渤海湾漏油,仅仅是表面那一点吗?

最近渤海湾漏油事件愈演愈烈。根据我们组的研究,估计只有10%的油污能飘到海面。节选一段我去年写的旧文,介绍一下漏油的物理现象:

十年前六月的一天,挪威海海面“远握号”科学考察船上聚集着一群科学家。他们密切的关注着海底844米深处一个油井喷口的动静。在这里,他们布置了包括水下机器人,回声声纳系统,水样采集系统,多普勒洋流仪,快艇和航空监测系统在内的天罗地网,等待即将发生的“漏油事故”自投罗网。原来这是一个名为“深漏”的海底漏油实验。和墨西哥湾今年的惊天大漏油事故不同,挪威的海底实验是一次精心策划的,有预谋的,一小撮人为了达到不可告人目的而进行的观测。幸好水一瓢洞悉了他们不可告人的目的:1)获取数据来验证和改进数学模型,2)测验紧急漏油事故中监测仪器的工作状况,3)评估海底漏油事件的环境影响。实验一共进行了四次:第一次释放氮气和染色了的海水(为了定量追踪流动的混合情况)在压力驱动下喷射了40分钟;其次,压缩天然气和船舶专用柴油喷发了60分钟;接着原油和天然气喷射60分钟;最后,天然气和海水喷射了120分钟。研究人员不但发现油滴浮到海面的速度比先前预计的快了很多,而且从海面观测数据来计算,绝大部分漏油都失踪了!更令人意外的是,查阅历次漏油事件,几乎每次油污的去向都是一个谜。

在麻省理工(MIT)的帕森斯实验室(Parsons Lab),埃里克和另一位获奖者——他曾经的博士生的索格洛夫斯基博士以及研究小组的其他成员从2000年开始进行了一系列的油滴、气泡射流实验揭开了原油去向之谜。

原来,液体原油从喷口中喷出会形成细小的油滴,就像打开水龙头时自来水自动形成断了线的水珠一样飞入海洋。泄漏的速度越高,形成的液滴就越细小,液滴受到的浮力就越小。海洋里流动复杂。流动带来的阻力远远超过浮力的话,液滴就很难像静水中那样浮到水面。

另外,他们还发现另一个决定大部分漏油命运的现象。在海水中,因为海水密度会随着深度递增(温度随着深度递减而盐度随着深度递增),所以油滴在上升的过程中受到的浮力就会逐渐减小。与此同时,油滴在海洋中近乎随机的流动中受到的洋流的冲击。当浮力远小于洋流对油滴的冲击力时,油滴射流就会发生横向扩散。由于大多数漏油事故中,原油都伴随着天然气一起泄漏。喷射出来的天然气气泡比重非常小,不会理会这种横向扩散而继续上升。一些被气泡流裹挟的原油也会随之升腾,当气泡引发的气泡、油水混合流卷入了周围低速的海水后,流动会急剧减弱,拜洋流所赐,二次横向扩散便会形成。气泡仍会继续上升,引发新一轮升腾的流动,再次带动油滴上浮,再次减弱,再次横向扩散……如此往复,形成三次乃至多次横向扩散。

由于海洋中遍布助纣为虐的横向洋流,这些横向扩散便非常强烈,从而裹挟大部分喷射出来的原油。据估计,墨西哥湾漏油事件中,仅第一次横向扩散就包含了90%的原油。这大大增加了清理油污的难度。据估计,目前能飘浮到海面的石油只有总泄漏的5%左右。而人类一直在忙活的也就是收集这5%。绝大部分的原油将永远漂浮在深海中,直到被自然降解或者吸附到海底泥沙中。

国家对这次漏油事件反应缓慢。相信事情的严重程度远远超出已经公开的数字。

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