在油田开发过程中,会产生大量含油废水和固体废弃物,同时由于事故、不正常操作及检修等原因,还会有石油烃类的溢出和排放,对自然环境造成严重污染。污染物一部分以漂浮油、乳化油和溶解油的形式存在于水体中,其余部分由于泥沙的吸附作用赋存于沉积物中,由于污染沉积物中的石油类污染物在一定条件下又会释放出来,造成对水体的二次污染,从而对水资源安全带来了一系列的潜在威胁。因此,分析油田石油类污染物并对其环境行为进行研究,对油田污染源治理及石油类污染物控制具有重要的现实意义。本文通过对大庆油田环境地理学和石油开发工艺分析,研究识别了大庆油田开发过程的主要环境污染工艺、污染源和特征污染物;根据大庆油田作业废水、固体废物等主要污染源和开发区湖渠中的污染物分析和研究结果,确定了大庆油田在开发过程的主要污染源和污染物质;采用实验研究和数学建模的方法,研究了石油类污染物在大庆油田的环境行为,以及运移、转化、降解规律,为提出控制油田石油类污染物的措施和方法提供可靠的数据。论文主要内容概括为以下四个部分:一、大庆油田典型污染源和污染物质分析与评价通过对大庆油田环境地理学、石油开发工艺的简析,以及油田开发过程污染物的产生、构成及特点的详细分析,采用单因子污染指数法、国家环境标准、土壤背景值,识别、评价了大庆油田在开发过程的主要典型石油类污染源,并对相知甚少的试采废水、压裂废水、滤料废弃物等三个主要典型石油类污染源进行研究,分析评价三个主要污染源产生、数量、污染物组成,以及对油田环境的影响。研究结果表明大庆油田在开发过程的主要典型污染源有试采废水、采油废水、压裂废水等作业废水,以及钻井固体废物、滤料废弃物等,其主要主要污染物质是石油类有机污染物。二、大庆油田主要湖泡中石油类污染物组成与分布特征研究采用现场采样-溶剂萃取-浓缩富集-族组成分析-GC/MS分析方法,对大庆油田开发区主要湖泡湖底泥石油类有机物含量和组成进行了分析,并对其分布特性进行了研究。结果表明(1)大庆油田的大部分湖底泥样品石油类有机物含量均达到了几百毫克/千克干泥,有些样品甚至达到了几万毫克/千克干泥,表明各湖泡底泥均已受到了不同程度的石油类污染物的污染。九个湖泡的所有样品的石油类总有机物含量均超过大庆土壤背景值(50mg/kg);(2)湖底泥中石油类有机物轻组分/重组分比大小表明了石油组分的运移速度和降解性。从研究中可以看到几乎全部底泥样品中有机物的轻组分/重组分比值R在1-3的范围之间,低于大庆原油的正常值,表明大部分底泥样品中轻组分有机物比重组分有机物运移和降解速度快;(3)主要湖泡底泥中石油类有机物主要物质大部分为石油烷烃组分,从C13至C33,相对含量达到了30%～70%,此外还含有联苯类、萘、蒽等芳烃成分,说明湖底泥的有机物是来源于油田石油类污染物:由于沉积年代(排入湖泡时间)、保存条件、运移和降解速率不同,湖泡底泥中石油类有机物的组成和含量不同;(4)从湖泡底泥中石油类有机物空间分布规律看,湖的入水口、中部和对岸有机物随深度的分布有一定的规律。石油有机污染物在底泥的表层含量最高,并且随着深度的增大有机物含量降低,有机物已经污染到20cm的底泥深度,主要吸附在0～10cm的底泥层中,在湖入水口处底泥有机物易向10～20cm的底泥深层吸附,在湖的对岸远离水入口湖底有机物聚集在0～10cm层。三、大庆油田主要排水干渠中石油类污染物组成与分布特征研究采用现场采样-溶剂萃取-浓缩富集-族组成分析-GC/MS分析方法,对大庆油田开发区内四条主要排水干渠(西部排水干渠、中央排水干渠、东部排水干渠和东二排水干渠)水体和底泥中有机物污染物组成及含量进行分析和研究,查明了油田主要排水干渠环境污染状况、污染物种类和来源、污染物含量和组成,以及有机物污染物在排水干渠分布特性。经过研究表明(1)大庆油田石油开发区内四条主要排水于渠有机物含量在4.0～342.9 mg/l之间,表层底泥中有机物含量在74.29～1670 mg/kg之间变化,在有排污口处的有机物含量偏高,均受到了不同程度的污染,从整体上看,主要有机污染物为石油类污染物;主要排水干渠的底泥均已受到了不同程度的石油类污染物的污染,所有样品的石油类总有机物含量均超过大庆土壤背景值(50 mg/kg);(2)综合分析可知东二排干和西部排水干渠污染较小,中央排水干渠受污染最重,底泥中有机物含量均较高;在四条排水干渠中,随着点污染源的不同,采样点处的有机物种类和含量差别明显,个别采样点特征污染物明显。东排干各采样点主要含有石油类污染物,东二排干中生活类污染物较高,中央排干中石油类和生活类污染物含量均较高,西排干中主要含有石油类污染物;(3)四条排水干渠的有机污染物含量受点污染源的影响较大,不同样点有机物含量差别较大。四条主要排水干渠水体和底泥中的有机物污染物在水流流向方向,符合从上游到下游递增的趋势;(4)四条主要排水干渠底泥在表层有机污染物含量最高,随深度的增加,有机物含量逐渐降低:有机物含量在0-10cm范围内降低的速率较快,10～20cm范围内降低的速率较慢,0～10cm范围内是有机污染物在底泥中的主要吸附区域。四、石油类污染物在大庆油田环境中迁移性质和规律研究采用实验研究和数值模拟方法,研究了石油类污染物在大庆油田环境中迁移性质和规律,通过对石油类有机物进入油田水体及土壤的途径和方式、石油类有机物在环境中存在形式、石油类污染物在油田土壤环境中迁移途径和特征分析研究,实验研究和数值模拟结果均表明,石油类污染物在大庆油田土壤中的迁移具有如下特征:从水平方向看,石油在土壤的迁移距离和污染程度与距源的距离成反比:从垂直方向上看,石油主要聚集在地表之下的25-35cm范围的土壤内,其中0-5cm深度范围含量最高,向深部按指数规律迅速降低,达到平衡时,石油污染物的影响深度为40-50cm,污染深度为30-40cm。这一结果说明石油在土壤中的迁移能力很弱。由于大庆地区地下水较深,石油污染物对本地地下水影响较小;石油类污染物在大庆油田环境中迁移性质和规律实验值与模拟值基本符合。