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海水為什麼會導致石油難以擴散

發布時間: 2022-08-18 23:13:08

A. 處理海洋石油污染主要有哪三種方法

1、物理處理法:使用清污船及附屬回收裝置、圍油欄、吸油材料及磁性分離等;

2、化學處理法:燃燒、使用化學處理劑(如乳化分散劑、凝油劑、集油劑、沉降劑)等;

3、生物處理法:人工選擇、培育,甚至改良這些噬油微生物,然後將其投放到受污海域,進行人工石油烴類生物降解。

石油入海後即發生一系列復雜變化,包括擴散,蒸發,溶解,乳化,光化學氧化,微生物氧化,沉降,形成瀝青球,以及沿著食物鏈轉移等過程(見圖)。這些過程在時、空上雖有先後和大小的差異,但大多是交互進行的。

(1)海水為什麼會導致石油難以擴散擴展閱讀

石油在海面形成的油膜能阻礙大氣與海水之間的氣體交換,影響了海面對電磁輻射的吸收、傳遞和反射。長期覆蓋在極地冰面的油膜,會增強冰塊吸熱能力,加速冰層融化,對全球海平面變化和長期氣候變化造成潛在影響。

海面和海水中的石油會溶解鹵代烴等污染物中的親油組分,降低其界面間遷移轉化速率。石油污染會破壞海濱風景區和海濱浴場。如1983年12月,「東方大使」號油輪在青島膠州灣觸礁擱淺,溢油3000多噸,嚴重地污染了青島海濱及膠州灣。

制定有關法規,制止海洋活動過程中非法排放含油污水,嚴格控制沿岸煉油廠和其他工廠含油污水的排放。監測監視海區石油污染狀況,改進油輪的導航通訊等設備的性能,防止海難事故。

發生石油污染後,可應用圍油欄等把浮油阻隔包圍起來,防止其擴散和漂流,並用各種機械設備盡量加以回收,對無法回收的薄油膜或分散在水中的油粒,可以噴灑各種低毒性的化學消油劑。

鑒於回收和消除海上油污的技術和方法尚待改進,港灣和近海地形復雜,因此,目前尚難全部消除海上油污。若遇上惡劣的氣象條件,則大部分石油無法回收處置。

B. 原油污染會對海洋帶來怎樣的災難

原油污染會對海洋帶來的災難:
1 首先,石油進入海洋後會迅速擴散成一層閃閃發亮的油膜,一般情況下,1噸石油所形成的油膜可以覆蓋12平方公里范圍的海面。大面積的油膜減少了太陽輻射投入海水的能量,阻隔了海氣的相互作用,直接影響海洋植物的光合作用和整個海洋生物食物鏈的循環,從而嚴重破壞了海洋環境中正常的生態平衡。
2 其次,石油污染大大降低了海洋生物攝食、繁殖、生長等方面的能力,破壞了細胞的正常生理行為,使許多海洋生物的胚胎和幼體發育異常。油液極易堵塞海獸、魚類的呼吸器官,使其窒息而死。
3 海水中若含有0.1%的柴油乳化液,就能完全阻斷海藻幼苗的光合作用——更為嚴重的是,海洋生態系統中的脆弱環節一旦受到損害,幾十年都難以恢復。

C. 石油對海洋環境有哪些危害

石油污染物進入海洋環境後,會造成多方面的危害,主要體現在以下幾個方面:
1.對人類健康的影響
石油成品油中燃料油類對人體健康的危害有麻醉和窒息、化學性肺炎、皮炎等。如汽油麻醉性毒物,急性中毒可引起中樞神經系統和呼吸系統損害;而在短期內吸入大量柴油霧滴可導致化學性肺炎。如地下油罐和輸油管線腐蝕滲漏污染土壤和地下水源,不僅造成土壤鹽鹼化、毒化,導致土壤破壞和廢毀,而且其有毒物能通過農作物尤其是地下水進入食物鏈系統,最終直接危害人類。尤其是石油進入到海洋後,還可以通過食物鏈最終在人體內富集,從而對人體健康造成嚴重危害。研究表明,汽油、柴油、煤油中的有毒有害物質對人的神經系統、泌尿系統、呼吸系統、循環系統、血液系統等都有危害。國外研究發現,生活在加油站或者汽車修理廠附近的孩子患急性白血病的風險要高出平均水平4倍,這些孩子得急性非淋巴細胞白血病的幾率比住在同一地區但不在加油站附近的孩子高7倍。有關統計表明,全國每年新生兒出生缺陷高達80萬-120萬人;全國每年死於肝癌的患者超過11萬人,佔世界每年肝癌死亡患者的比例高達42.5%。
2.對水生生物的影響
石油污染物進入海洋環境會對水生生物的生長、繁殖以及整個生態系統發生巨大的影響。污染物中的毒性化合物可以改變細胞活性,使藻類等浮游生物急性中毒死亡。當海洋中石油濃度在10-4~1-3mg/L時,可以對魚卵和魚類的早期發育產生影響。而石油的塗敷作用會導致大量的鳥類死亡,如Exxon公司的Valde號沉船事故在4個月里造成多達30000隻的海鳥死亡。石油中的重質組分沉入海底,還會對底棲生物造成危害。石油會滲入大米草和紅樹等較高等的植物體內,改變細胞的滲透性等生理機能,嚴重的油污染甚至會導致這些潮汐帶和鹽沼植物的死亡。石油對海洋生物的化學毒性,依油的種類和成分而不同。通常,煉制油的毒性要高於原油,低分子烴的毒性要大於高分子烴,在各種烴類中,其毒
性一般按芳香烴、烯烴、環烴、鏈烴的順序而依次下降。石油烴對海洋生物的毒害,主要
是破壞細胞膜的正常結構和透性,干擾生物體的酶系,進而影響生物體的正常生理、生化
過程。如油污能降低浮游植物的光合作用強度,阻礙細胞的分裂、繁殖,使許多動物的胚
胎和幼體發育異常、生長遲緩;油污還能使一些動物致病,如魚鰓壞死、皮膚糜爛、患胃病以至致癌。
3.對漁業的影響。
石油污染能夠抑制光合作用,降低海水中O2的含量,破壞生物的正常生理機能,使漁業資源逐步衰退。在被污染的水域,其惡劣水質使養殖對象大量死亡。存活下來的也因含有石油污染物而有異味,導致無法食用。資料表明魚類和貝類在含油量為0.01mg/L的海水中生活24h即可帶有油味,如果濃度上升為0.1mg/L,2~3h就可以使之帶有異味。海洋石油污染會改變某些經濟魚類的洄遊路線;沾污魚網、養殖器材和漁獲物;著了油污的魚、貝等海產食品,難於銷售或不能食用。石油漂浮在海面上,迅速擴散形成油膜,可通過擴散、蒸發、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等進行遷移、轉化。油類可沾附在魚鰓上,使魚窒息,抑制水鳥產卵和孵化,破壞其羽毛的不透水性,降低水產品質量。油膜形成可阻礙水體的復氧作用,影響海洋浮游生物生長,破壞海洋生態平衡等。
4.對旅遊業的影響
受洋流和海浪的影響,海洋中的石油極易聚積於岸邊,使海灘受到污染,破壞旅遊資源。如2002年巴拿馬籍油輪「威望號」的擱淺漏油事故,使得原本風光迷人的西班牙加里西亞海岸成了黑色油污的人間地獄,給當地旅遊業造成沉重打擊。
5.對環境的影響
石油在海面形成的油膜能阻礙大氣與海水之間的氣體交換,影響了海面對電磁輻射的吸收、傳遞和反射。長期覆蓋在極地冰面的油膜,會增強冰塊吸熱能力,加速冰層融化,對全球海平面變化和長期氣候變化造成潛在影響。海面和海水中的石油會溶解鹵代烴等污
染物中的親油組分,降低其界面間遷移轉化速率。石油污染會破壞海濱風景區和海濱浴場。

D. 輪船燃油泄漏在海里,這可能會對大海造成什麼樣的影響

輪船燃油泄漏在海里的危害是非常大的。

首先就是對海洋生物的生存條件造成了極大的威脅。這是因為石油是有機物,短時間內難以分解,又因為石油的密度小於海水的密度,石油泄漏在海上就會漂浮在海面上,對於不同的海洋生物會產生不同的危害。

對於魚類而言,沾染到石油會使其賴以呼吸的腮粘連在一起,從而使其窒息而亡,或使其接觸到石油的皮膚糜爛,最終導致死亡。並且石油對於其魚卵的發育與成長也會造成極大的威脅。

對於藻類等浮游生物,石油中的有毒化合物會使其急性中毒死亡。而死亡的藻類等浮游生物會浮在水面上或漂在水中,浮在水面上的會使空氣中的氧氣更加難以與海水結合,可能會導致海水中缺氧,從而使許多海洋生物缺氧而死。飄在海水中的的浮游生物若是被海洋生物誤食,也可能會使其中毒而死。

最後,我想說海洋石油污染極難清除干凈且清除費用極其高昂,所以我們應從源頭解決這一問題,加強船舶出海時對於各項檢查,以減少石油在海上泄露的風險。

E. 石油在水環境中的遷移與轉化

石油類物質進入水體後發生一系列復雜的遷移轉化過程,主要包括擴展、揮發、溶解、乳化、光化學氧化、微生物降解、生物吸收和沉積等。擴展過程:油在海洋中的擴展形態由其排放途徑決定。船舶正常行駛時需要排放廢油,這屬於流動點源的連續擴展;油從污染源(擱淺、觸礁的船或陸地污染源)緩慢流出,這屬於點源連續擴展;船舶或貯油容器損壞時,油立刻全部流出來,這屬於點源瞬時擴展。擴展過程包括重力慣性擴展、重力粘滯擴展、表面張力擴展和停止擴展四個階段。重力慣性擴展在1小時內就可完成;重力粘滯擴展大約需要10小時;而表面張力擴展要持續100小時。擴展作用與油類的性質有關,同時受到水文和氣象等因素的影響。擴展作用的結果,一方面擴大了污染范圍,另一方面使油-氣、油-水接觸面積增大,使更多的油通過揮發、溶解、乳化作用進入大氣或水體中,從而加強了油類的降解過程。揮發過程:揮發的速度取決於石油中各種烴的組分、起始濃度、面積大小和厚度以及氣象狀況等。揮發模擬試驗結果表明:石油中低於C15的所有烴類(例如石油醚、汽油、煤油等),在水體表面很快全部揮發掉;C15—C25的烴類(例如柴油、潤滑油、凡士林等),在水中揮發較少;大於C25的烴類,在水中極少揮發。揮發作用是水體中油類污染物質自然消失的途徑之一,它可去除海洋表面約50%的烴類。溶解過程:與揮發過程相似,溶解過程決定於烴類中碳的數目多少。石油在水中的溶解度實驗表明,在蒸餾水中的一般規律是:烴類中每增加2個碳、溶解度下降10倍。在海水中也服從此規律,但其溶解度比在蒸餾水中低12%—30%。溶解過程雖然可以減少水體表面的油膜,但卻加重了水體的污染。乳化過程:指油-水通過機械振動(海流、潮汐、風浪等),形成微粒互相分散在對方介質中,共同組成一個相對穩定的分散體系。乳化過程包括水包油和油包水兩種乳化作用。顧名思義,水包油乳化是把油膜沖擊成很小的涓滴分布水中。而油包水乳化是含瀝青較多的原油將水吸收形成一種褐色的粘滯的半固體物質。乳化過程可以進一步促進生物對油類的降解作用。光化學氧化過程:主要指石油中的烴類在陽光(特別是紫外光)照射下,迅速發生光化學反應,先離解生成自由基,接著轉變為過氧化物,然後再轉變為醇等物質。該過程有利於消除油膜,減少海洋水面油污染。微生物降解過程:與需氧有機物相比,石油的生物降解較困難,但比化學氧化作用快10倍。微生物降解石油的主要過程有:烷烴的降解,最終產物為二氧化碳和水;烯烴的降解,最終產物為脂肪酸;芳烴的降解,最終產物為琥珀酸或丙酮酸和CH3CHO;環已烷的降解,最終產物為己二酸。石油物質的降解速度受油的種類、微生物群落、環境條件的控制。同時,水體中的溶解氧含量對其降解也有很大影響。生物吸收過程:浮游生物和藻類可直接從海水中吸收溶解的石油烴類,而海洋動物則通過吞食、呼吸、飲水等途徑將石油顆粒帶入體內或被直接吸附於動物體表。生物吸收石油的數量與水中石油的濃度有關,而進入體內各組織的濃度還與脂肪含量密切相關。石油烴在動物體內的停留時間取決於石油烴的性質。沉積過程:沉積過程包括兩個方面,一是石油烴中較輕的組分被揮發、溶解,較重的組分便被進一步氧化成緻密顆粒而沉降到水底。二是以分散狀態存在於水體中的石油,也可能被無機懸浮物吸附而沉積。這種吸附作用與物質的粒徑有關,同時也受鹽度和溫度的影響,即隨鹽度增加而增加,隨溫度升高而降低。沉積過程可以減輕水中的石油污染,沉入水底的油類物質,可能被進一步降解,但也可能在水流和波浪作用下重新懸浮於水面,造成二次污染。

F. 為什麼石油污染是海洋最普遍也是最嚴重的污染

海洋石油污染來自:第一,陸地上的各種內燃機和車輛。它們排放的含油廢氣經由大氣最終沉降入海,估計全世界僅汽車排出的廢氣每年就將180萬噸石油帶入海中。第二,港口、碼頭石油和石油產品的泄漏。沿海城市的工廠,尤其是煉油廠,也將大量石油帶入海中。近年來,儲油設施有所發展,目前有的國家已建成高60米、直徑82米、儲油能力達7萬噸的海底油庫。一旦發生事故,將給海洋帶來災難性的污染。第三,海上石油勘探、開采。全球石油最終儲量約2954億噸,其中約有1/3在海底。世界上有70多個國家在海上進行石油勘探,其中約23個國家開采海上油田。海上的鑽井、試油、井噴、事故性漏油,都會造成污染。據不完全統計,1955—1980年間,世界上共發生較大的海上鑽井事故131起。平均1000口油井要發生1次少量溢油事故,平均10000口油井發生1次油井事故。第四,海上石油運輸。現在世界每年石油產量約30多億噸,其中約5億噸來自海底油田,約10億噸從產地到消費地是通過海上運輸,並且運輸量以每年4%的速度增長。目前,世界上共有油輪4000多艘,其中20萬噸級以上的超級油輪約700艘。油輪在營運期間會排放出廢油和艙底油污水、油泥、燃油艙的壓艙水、油船的貨油艙壓艙水及洗艙水,輸油管及連接部位也會漏油。據估計,每年因人類活動進入海洋的石油約達1000萬噸。
在黑海,由於有5萬多艘海輪航行,每年因事故在海上泄漏的石油達到11萬噸,一些海域甚至漂浮著成片的油污,並形成油膜,對黑海環境造成很大的威脅。由於注入黑海的淡水較少,有專家警告,如再不採取措施控制污染,幾十年後這里將可能變成死海。
海洋石油污染中危害最重的是溢油污染。溢油量有時可達幾十萬噸,大量的石油瞬間溢散入海洋,危害嚴重。溢油主要來自船舶作業和船舶事故,以及石油平台、儲油和輸油設施的偶發性事故。油船事故溢油每年約40萬噸,占入海石油總量的10%~15%。其中約75%的事故發生於港口船舶正常作業,如裝卸油。但這類事故溢油量較小,其中92%以上小於7噸,每年的總溢出量不到2萬噸。而油輪碰撞與擱淺事故所造成的溢油,其中約有1/4都在700噸以上。1956—1980年,全世界發生100噸以上的重大溢油事故約101起。我國在1974—1984年期間發生的100噸以上的溢油事故為19起。
目前海洋石油污染最多的來源是油船海難事件。船舶,主要是油輪在航行途中因觸礁、碰撞、擱淺和失火等意外情況而遇難,所載石油全部或一部分流入海洋。在一般情況下,一旦油船沉入海中,油艙或油槽里的油料便通過甲板上的漏洞或裂縫源源不斷地流出。第二次世界大戰末期,美國海岸警備隊查明有61艘油船,總載油量84萬噸沉沒在美國大西洋和太平洋沿岸,並不斷冒出油來。另外,船舶沉沒後,即使當時船舶油槽中的油品沒有泄漏,但在甲板被海水腐蝕穿孔之後仍然會泄漏出來。如1940年4月,一艘德國巡洋艦在挪威奧斯陸峽灣沉沒,到1969年才開始漏出油來。

G. 為什麼會引起海上石油污染

由於世界石油運輸主要依靠海上運輸,而油船在航行中擱淺、碰撞、觸礁、起火爆炸以及船體本身結構破損等造成的溢油事故經常發生,在世界各地,每年大約溢出原油20萬~40萬噸。

1967年3月下旬,位於英國康沃爾海岸到錫利群島之間的馬溫特海灣,到處都是一片死亡景象。螃蟹、海膽、鰲蝦和各種魚類陳屍海灘,海面上是一大片醬黑黏稠的原油。原來在這個月的18日,一艘美國的超級油輪「托里•卡尼」號不慎碰觸在名叫「七塊石」的暗礁上,8個油槽當即損壞6個,石油大量泄漏出來。為打通航道,最後用飛機炸沉了油船,所載70多萬噸原油全部瀉入大海。

1978年3月下旬,美國巨型油輪「阿莫柯•卡迪茲」號在法國布勒塔尼海岸線外觸礁斷裂為二。兩個星期之內,它往海中漏出的原油達22萬噸,造成歷史上最大的漏油事件,浸污海灘達160千米長,不計其數的魚類死亡。

1989年3月24日,美國9.5萬噸級的「埃克林•瓦爾德茲」號油輪在阿拉斯加州的威廉王子灣觸礁,船體破裂,2.32萬桶的原油泄漏在海上。油膜覆蓋了大約1600平方千米的海水。水上的浮油蔓延達4600平方千米。使1萬只海獺,10萬只海鳥受害。

1991年1月17日開始的海灣戰爭破壞了大批油井,使大量的原油流入海中,形成的原油帶長96千米,寬16千米,漂流的原油估計多達1100萬桶,這是海上石油污染事件中最嚴重的一起。海灣地區有700多口油井在燃燒,每小時噴出1900噸二氧化硫等污染物質,其煙霧擴散到印度、俄羅斯和非洲部分地區,並造成地中海、整個海灣地區以及伊朗部分地區降黑雨。

墨西哥灣擁有282口海底油井,再加固態垃圾的傾倒,嚴重污染了200萬平方千米海域,來自油井的油和其他燃料,在海的表面形成厚厚的凝聚層。由於油的污染,沿海的一些海鳥不再下蛋,即使下蛋,蛋殼也很容易破碎。有毒物質也影響到了像螈魚和其他游入江河產卵的魚類的正常回遊規律,因為它們被受到污染物的海流所包圍。墨西哥海軍打撈出16.1萬種浸在水中的含油物,以及來自墨西哥海灘與港口中的1202噸垃圾。

H. 海洋石油污染形成原因

海洋石油污染絕大部分來自人類活動,其中以船舶運輸、海上油氣開采,以及沿岸工業排污為主,由於石油產地與消費地分布不均,因此,世界年產石油的一半以上是通過油船在海上運輸的,這就給佔地球表面71%的海洋帶來了油污染的威脅,特別是油輪相撞、海洋油田泄漏等突發性石油污染,更是給人類造成難以估量的損失。
多達幾十萬噸的溢油,一旦進入海洋將形成大片油膜,這層油膜將大氣與海水隔開,減弱了海面的風浪,妨礙空氣中的氧溶解到海水中,使水中的氧減少,同時有相當部分的原油,將被海洋微生物消化分解成無機物,或者由海水中的氧進行氧化分解,這樣,海水中的氧被大量消耗,使魚類和其它生物難以生存。

I. 石油對海洋環境有哪些危害

石油污染物進入海洋環境後,會造成多方面的危害,主要體現在以下幾個方面:
1.對人類健康的影響
石油成品油中燃料油類對人體健康的危害有麻醉和窒息、化學性肺炎、皮炎等。如汽油麻醉性毒物,急性中毒可引起中樞神經系統和呼吸系統損害;而在短期內吸入大量柴油霧滴可導致化學性肺炎。如地下油罐和輸油管線腐蝕滲漏污染土壤和地下水源,不僅造成土壤鹽鹼化、毒化,導致土壤破壞和廢毀,而且其有毒物能通過農作物尤其是地下水進入食物鏈系統,最終直接危害人類。尤其是石油進入到海洋後,還可以通過食物鏈最終在人體內富集,從而對人體健康造成嚴重危害。研究表明,汽油、柴油、煤油中的有毒有害物質對人的神經系統、泌尿系統、呼吸系統、循環系統、血液系統等都有危害。國外研究發現,生活在加油站或者汽車修理廠附近的孩子患急性白血病的風險要高出平均水平4倍,這些孩子得急性非淋巴細胞白血病的幾率比住在同一地區但不在加油站附近的孩子高7倍。有關統計表明,全國每年新生兒出生缺陷高達80萬-120萬人;全國每年死於肝癌的患者超過11萬人,佔世界每年肝癌死亡患者的比例高達42.5%。
2.對水生生物的影響
石油污染物進入海洋環境會對水生生物的生長、繁殖以及整個生態系統發生巨大的影響。污染物中的毒性化合物可以改變細胞活性,使藻類等浮游生物急性中毒死亡。當海洋中石油濃度在10-4~1-3mg/L時,可以對魚卵和魚類的早期發育產生影響。而石油的塗敷作用會導致大量的鳥類死亡,如Exxon公司的Valde號沉船事故在4個月里造成多達30000隻的海鳥死亡。石油中的重質組分沉入海底,還會對底棲生物造成危害。石油會滲入大米草和紅樹等較高等的植物體內,改變細胞的滲透性等生理機能,嚴重的油污染甚至會導致這些潮汐帶和鹽沼植物的死亡。石油對海洋生物的化學毒性,依油的種類和成分而不同。通常,煉制油的毒性要高於原油,低分子烴的毒性要大於高分子烴,在各種烴類中,其毒
性一般按芳香烴、烯烴、環烴、鏈烴的順序而依次下降。石油烴對海洋生物的毒害,主要
是破壞細胞膜的正常結構和透性,干擾生物體的酶系,進而影響生物體的正常生理、生化
過程。如油污能降低浮游植物的光合作用強度,阻礙細胞的分裂、繁殖,使許多動物的胚
胎和幼體發育異常、生長遲緩;油污還能使一些動物致病,如魚鰓壞死、皮膚糜爛、患胃病以至致癌。
3.對漁業的影響。
石油污染能夠抑制光合作用,降低海水中O2的含量,破壞生物的正常生理機能,使漁業資源逐步衰退。在被污染的水域,其惡劣水質使養殖對象大量死亡。存活下來的也因含有石油污染物而有異味,導致無法食用。資料表明魚類和貝類在含油量為0.01mg/L的海水中生活24h即可帶有油味,如果濃度上升為0.1mg/L,2~3h就可以使之帶有異味。海洋石油污染會改變某些經濟魚類的洄遊路線;沾污魚網、養殖器材和漁獲物;著了油污的魚、貝等海產食品,難於銷售或不能食用。石油漂浮在海面上,迅速擴散形成油膜,可通過擴散、蒸發、溶解、乳化、光降解以及生物降解和吸收等進行遷移、轉化。油類可沾附在魚鰓上,使魚窒息,抑制水鳥產卵和孵化,破壞其羽毛的不透水性,降低水產品質量。油膜形成可阻礙水體的復氧作用,影響海洋浮游生物生長,破壞海洋生態平衡等。
4.對旅遊業的影響
受洋流和海浪的影響,海洋中的石油極易聚積於岸邊,使海灘受到污染,破壞旅遊資源。如2002年巴拿馬籍油輪「威望號」的擱淺漏油事故,使得原本風光迷人的西班牙加里西亞海岸成了黑色油污的人間地獄,給當地旅遊業造成沉重打擊。
5.對環境的影響
石油在海面形成的油膜能阻礙大氣與海水之間的氣體交換,影響了海面對電磁輻射的吸收、傳遞和反射。長期覆蓋在極地冰面的油膜,會增強冰塊吸熱能力,加速冰層融化,對全球海平面變化和長期氣候變化造成潛在影響。海面和海水中的石油會溶解鹵代烴等污
染物中的親油組分,降低其界面間遷移轉化速率。石油污染會破壞海濱風景區和海濱浴場。

J. 為什麼海岸容易形成石油

石油的原料是生物的屍體,生物的細胞含有脂肪和油脂,脂肪和油脂則是由碳、氫、氧等3種元素組成的。生物遺體沉降於海底或湖底並被淤泥覆蓋之後,氧元素分離,碳和氫則組成碳氫化合物。

我們已經在地球上發現3000種以上的碳氫化合物,石油是由其中350種左右的碳氫化合物形成的,比石油更輕的碳氫化合物則成為天然氣。煤礦與石油的成因很類似,但煤是植物的化石,又是固態。

大量產生碳氫化合物的岩石即稱為「石油源岩」。埋沒於地中的石油源岩受到地熱和壓力的影響,再加上其他多種化學反應之後就產生石油,而石油積存於岩石間隙之間便形成油田。

地殼變動而石油生成

我們最近逐漸了解地球內部的變化與石油的生成有十分密切的關系,在描述此種關系之前,讓我們先來了解一下地球內部的狀況。

地球的半徑大約是6400公里,覆蓋地球表面的地殼下方是由岩石形成厚達2900公里的「地慢」,其下方則是由金屬形成的「地核」,並以大約5100公里深處分界,分為「外核」與「內核」。外核主要是由液態金屬鐵組成,內核則主要是固態鐵。 地球表面鋪滿堅硬的「板 塊」,厚度約有100公里,是由向上噴出的「洋脊」產生的,』在 緩緩移動到「海溝」後就沉降於 另一板塊下方。 80年代後期,人們學會捕捉地震波傳遞到地球內部時的立體圖,於是發現令人驚訝的地慢活動狀況。高溫又巨型的上升流「超級卷流」由地底湧上後,以蘑菇形態分別存在於夏威夷和非洲大陸正下方。此外,低溫的巨型下降流「冷卷流」則以水滴形態占據亞洲大陸及南美洲大陸正下方的冷卷流似乎是沉降到地函底部。

我們現在的知道的是,地幔內部落熱對流是以冷卷流向超級卷注移動的形態而形成的。此種運動不僅影響板塊運動,似乎也對整個地球的地質和環境的變化產生很大的影響。

超級卷流是石油製造者?

現在全球生產的石沒之中,有60%是產生了恐龍稱霸地球時期所形成的石油源岩,所形成的「黑色頁岩」則遍布世界各地。黑色頁岩主要是由未經氧化的藻類等浮游植物遺骸堆積而成。由此可知當時必須有可讓浮游植物繁殖又不會產生氧化的缺氧環境條件,大量的黑色頁岩才會形成。

最近發現,石油源岩在此時代的形成似乎與超級卷流運動的活化可以促使由地下湧出的地幔物質所形成的洋脊體積增大,海面因而上升,使得較低的陸地變成淺海,而淺海則具有可當石油原料的藻類等浮游植物極易繁殖的環境。

淺海地區的藻類等浮游植物因而出現大幅增加和大量死亡的現象,周圍的細菌為分解其殘骸而消耗氧氣,於是出現了缺氧環境。

地球溫暖化也會改變深層海水的流動狀況,由於高緯度地區與低緯度地區海水的溫度高低不同,較低溫但含有豐富氧氣的高緯度地區深層海水會流向低緯度地區海洋。但地球溫暖化的現象減少。氧氣較少的海域因而擴大,無法氧化的浮游植物便逐漸堆積,所留下的大量有機物則形成石油源岩。

生物的演化改變了石油的性質

由於石油的原料是生物的遺骸,因此調查石油的性質便可以得知古老時期的生物演化過程和地球環境歷史。

生命的演化大概有下述的過程。生命是於38億年前誕生,並逐漸地進行演化,到了距今5億5000萬年前的古生代寒武紀時期,爆發性的演化才開始,大約4億4500萬年前,生命也登上了陸地。

4億4000萬年至4億年前時期,石油源岩的主要成分是當時繁茂的浮游植物所形成的耐碳氫化合物。另一方面,羊齒類植物在此時期繁瑣盛於海岸近處,因此以陸上植物為原料的石油源岩也出現了。

2億9000萬年前,廣大的陸地普遍出現由裸子植物組成的森林,並到處形成被沼澤地包圍的湖沼,藻類便在湖沼中開始繁殖。由此也產生了以藻類為原料的新種石油源岩,這也是陸上植物的繁盛促使新性質石油源岩誕生的一例。

9000萬年前時期,被子植物和針葉樹林開始逐漸擴張到高緯度地區和高地,因而出現以陸地木材為原料的石油源岩。另一方面,樹木的樹脂成為輕質原油的原料,形成新的石油源岩。針葉樹林的增加竟使得木材取代了藻類,成為石油源岩的主要原料。

最近石油性質的分析技術有長足的進步,我們已逐漸可以取得有關石油原料性質,以及由熱能引起的變化過程等的詳細資料。由此種資料即能進一步了解原料生物遺骸逐漸堆積時的環境狀況。

大約1億7000萬年到200萬年前所發生的全球性規模「阿爾卑斯造山運動期」也造出了巨油田,在此時期,分布於廣大范圍的1億年前前後形成的石油源岩都沒入地中。現有的石油和天然氣有大約3分之2就是此時期形成的。