摘要

艙底水是一種受監管的混合物，由海水和任何被油、溶劑、表面活性劑及顆粒物污染的水組成，積累在船舶的最低部分。游離或懸浮的油（即機械乳液）可以通過簡單的物理過程（如撇油）輕松分離；然而，在艙底水中形成的化學穩定的油包水乳液（即化學乳液） notoriously 難以破壞，可能導致不符合現有的海洋排放法規（油濃度低于15 ppm）。因此，開發創新方法用于破壞乳液并從而分離油和水至關重要，以確保適當的船上艙底水處理。與機械乳液不同，化學乳液能夠在無限期內保持穩定的均質狀態。許多油/水分離器和預處理或后處理單元過程已被開發并用于船上處理艙底水乳液。其中，基于重力的油水分離器（OWS）已使用數十年來處理不穩定的機械乳液，而較新的后處理技術如膜過濾已用于乳液去除。預處理過程如電凝聚（EC）也吸引了注意，作為一種通過原位生產混凝劑來破壞乳液的方法，而不是使用傳統混凝中需要大量化學儲存的化學添加劑。這些技術有效，但仍依賴于經驗確定的設計參數。更好地理解船上環境中油/水乳液的形成、穩定性和破壞將有助于開發能夠減輕船上乳液形成和不良后果的技術。然而，我們對油包水乳液穩定性和化學性質的理解仍不完整，并且由于缺乏實驗工具，油/水界面的原位表征一直具有挑戰性。

本研究的目的是使用微剖面表征、共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM）分析和傳統表征方法（如接觸角和界面表面張力）評估表面活性劑和鹽度對模擬艙底水化學形成的油水乳液穩定性的影響。特別是，應用針型微傳感器作為一種新穎獨特的工具進行原位乳液表征，以研究化學化合物在油/水界面上的傳輸與乳液穩定性之間的關系，這在傳統方法中尚未應用。針型電化學微傳感器在環境系統中的應用改變了我們研究生物膜、墊層和沉積物的方式。憑借其小尖端直徑（3-20微米），它們可用于在微尺度上進行測量，提供無法從宏觀尺度測量中獲得的機理信息。

在此，我們提出對模擬艙底水的系統評估，以找到微剖面表征、CLSM分析和傳統表征方法（接觸角和界面表面張力）之間的關系，從而更好地理解乳液穩定性。測試了兩種不同類型的表面活性劑（Triton X-100作為非離子表面活性劑和十二烷基硫酸鈉[SDS]作為陰離子表面活性劑）在不同氯化鈉濃度下的乳液穩定性。使用微傳感器的pH、氧化還原電位（ORP）和溶解氧（DO）微剖面表征提供了化學化合物在油水界面上傳輸的信息，而接觸角、界面張力和CLSM評估則提供了物理性質和形態信息。總體而言，這種多尺度（宏觀和微觀）研究為艙底水膠束形成及相關乳液穩定性提供了有意義的信息，可能有助于開發改進的乳液處理解決方案。

引言

艙底水是一種受監管的混合物，由海水和任何被油、溶劑、表面活性劑及顆粒物污染的水組成，積累在船舶的最低部分。游離或懸浮的油（即機械乳液）可以通過簡單的物理過程（如撇油）輕松分離；然而，在艙底水中形成的化學穩定的油包水乳液（即化學乳液） notoriously 難以破壞，可能導致不符合現有的海洋排放法規（油濃度低于15 ppm）。因此，開發創新方法用于破壞乳液并從而分離油和水至關重要，以確保適當的船上艙底水處理。與機械乳液不同，化學乳液能夠在無限期內保持穩定的均質狀態。許多油/水分離器和預處理或后處理單元過程已被開發并用于船上處理艙底水乳液。其中，基于重力的油水分離器（OWS）已使用數十年來處理不穩定的機械乳液，而較新的后處理技術如膜過濾已用于乳液去除。預處理過程如電凝聚（EC）也吸引了注意，作為一種通過原位生產混凝劑來破壞乳液的方法，而不是使用傳統混凝中需要大量化學儲存的化學添加劑。這些技術有效，但仍依賴于經驗確定的設計參數。更好地理解船上環境中油/水乳液的形成、穩定性和破壞將有助于開發能夠減輕船上乳液形成和不良后果的技術。然而，我們對油包水乳液穩定性和化學性質的理解仍不完整，并且由于缺乏實驗工具，油/水界面的原位表征一直具有挑戰性。

本研究的目的是使用微剖面表征、共聚焦激光掃描顯微鏡（CLSM）分析和傳統表征方法（如接觸角和界面表面張力）評估表面活性劑和鹽度對模擬艙底水化學形成的油水乳液穩定性的影響。特別是，應用針型微電極作為一種新穎獨特的工具進行原位乳液表征，以研究化學化合物在油/水界面上的傳輸與乳液穩定性之間的關系，這在傳統方法中尚未應用。針型電化學微傳感器在環境系統中的應用改變了我們研究生物膜、墊層和沉積物的方式。憑借其小尖端直徑（3-20微米），它們可用于在微尺度上進行測量，提供無法從宏觀尺度測量中獲得的機理信息。

在此，我們提出對模擬艙底水的系統評估，以找到微剖面表征、CLSM分析和傳統表征方法（接觸角和界面表面張力）之間的關系，從而更好地理解乳液穩定性。測試了兩種不同類型的表面活性劑（Triton X-100作為非離子表面活性劑和十二烷基硫酸鈉[SDS]作為陰離子表面活性劑）在不同氯化鈉濃度下的乳液穩定性。使用微電極的pH、氧化還原電位（ORP）和溶解氧（DO）微剖面表征提供了化學化合物在油水界面上傳輸的信息，而接觸角、界面張力和CLSM評估則提供了物理性質和形態信息。總體而言，這種多尺度（宏觀和微觀）研究為艙底水膠束形成及相關乳液穩定性提供了有意義的信息，可能有助于開發改進的乳液處理解決方案。