消油剂对环境生物毒性评价研究

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(中海石油环保服务(天津)有限公司,天津 300457)

随着近年来海上石油开采活动增多，海上钻井平台、输油管道,以及船舶泄漏所引起的溢油事故频发，大量的石油污染物进入海洋，对海洋生态环境造成严重污染。渤海是我国主要的海洋石油产区，其所面临的海洋溢油风险也在不断增大。

消油剂的使用已经成为海上溢油应急处置的一种重要手段[1-3]。消油剂是一种具有亲水亲油性能的化学物质，能够有效降低油水界面张力[4]，促进油膜向水体中分散形成油滴，从而减轻海面浮油对海洋生物的有害影响。但是，由于消油剂本身潜在的毒性作用，消油剂使用对海洋生物的毒性一直是人们关注的焦点。目前，国内外针对原油和消油剂毒性开展了许多评价研究[5-7]，但是对原油和消油剂混合后的乳化液毒性的研究开展较少。有研究表明，消油剂使用后所形成的乳化分散液毒性能达到消油剂本身毒性的15倍[8]。因此，开展对消油剂及其作用后形成乳化液的毒性研究，对消油剂使用效果的评估具有重要意义。并且，目前许多研究仅选择一种海洋生物进行消油剂的毒性评价[9-10]，结果并不全面。有必要开展消油剂对多个营养级海洋生物的毒性研究。

本研究选择渤海典型油品，以不同营养级的3种海洋生物(小球藻、褶皱臂尾轮虫和半滑舌鳎)为受试生物，考察了原油、消油剂和乳化液对不同海洋生物的毒性效应。研究结果可为渤海溢油事故中消油剂的使用决策提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1)受试生物。毒性实验受试生物包括小球藻、褶皱臂尾轮虫和半滑舌鳎。其中，小球藻(Chlorella vulgaris Beij.)取自天津农学院水产生态及养殖重点实验室藻种室，在渤海海域生长良好。褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)分离自渤海海域，由休眠卵孵化，挑选活泼健壮携非混交卵雌体，在实验室恒温光照培养箱内传代培养2个月待用。半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)取自渤海湾，在盛有自然海水的水族箱中暂养驯化待用。

2)原油。实验用原油选择渤海产轻质、中质和重质3种类型原油，依次分别为渤中28-1(BZ28-1，密度0.810 g/cm3)、常青号(CQH，密度0.846 g/cm3)和绥中36-1(SZ36-1，密度0.968 g/cm3)原油。

3)消油剂。实验用消油剂为中海石油环保服务(天津)有限公司自主研制的恒海消油剂。

4)原油和消油剂乳化液。将实验用原油(轻质油、中质油、重质油)和消油剂用过滤灭菌的洁净海水(盐度30±1)配制成10 g/L的母液，按每50 mL过滤灭菌的洁净海水、1 g渤海原油、0.2 g消油剂的比例混合。振荡1 h混合充分均匀后于磨口棕色瓶中保存待用。

1.2 实验方法

分别配制不同浓度梯度的原油、消油剂及乳化液，设6个实验组，1个对照组。

1)小球藻毒性实验及数据处理。实验采用500 mL三角烧瓶，接种指数生长期的微藻至新配制的f/2培养液中，实验总体积为300 mL，起始密度为100×104cells/mL。每24 h取样，Lugol’s碘液固定，血球计数板计数藻细胞密度，同时观察藻形态变化。

进行240 h实验，计算24、48、72、96和240 h小球藻相对增长率的变化。相对增长率计算公式为

K= (lgNt-lgN0) /T

(1)

式中：N0——藻的起始密度；

Nt——培养t时间后的藻密度；

T——培养时间。

利用OriginPro8.0软件进行统计分析及线性拟合，分别换算得到原油、消油剂及乳化液不同浓度对小球藻的抑制率。直线内插法求得原油、消油剂及乳化液对小球藻的24、48、72、96和240 h的半数抑制浓度ED50。

2)褶皱臂尾轮虫毒性实验及数据处理。实验在6孔培养板中进行，培养液体积为2 mL。挑选刚孵出4～6 h活泼健壮的轮虫为实验对象，每孔放入轮虫20个，(20±1)℃条件下培养96 h，实验过程中用解剖镜观察轮虫的存活情况。轮虫纤毛和体内运动停止判定为死亡。每个实验组设置3个平行，取平均值作为实验结果。Bliss法求得原油、消油剂及乳化液对褶皱臂尾轮虫24、48、72、96和240 h的半致死浓度LD50。

3)半滑舌鳎毒性实验及数据处理。实验在在5 L的烧杯内进行，每个烧杯8尾实验鱼。烧杯内放置气石，每24 h更换1次实验液，实验期内发现不动不呼吸的鱼用玻璃棒轻轻触动其尾部，若鱼体没有反应，则判断为死亡，及时捞出。记录24、48、72、96和240 h死亡鱼数。每个实验组设置3个平行，取平均值作为实验结果。Bliss法求得原油、消油剂及乳化液对对半滑舌鳎24、48、72、96和240 h的半致死浓度LD50。

2 结果与讨论

2.1 原油、消油剂及其乳化液对小球藻的生物毒性分析

不同原油、消油剂和乳化液对小球藻的毒性效应随时间的变化规律见图1。

图1 原油、消油剂及其乳化液对小球藻的毒性效应

轻质油及其乳化液在24～48 h的毒作用效应大于中质油和重质油及其乳化液；72 h时，轻质油、中质油和重质油的毒作用效应无显著差别；大于96 h时，重质油的毒作用效应显著大于轻质油和中质油的毒作用效应，乳化液对小球藻的毒性效应作用规律与原油类似。

就原油、消油剂及其乳化液生物毒性相比较而言，在24～72 h内，消油剂ED50值均高于原油和乳化液，表明消油剂对小球藻的毒性效应较低，乳化液对小球藻的生物毒性高于消油剂单独存在时的毒性。

对不同原油、消油剂和乳化液，在240 h时，小球藻出现“刺激性”生长的现象，说明小球藻在一定条件下对原油、消油剂和乳化液有吸收利用的功能。

2.2 原油、消油剂及其乳化液对褶皱臂尾轮虫的生物毒性分析

不同原油、消油剂和乳化液对褶皱臂尾轮虫的毒性效应随时间变化规律见图2。

图2 原油、消油剂及其乳化液对褶皱臂尾轮虫的毒性效应

轻质油及其乳化液在24～48 h的毒作用效应大于中质油和重质油及其乳化液。72 h时，中质油的毒作用效应大于轻质油和重质油。大于96 h时，重质油的毒作用效应显著大于轻质油和中质油的毒作用效应，轻质油和中质油无显著差异，乳化液对褶皱臂尾轮虫的毒性效应作用规律与原油类似。

就原油、消油剂及其乳化液生物毒性相比较而言，消油剂LD50值均高于原油和乳化液，表明消油剂对褶皱臂尾轮虫的毒性效应较低，乳化液对褶皱臂尾轮虫的生物毒性高于消油剂单独存在时的毒性。原油和乳化液对褶皱臂尾轮虫的毒性效应差异不明显。

2.3 原油、消油剂及其乳化液对半滑舌鳎的生物毒性分析

不同原油、消油剂、乳化液对半滑舌鳎的毒性效应随时间的变化规律见图3。

图3 原油、消油剂及其乳化液对半滑舌鳎的毒性效应

轻质油在24～48 h的毒作用效应大于中质油和重质油。大于72 h时，重质油的毒作用效应大于轻质油和中质油，添加消油剂后，乳化液对半滑舌鳎的毒性效应作用规律发生改变，中质油和重质油对半滑舌鳎的毒作用效应明显提前。96和240 h，各个处理组对半滑舌鳎的毒作用效应差异不显著。

对比原油、消油剂及其乳化液的生物毒性实验结果可以看出，不同时间消油剂的半致死浓度LD50值均高于原油和乳化液，表明消油剂对半滑舌鳎的毒性效应较低，乳化液对半滑舌鳎的生物毒性高于消油剂单独存在时的毒性。原油和乳化液对半滑舌鳎的毒性效应差异不明显。这也说明，尽管消油剂的使用可以减轻海面原油对海洋生物和海岸线存在的潜在污染风险，消油剂和原油作用形成的乳化液对海洋水体生物的毒性影响同样需要引起关注。

3 结论

1)所测试原油、消油剂和乳化液对所选择的3种海洋生物(小球藻、褶皱臂尾轮虫和半滑舌鳎)均有明显致毒效应。

2)对不同类型原油，轻质油24～48 h对不同海洋生物的毒作用效应最为明显，中质油在时间上大约有24 h的滞后毒作用效应，重质油滞后更加明显，在96～240 h 时重质油的毒作用效应最显著。

3)消油剂对不同海洋生物的生物毒性均低于原油和乳化液，说明消油剂使用形成的乳化液毒性要高于消油剂单独存在时的毒性。

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