为什么科学家有意将石油泄漏到加拿大的湖泊中

加拿大是世界第三大石油储备国。它大部分在艾伯塔省的油砂中，在那里公司提取沥青，这种原油具有花生酱的稠度。

为了使石油通过管道，石油工程师将石油与较轻的成分(通常是天然气生产的副产品)混合，以稀释和液化沥青。这种混合物简称为“稀释沥青”或“ dilbit”。

艾伯塔省内陆。为了到达炼油厂和国际市场，通过管道和铁路网络将迪尔比特运送到广阔的土地上，到处都是湖泊，河流和湿地。

但是，石油管道可能会泄漏或破裂，并将其内容物泄漏到环境中。例如，2010年7月，密歇根州马歇尔市的一条Enbridge管道泄漏了至少300万公升的淡水，流入卡拉马祖河，估计沉没了68万公升。

内陆溢油的问题并不新鲜。它们比海洋泄漏更为普遍，但经常被忽视或未报告。通常，与海洋相比，我们对石油泄漏如何影响淡水生态系统的了解要少得多，而在涉及石油泄漏的情况下，我们所了解的甚至更少。

为了找出答案，我们的研究小组精心将dilbit洒入了微型湖中，以揭示石油在现实世界中的反应及其对水生生物的影响。

重现淡水漏油

我们创建了带有1400升水箱的微型湖，里面装满了湖泊沉积物，水和从加拿大北方盾构湖中回收的微小浮游生物的自然群落。然后，我们将按比例缩小的Dilbit体积(不到2升)洒入了“湖泊”。

我们将水箱暴露在阳光，温度变化和天气的影响下，同时我们监测水面上浮油的粘度和密度。这些参数对于了解何时油会下沉以及如何清理油非常重要。我们还跟踪了地表以下的油，其化学成分及其对生活在其中的浮游生物的影响。

原油之所以会漂浮是因为它的密度低于水，因此溢出的油脂会从水面撇去。但是，加拿大重质原油并非总是如此。

莳萝可以在某些条件下下沉，例如湍流中含有大量的悬浮沉积物和其他颗粒。这些颗粒可以与油结合并使其稠密，就像2010年卡拉马祖河上发生的那样。

过去使用波浪储罐的研究表明，迪尔比特不会沉入湖中。试管中的其他研究表明，假阳具会下沉，但只有在剧烈混合比自然界中常见的悬浮沉积物时才可能下沉。

我们的研究表明，仅一天后，dilbit变得太粘稠，以至于传统的清理方法无法正常工作。在我们的实验性溢油后八天下雨时，稀薄的浮油破裂了，其中大约一半沉入了这些小湖的沉积物中。

漏油清理的意义

漏油后，清理人员会用动臂，撇油器，甚至用大火将水表面的溢出油清除。如果油沉没，这一切都是不可能的。

要清除沉没的油，必须挖出淹没的油和沉淀物。这种侵入性清除既昂贵，又可能通过清除生活在沉积物中的整个社区并将石油重新悬浮到水柱中而进一步损害生态系统。下沉会大大增加清理成本和时间表，并降低回收率。

如果溢出的Dilbit太粘，传统的撇油器效果不佳，但是如果密度太高，它就会下沉。

我们的结果表明，在有足够的时间的情况下，dilbit可能会沉入湖中，并强调在风险评估中需要考虑不同的天气情况。

浮油下的生活

浮游生物是构成支撑鱼类种群的食物网基础的微观生物。他们还对环境变化非常敏感，例如，假阳具溢出，使其成为理想的研究对象。

我们发现，外来物种的泄漏减少了水中浮游动物和藻类的总量，但并非所有物种都受到相同程度的影响。

dilbit沉没后，某些藻类物种显示出恢复的迹象，但从长期来看，浮游动物似乎更敏感。较大的浮游动物是鱼类的重要食物，因此，如果其数量长时间下降，鱼类可能会饿死。我们的最初研究持续了11天，所以我们不知道这种情况是否会发生。

另一方面，随着dilbit溢出，细菌丰度增加。细菌群落的组成转移到包括更多的食油微生物，这可以帮助减轻残留油的某些影响。

我们以前在海洋中已经看到过这一点。海洋石油泄漏后，食油微生物的细菌大量繁殖。

细菌造成的油分解为泄漏后的补救提供了希望，但可能不是灵丹妙药，尤其是对于重油(如dilbit)。石油泄漏后，大多数含天然沥青的最重石油化合物仍将保留，因为食用油的微生物更喜欢较轻，更易接近的石油。

研究正在进行中

我们知道淡水Dilbit溢漏可能对清理有不同的影响，并可能在短期内极大地影响水生生物，但我们仍然需要了解Dilbit在各种环境和溢漏规模中的长期影响。

2018年，我们在安大略省西北部的IISD实验湖区(IISD-Experimental Lakes Area)进行了一项更大的研究，使用了湖内围堰，该设施举世闻名，可在整个湖泊中进行实验。这些实验湖泊的研究提供了比实验室试管更为准确的答案，从而形成了水质政策，例如酸雨和磷酸盐。

但是，与典型的整个湖泊研究不同，我们不只是将Dilbit释放到单个湖泊中。通过使用大型湖内罩，我们创建了七种不同的溢油量，并使用了多层防油层，以防止故意的溢油成为严重的事故。

去年夏天，一项后续研究使用相似的湖内围堰评估了淡水湖中不同的油清除方法，以找出哪种方法最有效。综合起来，这些研究的结果将有助于指导对Dilbit泄漏，清理方法，环境政策的风险评估，并有望减轻未来泄漏的影响。

没有人希望石油泄漏事件在自己的后院，但有时通过小控制泄漏重现这些事故是要了解他们的最好方式。

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