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1960년대 대륙붕에서 석유탐사가 집중적으로 실시되고 4만 5,000t 이상 되는 석유를 수송할 수 있는 초대형 유조선을 이용하기 시작하면서부터 대양으로 유출되는 석유문제는 심각해졌다. 이때 해양 석유유출이 중대한 환경문제로 대두되어 해마다 수천 건의 소규모 유출사고가 발생하며 대규모의 심각한 석유유출 사고도 간간이 보고되고 있다. 이 석유유출 사고의 주원인은 석유정(井)의 누출과 유조선의 조작실수 등이다. 사고로 인해 바다로 방출된 석유량을 모두 합하면 매년 10만t이 넘으며 경제적·생태학적인 의미에서 볼 때 그 결과는 엄청나다.

바다표면에 떠 있는 석유는 여러 형태의 수생생물들에게 치명적인 영향을 끼친다. 왜냐하면 이 석유가 태양광선을 차단해 바닷속으로 충분한 양의 햇빛이 투과되지 못하며, 또한 물속에 녹아 있는 산소의 양이 감소되기 때문이다. 게다가 원유는 깃털과 아가미 등을 못 쓰게 만들기 때문에 바다새나 물고기가 원유에 직접 닿으면 죽게 된다. 초대형 유조선과 해저유정 및 송유관에서 일어나는 사고가 석유유출의 주요인이기는 하지만, 산업체나 개인이 쓰다 버린 휘발유 용제나 크랭크케이스의 윤활유를 무의식적으로 또는 무관심하게 내다버리는 것이 전체적인 환경문제를 보다 크게 악화시킨다. 이러한 여러 요인들로 방출되는 양에다 해저에서 자연적으로 스며나오는 삼출량까지 합하면, 1년에 350만~600만t에 이르는 비율로 전세계의 바다에 석유를 유출시키고 있는 셈이 된다(→ 생태학).

대형사고에서 유출된 석유를 완전히 제거할 수 있는 방법은 아직까지 개발되지 못했다. 걷어내는 방법은 잔잔한 바다에서만 효과적인데, 이 방법은 물리적으로 물과 석유를 분리시켜 기름을 수거용 탱크에 넣는 등의 과정을 거친다. 다른 방법으로는 지푸라기·화산재·폴리에스테르에서 뽑아낸 플라스틱을 깎아서 만든 부스러기 등의 흡착제를 이용해 물에서 석유를 흡수시키는 방법이 있다. 그러나 이 방법은 사용한 후에 석유가 묻은 흡착제를 처리하는 것이 문제가 된다.

석유유출이 가져오는 직접적인 환경변화는 쉽게 파악할 수 있지만, 유출지역이 생태계에 미치게 될 장기적인 영향을 평가하기는 매우 어렵다.