在海底石油泄漏时，合理的科学可以指导分散剂的使用吗？
两年前的本周，随着“深水地平线”钻井平台的爆炸，石油开始从海底流入墨西哥湾。这场灾难总共造成11人死亡，490万桶原油泄漏，对海洋生物和海湾经济造成的影响尚不明确。
现在，威廉玛丽学院弗吉尼亚海洋科学研究所的两位研究人员正在利用美国内政部一份为期一年、价值35万美元的合同，测试声波是否可以用来确定海底油滴的大小，这些知识可以帮助指导在未来的泄漏清理过程中使用化学分散剂。这项工作还得到了vims -工业伙伴关系的支持。
化学分散剂通常用于海面浮油，以产生更小的油滴，这些油滴更容易被海洋湍流向下混合。通过更大的水域扩散，减少了对海岸线和海鸟、海洋哺乳动物和海龟等生物的直接威胁。分散也增加了细菌腐烂的表面积。
然而，在深水事件中，石油工业第一次将分散剂直接释放到深海井喷中。事实上，在此次泄漏中使用的184万加仑分散剂中，有42%（771,000加仑）是在井口，也就是地表以下5067英尺处使用的。这个想法是为了减少到达表面的石油量和需要使用的分散剂的量。
今天，这种深海分散剂应用的有效性和安全性仍然未知，至少部分原因是很难监测海底羽流中油滴的大小。这就是VIMS研究的用武之地。
项目负责人Paul Panetta是应用研究协会（Applied Research Associates, Inc.）的科学家，也是VIMS的兼职教授，他说：“为了最大限度地实现生物降解，分散剂被设计成产生直径小于100微米的油滴。但是目前还没有工具可以监测深海井喷中液滴的大小。我们的目标是为此开发声学技术，为泄漏救援人员提供一种衡量分散剂有效性和应该使用多少的方法。”
确实有工具可以测量海面和海面以下分散的浮油中液滴的大小，包括紫外线荧光仪和LISSTs（用于激光原位散射和透射仪）。但是这些光学设备不太适合在高度不透明的油羽中使用。
声学仪器和技术提供了一个很有前途的选择。“许多海洋哺乳动物使用声音而不是视觉进行远距离通信是有原因的，”团队成员Carl Friedrichs说，他是VIMS的物理科学主席和海岸流体动力学和沉积物动力学佳博体育的负责人。“与声波相比，光在水里走得远，更不用说浑浊的水了。”弗里德里希斯指出，声学仪器也往往没有光学仪器那么精密，而且能够更好地承受“生物污垢”和深海的高压。
实验
2011年12月，帕内塔和弗里德里希斯在新泽西州列奥纳多的奥姆塞特波浪池进行了该项目的第一次实验，该波浪池是美国内政部的国家溢油响应研究和可再生能源测试设施。这个260万加仑的混凝土水池是世界上最大的波浪池之一，长666英尺，宽65英尺，深11英尺。它有一个巨大的活塞，可以产生高达3英尺的波浪，一个石油分配和回收系统，以及一个用于部署仪器的机动桥。
在欧姆塞特测试中，帕内塔和弗里德里希斯比较了从VIMS佳博体育借来的光学和声学仪器的性能，当声波和光反射到由20份油和1份分散剂组成的水泥浆中时，他们发射、接收和解释声波和光。
在VIMS的第二个实验中，两人进行了类似的实验，但规模要小得多，也简单得多。这一次，他们在一个小桶中比较了光学和声学仪器的性能，在Ohmsett使用的相同原油中加入分散剂，并用钻机驱动的油漆混合器制造湍流。
他们最近在挪威进行了第三次试验，试验用的是由斯堪的纳维亚最大的独立研究机构SINTEF运营的一个水箱。这个“塔式储罐”是专门为研究地下石油泄漏而设计的，高21英尺，宽9英尺，可以容纳各种仪器，包括摄像机、listst，在这种情况下，VIMS团队提供的声学设备。
初步结果很有希望
在这三种情况下，该团队的初步结果定性地证实了声学方法监测石油分散的潜在优势。帕内塔说：“我们的测试表明，声学技术在穿透烟柱方面是有效的，而清单技术则无效。”我们的初步测量表明，声学测量可以跟踪油滴在地下释放的大小。”
帕内塔说，下一步是“将这些数据转化为一种测量方法，从而准确地告诉我们液滴的大小。”这对喷洒分散剂的人很有价值，对模拟石油命运的人也很有价值，因为在清理石油泄漏的过程中，油滴的大小会影响一切。”
帕内塔和弗里德里希斯说，他们的最终目标是与私营部门合作，使商业声纳制造商能够将新技术应用于他们现有的仪器，用于石油和天然气行业。“这是一个长期的技术计划，”帕内塔说，“但我们显然必须首先弄清楚它背后的科学原理，才能使它发挥作用。”我们必须解决物理问题——找出需要分析哪些信号以及如何解释这些信号，这样我们才能对油滴大小进行定量测量。”
