刻赤海峡燃料油泄漏的流变学特性研究及其对海洋环境修复的启示

本文系统研究了2024年刻赤海峡燃料油泄漏事件的流变学特性，通过分析不同温度下（0-50°C）油样的粘度、屈服应力（yield stress）和触变性（thixotropy）等参数，揭示了燃料油从牛顿流体向黏塑性体转变的临界温度（20°C）。研究首次量化了污染沉积物的抗拉性能，并发现表面活性剂Tween 80可显著降低油相粘度，为寒冷海洋环境中的油污修复提供了关键流变学依据。

　　

研究对象

实验采用了从事故现场采集的三个代表性样本：

• 燃料油I – 从海底回收的油样；

• 燃料油II – 从搁浅油轮中直接提取的油样；

• 油污染沙 – 从海岸线采集的含油沉积物。

燃料油I和II原本属于同一品级的重质燃料油。但由于它们所处的泄漏后环境不同——分别是浸泡在海水中 versus 留存于油轮水线以上舱内——它们的物理化学性质产生了显著差异。

剪切作用下的燃料油流变特性

两种燃料油样品的粘度测量结果（表观粘度随剪切速率和剪切应力的变化关系）如图3、图4所示。尽管存在成分差异，样品却表现出相似的流变行为。当温度高于20°C时，两种燃料油均呈现黏性牛顿流体特性。然而当温度降至20°C以下时，其流动特性转变为黏塑性材料行为，表现出屈服应力（yield stress）和明显的剪切稀化现象。

结论

本研究对2024年12月刻赤海峡泄漏事件后回收的燃料油及相关材料进行了全面的流变学表征。该燃料油在20.0°C以上温度时表现出牛顿流体行为。低于此温度阈值时，由于饱和烃结晶（DSC分析证实结晶峰T_cryst=18°C），其转变为黏塑性凝胶态。

研究首次量化了表面油层的机械强度和内聚力，揭示了温度依赖的固化过程。