溢油污染对动、植物及其他海洋资源产生严重危害,溢油及含油物质将随着风流、潮流漂移扩散,威胁海洋及近岸的陆域生态环境,给周边的污染区域带来巨大的经济损失,溢油污染的治理一直是研究热点。由于油的组成、海上风化过程以及海况都复杂多变,因此掌握波浪作用下漂浮溢油下潜机理对于溢油运动轨迹的预测十分重要。施加分散剂是溢油事故应急处置主要措施之一,但目前溢油分散剂作用机理尚存在不明确之处,造成分散剂实际使用效率较低。针对这些问题,本文以渤海原油YYS为研究对象,通过自制实验装置,对波浪作用进行解析和综合研究,明确波浪与油的接触方式和作用机理,对波浪拉伸、剪切等单作用过程进行描述,剖析漂浮溢油下潜的微观机理。并基于波浪作用机理的研究成果,研究了油膜状态、再悬浮油膜以及分散剂作用和波浪作用的耦合条件对漂浮溢油下潜的影响规律,结合分散剂作用机理对分散剂处理技术的改进提出建议,具体研究内容和得到的结论如下:(1)通过对静态水体上油膜扩展过程中厚度分布情况、孔洞的产生、油膜形状和边缘粗糙度等方面的考察,发现溢油多组分特征导致其扩展是分阶段、分组分进行的,组分扩展差异越大,越有利于破碎,分散剂的使用可以强化这种差异。(2)利用小型造波设备模拟波浪单作用过程,通过考察旋转水体和起伏水体中不同速率下的波浪对漂浮油膜的拉伸作用效果,以及跌落水体中不同高度和水量影响的波浪垂直剪切作用效果,发现波浪的拉伸作用只是对油膜扩展的强化,扩展至极限会导致油膜的断裂,而波浪的垂直剪切作用是决定漂浮溢油能否下潜的必要条件。(3)本文通过实验定量分析波浪作用效果得到漂浮溢油下潜机理:漂浮油膜同时受到波浪的夹带作用和破碎作用形成下潜,前者使油膜形成暂时的下潜,后者能使油膜形成有效下潜。波浪作用初期夹带起主导作用,其效果主要受波浪水量的影响,该阶段反映总下潜特征,随着时间的推移破碎作用效果逐渐显现,主要受到波浪高度的影响,该阶段反映有效下潜特征。通过对下潜稳定性特征和破碎效果分析得到,对于0.0172mm的YYS油膜相对稳定下潜的临界粒径为140～160μm,有效下潜率为0.07%～0.09%。(4)除波浪作用外,本文还考察了油膜状态对漂浮油膜下潜的影响,实验得到在同一波浪条件下(波浪高度和水量分别为5cm和2.5mL)存在最佳油膜厚度0.0172mm和最优分散剂比例DOR=0.2,YYS油在该油膜状态下可达到最高总下潜率2.2%,有效下潜率可提升至0.25%。(5)小型台式设备实验中YYS油下潜规律在中型水槽实验中得到了验证,对分散剂处理技术提出以下建议:1)结合油膜多组分特征对扩展的影响,明确分散剂的最佳施加位置,强化慢组分的扩展;2)使用分散剂时应结合波浪特点,配合波浪使用,平静海况下,混合能不足会引起分散剂的损失,并不是施加分散剂的最佳条件。施加分散剂应避免强破碎波,选择规则波的情况;3)施加分散剂时应考虑油膜厚度和分散剂用量,对于薄油膜,不建议使用分散剂处理方法,对于过厚的油膜,可考虑先降低油膜厚度再施加分散剂;4)针对混合能考虑增加额外能量的输入,如人工降雨等手段辅助分散剂的使用,增强溢油的有效下潜。本文通过机理研究改进分散剂操作技术,为海上溢油污染的应急决策、追踪预测和损害评估等方面提供重要理论基础和新的思路。