6.4 海洋水体中油类和其他化学污染物
海洋是地球表面最大水体。通过水的自然循环，其他各类水体中含有的污染物都可能汇集到海洋中去。但由于世界上各大洋是彼此沟通的，海洋整体具有巨大无比的容量，任何多量物质进入水体都会以几乎是无限大的比例被稀释，所以海洋污染问题长期未能受到人们的关注。近代，这种情况已有所变化。引起情况变化的原因首先是人们将大量污染物投弃或遗落在局部的海域，引起海洋水体严重污染，并可能导致全球性的不良影响。
最常见的海洋污染物是油类。近代，满载原油的油轮因风浪或触礁而沉没，致使几十万吨原油流入大海的事故已是屡见不鲜。例如1978年3月在法国西北部海滨旅游地的海岸线外一艘巨型油轮沉没，22万吨原油入海，造成了不可估计的经济损失。旅游地区被迫封闭弃之不用，数百万头海鸟被毒死，海水养殖场被破坏，其中浮游生物、鱼类等海生动物死亡殆尽等等。除此之外，其他污染源向海洋水体传输的油类每年达500～1000万吨（包括油轮漏油和清洗，钻井、油管和贮器泄漏，工业废水等）。
原油是含有几百种组分的复杂混合物，其中所含主要组分有直链烃类（C7以上烷烃和烯烃）、环烷烃（环己烷、甲基环己烷等）、芳香烃（苯、甲苯、二甲苯等）、重金属（Fe、Ni、V、Cu等）及带—SH基团的多种含硫化合物等。此外原油中还含多种多环芳烃，已知其中有七八种具致癌作用，特别是苯并[a]芘有强致癌性。
烃类化合物的密度一般小于水，所以原油的大多数组分飘浮在海面之上。也有一些组分（例如含重金属者）可能因重力沉降到海底，对栖息在海底的生物发生影响。
浮在水面上的油分能否铺展为单分子层（2nm）？关于这个问题可从两方面来考虑，从分子结构看，带有极性基团的分子易在水面铺展；另一方面也可从表面张力看，即液体的铺展系数为
SBA=rA-rB-rB-rAB （6-6）
式中rA、rB、rAB分别为水的表面张力、油组分的表面张力和水油间的界面张力。如SBA大于0则该组分能铺展，否则，油分B在水体A中呈滴状。能铺展的化合物有正庚醛、正辛醇、油酸（SBA分别为32.2，35.7和24.6）等；呈滴状分散的化合物有正庚烷（-0.4）、正十六烷就典型的原油而言，如将它加热至100℃则体积可能减少12％，若加热到200℃则可能减少25％，这间接地表明，飘浮在水面的油分在几天之内可能因挥发减量1/4。残留的油分会以更慢速度挥发或被微生物慢慢降解或被水生动物所吞食。约经过三个月，最终残留物约只有原有数量的15％左右，是原油中沥青组分的残留物，以油状小团块形态飘浮在世界范围的海水之中。
进入海水水体的油类，其在水体中迁移、分布的过程和途径如图6－12所示。由图可见油在水体中存在形态主要有：飘浮在水表面的油、溶于水中的油、乳化细滴状态的油及吸附于悬浮粒子或底泥中的油。
一般说来，飘浮在水面上的油类容易发生微生物作用下的生物降解。一些海洋细菌、丝状真菌能在自身体内合成并向外界分泌一种乳化剂，使油分在水中能以微小胶体粒子状态分散，然后渗入细胞体内发生消解。油分的生物降解还有以下几个特点：①耗氧特别大。如1升原油降解过程中可将320000升海水中的全部溶解氧消耗殆尽；②降解速度缓慢。在低温、低溶解氧或重金属存在等条件下，不易发生降解；降解速度还常受水体中硝酸盐、磷酸盐含量的制约；③对毒性强的组分不能降解。
油类污染物对海洋水体（还有其他水体）所发生直接的不良影响约有两个方面。其一，降低水体中的溶解氧值。浮在水表面的石油，形成光滑的油膜，并进一步因水流而扩展成薄膜，每升石油的扩展面积可达1000至10000平方米。这种大面积的浮油在矿物质、阳光及微生物的催化作用下能发生氧化耗氧，而且由于油膜的阻隔作用，会使大气通过界面向水体补给耗氧也难以进行。其二，油类对水生生物有毒杀作用。油容易填塞鱼的鳃部，使之呼吸困难，引起窒息死亡。石油的油臭成分侵入鱼、贝体内，通过其血液或体液扩散到全身，将使鱼、贝失去食用价值。油膜和油滴能粘住大量鱼卵和幼鱼，造成鱼卵大批死亡、孵化出来的幼鱼也会带有畸形，成长不良。石油污染使水鸟受到祸害也是灾难性的。鸟的羽毛直接污染而产生缠结时，它们变得游不动也飞不起，结果衰竭而死。石油通过消化道进入鸟类机体以后，引起肠胃、肾、肝等器官病变。并使水鸟繁殖率下降。石油中各种组分对水生生物的直接毒性如图6－13所示。