（长江30480m3/s）。江与河的区别：我国国内：通常把注入内海或者湖泊的河流叫河；注入外海或大洋的河流叫江；岛屿上的河流，注入哪里都叫河或溪，例如：万泉河，浊水溪，大甲溪等。朝鲜半岛的河流叫江，历史上是中国藩国，与中国关系密切。外国的河流：对于外国的河流都叫河。中国是中央之国的一丝妄自尊大在里面。水体：相对稳定陆地为边界的天然水域，如包括江、河、湖、海等；水体包括，水中的悬浮物质、溶解物质、底泥和水生生物等。水体污染：研究水体污染主要是研究水污染的同时也研究底质和水生生物污染。重金属污染物易于从水相转移到固相的底泥中，此时水相似乎未受重金属的污染，但从水体看，则受到了重金属的污染。水质用来描述水体中的水：物理指标、化学指标、生物指标。污水水质指标：用来表征水体受到污染程度。1.悬浮物（SS-suspendedsolid）水体中不溶解的悬浮和漂浮物质。污染表现：形成淤泥、降低水体的透明度、影响生物生长发育、阻碍机械运转。单位毫克/升，特殊膜（1µmФ2mm）过滤烘干测量。在l小时—2小时内沉淀的部分，称为可沉固体。生活污水中沉淀下来的物质通常称为污泥；污泥含水率是设计污水处理构筑物时必须考虑的因素。工业废水中沉淀的颗粒物则称为沉渣。2.有机物生活污水和许多工业废水均含有机物。生活污水中的有机物主要是动、植物的残体和排泄物，化学成份主要是碳水化合物、脂肪和蛋白质，在微生物作用下，会不断地分解并转化为无机物而成为植物的养料，通过植物的光合作用和同化作用，又合成为植物的机体。在有氧的情况下，有机物分解在好氧微生物的作用下进行，称作好氧分解，分解过程的时间较短。缺少氧气，有机物分解在嫌氧微生物的作用下进行，称厌氧分解，分解过程缓慢，而且放出恶臭。测量指标：总有机碳(TOC)、总需氧量(TOD)。总有机碳（TOC）：指水中有机物的总含碳量，将水中有机物燃烧成CO2，通过测量CO2的含量来表示有机物的多少。总耗氧量（TOD）：指水中可氧化物质在高温燃烧条件下进行氧化所消耗的氧量。当有机物全部被氧化时，碳被氧化成CO2，氢、氮和硫分别被氧化成水、一氧化氮和二氧化硫，这时的耗氧量称为总耗氧量。总耗氧量（TOD）有仪器在线测量，高温氧化2.5分钟，（BOD5分析至少要求5天；COD分析至少2小时的化学氧化测量）。3.生化需氧量（Bi-chemicaloxygendemand）生物化学需氧量（BOD）是指好氧分解时微生物利用污水中可分解的有机物质所消耗的溶解氧，其单位为毫克/升，计量污水中有机物的指标之一。第一阶段约16天，水温高于20℃需时间短，水温低于20℃时需时较长；此阶段通过微生物的作用将有机碳、氢、氨转化为无机的二氧化碳、水和氨。自第16天至--20天为过渡期。第二阶段自第20天开始，持续较长时间。主要依靠硝化细菌使氨氧化为亚硝酸和硝酸，对环境影响较小。因此污水的生化需氧量通常只指第一阶段的耗氧量，此阶段污水中有机物在各时刻的耗氧速度与该时刻污水中有机物含量成正比。耗氧速度在开始时最快，5日内能降低生化需氧量68%左右。因此，将污水在20℃温度下培养5日，作为BOD检验的标准，测得结果称作5日生化需氧量，记做BOD5。一般生活污水BOD5约为40克/(人·日)。表示：生物能氧化分解的有机物量；反映污水和水体的污染程度；是排放标准指标；是水体水质标准指标；用于处理厂设计、能判定处理厂处理效果；是污水处理管理指标。4.化学需氧量（Chemicaloxygendemand）用化学氧化剂氧化生活污水或工业废水中有机污染物所耗用的氧量即为化学需氧量，用COD表示，其单位为毫克/升。随氧化剂的种类、浓度和酸性条件的不同而不同。COD比BOD高，差值表示不能被生物降解的有机物含量。针对排放污水监测，氧化剂采用（K2Cr2O7）重铬酸钾，测得的数值为化学需氧量（CODＣr）。针对水环境背景，氧化剂用（KMnO4）高锰酸钾(对50以下的小数值也敏感)，测得的数值称为高锰酸盐指数CODＭn。5.pH值pH值也是水的污染指标之一。生活污水一般呈弱碱性，pH值约7.2—7.6之间。工业废水的pH值变化大，强酸性工业废水对混凝土材料有腐蚀作用，并对水生生物及细菌的生长与活动均有直接影响。采用物理化学处理时，pH值是重要的操作条件。6.细菌数污水和有些工业废水中含有大量细菌，每毫升污水中的细菌数目常以百万计。细菌大部分无害的，可能含有对人体健康有危害的病原菌和寄生虫卵，将引起肠道传染病。7.有害物质工业废水中的某些污染物质对人及生物常是有害的，如炼焦工业废水中的酸类化合物，机械加工业废水中的氧化物等，以及废水的铝、铜、铬、砷等物质都是有毒害的。这些物质的含量是废水处理与利用的重要指标。8.其他①蒸发残留物（totalsolid）水样经蒸发烘干后的残留量。溶解性物质量等于蒸发残留物减去悬浮物质量。②碱度碱度表示污水中和酸的能力，通常以CaCO3含量表示。碱度较高、缓冲能力强，利于稳定消化过程。③总氮：总氮=有机氮+无机氮氮是细菌繁殖不可缺少的物质元素，当工业废水中氮量不足时，生物处理时补充氮；氮是引发水体富营养化污染的元素之一。④总磷磷同氮一样，也是污水生物处理所必需的元素，但同时也是引发封闭性水体富营养化污染的元素。二、河口海岸污染特性1.污染源广河口港、海港区域人类活动产生的废物不管扩散到大气（废气），丢弃在陆上（垃圾），还是排放到河流中（污水），最终都可能进入河口海岸水域。而且港口、航道水域船舶活动频繁，更增加污染可能。2.持续性强承接来自大气、陆地的污染物，未溶解和不易分解的污染物在海岸和近岸水域中随时间积蓄。3.控制复杂由于污染源广、持续性、污染的物质种类多、入海复杂，加之海洋自然环境条件的多样性，决定了控制污染的复杂性。4.港口航道水域污染物的种类及危害简介危害排序：破坏生物资源、危害人体健康、降低舒适危害程度：十十：非常大；十：大；(十)：微量?：不详；一：可忽略不计①城市废物十十；十十；十十。城市生活污水、城市工业废水和废弃物。②农药及农业废弃物十十；十；一。农药（有机汞、有机磷、多氯联苯）、家畜粪便、肥料。③船舶飞机废弃物十十；十十；十。石油及其制品、粪便、生活污水、工业污水和废弃物等、食品、橡胶。④海上设施建设及运营十；十十；十。造地填土、钻探、开采、污水、废物、油罐渗漏、油、疏浚泥、石油、天然气、锰结核矿。⑤原子能生产和应用？；十十；一。原子能设施、核动力船以及医药、工业和科研等排入水域的裂变衍生物、冷却水、引爆放射性物质、废弃物、放射性废物。⑥军事活动十十；十十；十。有机物、生化武器、重金属、石油及产品、炸弹、杀虫剂、固体废物、疏浚泥、放射性物质等。三、港口水域典型污染物之一——石油（一）石油污染物的来源每年排入海洋的石油占石油总产量的5‰（包括原油、燃料油、润滑油等）。污染数量：河流及沿海工业50%；其余为运油船只的洗舱水、事故溢油、海上采油或运转事故等。污染区域：主要在港湾、沿海、港口水域、海洋油田附近。发生在离岸l0nmile以内的占80%，发生在距离港口25nmile以内者占75%。污染次数：据美国石油研究机构调查，油污染事件泄油240t以上者，90%是油船或燃油船舶造成。1.港区石油污染的沿岸排放及泄露来源①沿岸厂矿企业排水口、城市下水道排放大连港区水域约100个排污口。沿海炼油厂，一旦事故发生会造成严重污染；正常生产，每加工l吨原油为排放废水量2t--4t，按达标l0mg/L排放，一年几百万吨的成品油生产能力，排放量也(千吨量级)。②河流携带入海：河口港上游经济带、海湾港的腹地经济区。③港口设施的漏泄码头油库、输油管道等港口设施跑冒滴漏也是港口油污染的一个来源。2.港区石油污染的船舶来源①船舶事故污染：运输l.0t原油平均损失87g。②船舶机舱水：万吨级船舶，日产机舱水为0.5t--3t。机舱水含油约10%。到港艘次、吨位和在港停泊时间（如3-4天）估算每年随机舱水入海的油量（千吨级）。③船舶压舱水压舱水注满油舱的1/3左右。5万吨油船装油要排压舱水1250Ot--150OOt，含残油45t--75t。随着大型油船专用清洁压载舱的使用油船压舱水的环境问题转化为生物入侵而不是油污染问题。④油船洗舱水油船舱底残油占载重0.5%，油船改装油品或进坞修理均将洗舱，洗舱水含油100OOmg/L-50OOmg/L，有时达200OOmg/L，且呈乳化状态。⑤废气中未完全燃烧的油（不完全在港区了）船舶烟囱排出的未完全燃烧的油料，一般为2‰--3‰。一艘大型船舶横渡大西洋一个航次要消耗油料约6000t，通过烟气逸出约有l0t--20t。3.海上采油导致的油污染海上油气开发及井喷事故等也是油污染的一个重要来源。发展达到规模的油田，会有专门的原油运输码头，从而给区域环境造成压力。（二）石油入海以后的理化变化1.扩散石油入海迅速在海面扩散成油膜，例如100-200L石油能形成0.1mm厚的油膜，足以覆盖lkm2的海面（轻油比重油扩散快）。扩散速度和面积与石油成份有关，并受风、海浪、海流等动力因素的影响。海面的油膜最终在风、浪和海流作用下被分成许多的块。有时形成一条油污带，在近岸油还会随潮水的涨落而移动。油膜漂移速度约相当于海流速度60%，风速2%--4%。漂移扩大了与海水接触，降低毒性物质累积。石油及其产品所含的氮、硫、氧化合物对扩散起重要作用，它们被认为是表面活性剂。溢油的回收溢油温度低于油的倾点则类固态的油存在很长时间倾点是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度。2.蒸发石油中较轻的成份在海面上通过蒸发（受石油成份的蒸气压、浓度、油膜表面积、厚度、风、温度等影响）进入大气。汽油在海面上迅速蒸发消失，重燃料油几乎不蒸发，总的蒸发过程可以持续几个月甚至几年。3.溶解溶解作用指石油成份中的低分子烃、极性化合物从油膜中溶于水。溶解过程受海况、石油的理化特性，如化学组成、比重、粘度、表面张力、溶解度等所支配，整个过程会持续很长一段时间。石油烃溶于海水，被海洋生物吸收富集，因而对海洋环境会产生有害的影响。4.乳化石油进入水中因海洋动力因素的搅拌作用而产生乳化。当海面产生波浪破碎时，海面浮油能很快地吸收相当于其重量50%的海水，形成颜色像巧克力冰淇淋一样的“水油乳化物”。含沥青烯多的原油容易发生“油包水”乳化液，形成粘附的半固体块，含50%--80%的水及一些固体物质。这些半固体相当稳定，外观似冰淇淋。较轻石油的蒸馏产物容易形成“水包油”，“水包油”在海水中不稳定，易消失。溢油发生后使用分散剂有助于形成“水包油”的乳化，加速消除海面原油。乳化和扩散减少海面浮油量，但油没有从海洋环境中消失，其毒性也继续存在。油包水的乳化油包水的乳化会迟滞溢油消散过程放大1000倍的油包水乳化（水滴）5.氧化作用氧化作用（速率取决于它的化学特性）主要发生在海洋表层，受光和微量元素的催化而加快而硫化物能降低石油烃的自氧化作用。每天有8小时光照，如能充分进行光解作用，2.5μm厚的油膜只要几天时间即可消除。6.生物降解多种细菌、真菌、某些藻类能够降解某些石油化合物。细菌的降解作用取决于若干环境因素，例如温度（冰点其降解石油的能力仅相对于25℃时的30%）；海水中有机物质的溶解量和细菌寄生的悬浮粒子数量，对石油的降解有一定作用（开阔海域海水生物降解过程比河口和沿岸水域缓慢）。7.物理分解海面浮油老化后产生豌豆粒大小焦油块；直径为2Oμm--80μm，1OOm水深处也能发现这些微粒。8.沥清块的