石油及石油产品会严重污染人类赖以生存的土壤、水体以及空气，并产生严重后果。
一、土壤污染
油气的开采和运输过程会对生态环境造成影响。在石油、天然气的开采过程中，会产生大量含油废水、有害的废泥浆以及其他一些污染物，如果处理不好就会污染周边土壤、河流甚至地下水，同时石油、天然气本身就含有对人和动物有害的物质，一旦发生井喷或泄漏，将对生活在油气田附近的人和动物构成致命威胁。石油管道的泄漏也会严重破坏生态，据一位美国环保人士估算，如果阿拉斯加陆地石油管道发生泄漏，至少会形成半英里宽、30英里长的污染带，由于石油会迅速渗透到土壤中，杀死土壤中的微生物，从而改变土壤成分，改变地表生态，遭受污染的地区可能在几十年甚至上百年的时间内都会寸草不生。许多研究表明，一些石油烃类进入动物体内后，对哺乳类动物及人类有致癌、致畸、致突变的作用。土壤的严重污染会导致石油烃的某些成分在粮食中积累，影响粮食的品质，并通过食物链，危害人类健康。
二、水体污染
石油及石油产品对水体的污染主要有海洋、江河湖泊、地下水污染。
石油污染最主要发生在海洋。据统计，每年通过各种渠道泄入海洋的石油和石油产品，约占全世界石油总产量的0.5%，倾注到海洋的石油量达200-1000万吨，由于航运而排入海洋的石油污染物达160-200万吨，其中1/3左右是油轮在海上发生事故导致石油泄漏造成的。我国海上各种溢油事故每年约发生500起，沿海地区海水含油量已超过国家规定的海水水质标准2-8倍，海洋石油污染十分严重。海洋石油污染危害是多方面的，如在水面形成油膜，阻碍了水体与大气之间的气体交换;油类粘附在鱼类、藻类和浮游生物上，致使海洋生物死亡，并破坏海鸟生活环境，导致海鸟死亡和种群数量下降。石油污染还会使水产品品质下降，造成经济损失。
河流湖泊水体污染主要是受炼制石油产生的废水以及石油产品造成的。在炼油工业中，有大量含油废水排出，由于排放量大，常超出水体的自净能力，易形成油污染。另外，油轮洗舱水以及船舶在水域中航行时所产生的主要污染物油污，也会对水域造成污染。这些污染使河流、湖泊水体以及底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，甚至危害到人的健康。
随着石油的大规模勘探、开采，石油化工业的发展及其产品的广泛应用，石油及石油化工产品对于地下水的污染已成为不可忽视的问题。石油和石油化工产品，经常以非水相液体(NAPL)的形式污染土壤、含水层和地下水。当NAPL的密度大于水的密度时，污染物将穿过地表土壤及含水层到达隔水底板，即潜没在地下水中，并沿隔水底板横向扩展;当NAPL密度小于水的密度时，污染物的垂向移在地下水面受阻，而沿地下水面(主要在水的非饱和带)横向广泛扩展。NAPL可被孔隙介质长期束缚，其可溶性成份还会逐渐扩散至地下水中，从而成为一种持久性的污染源。
三、空气污染
石油的燃烧产生的硫的氧化物二氧化硫和三氧化硫会严重污染大气。硫氧化物对人体的危害主要是刺激人的呼吸系统，吸入后诱发慢性呼吸道疾病，甚至引起肺水肿和肺心性疾病。如果大气中同时有颗粒物质存在，颗粒物质吸附了高浓度的硫氧化物、可以进入肺的深部，就会大大地加大危害程度。石油燃烧产生的氮的氧化物和硫的氧化物在高空中为雨雪冲刷，溶解，雨成为了酸雨;这些酸性气体成为雨水中杂质硫酸根、硝酸根和氨离子，会严重污染土壤以及水体，造成生态的失衡。
污染大气的碳氢化合物主要是由于广泛应用石油、天然气作为燃料和工业原料而造成的。在城市里，有一半以上的碳氢化物是由车辆排出的。其次是石油化工生产和以石油作溶剂的油漆、涂料、油墨等在制造和使用过程中也有碳氢化合物蒸发逸出。
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