Tài liệu Tổng hợp poly acrylonitril bằng phương pháp trùng hợp huyền phù

Trường ĐHCN Việt Trì Khoa Công Nghệ Hóa Học BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ Khoa Công Nghệ Hoá Học - - - - -o0o- - - - - BÁO CÁO THỰC TẬP TẠI VIỆN HÓA HỌC - VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP POLY ACRYLONITRIL BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRÙNG HỢP HUYỀN PHÙ Giáo viên hướng dẫn: Th.S: Trần Vũ Thắng Th.S: Phan Minh Tân Hà Nội – 2015 1 Lớp :Hữu Cơ Hóa Dầầu LỜI CẢM ƠN Sau thời gian thực tập tại Phòng vật liệu polyme, Viện Hóa học - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, em đã bước đầu tiếp cận với những kiến thức thực tế cũng như quy trình công nghệ mới. Qua đó giúp em hiểu rõ hơn và bổ sung những lý thuyết đã được học ở trường.. Em xin chân thành cảm ơn anh Trần Vũ Thắng, anh Đặng Hữu Văn và các anh chị tại phòng vật liệu polyme đã tận tình giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới thầy Phan Minh Tân và toàn thể các thầy cô trong Khoa Công Nghệ Hóa học-Trường Đại học Công Nghiệp Việt Trì đã truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích và tạo mọi điều kiện để em có khả năng hoàn thành báo cáo này. Tuy nhiên do thời gian và trình độ có hạn nên em chưa thể tim hiểu hết được những thiết bị ở đơn vị thực tập do đó bài báo cáo không tránh khỏi những thiếu sót em rất mong nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ của thầy cô hướng dẫn, các thầy cô bộ môn và đơn vị thực tập để bài báo cáo của em được hoàn chỉnh hơn Hà Nội, ngày 17 tháng 3 năm 2015 Sinh Viên 2 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................i MỤC LỤC...........................................................................................................iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT.........................................................iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ.......................................................v DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................vi MỞ ĐẦU..............................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN...............................................................................3 1.1. Sự cố tràn dầu và các phương pháp xử lí...................................................3 1.1.1. Thành phần hóa học của dầu 3 1.1.2. Ảnh hưởng của ô nhiễm dầu đến đời sống con người 3 1.1.3. Các biện pháp xử lý ô nhiễm tràn dầu 11 1.1.4. Sử dụng các polyme trong việc khắc phục ô nhiễm do dầu 19 1.2. Cơ sở lý thuyết đồng trùng hợp ghép........................................................27 1.2.1. Lý thuyết và cơ chế phản ứng đồng trùng hợp ghép 1.2.2. Các phương pháp tổng hợp copolyme ghép 27 29 1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đồng trùng hợp ghép 30 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM.......................................................................33 2.1. Hóa chất, thiết bị......................................................................................33 2.1.1. Hóa chất33 2.1.2. Dụng cụ, thiết bị 33 2.2. Phương pháp tiến hành.............................................................................33 2.3. Các phương pháp phân tích đánh giá.......................................................35 2.3.1. Các thông số trong quá trình ghép 35 2.3.2. Xác định mức độ hấp thu dung môi………36 3 2.3.3. Xác định đặc tính hoá lý của sợi PP và của sản phẩm ghép PP-MMA, PP-EA 37 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN...................................................39 3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trùng hợp ghép và hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen của monome MMA với PP.................................39 3.1.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích dung môi DMF/1g PP 3.1.2. Ảnh hưởng của thời gian 40 3.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ 40 3.1.4. Ảnh hưởng của nồng độ chất tạo lưới AIBN 39 41 3.1.5. Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích MMA/1g PP đến quá trình ghép 42 3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng trùng hợp ghép của EA với PP và đến hiệu suất hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen.........................43 3.2.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích dung môi DMF/1g PP 3.2.2. Ảnh hưởng của thời gian 44 3.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ 45 3.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ chất tạo lưới AIBN 43 46 3.3. Tính chất cơ lý của vật liệu được tổng hợp từ PP....................................48 3.3.1. Phổ hồng ngoại FTIR của PP và sản phẩm ghép 3.3.2. Phân tích nhiệt TGA và DSC 48 50 KẾT LUẬN........................................................................................................54 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................55 4 DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT AIBN Azobisisobutyronitrile DMF Dimethylformamide DSC Nhiệt vi sai quét EA Ethyl ethacrylate FTIR Phổ hồng ngoại MMA Methyl methacrylate PP Polypropylene PP-EA Polypropylene-ethyl ethacrylate PP-MMA Polypropylene-methyl methacrylate SEM Ảnh hiển vi điện tử quét TGA Nhiệt trọng lượng 5 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1: Cơ chế hoạt động của chất phân tán...............................................17 Hình 1.2: Cơ chế phân tán và tách pha dầu....................................................18 Hình 1.3: Tình hình xử lý dầu tràn bằng chất phân tán của Châu Âu........19 Hình 1.4: A.Vật liệu polyme có các lỗ trống micro; B.Vật liệu bắt đầu hấp thu dầu; C.Vật liệu hấp thu dầu và trương lên..............................................25 Hình 1.5: Sơ đồ mô tả cơ chế hấp thu dầu của các vật liệu có cấu trúc dạng sợi........................................................................................................................26 Hình 3.1: Phổ FTIR của polypropylene (PP)..................................................48 Hình 3.2: Phổ FTIR của sản phẩm ghép PP-MMA.......................................49 Hình 3.3: Phổ FTIR của sản phẩm ghép PP-EA............................................50 Hình 3.4: Phân tích nhiệt DSC và TGA của PP..............................................51 Hình 3.5: Phân tích nhiệt DSC và TGA của sản phẩm ghép PP-MMA.......51 Hình 3.6: Phân tích nhiệt DSC và TGA của sản phẩm ghép PP- MMA.....52 Hình 3.7: Hình ảnh SEM của sản phẩm ghép................................................53 6 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thống kê số vụ và tổng lượng dầu tràn từ năm 1980 tới năm 2007 của ITOPF...................................................................................5 Bảng 1.2: Một số chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy dầu mỏ và khí thiên nhiên (Hydrocacbon)..........................................................................15 Bảng 3.1: Ảnh hưởng của của tỉ lệ thể tích dung dung môi DMF/1g PP.....39 Bảng 3.2: Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất ghép và hấp thu dung môi chloroform, benzen và toluen...........................................................40 Bảng 3.3: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất ghép và hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen.............................................................41 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của nồng độ AIBN đến hiệu suất ghép và hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen............................................41 Bảng 3.5: Ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích MMA/1g PP đến hiệu suất ghép và hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen..............................42 Bảng 3.6: Ảnh hưởng của của tỉ lệ thể tích dung dung môi DMF/1g...........43 Bảng 3.7:Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu suất ghép và độ hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen......................................................44 Bảng 3.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất ghép và độ hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen......................................................45 Bảng 3.9: Ảnh hưởng của nồng độ AIBN đến hiệu suất ghép và hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen............................................46 7 MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp dẫn dến việc tiêu thụ dầu mỏ ngày càng gia tăng.Trong đó, sản xuất và chế biến dầu mỏ là một trong những ngành công nghiệp lớn nhất trên thế giới, với lượng tiêu thụ lên tới trên 80 triệu thùng dầu mỗi ngày. Những rò rỉ của quá trình vận chuyển và chế biến, sự cố do các vụ đắm tàu chở dầu đã gây nên sự ô nhiễm khủng khiếp với môi trường. Những ô nhiễm đó đã tác động rất lớn tới hệ sinh thái đặc biệt là các hệ sinh thái biển.Sự ô nhiễm này có thể gây ra các tác động lâu dài và dẫn đến sự diệt vong của một số loài sinh vật biển. Hiện nay, có rất nhiều phương pháp xử lý các sự cốtràn dầu như: phương pháp cơ học, phương pháp hoá học, phương pháp vật lý, phương pháp sinh học, phương pháp hoá lý… Gần đây, phương pháp hoá lý sử dụng polyme hấp thu dầu được ứng dụng nhiều. Có nhiều loại polyme khác nhau sử dụng hấp thu dầu trên mặt nước từ các polyme thiên nhiên như sợi bông, sợi gỗ, bột gỗ, vỏ cây… và các polyme tổng hợp, các polyme này có đặc điểm là ưa dầu và kị nước. Vật liệu hấp thu dầu là các polyme có ưu điểm: hấp thu dầu cao, tỷ trọng nhỏ hơn so với nước biển nên có thể nổi trên mặt nước dễ thu gom sau khi hấp thu. Xuất phát từ thực tế cấp thiết này, đề tài “nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thu xử lý dầu trên cơ sở vật liệu tổ hợp nền polyolephin” mong muốn góp phần giải quyết các yêu cầu thực tế đặt ra và làm giảm ô nhiễm môi trường, nhằm chế tạo ra vật liệu hấp thu dầu có nhiều ưu việt hơn các vật liệu truyền thống. Với mục tiêu đó, những nhiệm vụ nghiên cứu luận văn phải thực hiện là: + Nghiên cứu ảnh hưởng quá trình ngâm sợi polypropylene (PP) đến hiệu suất trùng hợp ghép, độ hấp thụ dung môi cloroform, benzen và toluen của sợi PP với các monome metyl metacrylat(MMA) + Khảo sát các yếu tố như nhiệt độ, thời gian, nồng độ chất xúc tác azobisisobutyronitrile (AIBN), tỉ lệ thể tích monome/1g PPcủa phản ứng trùng 1 hợp MMA với PP đến hiệu suất ghép và khả năng hấp thụ dung môi cloroform, benzen và toluen. + Khảo sát các yếu tố như nhiệt độ, thời gian, nồng độ chất xúc tác azobisisobutyronitrile (AIBN), tỉ lệ thể tích monome/1g PPcủa phản ứng trùng hợp EA với PP đến hiệu suất ghép và khả năng hấp phụ dung môi cloroform, benzen và toluen. 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Sự cố tràn dầu và các phương pháp xử lí 1.1.1. Thành phần hóa học của dầu Dầu mỏ hay dầu thô là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục. Dầu thô tồn tại trong các lớp đất đá tại một số nơi trong vỏ Trái đất.Dầu mỏ là một hỗn hợp hóa chất hữu cơ ở thể lỏng đậm đặc, phần lớn là những hợp chất hydrocarbon, thuộc nhóm alkan, thành phần rất đa dạng.Hiện nay dầu mỏ chủ yếu dùng để sản xuất dầu hỏa, diezen và xăng nhiên liệu. Ngoài ra, dầu thô cũng là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất ra các sản phẩm của ngành hóa dầu như dung môi, phân bón hóa học, nhựa, thuốc trừ sâu, nhựa đường... Khoảng 88% dầu thô dùng để sản xuất nhiên liệu, 12% còn lại dùng cho hóa dầu. Dầu mỏ xuất hiện ở nhiều nơi, tùy theo điều kiện hình thành nên thành phần của dầu mỏ khá đa dạng. Tuy nhiên, thành phần chính của dầu mỏ vẫn là các hydrocarbon, tập trung chủ yếu ở các nhóm chất: - Các hợp chất parafin. Hàm lượng các n-parafin trong dầu mỏ thường chiếm 25-30% thể tích. - Các hợp chất vòng no hay các hợp chất naphten. Naphten là các hợp chất vòng no, đây là một trong số các hydrocacbon quan trọng và phổ biến trong dầu mỏ. Hàm lượng của chúng có thể thay dổi từ 30- 60% trọng lượng. - Các hydrocacbon thơm hay các aromatic. Số nguyên tử cacbon của các hydrocarbon trong dầu thường từ C5 – C60 (từ C1 đến C4 nằm trong khí). 1.1.2. Ảnh hưởng của ô nhiễm dầu đến đời sống con người Tràn dầu là sự giải phóng hydrocarbon dầu mỏ lỏng vào môi trường do các hoạt động của con người. Tràn dầu thường xảy ra trong các hoạt động tìm 3 kiếm, thăm dò, khai thác, vận chuyển, chế biến, phân phối và lưu trữ dầu khí và các sản phẩm của chúng. Khi dầu thô và các sản phẩm dầu mỏ tràn ra ngoài môi trường sẽ gây phá hủy nhiều hệ sinh thái khác nhau.Dầu thô bị tràn ra môi trường biển sẽ lơ lửng trên mặt nước bởi tỷ trọng của nó nhỏ hơn nước biển. Tỷ trọng trung bình của dầu khoảng 0,83-0,95, trong khi đó tỷ trọng của nước nguyên chất là 1,0 và của nước biển là 1,025 [3]. Do dầu nổi trên mặt nước và dễ bám dính vào da, lông động vật nên ngoài các loài động thực vật thủy sinh thì các loài chim săn mồi trên biển cũng bị ngấm dầu và bị chết. Sự cố tràn dầu năm 1967 ở Anh đã làm 10,000 con chim biển bị nhiễm dầu và có tới 90% trong số đó đã bị chết trước khi bờ biển này được làm sạch. Các hiện tượng rò rỉ, phụt dầu, vỡ đường ống, vỡ bể chứa, tai nạn đâm va gây thủng tàu, đắm tàu, sự cố tại các dàn khoan dầu khí, cơ sở lọc hoá dầu ... làm cho dầu và sản phẩm dầu (mà dưới đây sẽ được gọi tắt là dầu) thoát ra ngoài gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng xấu đến sinh thái và thiệt hại đến các hoạt động kinh tế, đặc biệt là các hoạt động có liên quan đến khai thác và sử dụng các dạng tài nguyên thuỷ sản. Mặt khác, tràn dầu cũng được xem như sự giải phóng vào môi trường do rò rỉ tự nhiên từ các cấu trúc địa chất chứa dầu dưới đáy biển do các hoạt động của vỏ trái đất gây nên như động đất...Số lượng dầu tràn ra ngoài tự nhiên khoảng vài trăm lít trở lên có thể coi là sự cố tràn dầu. Theo thống kê của ITOPF [27](International Tanker Owners Pollution Federation Ltd) từ nhiều năm qua, tỷ lệ dầu tràn trên biển với lượng lớn (trên 700 tấn) là không nhiều so với những vụ tràn dầu nhỏ (từ dưới 7 tấn đến dưới 700 tấn) và theo số liệu phân tích thống kê thì những vụ tràn dầu lớn thường ít có khả năng xảy ra hơn. Và số vụ tràn dầu qua các năm có xu hướng giảm dần, tuy nhiên các vụ tràn dầu lớn lại xảy ra nhiều hơn, cụ thể trong thập niên 90 có khoảng 358 vụ tràn dầu với lượng dầu tràn trên 7 tấn, và tổng lượng dầu tràn là 1 138 000 tấn, nhưng hết 830 000 tấn (chiếm 73% số lượng dầu tràn) chỉ xảy ra trong 10 vụ (chiếm 3%). Điều đó chứng tỏ rằng, với công nghệ hiện đại, việc 4 xảy ra các sự cố tràn dầu với lượng lớn là điều có thể xảy ra và thực tế đã xảy ra như: năm 1979 tàu Atlantic Empress để tràn 287 000 tấn dầu, 1983 tàu Castillop de Bellver để tràn 252 000 tấn, đến 1991 ABT Summer để tràn 260 000 tấn dầu ra biển, và đỉnh điểm là vụ tràn dầu lớn nhất thế giới xảy ra trong chiến tranh vùng Vịnh năm 1991, khi Iraq đã đổ khoảng 800 000 tấn dầu thô ra vịnh Ba Tư. Bảng 1.1: Thống kê số vụ và tổng lượng dầu tràn từ năm 1997 tới năm 2007 của ITOPF. STT Năm 7- 700 tấn > 700 tấn Tổng lượng dầu tràn (tấn) 1 1997 28 10 72 000 2 1998 25 5 13 000 3 1999 19 6 29 000 4 2000 19 4 14 000 5 2001 16 3 8 000 6 2002 12 3 67 000 7 2003 15 4 42 000 8 2004 16 5 15 000 9 2005 21 3 17 000 10 2006 11 4 13 000 11 2007 10 3 16 000 Thống kê của Cục Hàng hải Việt Nam từ năm 1992- 2004 xảy ra 928 vụ tai nạn tàu thuỷ tại các vùng biển và cửa biển Việt Nam, đồng nghĩa với nguy cơ tràn dầu ngày càng lớn. Dầu tràn gây hậu quả nặng nề về nhiều mặt. Đơn cử vụ tàu chở dầu NeptuneAries (Singapore) đâm vào cầu tàu cảng Cái Tiên trên sông Sài Gòn hồi 5 tháng 10 năm 1994, làm tràn 1 584 tấn dầu DO và hơn 150 tấn xăng dầu các loại từ đường ống dẫn dầu của cầu cảng. Do ứng phó tràn dầu không kịp thời, nên toàn bộ vùng nước cảng và 30 000 ha ruộng lúa xung quanh bị thiệt hại. Vết dầu loang rộng khoảng 59- 60km, đổ thẳng vào hệ thống sông Đồng Nai, lan đi các kênh rạch chằng chịt làm tăng độ nguy hiểm và ô nhiễm môi trường. Nồng độ dầu trong bùn và nước rất cao, ảnh hưởng lâu dài với hầu hết hệ sinh thái thuỷ vực, rừng ngập mặn, thảm thực vật ven sông. Thiệt hại từ sự cố tràn dầu này ước tính 28 triệu USD, song ta chỉ đòi được chủ tàu bồi thường 4,2 triệu USD. Vụ tàu Mimosa của Petro Việt Nam bị tàu Trinity quốc tịch Liberia đâm đắm ngày 12/5/2005 ở khu vực mỏ Đại Hùng, cách thành phố Vũng Tàu 180 hải lý, với hơn 100 tấn dầu trong khoang. Dự báo: Với trình độ khoa học hiện đại, tàu chở dầu ngày càng lớn, và hiện nay đã có những tàu với tải trọng lên đến 800 000 tấn. Do đó khi xảy ra sự cố thì nó sẽ gây thảm họa môi trường to lớn. a) Tác động của tràn dầu đến hệ sinh thái và môi trường Dầu là một dạng gây ô nhiễm đặc biệt vì nó không trộn lẫn được với nước và có trọng lượng riêng nhẹ hơn nước. Do đó, dầu khi bị tràn tạo ra một vệt dầu loang trôi trên bề mặt nước. Ảnh hưởng của một sự cố tràn dầu lên hệ sinh thái phụ thuộc vào các yếu tố, bao gồm: - Kích thước và tính chất của vết dầu loang (một vết dầu tràn lớn tức thời sẽ lan rộng trên bề mặt đất và nước nhanh hơn là một vết rò nhỏ) - Các đặc tính lý hóa và độc tính của mỗi loại dầu; các điều kiện hải dương học (dòng chảy, thủy triều đối lưu nước), địa chất học… - Điều kiện nước (gió và sóng), điều kiện đất trong thời điểm xảy ra sự cố tràn dầu - Bản chất của trầm tích trong hệ sinh thái bị ảnh hưởng (sẽ xác định khả năng thấm dầu vào chất nền đât) 6 - Thời điểm mùa tràn dầu liên quan đến mùa sinh sản của các loài. * Đối với môi trường biển: - Ô nhiễm nước do dầu mỏ và sản phẩm của chúng (xăng, dầu bôi trơn, mazut…) thì làm giảm tính chất hóa lý của nước như thay đổi mùi, màu, vị…. - Tạo lớp váng mỏng phủ đều trên mặt biển, ngăn cách biển và khí quyển, do đó cản trở sự trao đổi ôxy giữa biển và khí quyển, ngăn cản trao đổi nhiệt cũng như tạo ra lớp cặn đó làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới sinh vật biển. - Làm giảm chất lượng thủy hải sản do xuất hiện vết đen và mùi vị khác). Ở mức nhiễm độc cao sẽ làm sinh vật phát triển không bình thường, phá hoại tập quán di cư, ảnh hưởng đến cá con và ấu trùng, làm giảm thức ăn dự trữ, làm thay đổi vị trí cư trú có thể dẫn đến làm tiêu vong một số loài. - Hủy hoại vi sinh vật do độc tố trong dầu. - Gây rối loạn sinh lý, làm sinh vật chết dần, tẩm ướt dầu lên da hay lông của các vi sinh vật biển sẽ làm giảm khả năng chịu lạnh, hô hấp…hay nhiễm bệnh do hydrocarbon xâm nhập vào cơ thể. - Thay đổi môi trường sống của sinh vật biển do dầu che phủ phản ứng không cho ôxy và ánh sáng hòa tan, vận chuyển trong nước. - Sự thấm ướt dầu gây nguy hiểm cho các loài chim vì lông của chúng sẽ không còn khả năng giữ nhiệt làm cho chim chết vì rét. - Các hydrocarbon thơm là tác nhân gây ung thư. * Đối với môi trường đất - Khi trên bề mặt có một lớp màng mỏng dù chỉ từ 0,2 – 0,5mm cũng cản trở quá trình trao đổi chất của các sinh vật trong đất, đất thiếu ôxy do không tiếp xúc với không khí, các sinh vật trong đất sẽ chết dần. - Khi dầu xâm nhập vào đất, chúng làm thay đổi cấu trúc, đặc tính lý học và hóa học của đất, chúng biến các hạt keo hành trơ, không có khả năng hấp 7 thụvà trao đổi nữa, làm cho vai trò đệm, tính ôxy hóa, tính dẫn điện, dẫn nhiệt của môi trường đất thay đổi mạnh, giảm tính dẻo và tính dính. - Dầu thấm qua đất đến mạch nước ngầm làm ô nhiễm mạch nước ngầm. - Dầu là hợp chất cao phân tử có thể tiêu diệt trực tiếp các thực vật, động vật, sinh vật trong đất (trừ một số sinh vật có thể phân giải được dầu). - Tác hại của dầu đối với môi trường đất rất lớn, nó có thể biến đất thành đất chết. Các hoạt động thăm dò, khai thác và vận chuyển dầu chủ yếu xảy ra trên biển, vì vậy, các sự cố tràn dầu cũng chủ yếu xảy ra trên biển. Do dầu chuyển dịch ngang bề mặt nước, các vùng đặc biệt dễ bị tổn thương do một sự cố tràn dầu là các vùng nằm trong khu vực của bờ biển giữa lúc triều lên và triều xuống bao gồm rặng san hô (đặc biệt các rặng tua dọc theo bờ biển và phần đất bồi ở biển của phần lục địa), cây đước, môi trường sống đầm lầy, bùn, phần đất cát thấp và tảo biển. Khi tràn ra, dầu có thể ảnh hưởng đến môi trường bằng nhiều cách khác nhau.Đầu tiên, về mặt tự nhiên dầu có thể làm ngạt sinh vật và chất nền để chúng tiếp xúc với các thành phần hóa học độc hại.Nó thường gây ra tử vong cho các sinh vật. Trong giai đoạn đầu của một sự cố tràn dầu, độc tính của dầu đối với các sinh vật biển liên quan đến số lượng các hợp chất thơm có thể tan được trong nước (alkylbenzen, naphtalene) trong dầu. Các loại dầu nhẹ thường có tiềm năng độc hơn các dầu nặng và nó phân tán rất nhanh, điều đó cũng có nghĩa là việc tiếp xúc với dầu xảy ra nhanh chóng. Do vậy, các loại dầu nhẹ bị tràn ra gần các khu vực nuôi cá, tôm, cua… có thể gây ra thiệt hại trên diện rộng. các loại dầu trung bình thường chứa một tỉ lệ lớn các hợp chất tan trong nước và tương đối dễ phân tán trong nước. các loại này có thể gây ảnh hưởng lớn đến các hệ sinh thái biển. Ảnh hưởng của một sự cố tràn dầu lên động vật và thực vật phụ thuộc vào mùa, kích thước và vị trí của vết dầu tràn.Nếu một sự cố tràn dầu xẩy ra vào 8 đỉnh điểm của mùa sinh sản, nó có thể ảnh hưởng đến toàn bộ số lượng trứng và ấu trùng sinh ra, thêm vào đó lá sự tử vong của các con lớn trưởng thành. Thứ hai, phần còn lại của dầu có thể tích tụ vào các trầm tích và mô của sinh vật sống trong khu vực bị ảnh hưởng.Ảnh hưởng của các chất cặn bã dầu tích tụ trong mô các loài có giá trị thương mại như trai, sò, loài giáp xác và cá đã được biết từ lâu. Việc tích tụ dầu bên trong các mô sinh vật khiến chúng có mùi và không thể tiêu thụ được trên thị trường * Một số hệ sinh thái và sự tổn thương do ô nhiễm dầu tràn: Các rặng san hô: Sự ô nhiễm dầu có thể dẫn đến tử vong trên diện rộng của san hô và các động vật đáy không xương sống khác như trai, sò, động vật da gai và loài giáp xác. Các cặn dầu và các phần dầu nhẹ dễ tan trong nước hơn sẽ làm các loài cá và động vật không xương sống bị nhiễm bẩn (có mùi), đặc biệt là các loài sống bằng cách ăn lọc. Hơn nữa, một vỉa đá ngầm bị thoái hóa do dầu không phải là nơi hấp dẫn cho ngành du lịch. Về lâu dài, một rặng san hô lớn bị tiêu diệt sẽ dẫn đến việc xói mòn lớp nền của vỉa đá ngầm do sóng và các sinh vật gây xói mòn sinh học. Đến một mức độ nào đó sự xói mòn bờ biển trên diện rộng sẽ xảy ra.Sự mất bờ biển và vùng đất ven biển sẽ ảnh hưởng nặng nề đến khả năng phát triển kinh tế xã hội của khu vực. Các bãi cát, bãi bùn (vùng kín gió): Ảnh hưởng của sự cố tràn dầu lên các bãi cát và bãi bùn phụ thuộc vào kích thước của trầm tích, năng lượng sóng cũng như các đặc tính lý hóa của dầu. Trong các khu vực tiếp xúc nhiều nhất với năng lượng sóng cao, dầu có thể bị thấm sâu bên trong lòng trầm tích đáy. Trong các trường hợp này, việc ô nhiễm dầu có thể dai dẳng trong thời gian dài và theo thời gian dầu sẽ rò rỉ ra hoặc tiếp xúc lặp đi lặp lại do việc tái tạo trầm tích do sóng và thủy triều Cây đước: cây đước, do mực nước lên xuống của thủy triều và vị trí ven biển của chúng nên dễ bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm dầu. Các dòng thủy triều và gió 9 thổi về bờ có thể đem các màng dầu vào khu rừng đước, nơi mà tiếp xúc lý hóa với động và thực vật trong môi trường dẫn đến việc tử vong quy mô lớn.Môi trường sống trong rừng đước rất đa dạng nuôi sống rất nhiều loài cá, động vật không xương sống, chim, các loài thực vật và đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với các hệ sinh thái biển.Đước là môi trường sống quan trọng và là nơi nuôi dưỡng nhiều loài có giá trị thương mại cao.Cung cấp đáng kể các chất hữu cơ cho nước biển và gắn kết các trầm tích mịn với nhau. Điều này làm ổn định các dải đất ven bờ và bảo vệ chúng khỏi xói mòn do sóng, các lớp rong biển, hồ và đầm lầy: Vì các lớp rong biển, hồ và đặc biệt là đầm lầy xuất hiện nơi nước nông và thường nổi rõ khi triều thấp, chúng dễ bị tổn thương do ô nhiễm dầu vì dòng triều và gió về bờ có thể đưa vết dầu về phía bờ. Ảnh hưởng của việc suy thoái thảm rong biển, hồ và đầm lầy tương tự như đối với đước.Việc suy thoái sẽ dẫn đến các môi trường sống này bị mất một số cá lớn và vừa, một số loài giáp xác có giá trị. Điều này sẽ ảnh hưởng đến động vật bậc cao hơn ăn các sinh vật này và cũng ảnh hưởng tới hệ sinh thái liền kề phụ thuộc vào các môi trường sống này. Sinh sản của cá: cá có thể bị ảnh hưởng bởi dầu bằng nhiều cách, cụ thể là qua tiếp xúc vật lý với một vết dầu loang, mang cá hoặc các biểu mô mỏng bị dính các sản phẩm dầu không tan, việc tiêu hóa gián tiếp hay trực tiếp các con mồi bị nhiễm bẩn bởi dầu, ngộ độc trứng và ấu trùng và do bị ảnh hưởng bởi môi trường sống của cá. Về ngắn hạn, các con cá trưởng thành tiếp xúc với dầu thể hiện một số thay đổi về sinh lý (tăng nhịp tim, thay đổi cân bằng thấm lọc trong hệ hô hấp và đặc tính của máu…), biểu hiện ở giảm khả năng hoạt động, ăn uống và khả năng theo bầy, cũng như xuất hiện các tổn thương ở mang, vây và mắt. Về lâu dài, sự ô nhiễm do dầu dẫn đến việc làm giảm tốc độ tăng trưởng, sự sinh sản chậm, làm tăng tính dễ bị tổn thương do bệnh tật và tăng độ tử vong. b) Ảnh hưởng của ô nhiễm dầu đến kinh tế- xã hội Dầu loang trên biển và dạt vào bờ trong thời gian dài không được thu gom sẽ làm suy giảm lượng cá thể sinh vật, gây thiệt hại cho ngành khai thác và nuôi 10 trồng thủy, hải sản. Các nguồn lợi thủy- hải sản là đối tượng chịu tác động tiêu cực mạnh mẽ của sự cố ô nhiễm dầu. Giá trị sử dụng của thủy-hải sản bị giảm bởi mùi khó chịu do dầu gây ra. Dầu gây ô nhiễm môi trường làm cá chết hàng loạt do thiếu oxy hòa tan trong nước. Dầu bám vào đất đá, kè đá, các bờ đảo làm mất mỹ quan, gây mùi khó chịu đối với du khách khi tham quan du lịch, nghỉ dưỡng, dẫn đến doanh thu của ngành du lịch đã bị thiệt hại nặng nề. Ngoài ra, dầu tràn làm ảnh hưởng đến sự hoạt động của các cảng cá, cơ sở đóng mới và sửa chữa tàu biển. Máy móc, thiết bị khai thác tài nguyên và vận chuyển đường thủy bị hư hỏng hoặc bị ăn mòn. Sự cố môi trường tràn dầu có thể được xem là một trong những dạng sự cố gây ra tổn thất kinh tế lớn nhất trong các loại sự cố môi trường do con người gây ra. Vì vậy, chúng ta cần phải có biện pháp để xử lí những ô nhiễm do tràn dầu. 1.1.3. Các biện pháp xử lý ô nhiễm tràn dầu Ở nhiều nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam, các biện pháp thường được áp dụng để khắc phục sự cố tràn dầu đó là: cơ học, sinh học và hóa học. Đối với biện pháp cơ học, thực hiện quây gom, dồn dầu vào một vị trí nhất định để tránh dầu lan trên diện rộng. Sử dụng phao ngăn dầu để quây khu vực dầu tràn, hạn chế ô nhiễm lan rộng và để thu gom xử lý. Sau khi dầu được quây lại dùng máy hớt váng dầu hút dầu lên kho chứa. Ưu điểm của biện pháp này là ngăn chặn, khống chế và thu gom nhanh chóng lượng dầu tràn tại hiện trường. Ngoài ra, có thể áp dụng biện pháp hóa học khi có hoặc không có sự làm sạch cơ học đối với các vụ tràn dầu.Cụ thể, sử dụng các chất phân tán; các chất phá nhũ tương dầu - nước; các chất keo tụ và hấp thụ dầu...để xử lý. Với biện pháp sinh học là dùng các vi sinh vật phân giải dầu như vi khuẩn, nấm mốc, nấm men... Tuy nhiên, khi xảy ra sự cố tràn dầu thì biện pháp cơ học được xem là tiên quyết cho công tác ứng phó sự cố tràn dầu tại các sông, cảng biển. 11 Ngăn ngừa và khắc phục sự cố tràn dầu là công việc hết sức cần thiết, nhưng phức tạp và khó khăn, đòi hỏi sự tổ chức, phối hợp mau lẹ và việc áp dụng các kỹ thuật phù hợp. Việc ngăn, quây dầu tràn có thể được tiến hành bằng các công cụ kỹ thuật cao hoặc đơn giản như sử dụng phao ngăn dầu chuyên dùng hoặc dùng tre nứa kết thành phao ngăn, sau đó nhanh chóng thu gom bằng mọi cách, từ bơm hút cho đến vớt thủ công; có thể dùng rơm rạ hoặc các loại vật liệu xốp dễ ngấm dầu thả xuống nước cho dầu thấm vào, sau đó vớt lên gom giữ vào nơi an toàn. Trường hợp tràn dầu ngoài khơi, xa bờ, có thể xem xét dùng chất phân tán dầu nhằm ngăn không cho dầu có khả năng loang vào gây ô nhiễm đến bờ, bởi những khu vực này thường là các khu vực nhạy cảm, là nơi sinh sống của các loại động thực vật, các khu bảo tồn thiên nhiên ven biển, các khu rừng ngập mặn cần được ưu tiên bảo vệ. Khi dầu đã lan và dạt vào bờ, cần nhanh chóng và bằng mọi biện pháp, mọi phương tiện, từ thô sơ (như xẻng, xô, chậu ...) cho tới hiện đại (như xe hút nước, bơm dầu, xe ủi, ô tô tải...) tổ chức thu gom váng dầu , cặn dầu. Váng dầu, cặn dầu và các vật liệu bám dầu (như đất, cát, cành cây, rác bám dầu v.v...) cần gom về một nơi, ngăn quây cách ly không cho thấm ra môi trường xung quanh và sẽ được cơ quan chuyên môn hướng dẫn xử lý. Ngoài các biện pháp cần thiết khẩn cấp nêu trên, các nước tiên tiến đã sử dụng các công cụ hỗ trợ để giúp công tác khắc phục sự cố có hiệu quả hơn như: sử dụng vệ tinh để theo dõi các vệt dầu loang theo hướng gió hoặc thủy triều để có biện pháp xử lý kịp thời. Dùng các loại tàu và phao chuyên dụng để rải chất phân tán hoặc ngăn chặn các vết dầu loang giúp cho việc thu gom được dễ dàng. Ngoài các hóa chất phân tán, một biện pháp khác là dùng các vi sinh vật hoặc các tác nhân sinh học nhằm phân tán hoặc phân hủy dầu. Tràn dầu ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường và sinh thái dù ở bất cứ địa điểm nào.Những ảnh hướng và thiệt hại của nó tới môi trường khó mà đánh 12 giá được. Chi phí khắc phục cho những sự cố tràn dầu là rất lớn, có khi lên đến hàng tỷ đô la tùy theo mức độ nghiêm trọng. Song song với các công tác phòng tránh tai nạn tràn dầu, chống rò rỉ giàn khoan, cần có các biện pháp xử lý dầu tràn trên mặt nước. Các nhà khoa học đã và đang cố gắng để tìm ra các biện pháp làm sạch nguồn nước bị ô nhiễm dầu. Các phương pháp dùng để xử lý dầu tràn có thể liệt kê thành 3 nhóm chính. Nhóm thứ nhất bao gồm các phương pháp vật lý như chất hấp thu dầu, phao quây dầu và máy hút dầu, nhóm thứ hai là các phương pháp hoá học như phân tán, đốt cháy hoặc dùng chất hoá rắn, và nhóm thứ ba là các phương pháp sinh học. Thông thường, sự kết hợp của tất cả các phương pháp trên sẽ xử lý hiệu quả hơn. Một số biện pháp đã và đang được sử dụng hiện nay như: 1.1.3.1. Phương pháp vật lý Là biện pháp cơ học quây giữ dầu trong một khu vực nhất định, ngăn chặn dầu loang trên diện rộng, sau đó kết hợp với các biện pháp khác để khắc phục sự cố: + Dùng phao giữ dầu nổi trên mặt nước,khi dầu được cố định bằng phao, bước tiếp theo là cần phải gỡ bỏ dầu ra khỏi mặt nước bằng cách kết hợp với một số phương pháp khác như hấp thụ, phân tán…[27-16]. + Dùng máy hút dầu giống như thiết bị làm sạch chân không hấp thu dầu trên mặt nước với ái lực hấp dẫn hay phá hủy liên kết vật lý dầu-nước và giữ dầu trong một khoang chứa. Cách này chỉ sử dụng được đối với diện tích dầu loang hẹp và dòng nước tĩnh. [24]. + Sử dụng phương pháp đốt với lượng dầu tràn dày không quá 3mm. Phương pháp này đã được thử nghiệm thành công ở Canada. Tuy nhiên phương pháp này phải được tiến hành rất thận trọng. + Dùng tác nhân tạo gel làm đông tụ dầu trên mặt biển ở dạng màng dày hay dạng lưới, tạo điều kiện để các máy hút dầu thu hồi dầu lại. 13