趙 剛 岑貞錦 何才豪

（中國(guó)南方電網(wǎng)超高壓輸電公司廣州局海口分局，海南 海口570105）

0 引言

海南聯(lián)網(wǎng)工程跨越瓊州海峽，選用了運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)先進(jìn)的500kV自容式單芯海底充油電纜，這是世界上單根最長(zhǎng)的海底電纜。瓊州海峽是連接海南和廣東最便捷的海上通道，也是通向我國(guó)內(nèi)地和世界各地的主要海上通道，該海域海洋活動(dòng)和漁業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)繁忙，過(guò)往船只拋錨拖錨、漁業(yè)生產(chǎn)和海洋工程施工等均可能會(huì)對(duì)海底電纜產(chǎn)生破壞，導(dǎo)致電纜破裂或者斷裂而發(fā)生電纜溢油。溢油發(fā)生后，由于絕緣油的溶解性較弱，油類有一部分附著在海底沉積物中，部分在水體中向上擴(kuò)散，最終以油膜的形式在海表面漂浮，油膜在風(fēng)及海流作用下發(fā)生漂移，與此同時(shí)不斷向四周擴(kuò)展，使油膜面積不斷擴(kuò)大。絕緣油膜掃過(guò)，對(duì)海洋生物成體、幼體和浮游生物等都將產(chǎn)生影響。因此，對(duì)這種超高壓海底充油電纜絕緣油的生物安全性研究是個(gè)很有意義的課題，而生物毒性和環(huán)境降解性則是評(píng)價(jià)海纜絕緣油生態(tài)毒性的2個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。

1 海纜絕緣油對(duì)小鼠的急性經(jīng)口毒性分析

評(píng)測(cè)海纜絕緣油對(duì)人體的安全性，可大致包括急性毒性、慢性毒性和致畸性（胚胎毒性）等一些指標(biāo)。海纜絕緣油主要用于海纜保護(hù)，并非人體直接接觸使用，人體安全性毒性研究以小白鼠急性經(jīng)口毒性實(shí)驗(yàn)為參考。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：SPF級(jí)KM小鼠40只，雌雄各半，體重約18～22 g。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

（1）量取1 m L海纜絕緣油，采用原液灌胃經(jīng)口給藥。5 000 m g/kg體重海纜油給藥體積為5.56 m L/kg體重。

（2）取6只小鼠，雌雄各半，分2籠飼養(yǎng)，給藥前禁食16 h，給藥后禁食3 h；按20 m L/kg體重進(jìn)行經(jīng)口給藥，給藥后48 h內(nèi)均出現(xiàn)嚴(yán)重立毛情況，48 h后立毛情況消失，連續(xù)觀察14天，動(dòng)物未出現(xiàn)死亡。

（3）預(yù)實(shí)驗(yàn)證明海纜油毒性較低；用20只動(dòng)物（雌雄各半），采用5.56 m L/kg體重劑量將海纜油原液經(jīng)口灌胃1次，給藥前禁食16 h，給藥后禁食3 h，觀察期為14天。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：受試期間所有動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)及軀體運(yùn)動(dòng)、自主神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸和心血管系統(tǒng)等未觀察到異常。觀察期內(nèi)動(dòng)物無(wú)死亡。受試期間，在給藥后約2.5 h，所有動(dòng)物均出現(xiàn)立毛，給藥24 h后還剩2只動(dòng)物出現(xiàn)少許立毛情況，其余未見(jiàn)異常。采用最大限量法計(jì)算LD50，海纜絕緣油對(duì)小鼠的急性經(jīng)口毒性劑量＞5 000 m g/kg體重，即5.56 m L/kg體重。

2 海纜絕緣油的水生毒性評(píng)估

海纜絕緣油的水生毒性是評(píng)估其水生態(tài)安全性的重要指標(biāo)。本研究選取6種占據(jù)不同生態(tài)位的水生生物作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)來(lái)初步評(píng)價(jià)海纜絕緣油對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)的影響。

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物：

（1）使用費(fèi)氏弧菌（NRRLB－11177）LCK491凍干粉、菌粉活化液、NaOH溶液等制作發(fā)光細(xì)菌；

（2）采用牟氏角毛藻作為藻類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物；

（3）采用同一批次鹵蟲無(wú)節(jié)幼體作為實(shí)驗(yàn)生物；

（4）取蒙古裸腹溞Ⅰ齡幼體作為實(shí)驗(yàn)生物；

（5）取凡納濱對(duì)蝦仔蝦用于實(shí)驗(yàn)；

（6）取裸項(xiàng)櫛鰕虎魚6日齡仔魚用于實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：海纜絕緣油在自然條件下很難溶于水，因此本文另外采用半數(shù)效應(yīng)載荷作為海纜絕緣油在水中生物毒性的判定指標(biāo)，并采用載荷率來(lái)衡量海纜絕緣油與水的量化關(guān)系。

海纜絕緣油生物毒性實(shí)驗(yàn)方法與判定終點(diǎn)如表1所示。

表1 海纜絕緣油生物毒性實(shí)驗(yàn)方法與判定終點(diǎn)

所有實(shí)驗(yàn)均設(shè)1個(gè)對(duì)照組和5個(gè)濃度組，發(fā)光細(xì)菌實(shí)驗(yàn)中5個(gè)濃度組的濃度分別為3.12%、6.25%、12.5%、25%、50%；牟氏角毛藻實(shí)驗(yàn)的5個(gè)濃度組濃度分別為0.39%、1.56%、6.25%、25%、100%；其余生物的毒性實(shí)驗(yàn)均按6.25%、12.5%、25%、50%、100%的濃度系列進(jìn)行。海纜絕緣油生物載荷率總表如表2所示。

表2 海纜絕緣油生物載荷率總表

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示，6種實(shí)驗(yàn)生物中，海纜絕緣油對(duì)牟氏角毛藻、凡納濱對(duì)蝦和裸項(xiàng)櫛鰕虎魚等3種生物未表現(xiàn)出毒性影響，在50%飽和溶解濃度下未對(duì)費(fèi)氏弧菌產(chǎn)生明顯的發(fā)光抑制作用。海纜絕緣油對(duì)另外2種小型甲殼類生物（鹵蟲、蒙古裸腹溞）則表現(xiàn)出明顯的毒性效應(yīng)，其對(duì)鹵蟲的毒性要略高于蒙古裸腹溞。

表3 海纜絕緣油生物毒性評(píng)估實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)表

3 海纜絕緣油的降解性研究

降解性表征海纜絕緣油在水環(huán)境中的殘留濃度。由于海纜多數(shù)埋藏于海床中，因而通過(guò)海纜油在底泥環(huán)境和海水中的降解實(shí)驗(yàn)研究，推斷海纜油在海洋自然環(huán)境中的降解特性。

（1）取適量的海床底泥與潔凈海水混和配制成實(shí)驗(yàn)組，對(duì)照組為潔凈海水；各樣本加入適量海纜油溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，定期測(cè)定混和液中海纜油濃度。實(shí)驗(yàn)周期為70天。通過(guò)不同時(shí)間周期的海纜油濃度獲得海纜油在底泥環(huán)境的降解性。

（2）取海纜敷設(shè)海域海水。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一定溫度下加入標(biāo)準(zhǔn)海纜油溶液，測(cè)定其初始濃度、樣品水溫、p H值和實(shí)驗(yàn)室空氣溫度。同時(shí)，對(duì)采樣海水空白樣進(jìn)行海纜油濃度測(cè)定。在靜置條件下每隔12 h測(cè)定一次水樣中海纜油濃度，測(cè)定時(shí)段為192 h（共測(cè)定16次海纜油濃度）。通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)確定實(shí)驗(yàn)室海纜油海水降解系數(shù)。

數(shù)據(jù)處理：用每一時(shí)刻受試物處理組的溶解氧消耗量減去空白對(duì)照組的溶解氧消耗量，除以受試物處理組的受試物濃度，得到BOD（式（1）），再用此BOD除以ThOD就得到生物降解百分率（式（2））。ThOD（理論需氧量）的計(jì)算見(jiàn)式（3）。

式中，BOD為生化需氧量（mg/mg）；mt（0）為第0天受試物處理組的溶解氧含量（mg/L）；mt（x）為第x天受試物處理組的溶解氧 含 量 （mg/L）；mb（0）為 第 0 天 空 白 對(duì) 照 組 的 溶 解 氧 含 量（mg/L）；mb（x）為第x天空白對(duì)照組的溶解氧含量（mg/L）；c為受試物處理組的受試物質(zhì)濃度（mg/L）。

式中，D為降解率（%）；BOD為生化需氧量（mg/mg）；ThOD為理論需氧量（mg/mg）。

分子量為MW的化學(xué)物質(zhì)CcHhClclNnNanaOoPpSs的理論需氧量的計(jì)算：

式中，ThOD為理論需氧量（mg/mg），以每毫克化學(xué)品消耗的氧氣毫克數(shù)表示。

海纜絕緣油分子式為C17.8H29.6，分子量為243.165，計(jì)算得ThOD＝3.32。

4 結(jié)論

（1）海纜絕緣油對(duì)小鼠的急性經(jīng)口毒性劑量＞5 000 mg/kg體重，即5.56 m L/kg體重。通過(guò)小鼠急性經(jīng)口毒性實(shí)驗(yàn)，海纜絕緣油按工業(yè)化學(xué)品毒性分級(jí)屬無(wú)急性毒性，按食品安全的毒性劑量分級(jí)為相對(duì)無(wú)毒。

（2）海纜絕緣油對(duì)海洋生物的效應(yīng)濃度值介于飽和溶解濃度的17.07%～100%，對(duì)發(fā)光細(xì)菌、海洋微藻、魚類、對(duì)蝦等生物的毒性影響甚微，對(duì)鹵蟲和溞類等小型甲殼類生物表現(xiàn)出一定的毒性。水體中海纜絕緣油濃度在飽和溶解濃度的6.25%以下時(shí)，不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)生物的存活產(chǎn)生明顯可見(jiàn)的毒性影響。

（3）海纜絕緣油在天然海水中的7天降解度為13.2%，28天降解度為44.0%。海纜絕緣油在活性污泥菌的作用下7天生物降解度為50.9%，28天生物降解度為75.9%。