▲2006年黎以衝突中，黎巴嫩電廠一儲油罐被炸，11萬桶石油流入大海。專家稱，當地生態恢復要花10年時間，圖為一隻小螃蟹在濃黑的油汙中掙扎。
在石油的開採、煉製、貯運、使用過程中，原油和各種石油製品進入環境而造成的汙染成了一個世界性的問題。因此，建立探測系統，對油田區進行監測和管理，特別是對石油汙染所發生的位置、溢油量和擴散趨勢等的監測尤為重要。
在國家自然科學基金、「863」計劃等的資助下，東北師範大學城市與環境科學學院教授盛連喜帶領的課題組以偏振度作為偏振光遙感的定量指標，在近紅外波段對不同含水量和含油量的土壤進行偏振光譜測量，為今後利用偏振光遙感監測土壤石油汙染的應用打下基礎。這一成果發表在《科學通報》2008年第23期上。
難以避免的石油土壤汙染
石油對土壤的汙染主要表現為：破壞土壤的結構和透水性。石油汙染物還會與土壤中有效的氮、磷、鉀發生反應，破壞土壤的肥力。儘管採取了一系列措施，但在石油的生產、加工、運輸各個環節，都有可能發生洩漏溢出事故，石油汙染物對土壤的汙染難以避免。
「石油開採時可能產生的洩漏或溢油現象造成的落地油汙染，可使土壤的環境容量逐年減少；在氣田開發時，鑽井過程中產生廢棄泥漿，如果沒有泥漿坑，廢棄的鑽井泥漿就會被排放到土壤中，造成汙染。」盛連喜說。
盛連喜解釋說，如果在原油開採過程中發生井噴等事故，可能使大量石油烴類直接進入土壤。另外，石油管線和採油井的井口設備如果發生跑冒滴漏，也有一些石油洩漏到地面。石油及其產品在運輸、使用和貯存過程中的滲漏、溢油現象時有發生，會造成石油烴類直接進入土壤。而石油及其產品在運輸、使用和貯存過程中的滲漏、溢油現象同樣會對土壤造成危害。
「當石油滲透進入土壤後，如果植物吸收了石油，會破壞植物的新陳代謝過程，或阻斷植物需要的水分和養料，從而使植物死亡，植被遭到破壞。而且被石油汙染物汙染的土壤在幾年甚至幾十年內都會喪失農耕和畜牧的功能。石油還可能通過進入食物鏈影響人體健康。另外，油氣會從地表揮發至大氣，表現為油氣揮發物，被太陽紫外線照射後，可能與其他有害氣體發生物理化學反應，生成光化學煙霧，產生致癌物和溫室效應，破壞臭氧層等。」盛連喜說。
既然汙染難以杜絕，作為及時了解石油開採所在區域的環境質量狀況，包括大氣環境質量、水體和土壤環境質量狀況，發現油氣田生產中環境問題的有效手段，環境監測就變得至關重要。
「尤其是對土壤汙染的監測，關係到周邊地區的生態環境安全、食品安全問題，不容忽視。」盛連喜說。
大有可為的偏振遙感
目前，在石油開採區域最常用的環境監測方法是現場採樣實驗室分析監測，也有些地方開展了航空和遙感監測。
盛連喜指出，常規的土壤石油汙染監測方法是從野外取樣帶回實驗室分析，由於事前對汙染範圍及汙染程度的了解有局限性，監測過程不僅費時而且耗費大量人力、物力和財力，結果卻往往不夠全面準確，只能對採樣點局部進行評價和估量。如何對土壤石油汙染範圍及程度進行定量定位的測量，有效節省工作時間和經費，提高環境汙染監測的準確性成為一個重要的科學問題。
在苦苦尋找解決辦法的時候，電磁波的一個重要特徵——偏振，引起了盛連喜的關注。
偏振在微波譜段稱為極化。地球表面和大氣中的目標在反射、散射、透射及發射電磁輻射的過程中，會產生由它們自身性質決定的特徵偏振，即偏振特性中蘊涵著目標的各種信息。
「偏振遙感正是利用這一特徵為遙感目標提供新的、潛在的信息。」盛連喜說，「與其他遙感技術比較，偏振光的特性使其在遙感中能夠解決許多實際問題。使用偏振信息不僅能夠更準確地定位土壤石油汙染的範圍和程度，並可反演相應地物目標的結構、化學成分、水分含量等多方面信息，甚至了解造成汙染油井的年齡，因此具有非常廣闊的應用前景。」
目前，盛連喜課題組對汙染土壤偏振光遙感的監測主要研究方向是在不同溼度條件下鑑別石油種類，並進一步確定溼度條件影響的曲線臨界值。重點研究土壤中受到石油汙染的範圍和程度，為研究土壤的石油環境容量、控制石油汙染提供依據。
該課題組以吉林省松原油田原油和當地典型表層土壤為實驗原料，在實驗室內對4個水平的含油量、3個水平的含水量土壤樣品在近紅外波段進行了多角度探測模擬實驗。又在室外實地測量了各種條件下的石油汙染土壤與清潔土壤的偏振度值。他們發現，當土壤含水量較低時，土壤表面反射光的偏振度會隨土壤中石油含量的增加而增大；當土壤含水量較高時，土壤表面反射光的偏振度會隨土壤中石油含量的增加而降低。
事實上，盛連喜所在的偏振實驗室已經通過幾年的工作，對黃土、黑土、紅土等土壤類型的基礎偏振反射特性進行了測量和研究，接下來的工作是通過多因素的模擬正交實驗，為更廣泛地應用偏振特性進行石油的土壤汙染監測提供科學依據。
盛連喜指出，不同土壤類型的臨界值會因土壤有機質含量、機械組成等因素的不同而不同，對偏振光的測量帶來難度。這也是他們今後工作中需要重點研究的問題。
《科學時報》 (2009-2-9 A4 科學基金)