Tài liệu Nghiên cứu chế tạo vật liệu hấp thu xử lý dầu trên cơ sở vật liệu tổ hợp nền polyolefin

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LƢƠNG MẠNH TUÂN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THU XỬ LÝ DẦU TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU TỔ HỢP NỀN POLYOLEFIN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC Hà Nội - 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LƢƠNG MẠNH TUÂN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VẬT LIỆU HẤP THU XỬ LÝ DẦU TRÊN CƠ SỞ VẬT LIỆU TỔ HỢP NỀN POLYOLEFIN Chuyên ngành: Hóa dầu Chƣơng trình đào tạo thí điểm LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Lê Quang Tuấn PGS.TS. Lê Thanh Sơn Hà Nội - 2014 LỜI CẢM ƠN Luận văn này đƣợc thực hiện tại Viện Hóa học - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Tôi xin trân trọng cảm ơn TS. Lê Quang Tuấn, PGS.TS. Lê Thanh Sơn đã hƣớng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp. Tôi xin cảm ơn NCS. Trần Vũ Thắng cùng tập thể các anh (chị) và các bạn phòng Vật Liệu Polyme - Viện Hoá Học đã giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khoá học và thực hiện thành công luận văn tốt nghiệp này. Trân trọng cảm ơn đề tài B2014- 17- 44, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã giúp đỡ kinh phí để thực hiện nghiên cứu luận văn. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể các thầy cô trong Khoa Hóa họcTrƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên- ĐHQGHN đã truyền đạt cho em những kiến thức bổ ích và tạo mọi điều kiện để tôi có khả năng hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày 25 tháng 11 năm 2014 Học viên Lƣơng Mạnh Tuân i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................ i MỤC LỤC ............................................................................................................. ii 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 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................. 3 1.1. Sự cố tràn dầu và các phƣơng pháp xử lí ................................................... 3 1.1.1. Thành phần hóa học của dầu ............................................................... 3 1.1.2. Ảnh hƣởng của ô nhiễm dầu đến đời sống con ngƣời ........................ 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......................... 27 1.2.2. Các phƣơng pháp tổng hợp copolyme ghép...................................... 29 1.2.3. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình đồng trùng hợp ghép ............... 30 CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .......................................................................... 33 2.1. Hóa chất, thiết bị ...................................................................................... 33 2.1.1. Hóa chất............................................................................................. 33 2.1.2. Dụng cụ, thiết bị ................................................................................ 33 2.2. Phƣơng pháp tiến hành ............................................................................. 33 2.3. Các phƣơng 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 2.3.3. Xác định đặc tính hoá lý của sợi PP và của sản phẩm ghép PP-MMA, PP-EA .......................................................................................................... 37 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 39 ii 3.1. Các yếu tố ảnh hƣởng 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 hƣởng của tỉ lệ thể tích dung môi DMF/1g PP ......................... 39 3.1.2. Ảnh hƣởng của thời gian ................................................................... 40 3.1.3. Ảnh hƣởng của nhiệt độ .................................................................... 40 3.1.4. Ảnh hƣởng của nồng độ chất tạo lƣới AIBN .................................... 41 3.1.5. Ảnh hƣởng của tỉ lệ thể tích MMA/1g PP đến quá trình ghép ......... 42 3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng 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 hƣởng của tỉ lệ thể tích dung môi DMF/1g PP ......................... 43 3.2.2. Ảnh hƣởng của thời gian ................................................................... 44 3.2.3. Ảnh hƣởng của nhiệt độ .................................................................... 45 3.2.4. Ảnh hƣởng của nồng độ chất tạo lƣới AIBN .................................... 46 3.2.5. Ảnh hƣởng của tỉ lệ thể tích EA/1g PP ............................................. 47 3.3. Tính chất cơ lý của vật liệu đƣợc tổng hợp từ PP .................................... 48 3.3.1. Phổ hồng ngoại FTIR của PP và sản phẩm ghép .............................. 48 3.3.2. Phân tích nhiệt TGA và DSC ............................................................ 50 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 55 iii 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 lƣợng iv 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 trƣơng 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 v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thống kê số vụ và tổng lƣợng 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 hƣởng của của tỉ lệ thể tích dung dung môi DMF/1g PP .......... 39 Bảng 3.2: Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất ghép và hấp thu dung môi chloroform, benzen và toluen ............................................................. 40 Bảng 3.3: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất ghép và hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen ............................................................... 41 Bảng 3.4: Ảnh hƣởng của nồng độ AIBN đến hiệu suất ghép và hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen ........................................................ 41 Bảng 3.5: Ảnh hƣởng 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 hƣởng của của tỉ lệ thể tích dung dung môi DMF/1g ................ 43 Bảng 3.7: Ảnh hƣởng của thời gian đến hiệu suất ghép và độ hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen ............................................................... 44 Bảng 3.8: Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến hiệu suất ghép và độ hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen ............................................................... 45 Bảng 3.9: Ảnh hƣởng của nồng độ AIBN đến hiệu suất ghép và hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen ........................................................ 46 Bảng 3.10: Ảnh hƣởng của tỉ lệ thể tích EA/1g PP đến hiệu suất ghép và hấp thu dung môi cloroform, benzen và toluen ............................................... 47 vi 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 lƣợng 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 trƣờng. 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 phƣơng pháp xử lý các sự cố tràn dầu nhƣ: phƣơng pháp cơ học, phƣơng pháp hoá học, phƣơng pháp vật lý, phƣơng pháp sinh học, phƣơng pháp hoá lý… Gần đây, phƣơng pháp hoá lý sử dụng polyme hấp thu dầu đƣợc ứng dụng nhiều. Có nhiều loại polyme khác nhau sử dụng hấp thu dầu trên mặt nƣớc từ các polyme thiên nhiên nhƣ sợi bông, sợi gỗ, bột gỗ, vỏ cây… và các polyme tổng hợp, các polyme này có đặc điểm là ƣa dầu và kị nƣớc. Vật liệu hấp thu dầu là các polyme có ƣu điểm: hấp thu dầu cao, tỷ trọng nhỏ hơn so với nƣớc biển nên có thể nổi trên mặt nƣớc 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 trƣờng, nhằm chế tạo ra vật liệu hấp thu dầu có nhiều ƣu 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 hƣởng 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), etyl etacrylat (EA) 1 + Khảo sát các yếu tố nhƣ nhiệt độ, thời gian, nồng độ chất tạo lƣới azobisisobutyronitrile (AIBN), tỉ lệ thể tích monome/1g PP của phản ứng trùng hợp MMA với PP đến hiệu suất ghép và khả năng hấp thụ dung môi cloroform, benzen và toluen. + Khảo sát các yếu tố nhƣ nhiệt độ, thời gian, nồng độ chất tạo lƣới azobisisobutyronitrile (AIBN), tỉ lệ thể tích monome/1g PP của phản ứng trùng hợp EA với PP đến hiệu suất ghép và khả năng hấp phụ dung môi cloroform, benzen và toluen. 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Sự cố tràn dầu và các phƣơng 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 nhƣ dung môi, phân bón hóa học, nhựa, thuốc trừ sâu, nhựa đƣờng ... 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 lƣợng các n-parafin trong dầu mỏ thƣờng 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 lƣợng của chúng có thể thay dổi từ 30- 60% trọng lƣợng. - Các hydrocacbon thơm hay các aromatic. Số nguyên tử cacbon của các hydrocarbon trong dầu thƣờng từ C5 – C60 (từ C1 đến C4 nằm trong khí). 1.1.2. Ảnh hƣởng của ô nhiễm dầu đến đời sống con ngƣời Tràn dầu là sự giải phóng hydrocarbon dầu mỏ lỏng vào môi trƣờng do các hoạt động của con ngƣời. Tràn dầu thƣờng xảy ra trong các hoạt động tìm kiếm, thăm dò, khai thác, vận chuyển, chế biến, phân phối và lƣu trữ dầu khí và 3 các sản phẩm của chúng. Khi dầu thô và các sản phẩm dầu mỏ tràn ra ngoài môi trƣờng sẽ gây phá hủy nhiều hệ sinh thái khác nhau. Dầu thô bị tràn ra môi trƣờng biển sẽ lơ lửng trên mặt nƣớc bởi tỷ trọng của nó nhỏ hơn nƣớc biển. Tỷ trọng trung bình của dầu khoảng 0,83-0,95, trong khi đó tỷ trọng của nƣớc nguyên chất là 1,0 và của nƣớc biển là 1,025 [3]. Do dầu nổi trên mặt nƣớc 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 trƣớc khi bờ biển này đƣợc làm sạch. Các hiện tƣợng rò rỉ, phụt dầu, vỡ đƣờng 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 dƣới đây sẽ đƣợc gọi tắt là dầu) thoát ra ngoài gây ô nhiễm môi trƣờng, ảnh hƣởng 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 đƣợc xem nhƣ sự giải phóng vào môi trƣờng do rò rỉ tự nhiên từ các cấu trúc địa chất chứa dầu dƣới đáy biển do các hoạt động của vỏ trái đất gây nên nhƣ động đất... Số lƣợng 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 lƣợng lớn (trên 700 tấn) là không nhiều so với những vụ tràn dầu nhỏ (từ dƣới 7 tấn đến dƣới 700 tấn) và theo số liệu phân tích thống kê thì những vụ tràn dầu lớn thƣờng ít có khả năng xảy ra hơn. Và số vụ tràn dầu qua các năm có xu hƣớng 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 lƣợng dầu tràn trên 7 tấn, và tổng lƣợng dầu tràn là 1 138 000 tấn, nhƣng hết 830 000 tấn (chiếm 73% số lƣợng dầu tràn) chỉ xảy ra trong 10 vụ (chiếm 3%). Điều đó chứng tỏ rằng, với công nghệ hiện đại, việc xảy ra các sự cố tràn dầu với lƣợng lớn là điều có thể xảy ra và thực tế đã xảy ra 4 nhƣ: 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 Tƣ. Bảng 1.1: Thống kê số vụ và tổng lƣợng dầu tràn từ năm 1997 tới năm 2007 của ITOPF. STT Năm 7- 700 tấn > 700 tấn Tổng lƣợng 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 Neptune Aries (Singapore) đâm vào cầu tàu cảng Cái Tiên trên sông Sài Gòn hồi tháng 10 năm 1994, làm tràn 1 584 tấn dầu DO và hơn 150 tấn xăng dầu các loại 5 từ đƣờng ống dẫn dầu của cầu cảng. Do ứng phó tràn dầu không kịp thời, nên toàn bộ vùng nƣớc 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 trƣờng. Nồng độ dầu trong bùn và nƣớc rất cao, ảnh hƣởng 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 ƣớc tính 28 triệu USD, song ta chỉ đòi đƣợc chủ tàu bồi thƣờng 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 trƣờng 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 đƣợc với nƣớc và có trọng lƣợng riêng nhẹ hơn nƣớc. Do đó, dầu khi bị tràn tạo ra một vệt dầu loang trôi trên bề mặt nƣớc. Ảnh hƣởng của một sự cố tràn dầu lên hệ sinh thái phụ thuộc vào các yếu tố, bao gồm: - Kích thƣớc và tính chất của vết dầu loang (một vết dầu tràn lớn tức thời sẽ lan rộng trên bề mặt đất và nƣớc nhanh hơn là một vết rò nhỏ) - Các đặc tính lý hóa và độc tính của mỗi loại dầu; các điều kiện hải dƣơng học (dòng chảy, thủy triều đối lƣu nƣớc), địa chất học… - Điều kiện nƣớc (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 hƣởng (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 nƣớc do dầu mỏ và sản phẩm của chúng (xăng, dầu bôi trơn, mazut…) thì làm giảm tính chất hóa lý của nƣớc nhƣ 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 nhƣ tạo ra lớp cặn đó làm ảnh hƣởng nghiêm trọng tới sinh vật biển. - Làm giảm chất lƣợng 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 thƣờng, phá hoại tập quán di cƣ, ảnh hƣởng đến cá con và ấu trùng, làm giảm thức ăn dự trữ, làm thay đổi vị trí cƣ 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 ƣớt 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 trƣờng sống của sinh vật biển do dầu che phủ phản ứng không cho ôxy và ánh sáng hòa tan, vận chuyển trong nƣớc. - Sự thấm ƣớt 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 thƣ. * 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 thụ 7 và trao đổi nữa, làm cho vai trò đệm, tính ôxy hóa, tính dẫn điện, dẫn nhiệt của môi trƣờng đất thay đổi mạnh, giảm tính dẻo và tính dính. - Dầu thấm qua đất đến mạch nƣớc ngầm làm ô nhiễm mạch nƣớc 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 đƣợc dầu). - Tác hại của dầu đối với môi trƣờng 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 nƣớc, các vùng đặc biệt dễ bị tổn thƣơng 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 đƣớc, môi trƣờng sống đầm lầy, bùn, phần đất cát thấp và tảo biển. Khi tràn ra, dầu có thể ảnh hƣởng đến môi trƣờng 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 thƣờng 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 lƣợng các hợp chất thơm có thể tan đƣợc trong nƣớc (alkyl benzen, naphtalene) trong dầu. Các loại dầu nhẹ thƣờng 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 thƣờng chứa một tỉ lệ lớn các hợp chất tan trong nƣớc và tƣơng đối dễ phân tán trong nƣớc. các loại này có thể gây ảnh hƣởng lớn đến các hệ sinh thái biển. Ảnh hƣởng của một sự cố tràn dầu lên động vật và thực vật phụ thuộc vào mùa, kích thƣớc 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 hƣởng đến toàn bộ số lƣợng trứng và ấu trùng sinh ra, thêm vào đó lá sự tử vong của các con lớn trƣởng 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 hƣởng. Ảnh hƣởng của các chất cặn bã dầu tích tụ trong mô các loài có giá trị thƣơng mại nhƣ trai, sò, loài giáp xác và cá đã đƣợc biết từ lâu. Việc tích tụ dầu bên trong các mô sinh vật khiến chúng có mùi và không thể tiêu thụ đƣợc trên thị trƣờng * 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 xƣơng sống khác nhƣ trai, sò, động vật da gai và loài giáp xác. Các cặn dầu và các phần dầu nhẹ dễ tan trong nƣớc hơn sẽ làm các loài cá và động vật không xƣơng 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 hƣởng nặng nề đến khả năng phát triển kinh tế xã hội của khu vực. Các bãi cát, bãi bùn (vùng kín gió): Ảnh hƣởng của sự cố tràn dầu lên các bãi cát và bãi bùn phụ thuộc vào kích thƣớc của trầm tích, năng lƣợng sóng cũng nhƣ các đặc tính lý hóa của dầu. Trong các khu vực tiếp xúc nhiều nhất với năng lƣợng sóng cao, dầu có thể bị thấm sâu bên trong lòng trầm tích đáy. Trong các trƣờng 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 đƣớc, do mực nƣớc lên xuống của thủy triều và vị trí ven biển của chúng nên dễ bị ảnh hƣởng bởi ô nhiễm dầu. Các dòng thủy triều và gió 9 thổi về bờ có thể đem các màng dầu vào khu rừng đƣớc, nơi mà tiếp xúc lý hóa với động và thực vật trong môi trƣờng dẫn đến việc tử vong quy mô lớn. Môi trƣờng sống trong rừng đƣớc rất đa dạng nuôi sống rất nhiều loài cá, động vật không xƣơng sống, chim, các loài thực vật và đóng vai trò vô cùng quan trọng đối với các hệ sinh thái biển. Đƣớc là môi trƣờng sống quan trọng và là nơi nuôi dƣỡng nhiều loài có giá trị thƣơng mại cao. Cung cấp đáng kể các chất hữu cơ cho nƣớc 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 nƣớc nông và thƣờng nổi rõ khi triều thấp, chúng dễ bị tổn thƣơng do ô nhiễm dầu vì dòng triều và gió về bờ có thể đƣa vết dầu về phía bờ. Ảnh hƣởng của việc suy thoái thảm rong biển, hồ và đầm lầy tƣơng tự nhƣ đối với đƣớc. Việc suy thoái sẽ dẫn đến các môi trƣờng sống này bị mất một số cá lớn và vừa, một số loài giáp xác có giá trị. Điều này sẽ ảnh hƣởng đến động vật bậc cao hơn ăn các sinh vật này và cũng ảnh hƣởng tới hệ sinh thái liền kề phụ thuộc vào các môi trƣờng sống này. Sinh sản của cá: cá có thể bị ảnh hƣởng 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 hƣởng bởi môi trƣờng sống của cá. Về ngắn hạn, các con cá trƣởng 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 nhƣ xuất hiện các tổn thƣơng ở mang, vây và mắt. Về lâu dài, sự ô nhiễm do dầu dẫn đến việc làm giảm tốc độ tăng trƣởng, sự sinh sản chậm, làm tăng tính dễ bị tổn thƣơng 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 đƣợc thu gom sẽ làm suy giảm lƣợng 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 tƣợng 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 trƣờng làm cá chết hàng loạt do thiếu oxy hòa tan trong nƣớc. 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 dƣỡng, dẫn đến doanh thu của ngành du lịch đã bị thiệt hại nặng nề. Ngoài ra, dầu tràn làm ảnh hƣởng 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 đƣờng thủy bị hƣ hỏng hoặc bị ăn mòn. Sự cố môi trƣờng tràn dầu có thể đƣợc xem là một trong những dạng sự cố gây ra tổn thất kinh tế lớn nhất trong các loại sự cố môi trƣờng do con ngƣời 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 nƣớc trên thế giới cũng nhƣ ở Việt Nam, các biện pháp thƣờng đƣợc 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 đƣợc quây lại dùng máy hớt váng dầu hút dầu lên kho chứa. Ƣu điểm của biện pháp này là ngăn chặn, khống chế và thu gom nhanh chóng lƣợng dầu tràn tại hiện trƣờng. 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 tƣơng dầu - nƣớc; 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 nhƣ vi khuẩn, nấm mốc, nấm men... Tuy nhiên, khi xảy ra sự cố tràn dầu thì biện pháp cơ học đƣợc 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, nhƣng 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 đƣợc tiến hành bằng các công cụ kỹ thuật cao hoặc đơn giản nhƣ 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 nƣớc cho dầu thấm vào, sau đó vớt lên gom giữ vào nơi an toàn. Trƣờng 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 thƣờng 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 đƣợc ƣu tiên bảo vệ. Khi dầu đã lan và dạt vào bờ, cần nhanh chóng và bằng mọi biện pháp, mọi phƣơng tiện, từ thô sơ (nhƣ xẻng, xô, chậu ...) cho tới hiện đại (nhƣ xe hút nƣớc, 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 (nhƣ đất, cát, cành cây, rác bám dầu v.v...) cần gom về một nơi, ngăn quây cách ly không cho thấm ra môi trƣờng xung quanh và sẽ đƣợc cơ quan chuyên môn hƣớng dẫn xử lý. Ngoài các biện pháp cần thiết khẩn cấp nêu trên, các nƣớc tiên tiến đã sử dụng các công cụ hỗ trợ để giúp công tác khắc phục sự cố có hiệu quả hơn nhƣ: sử dụng vệ tinh để theo dõi các vệt dầu loang theo hƣớng 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 đƣợc 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 hƣởng nghiêm trọng tới môi trƣờng và sinh thái dù ở bất cứ địa điểm nào. Những ảnh hƣớng và thiệt hại của nó tới môi trƣờng khó mà đánh 12