，

(中海石油環(huán)保服務(wù)(天津)有限公司,天津 300457)

隨著近年來(lái)海上石油開(kāi)采活動(dòng)增多，海上鉆井平臺(tái)、輸油管道,以及船舶泄漏所引起的溢油事故頻發(fā)，大量的石油污染物進(jìn)入海洋，對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。渤海是我國(guó)主要的海洋石油產(chǎn)區(qū)，其所面臨的海洋溢油風(fēng)險(xiǎn)也在不斷增大。

消油劑的使用已經(jīng)成為海上溢油應(yīng)急處置的一種重要手段[1-3]。消油劑是一種具有親水親油性能的化學(xué)物質(zhì)，能夠有效降低油水界面張力[4]，促進(jìn)油膜向水體中分散形成油滴，從而減輕海面浮油對(duì)海洋生物的有害影響。但是，由于消油劑本身潛在的毒性作用，消油劑使用對(duì)海洋生物的毒性一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)原油和消油劑毒性開(kāi)展了許多評(píng)價(jià)研究[5-7]，但是對(duì)原油和消油劑混合后的乳化液毒性的研究開(kāi)展較少。有研究表明，消油劑使用后所形成的乳化分散液毒性能達(dá)到消油劑本身毒性的15倍[8]。因此，開(kāi)展對(duì)消油劑及其作用后形成乳化液的毒性研究，對(duì)消油劑使用效果的評(píng)估具有重要意義。并且，目前許多研究?jī)H選擇一種海洋生物進(jìn)行消油劑的毒性評(píng)價(jià)[9-10]，結(jié)果并不全面。有必要開(kāi)展消油劑對(duì)多個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)海洋生物的毒性研究。

本研究選擇渤海典型油品，以不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的3種海洋生物(小球藻、褶皺臂尾輪蟲(chóng)和半滑舌鰨)為受試生物，考察了原油、消油劑和乳化液對(duì)不同海洋生物的毒性效應(yīng)。研究結(jié)果可為渤海溢油事故中消油劑的使用決策提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1)受試生物。毒性實(shí)驗(yàn)受試生物包括小球藻、褶皺臂尾輪蟲(chóng)和半滑舌鰨。其中，小球藻(Chlorella vulgaris Beij.)取自天津農(nóng)學(xué)院水產(chǎn)生態(tài)及養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室藻種室，在渤海海域生長(zhǎng)良好。褶皺臂尾輪蟲(chóng)(Brachionus plicatilis)分離自渤海海域，由休眠卵孵化，挑選活潑健壯攜非混交卵雌體，在實(shí)驗(yàn)室恒溫光照培養(yǎng)箱內(nèi)傳代培養(yǎng)2個(gè)月待用。半滑舌鰨(Cynoglossus semilaevis)取自渤海灣，在盛有自然海水的水族箱中暫養(yǎng)馴化待用。

2)原油。實(shí)驗(yàn)用原油選擇渤海產(chǎn)輕質(zhì)、中質(zhì)和重質(zhì)3種類型原油，依次分別為渤中28-1(BZ28-1，密度0.810 g/cm3)、常青號(hào)(CQH，密度0.846 g/cm3)和綏中36-1(SZ36-1，密度0.968 g/cm3)原油。

3)消油劑。實(shí)驗(yàn)用消油劑為中海石油環(huán)保服務(wù)(天津)有限公司自主研制的恒海消油劑。

4)原油和消油劑乳化液。將實(shí)驗(yàn)用原油(輕質(zhì)油、中質(zhì)油、重質(zhì)油)和消油劑用過(guò)濾滅菌的潔凈海水(鹽度30±1)配制成10 g/L的母液，按每50 mL過(guò)濾滅菌的潔凈海水、1 g渤海原油、0.2 g消油劑的比例混合。振蕩1 h混合充分均勻后于磨口棕色瓶中保存待用。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

分別配制不同濃度梯度的原油、消油劑及乳化液，設(shè)6個(gè)實(shí)驗(yàn)組，1個(gè)對(duì)照組。

1)小球藻毒性實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理。實(shí)驗(yàn)采用500 mL三角燒瓶，接種指數(shù)生長(zhǎng)期的微藻至新配制的f/2培養(yǎng)液中，實(shí)驗(yàn)總體積為300 mL，起始密度為100×104cells/mL。每24 h取樣，Lugol’s碘液固定，血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)藻細(xì)胞密度，同時(shí)觀察藻形態(tài)變化。

進(jìn)行240 h實(shí)驗(yàn)，計(jì)算24、48、72、96和240 h小球藻相對(duì)增長(zhǎng)率的變化。相對(duì)增長(zhǎng)率計(jì)算公式為

K= (lgNt-lgN0) /T

(1)

式中：N0——藻的起始密度；

Nt——培養(yǎng)t時(shí)間后的藻密度；

T——培養(yǎng)時(shí)間。

利用OriginPro8.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及線性擬合，分別換算得到原油、消油劑及乳化液不同濃度對(duì)小球藻的抑制率。直線內(nèi)插法求得原油、消油劑及乳化液對(duì)小球藻的24、48、72、96和240 h的半數(shù)抑制濃度ED50。

2)褶皺臂尾輪蟲(chóng)毒性實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理。實(shí)驗(yàn)在6孔培養(yǎng)板中進(jìn)行，培養(yǎng)液體積為2 mL。挑選剛孵出4～6 h活潑健壯的輪蟲(chóng)為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，每孔放入輪蟲(chóng)20個(gè)，(20±1)℃條件下培養(yǎng)96 h，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用解剖鏡觀察輪蟲(chóng)的存活情況。輪蟲(chóng)纖毛和體內(nèi)運(yùn)動(dòng)停止判定為死亡。每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置3個(gè)平行，取平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。Bliss法求得原油、消油劑及乳化液對(duì)褶皺臂尾輪蟲(chóng)24、48、72、96和240 h的半致死濃度LD50。

3)半滑舌鰨毒性實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理。實(shí)驗(yàn)在在5 L的燒杯內(nèi)進(jìn)行，每個(gè)燒杯8尾實(shí)驗(yàn)魚。燒杯內(nèi)放置氣石，每24 h更換1次實(shí)驗(yàn)液，實(shí)驗(yàn)期內(nèi)發(fā)現(xiàn)不動(dòng)不呼吸的魚用玻璃棒輕輕觸動(dòng)其尾部，若魚體沒(méi)有反應(yīng)，則判斷為死亡，及時(shí)撈出。記錄24、48、72、96和240 h死亡魚數(shù)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)組設(shè)置3個(gè)平行，取平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。Bliss法求得原油、消油劑及乳化液對(duì)對(duì)半滑舌鰨24、48、72、96和240 h的半致死濃度LD50。

2 結(jié)果與討論

2.1 原油、消油劑及其乳化液對(duì)小球藻的生物毒性分析

不同原油、消油劑和乳化液對(duì)小球藻的毒性效應(yīng)隨時(shí)間的變化規(guī)律見(jiàn)圖1。

圖1 原油、消油劑及其乳化液對(duì)小球藻的毒性效應(yīng)

輕質(zhì)油及其乳化液在24～48 h的毒作用效應(yīng)大于中質(zhì)油和重質(zhì)油及其乳化液；72 h時(shí)，輕質(zhì)油、中質(zhì)油和重質(zhì)油的毒作用效應(yīng)無(wú)顯著差別；大于96 h時(shí)，重質(zhì)油的毒作用效應(yīng)顯著大于輕質(zhì)油和中質(zhì)油的毒作用效應(yīng)，乳化液對(duì)小球藻的毒性效應(yīng)作用規(guī)律與原油類似。

就原油、消油劑及其乳化液生物毒性相比較而言，在24～72 h內(nèi)，消油劑ED50值均高于原油和乳化液，表明消油劑對(duì)小球藻的毒性效應(yīng)較低，乳化液對(duì)小球藻的生物毒性高于消油劑單獨(dú)存在時(shí)的毒性。

對(duì)不同原油、消油劑和乳化液，在240 h時(shí)，小球藻出現(xiàn)“刺激性”生長(zhǎng)的現(xiàn)象，說(shuō)明小球藻在一定條件下對(duì)原油、消油劑和乳化液有吸收利用的功能。

2.2 原油、消油劑及其乳化液對(duì)褶皺臂尾輪蟲(chóng)的生物毒性分析

不同原油、消油劑和乳化液對(duì)褶皺臂尾輪蟲(chóng)的毒性效應(yīng)隨時(shí)間變化規(guī)律見(jiàn)圖2。

圖2 原油、消油劑及其乳化液對(duì)褶皺臂尾輪蟲(chóng)的毒性效應(yīng)

輕質(zhì)油及其乳化液在24～48 h的毒作用效應(yīng)大于中質(zhì)油和重質(zhì)油及其乳化液。72 h時(shí)，中質(zhì)油的毒作用效應(yīng)大于輕質(zhì)油和重質(zhì)油。大于96 h時(shí)，重質(zhì)油的毒作用效應(yīng)顯著大于輕質(zhì)油和中質(zhì)油的毒作用效應(yīng)，輕質(zhì)油和中質(zhì)油無(wú)顯著差異，乳化液對(duì)褶皺臂尾輪蟲(chóng)的毒性效應(yīng)作用規(guī)律與原油類似。

就原油、消油劑及其乳化液生物毒性相比較而言，消油劑LD50值均高于原油和乳化液，表明消油劑對(duì)褶皺臂尾輪蟲(chóng)的毒性效應(yīng)較低，乳化液對(duì)褶皺臂尾輪蟲(chóng)的生物毒性高于消油劑單獨(dú)存在時(shí)的毒性。原油和乳化液對(duì)褶皺臂尾輪蟲(chóng)的毒性效應(yīng)差異不明顯。

2.3 原油、消油劑及其乳化液對(duì)半滑舌鰨的生物毒性分析

不同原油、消油劑、乳化液對(duì)半滑舌鰨的毒性效應(yīng)隨時(shí)間的變化規(guī)律見(jiàn)圖3。

圖3 原油、消油劑及其乳化液對(duì)半滑舌鰨的毒性效應(yīng)

輕質(zhì)油在24～48 h的毒作用效應(yīng)大于中質(zhì)油和重質(zhì)油。大于72 h時(shí)，重質(zhì)油的毒作用效應(yīng)大于輕質(zhì)油和中質(zhì)油，添加消油劑后，乳化液對(duì)半滑舌鰨的毒性效應(yīng)作用規(guī)律發(fā)生改變，中質(zhì)油和重質(zhì)油對(duì)半滑舌鰨的毒作用效應(yīng)明顯提前。96和240 h，各個(gè)處理組對(duì)半滑舌鰨的毒作用效應(yīng)差異不顯著。

對(duì)比原油、消油劑及其乳化液的生物毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，不同時(shí)間消油劑的半致死濃度LD50值均高于原油和乳化液，表明消油劑對(duì)半滑舌鰨的毒性效應(yīng)較低，乳化液對(duì)半滑舌鰨的生物毒性高于消油劑單獨(dú)存在時(shí)的毒性。原油和乳化液對(duì)半滑舌鰨的毒性效應(yīng)差異不明顯。這也說(shuō)明，盡管消油劑的使用可以減輕海面原油對(duì)海洋生物和海岸線存在的潛在污染風(fēng)險(xiǎn)，消油劑和原油作用形成的乳化液對(duì)海洋水體生物的毒性影響同樣需要引起關(guān)注。

3 結(jié)論

1)所測(cè)試原油、消油劑和乳化液對(duì)所選擇的3種海洋生物(小球藻、褶皺臂尾輪蟲(chóng)和半滑舌鰨)均有明顯致毒效應(yīng)。

2)對(duì)不同類型原油，輕質(zhì)油24～48 h對(duì)不同海洋生物的毒作用效應(yīng)最為明顯，中質(zhì)油在時(shí)間上大約有24 h的滯后毒作用效應(yīng)，重質(zhì)油滯后更加明顯，在96～240 h 時(shí)重質(zhì)油的毒作用效應(yīng)最顯著。

3)消油劑對(duì)不同海洋生物的生物毒性均低于原油和乳化液，說(shuō)明消油劑使用形成的乳化液毒性要高于消油劑單獨(dú)存在時(shí)的毒性。

[1] CHAPMAN H,PARNELL K,LAW R J,et al.The use of chemical dispersants to combat oil spills at sea: A review of practice and research needs in Europe [J].Marine Pollution Bulletin,2007,54(7):827-838.

[2] KELSO D,KENDZIOREK M.Alaska's response to the

Exxon Valdez oil spill [J].Environmental Science and Technology,1991,25(1):16-23.

[3] FIOCCO R J,LEWIS A.Oil spill dispersants[J].Pure and Applied Chemistry,1999,71(1):27-42.

[4] LESSARD R R,DEMARCO G.The significance of oil spill dispersants [J].Spill Science and Technology Bulletin,2000,6(1):59-68.

[5] GULEC I,LEONARD B,HOLDWAY D A.Oil and dispersed oil toxicity to amphipods and snails [J].Spill Science and Technology Bulletin,1997,4(1):1-6.

[6] SHAFIR S,VAN RIJN J,RINKEVICH B.Short and long term toxicity of crude oil and oil dispersants to two representative coral species [J].Environmental Science and Technology,2007,41(15):5571-5574.

[7] 海楊波,關(guān) 敏,徐漢光,等.幾種常用消油劑對(duì)海洋生物的毒性影響[J].海洋環(huán)境科學(xué),1991,10(4):14-20.

[8] RICO-MARTíNEZ R,SNELL T W,SHEARER T L.Synergistic toxicity of Macondo crude oil and dispersant Corexit 9500A to the Brachionus plicatilis species complex (Rotifera) [J].Environmental Pollution,2013,173:5-10.

[9] MITCHELL F M,HOLDWAY D A.The acute and chronic toxicity of the dispersants Corexit 9527 and 9500, water accommodated fraction (WAF) of crude oil,and dispersant enhanced WAF (DEWAF) to Hydra viridissima(green hydra)[J].Water Research,2000,34(1):343-348.

[10] EPSTEIN N,BAK R P M,RINKEVICH B.Toxicity of third generation dispersants and dispersed egyptian crude oil on red sea coral larvae[J].Marine Pollution Bulletin,2000,40(6):497-503.