一、项目研究意义和研究价值及应用前景
所谓海上石油生产水，是指海洋石油开采过程中从油层分离的水。一般来说，海上石油生产水成分复杂,除了含有可溶性盐类和重金属、放射性成分，悬浮的乳化油、固体颗粒和硫化氢等天然杂质外，还含有一些用来改变采出水性质的化学添加剂和注入地层的除氧剂、润滑剂、杀菌剂、防垢剂以及酸类物质。现代社会经济高速发展的今天,石油天然气等资源越来越重要,然而在石油的开采加工过程中会产生重金属、石油烃、多环芳烃等多种污染物,这些物质排放到水体、大气、土壤中,对周围环境产生了一定的影响【1】。
目前,我国海洋石油工业的发展与海洋环境保护的矛盾日益突出,海洋石油勘探开发中的环境污染问题越来越引起人们的重视【2】。
近年来，随着海洋石油工业的迅速发展，海上石油生产水大量产生并外排到海水中。然而,这类排水是否对水生生物产生毒害作用以及如何影响海洋生态系统，则缺乏有说服力的相关定量数据。目前，我国对水和废水排放的水质评价与监督以理化分析为主。但是，现实中常有理化分析指标合格的废水，生物毒性却很大，尤其对于海上石油生产水等组分复杂的废水，更难以用理化分析指标真实反映出它们对水生生物以及水生生态系统的影响【3】。
由于海洋石油开采所排放的污染物种类日益增多,对海洋环境的影响不断加剧,快速评价海洋污染物的毒性变得更加重要。海洋水体油污染来源于天然和人为两方面原因。天然原因之一为海底油藏中的石油通过地层断裂或裂缝渗出，渗出程度与地壳构造活动带有关。已发现在加利福尼亚、阿拉斯加岸外、阿拉伯湾、红海和南中国海等地都有地下原油渗出。天然原因之二为河流从陆地含油沉积岩侵蚀下来的油再搬运输入海洋。海洋水体油污染人为来源很多，如海上石油生产、FPSO外输、海洋运输、平台能源供应用油、伴生油气等【4】。
在海上石油开发中，海上采油平台常发生溢油，海上运输石油中油作业排污、码头作业排污、修船作业排污、压舱水排污及游轮和非游轮碰撞、触礁等事故溢油。而原油外输则是一项高风险，持续时间长，需要多方密切配合的重大联合作业，需要多方共同配合，任何的疏忽和其他不可抗拒的因素都有可能会导致人员伤亡，造成海洋污染。油污污染对海洋环境会造成多方面的危害，含油污水的不合理排放是对海洋环境的一种慢性长期输入，其在海洋环境中的表现形式主要以油膜、溶解分散态、乳化以及凝聚态残余物等四种形式存在。石油主要由烷烃、芳香烃、环烷烃以及含氧、硫、氮等数百种化合物组成，其物理影响和化学毒性会严重危害海洋生态环境。海洋具有森林一样的能力：吸收二氧化碳。海洋中石油的污染会影响海洋吸收二氧化碳的机制，形成碳酸盐或碳酸氢盐，对海水中氧气与二氧化碳的平衡产生破坏；附着在海面上的油膜还会造成阳光辐射的减弱。以上因素将会影响到浮游植物的光合作用，破坏食物链，造成生物的死亡。1L石油完全氧化需要4万L的溶解氧，会造成海水缺氧，引起海洋中的微生物和藻类死亡，因氧气的短缺，引起厌氧生物大量繁殖，造成海洋食物链破坏，造成海洋生态系统失衡【5】。
海域石油污染，一是污染了的渔业水域，使对虾养殖池不能正常纳水，二是增养殖品种因水质恶化大量死亡影响产量。由于石油中含有氮元素，在化学反应下，含氮物质促使海水富营养化，这是赤潮藻类能够大量繁殖的重要物质基础，国内外大量研究表明，海洋浮游藻是引发赤潮的主要生物，在全世界4000多种海洋浮游藻中有260多种能形成赤潮，其中有70多种能产生毒素【6】。
他们分泌的毒素有些可直接导致海洋生物大量死亡，有些甚至可以通过食物链传递，造成人类食物中毒。石油的污染甚至会造成大气污染，石油在水体中以油膜形式浮在水面，表面积非常大，在多种自然因素作用下，其中一部分组分和分解产物挥发进入大气，污染和毒化水体上空和周围的大气环境。由于扩散和风力的作用，会使污染范围不断扩大。
随着海洋石油工业的发展和公众海洋环保意识的不断增强及各国海洋保护法的执行力度加大，防污染规范标准越来越高，执行越来越严格，为满足国家环保要求和资深发展需要，深入研究海洋石油水和污染物的危害和防范，实现含油污水的“零排放”，以保护我们蓝色国土【7】。
参考文献
[1]杜显元.石油开采区土壤污染物源解析、毒性及快速检测法研究[D].河北：华北电力大学，2012.
[2]王初升,许章程,郑金树.研究海洋环境质量生物标准的意义及内容[J].海洋环境科学,1999,18(3):22-27.
[3]杨晓霞，周启星，王铁良.海上石油生产水的水生生态毒理[J].环境科学学报，2008，28（3）：544-549.
[3]盛朝辉.浅谈海洋石油平台污水的处理技术[J].中国石油和化工标准与质量,2008,8(2):66-67.
[4]郑雯君.处理水域溢油的化学试剂[J].海洋环境科学,1993,12(2):68-74.
[5]RainbowPS.中国近海水域重金属的生物监测[J].海洋环境科学,1992,11(2):34-40.
[6]杨怡,于红霞,崔玉霞.以毒性鉴别评价法评价化工废水处理效果的研究[J].应用生态学报,2003,14(1):105-109.
[7]黄韧,杨丰华,程树军.海洋石油勘探开发污染对海洋生物的影响与生物监测的研究进展.湛江海洋大学学报,2001,21(4):71-76.
二、项目研究内容
生物监测中最主要方法是指示生物法,即利用生物个体组织细胞的形态变化及体内污染物含量的变化来监测海洋污染程度,其中指示动物的筛选及其实验动物化是目前实验动物工作者需要开展的重要研究课题之一。针对海洋石油开发污染物成份复杂和多变的特点,指示生物的选择应根据具体情况有所区别。采用水生毒理学研究中常用的大型蚤和斑马鱼2种典型水生生物为实验生物，对我国南海油田的石油生产水的生态毒性进行分析和评价，旨在为正确认识海上石油生产水可能造成的生态后果提供科学依据。
海洋石油开发污染物生物监测中实验动物的筛选
严格讲,作为指示海洋污染的受试动物应具备几个基本条件:能累积一定的污染物而不会死亡；能代表污染海域的生物群落；种群密度大,易于采集和在实验室培养存活；较长的寿命；个体足够大，能提供组织细胞供分析；不同条件下，所有动物个体内污染物浓度与环境的平均浓度表现一致的相关性，但实际中完全符合这些条件的动物并不存在。目前世界各国用于监测海洋石油污染的受试动物有许多,从细菌、原生动物到虾、鱼等较高级动物,从动物的组织细胞、酶和蛋白质到动物整体。这些材料差异太大,至今尚未找到国际上普遍接受的指示动物种类,而且离严格意义上的实验动物还有相当大差距。
建立标准化的实验动物是开展海洋污染物生物监测的必须前提,淡水水生动物中,红鳟和斑马鱼等已经实验动物化，国内的红剑鱼、稀有鲫等有望培育成为实验动物。海洋水生动物中,目前还没有达到标准化意义上的实验物种。在国外,月银汉鱼、糠虾是常用的实验生物,但也没有完全标准化。国内用于海洋污染的监测物种较多，大多未实验动物化和实现市场化供应。
三、拟研究方案
实验器材
溶解氧测定仪、水硬度计、温度控制仪、pH计、1000mL的玻璃烧杯、抄网、体视显微镜、培养皿、原子吸收分光光度计、LY-05型BOD仪和5B-3型COD仪等。
实验动物
试验所用鱼种斑马鱼为国际通用的鱼类急性毒性试验生物。驯养期间每日投饵1次,按日常管理要求进行换水和清污。试验用水为曝气充氧除氯48h以上的自来水,其基本水质如下:pH为8.36±0.20,溶解氧>5.5mg·L-1,水温为(22.0±0.2)℃,总硬度为200-250mg·L-1(以CaCO3计)。容器为20L的玻璃缸.充氧装置为市售双头充氧器。试验前一天停止喂食,试验中亦不喂食。
驯养期间和试验期间温度控制在21-23℃。
大型蚤在(20±2)℃自然光照条件下进行培养,饲以绿藻。从中选出健壮的母体再进行培育繁殖。参照大型水蚤测试标准方法对水质等的规定进行饲养,每批试验蚤均为同龄同母体后代,蚤龄为6-24h。实验过程中不喂食。急性毒性试验中所用水采用国际标准化组织规定的标准稀释水。
锁定南海油田为试验水样的采集区域，在不同海域分别采集石油水，同时，采集水样经过某种工艺处理后的水样。水样到达实验室后进行基本水质参数分析。与此同时，进行大型蚤的48h急性毒性实验和斑马鱼96h急性毒性实验。
实验步骤
参照国家环保局主编的《水和废水监测分析方法》(第4版)(国家环保总局,2002)制定的实验规程和国家标准《水质、物质对淡水鱼类(斑马鱼)毒性测定方法》(GB/T13267291)采用半静止试验的方法。根据预试验得出的试验结果,在包括使斑马鱼全部死亡的最低浓度(LC0)和96h全部存活的最高浓度(LC100)之间选择试验浓度；配比水总体积为1000mL,每烧杯中放10尾鱼,设置6个浓度组和1个空白对照组,每浓度组设3个平行。试验持续96h,每天记录2次死鱼数以及DO、水温和pH值变化情况,及时将死鱼取出.试验过程中要注意空白对照组的死亡率不得超过10%,对照组试验期间鱼的外表及行为不正常或病态鱼也不得超过10%,否则重新进行试验。
大型蚤实验同样参照《水和废水监测分析方法》(第4版)(国家环保总局,2002)实验规程。根据预实验结果，在包括使大型蚤全部死亡的最低浓度(LC0)和48h全部存活的最高浓度(LC100)之间选择试验浓度(以体积分数表示)。配比水总体积为50mL，每个培养皿中放10只大型蚤，设置6个浓度组和1个空白对照组，浓度以几何级数排列，每浓度组设3个平行。试验持续48h，试验期间经常观察大型蚤的活动与生存情况，及时取出死蚤。使用体视显微镜观察并记录24h和48h大型蚤累计死亡和抑制数。
四、结果
石油生产水对大型蚤均有一定的生态毒性，当大型蚤放入水样中时，有一定的表现症状，表现为：大型蚤受抑制时,刚开始时游动速度与对照组相比反而加快，但表现不是很明显；主要表现为先很快地在水中游动或打转，然后沉于底部长期不动，过一段时间又会再次在水中快速游动或打转，然后沉于底部；如此反复，直至死亡发生。不同的采样点水样的毒性有差异，水样经过一定的工艺处理后，其生态毒性有所降低，但降低的幅度不大，很可能仍对水生生态系统构成较大的威胁。
石油生产水对斑马鱼也有一定的毒害作用。当斑马鱼暴露于这些水样后，其中毒症状主要表现为：低浓度水样主要使其行为加快，表现为强烈地快速游动，运动的协调能力逐渐降低；在较高浓度处理下，斑马鱼首先表现为运动兴奋，随后便静止不动，最后死亡，这也可能是其运动神经受到刺激的缘故。不同水样对斑马鱼的生态毒性不同，但差异不大。
五、结论
加强海上石油生产平台废弃物的研究分析，对石油开采和海洋环境保护具有重要意义。其一，它有利于将实验室的研究理论和海上石油生产平台的生产实际结合起来，加强对不可再生的石油资源管理,并且可以减少因开采石油而造成的环境污染，这也是人类不断改善自身行为和习惯，使之更好地适应可持续发展战略要求的具体体现。其二，它可以起到减少海洋环境治理成本的作用，是贯彻我国城市生活垃圾“减量化、资源化、无害化”方针的重要措施。所以，随着海上石油开采的进一步壮大，加强其废弃物的管理尤其必要和紧迫。
