加拿大是世界第三大石油儲(chǔ)備國。它大部分在艾伯塔省的油砂中，在那里公司提取瀝青，這種原油具有花生醬的稠度。

為了使石油通過管道，石油工程師將石油與較輕的成分(通常是天然氣生產(chǎn)的副產(chǎn)品)混合，以稀釋和液化瀝青。這種混合物簡稱為“稀釋瀝青”或“ dilbit”。

艾伯塔省內(nèi)陸。為了到達(dá)煉油廠和國際市場(chǎng)，通過管道和鐵路網(wǎng)絡(luò)將迪爾比特運(yùn)送到廣闊的土地上，到處都是湖泊，河流和濕地。

但是，石油管道可能會(huì)泄漏或破裂，并將其內(nèi)容物泄漏到環(huán)境中。例如，2010年7月，密歇根州馬歇爾市的一條Enbridge管道泄漏了至少300萬公升的淡水，流入卡拉馬祖河，估計(jì)沉沒了68萬公升。

內(nèi)陸溢油的問題并不新鮮。它們比海洋泄漏更為普遍，但經(jīng)常被忽視或未報(bào)告。通常，與海洋相比，我們對(duì)石油泄漏如何影響淡水生態(tài)系統(tǒng)的了解要少得多，而在涉及石油泄漏的情況下，我們所了解的甚至更少。

為了找出答案，我們的研究小組精心將dilbit灑入了微型湖中，以揭示石油在現(xiàn)實(shí)世界中的反應(yīng)及其對(duì)水生生物的影響。

重現(xiàn)淡水漏油

我們創(chuàng)建了帶有1400升水箱的微型湖，里面裝滿了湖泊沉積物，水和從加拿大北方盾構(gòu)湖中回收的微小浮游生物的自然群落。然后，我們將按比例縮小的Dilbit體積(不到2升)灑入了“湖泊”。

我們將水箱暴露在陽光，溫度變化和天氣的影響下，同時(shí)我們監(jiān)測(cè)水面上浮油的粘度和密度。這些參數(shù)對(duì)于了解何時(shí)油會(huì)下沉以及如何清理油非常重要。我們還跟蹤了地表以下的油，其化學(xué)成分及其對(duì)生活在其中的浮游生物的影響。

原油之所以會(huì)漂浮是因?yàn)樗拿芏鹊陀谒?，因此溢出的油脂?huì)從水面撇去。但是，加拿大重質(zhì)原油并非總是如此。

蒔蘿可以在某些條件下下沉，例如湍流中含有大量的懸浮沉積物和其他顆粒。這些顆?？梢耘c油結(jié)合并使其稠密，就像2010年卡拉馬祖河上發(fā)生的那樣。

過去使用波浪儲(chǔ)罐的研究表明，迪爾比特不會(huì)沉入湖中。試管中的其他研究表明，假陽具會(huì)下沉，但只有在劇烈混合比自然界中常見的懸浮沉積物時(shí)才可能下沉。

我們的研究表明，僅一天后，dilbit變得太粘稠，以至于傳統(tǒng)的清理方法無法正常工作。在我們的實(shí)驗(yàn)性溢油后八天下雨時(shí)，稀薄的浮油破裂了，其中大約一半沉入了這些小湖的沉積物中。

漏油清理的意義

漏油后，清理人員會(huì)用動(dòng)臂，撇油器，甚至用大火將水表面的溢出油清除。如果油沉沒，這一切都是不可能的。

要清除沉沒的油，必須挖出淹沒的油和沉淀物。這種侵入性清除既昂貴，又可能通過清除生活在沉積物中的整個(gè)社區(qū)并將石油重新懸浮到水柱中而進(jìn)一步損害生態(tài)系統(tǒng)。下沉?xí)蟠笤黾忧謇沓杀竞蜁r(shí)間表，并降低回收率。

如果溢出的Dilbit太粘，傳統(tǒng)的撇油器效果不佳，但是如果密度太高，它就會(huì)下沉。

我們的結(jié)果表明，在有足夠的時(shí)間的情況下，dilbit可能會(huì)沉入湖中，并強(qiáng)調(diào)在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中需要考慮不同的天氣情況。

浮油下的生活

浮游生物是構(gòu)成支撐魚類種群的食物網(wǎng)基礎(chǔ)的微觀生物。他們還對(duì)環(huán)境變化非常敏感，例如，假陽具溢出，使其成為理想的研究對(duì)象。

我們發(fā)現(xiàn)，外來物種的泄漏減少了水中浮游動(dòng)物和藻類的總量，但并非所有物種都受到相同程度的影響。

dilbit沉沒后，某些藻類物種顯示出恢復(fù)的跡象，但從長期來看，浮游動(dòng)物似乎更敏感。較大的浮游動(dòng)物是魚類的重要食物，因此，如果其數(shù)量長時(shí)間下降，魚類可能會(huì)餓死。我們的最初研究持續(xù)了11天，所以我們不知道這種情況是否會(huì)發(fā)生。

另一方面，隨著dilbit溢出，細(xì)菌豐度增加。細(xì)菌群落的組成轉(zhuǎn)移到包括更多的食油微生物，這可以幫助減輕殘留油的某些影響。

我們以前在海洋中已經(jīng)看到過這一點(diǎn)。海洋石油泄漏后，食油微生物的細(xì)菌大量繁殖。

細(xì)菌造成的油分解為泄漏后的補(bǔ)救提供了希望，但可能不是靈丹妙藥，尤其是對(duì)于重油(如dilbit)。石油泄漏后，大多數(shù)含天然瀝青的最重石油化合物仍將保留，因?yàn)槭秤糜偷奈⑸锔矚g較輕，更易接近的石油。

研究正在進(jìn)行中

我們知道淡水Dilbit溢漏可能對(duì)清理有不同的影響，并可能在短期內(nèi)極大地影響水生生物，但我們?nèi)匀恍枰私釪ilbit在各種環(huán)境和溢漏規(guī)模中的長期影響。

2018年，我們?cè)诎泊舐允∥鞅辈康腎ISD實(shí)驗(yàn)湖區(qū)(IISD-Experimental Lakes Area)進(jìn)行了一項(xiàng)更大的研究，使用了湖內(nèi)圍堰，該設(shè)施舉世聞名，可在整個(gè)湖泊中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)湖泊的研究提供了比實(shí)驗(yàn)室試管更為準(zhǔn)確的答案，從而形成了水質(zhì)政策，例如酸雨和磷酸鹽。

但是，與典型的整個(gè)湖泊研究不同，我們不只是將Dilbit釋放到單個(gè)湖泊中。通過使用大型湖內(nèi)罩，我們創(chuàng)建了七種不同的溢油量，并使用了多層防油層，以防止故意的溢油成為嚴(yán)重的事故。

去年夏天，一項(xiàng)后續(xù)研究使用相似的湖內(nèi)圍堰評(píng)估了淡水湖中不同的油清除方法，以找出哪種方法最有效。綜合起來，這些研究的結(jié)果將有助于指導(dǎo)對(duì)Dilbit泄漏，清理方法，環(huán)境政策的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并有望減輕未來泄漏的影響。

沒有人希望石油泄漏事件在自己的后院，但有時(shí)通過小控制泄漏重現(xiàn)這些事故是要了解他們的最好方式。