当海洋发生重大石油泄漏时，紧急救援人员常常面临艰难的选择。他们可以让油在水面扩大，威胁海岸线和海洋生物，或者他们可以点燃它。燃烧石油的技术被称为原位燃烧，可以防止油污扩散。然而，它也会产生浓厚的黑烟，向大气中释放烟尘，并在海洋表面留下未燃烧的残留物。现在，研究人员展示了一种引人注目的新方法，可以使这一过程更加有效。在首次大规模研究中，科学家们创造了巨型火旋涡，这些旋转的火焰柱类似于火龙卷，发现它们比传统方法更快、更干净地燃烧石油。旋转的涡流吸入大量的氧气，产生更热、更高效的火焰。因此，火旋涡以更快的速度消耗石油，同时产生的污染显著减少。这项研究得到了安全与环境执法局（BSEE）的支持，由德克萨斯农工大学的埃莱恩·奥兰博士和王青生博士，以及加州大学伯克利分校的迈克尔·戈尔纳博士领导。奥兰教授指出：“这是首次有人设想使用火旋涡进行石油泄漏修复，这实际上只是个开始。我们的目标是利用火旋涡的混乱特性作为一种强大而精确的恢复工具，以保护海岸线、海洋生态系统和整个环境。” 更快、更清洁的石油泄漏应对方式 这项研究提出了一种应对最具破坏性环境紧急情况的非常规策略。2010年的深水地平线灾难仍然是海洋石油泄漏影响的有力提醒。这起事故是美国历史上最大的海洋石油泄漏，造成11名工人死亡，数千只海洋动物丧生，并对海洋生态系统造成了广泛的破坏。奥兰说：“我们正在研究环境灾难，比如石油泄漏，并找出更快、更环保和可持续的方法进行修复。”火旋涡的一个最有前景的优势是速度。研究人员表示，火旋涡的燃烧速度几乎是传统原位火池的两倍。更快的石油清除可能为响应团队提供重要优势，使他们能够在油污扩散到敏感栖息地和受保护海岸区之前消除它们。奥兰说道：“火旋涡的燃烧速度几乎是原位火池的两倍，可能使清理队在消除油污扩散方面拥有更快的操作和响应时间。”该技术还可以减少燃烧石油的最大缺陷之一：烟雾。奥兰指出：“燃烧石油泄漏最大的问题之一是排放的烟雾量。”我们的结果表明，与原位火焰相比，火旋涡显著减少了整体排放。旋转的火焰像一个巨大的焚烧炉，摧毁了许多导致浓密烟雾的颗粒。该过程还会使大部分石油蒸发，防止其作为有毒的焦油状残留物漂浮在水面上。这些发现可能在石油泄漏响应之外也有应用。更好地理解火旋涡的形成和行为，可能帮助工程师开发更高效的燃烧系统，改善预测和管理野火的努力。奥兰说：“我们的研究具有普遍的应用。”通过理解支配火旋涡的物理法则，我们可以在石油泄漏修复之外利用它们的力量。 建造17英尺高的火旋涡 之前关于火旋涡的大多数研究都是在实验室环境中进行的小规模实验。为了探索这一现象在现实世界的石油泄漏清理中的用途，研究团队设计了一个足够大的实验，以模拟更现实的条件。奥兰说道：“我们实验的规模是我们研究独特性的一部分，也是其作为首个此类研究的原因之一。”研究人员建造了一个16英尺高的三角形结构，具有三面墙，可以精确控制气流。在中心，他们放置了一个1.5米宽的原油池，漂浮在水面上。在德克萨斯农工大学工程扩展服务（TEEX）布雷顿消防训练场点燃后，该设置产生了一个强大的火旋涡，其高度接近17英尺。发表在《燃料》上的结果显示，与传统的石油燃烧技术相比，有了显著改善。奥兰说：“火旋涡燃烧石油的速度快了约40%，烟尘排放减少了40%，燃料消耗效率达到了95%。”寻找火旋涡的“完美区” 尽管火旋涡表现出色，但它们并不容易控制。奥兰说：“火旋涡的威力令人难以置信，可能会失控。”