Ô nhiễm dầu mỏ và sản phẩm dầu mỏ trong đại dương

Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG MỤC LỤC Trang BẢN CHẤT VÀ ĐẶC TÍNH CỦA DẦU MỎ NGUỒN GỐC CỦA Ô NHIỄM DẦU 2.1 Do tàu chở dầu bị tai nạn, đắm đại dương 2.2 Hoạt động hệ thống cảng biển vùng nước ven bờ 2.3 Do cố giàn khoan dầu 2.4 Ơ nhiễm dầu q trình khai thác dầu thềm lục địa 10 2.5 Ơ nhiễm dầu q trình chế biến dầu sở lọc dầu ven biển 10 2.6 Do rò rỉ, tháo thải đất liền 10 2.7 Do đánh đắm giàn chứa dầu hạn 10 2.8 Do chiến tranh vùng vịnh 11 DIỄN BIẾN CÁC HYDRO CACBUA DẦU TRONG NƢỚC BIỂN VÀ ĐẠI DƢƠNG 12 SỰ BIẾN ĐỔI CỦA DẦU TRONG MÔI TRUỜNG NƢỚC BIỂN VÀ ĐẠI DƢƠNG 16 4.1 Biến đổi thành phần hóa học (sự phong hóa dầu) 17 4.1.1 Sự bay (evaporation 18 4.1.2 Quang hóa – oxy hóa (photochemical oxidation) 20 4.1.3 Thối hóa sinh vật (biodegradation) 20 4.1.4 Hòa tan (dissolution) 20 4.1.5 Nhũ tương hóa (emulsification 21 4.2 Quá trình biến đổi vật lý 22 ẢNH HƢỞNG CỦA Ô NHIỄM DẦU ĐỐI VỚI MÔI TRƢỜNG BIỂN VÀ SINH VẬT 24 BIỆN PHÁP XỬ LÝ Ô NHIỄM DẦU 27 - Trang - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG 6.1 Xử lý dầu phương pháp học 27 6.2 Xử lý phương pháp vi sinh 28 6.3 Xử lý phương pháp hóa học 30 KẾT LUẬN 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 - Trang - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG BẢN CHẤT VÀ ĐẶC TÍNH CỦA DẦU MỎ: Dầu thơ thành phần rút từ dầu thô chủ yếu gồm cacbua hydro tức chất chứa cacbon hydro Ngƣời ta phân làm loại:  Các cacbua hydro khơng vịng bão hịa cịn gọi cacbua paradin có công thức chung là: CnH2n+2 nhƣ metan (CH4), etan (C2H6),…  Các cacbua hydro vòng bão hòa hay cacbua naphten có cơng thức chung là: CnH2n nhƣ cyclopentan (C5H10), cyclohexan (C6H12),…  Các cacbua hydro vịng khơng bão hịa hay cacbua hydro thơm có cơng thức chung là: CnH2n-6 nhƣ bezen (C6H6), toluen (C7H8),… Bên cạnh chất thuộc nhóm thƣờng hay gặp nhiều loại dầu mỏ ta gặp: Các cacbua hydro khơng vịng bão hịa gọi olefin có cơng thức chung là: CnH2n Các cacbua hydro khơng bão hịa dietylen có cịn gọi diolefin có cơng thức chung là: CnH2n+2 Các cacbua hydro khơng bão hịa axetylen có cơng thức chung là: CnH2n-2 Các cacbua hydro hình thành từ phối hợp nhân chuỗi ghép chúng vào nhiều họ nêu Nếu cacbua hydro thuộc lớp sau thể với tỷ lệ nhỏ dầu mỏ tự nhiên chúng lại giữ vai trị quan trọng sản phẩm thu đƣợc trình biến đổi phân tử dầu mỏ tự nhiên phƣơng pháp cracking Nói chung loại dầu mỏ thƣờng đƣợc nhà lọc dầu xếp thành lớp: parafin, naphten hay atphan hỗn hợp Các loại dầu mỏ có gốc parafin chứa lƣợng nhỏ sản phẩm atphan đƣợc đặc trƣng có mặt chủ yếu cacbua hydro - Trang - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG thuộc nhóm “khơng vịng bão hịa” kể loại cacbon nặng Các loại dầu thơ thƣờng chứa tỷ lệ cao sản phẩm nhẹ chất parafin đặc, thƣờng đƣợc hòa tan sản phẩm nhẹ nhƣng ngƣời ta trích xuất nhiều phƣơng pháp khác tùy theo chất kết tinh Các loại dầu có đặc tính naphten mạnh thƣờng hiếm, loại hỗn hợp chứa tỷ lệ quan trọng cacbua hydro chứa tỷ lệ cao khơng cacbua hydro parafin lại phổ biến Tất loại dầu mỏ chứa cacbua hydro thơm theo tỷ lệ biến thiên nhƣng nói chung thấp Mặc dù mức độ đa dạng thành phần lớn nhƣng loại dầu mỏ chứa tỷ lệ gần nhƣ không đổi cacbon (từ 82-85%) hydro (từ 1113%), hợp chất chủ yếu đó, dầu mỏ cịn có nitơ, tồn dƣới dạng tự do, đƣợc hòa tan cacbua hydro lỏng hay dƣới dạng hợp chất hữu khác Dầu mỏ có oxy thể dƣới dạng hợp chất chứa oxy gọi axit naphtenic Nhiều loại dầu thơ cịn chứa cacbon tự do, photpho, lƣu huỳnh dƣới dạng tự dƣới dạng sunfua hydro, có dƣới dạng hợp chất hữu Hàm lƣợng 2% cao (dầu thô Irắc), nhƣng có vài loại dầu thơ chứa đến 5-6% Cuối dầu mỏ chứa nƣớc dƣới dạng tạp chất khoáng nhƣ canxi, magie, silic, nhôm, sắt, kiềm vanađi Các dầu mỏ tự nhiên xét theo tính chất vật lý đa dạng chẳng khác xét theo thành phần hóa học chúng Một số thể dƣới dạng lỏng, số dƣới dạng nhớt Các loại lỏng thƣờng sáng màu, có màu vàng ngả sang màu đỏ hay màu nâu, gần nhƣ không màu Các loại nhớt thƣờng sẫm màu đến màu đen qua màu xanh Sự hấp dẫn theo mao dẫn thể xốp phụ thuộc vào trọng lƣợng vào thành phần hóa học Màu dầu biến thiên tùy theo chất thành phần bay - Trang - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG Một đặc tính loại dầu thơ, định hàm lƣợng chúng sản phẩm nhẹ dễ bay tỷ trọng chúng mà thông thƣờng đƣợc biểu thị độ API viết theo chữ đầu viện dầu mỏ Mỹ ( American Petrolium Institute) viện sáng lập thang chia độ Dầu mỏ có tỷ trọng biến thiên Một vài loại dầu mỏ mà ngƣời ta thấy Mêhico, Vênêzuela, Sieilia hay Ai Cập có tỷ trọng thấp (100 API) cao Một vài loại dầu mỏ khác ngƣợc lại lại nhẹ, nhƣ loại dầu thô Hassi Messaold (D = 0,80 tức 450API) hay nhẹ nhƣ loại dầu ngƣng Hassi R’Mel (D = 0,73 tức 620 API) Dầu mỏ dễ hịa tan loại dung mơi hữu thông thƣờng Dƣới tác dụng nhiệt, loại dầu thơ bay hơi, nhƣng chúng hỗn hợp nhiều chất theo tỷ lệ biến thiên nên nhiệt độ khơng giữ ngun q trình bay Nhiệt độ tăng theo bậc liên tiếp ứng với nhiệt độ sôi thành phần khác có dầu mỏ, điểm loại dầu mỏ đƣợc đặc trƣng nhiệt độ sôi đƣờng cong chƣng cất, biểu thị tỷ lệ phần trăm bay tùy theo nhiệt độ, cuối điểm cuối tức nhiệt độ tới tồn dầu thô bay hết Thực dƣới áp suất khí khơng thể đạt đƣợc điểm cuối mà không xảy tƣợng phân giải Dƣới áp suất khí quyển, loại dầu thơ lúc bắt đầu sơi xảy nhiệt độ sôi thấp 250C, loại dầu thơ nặng nhiệt độ lúc bắt đầu sơi là: 1000C Nhƣ ta thấy loại dầu thô đƣợc đặc trƣng chủ yếu chất tỷ lệ tƣơng ứng cacbua hydro tạo nên chúng Từ số liệu tốt tất đặc tính vật lý hóa học mà chúng vừa nhắc lại cách ngắn gọn NGUỒN GỐC CỦA Ô NHIỄM DẦU: - Trang - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG Dầu mỏ sản phẩm dầu mỏ ngày gây ô nhiễm trầm trọng bãi biển đại dƣơng Dầu mỏ xâm nhập vào nƣớc biển nhiều đƣờng Những đánh giá gần (Witherby Co Ltd,1991) rằng, lƣợng dầu đƣa vào biển nguồn lên đến 3,2 triệu năm, nguồn lớn lục địa (37% tổng số), chủ yếu chất thải từ ngành công nghiệp, thành phố… Dầu đƣợc thải bỏ hay rò rỉ tàu hoạt động biển, trƣớc hết tàu chở dầu vận chuyển tới nửa lƣợng dầu toàn giới khai thác đƣợc (khoảng tỉ tấn) chiếm tới 33% Dầu tràn tàu chở dầu gặp nạn đƣợc đánh giá 12%, từ khí xâm nhập xuống 9%, từ nguồn tự nhiên khác 7%, cịn dầu thất từ trình khai thác chiếm 2% tổng số dầu đổ vào biển đại dƣơng Những hiểm họa lớn dầu thƣờng liên quan tới tràn dầu giếng khoan từ tai nạn đắm tàu chở dầu biển Theo tài liệu Viện nguồn lợi giới (WRI, 1987) giai đoạn 1973- 1986 biển xảy 434 tai nạn số 53581 tàu chở dầu (chiếm 1,2%) làm tràn 2,4 triệu dầu Dầu đổ vào biển đƣợc sóng dòng nƣớc đƣa xa dạt vào bờ xáo trộn xuống lớp nƣớc sâu đáy biển Trong cảng bị nhiễm nặng, dầu tích tụ đáy với hàm lƣợng chiếm đến 20% trọng lƣợng chất đáy Theo thống kê Viện Hàn Lâm Khoa Học Mỹ (1973): bình qn hàng năm có khoảng 6,113 triệu dầu ngƣời đƣa xuống biển đại dƣơng, đó:  Vận tải đƣờng biển: 2,133 triệu / năm  Khai thác khơi: 0,80 triệu / năm  Do vấn đề lọc sạch, xử lý bờ biển: 0,20 triệu / năm  Chất thải công nghiệp: 0,30 triệu / năm  Chất thải đô thị, thành phố: 0,60 triệu / năm  Chất thải cửa sông: 1,60 triệu / năm  Thẩm thấu tự nhiên: 0,60 triệu / năm - Trang - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG  Rơi từ khí xuống: 0,60 triệu / năm 2.1 Do tàu chở dầu bị tai nạn, đắm đại dƣơng: Đây nguyên nhân quan trọng gây ô nhiễm biển đại dƣơng 60% tổng sản lƣợng dầu mỏ khai thác đƣợc giới đƣợc vận chuyển đƣờng biển Theo tài liệu Viện nguồn lợi giới (WRI,1987) giai đoạn 1973 – 1986 biển xảy 434 tai nạn tổng số 53581 tàu chở dầu làm tràn 2,4 triệu dầu Ơ nhiễm biển từ tàu gây từ nguồn: dầu đổ biển từ tai nạn tàu chiếm 15% dầu thải biển từ hoạt động tàu chiếm 85% - Trang - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG Các vụ tai nạn tàu thuyền gây tràn dầu ô nhiễm dầu giới: Lƣợng dầu Tên tàu Năm Địa điểm (tấn) Bờ biển Tobago, Đông Atlantic Empress 1979 287000 Ấn ABT summer 1991 700 hải lý cách Angola 260000 Castillo de Bellver 1983 Vịnh Saldanha, Nam Phi 252000 Amoco Cadiz 1978 Bờ biển Brertagno, Pháp 223000 Haven 1991 Genoa, Italia 144000 700 hải lý cách Nova Odyssey 1988 132000 Scotia, Canada Torrey Canyon 1967 Đảo Scilly, Anh 119000 Urquiola 1976 La Coruna, Tây Ban Nha 100000 Hawaiian Patriot 1977 300 hải lý cách Honolulu 95000 Indipendenta 1979 Boxpho, Thổ Nhĩ Kỳ 95000 Jakob Maersk 1975 Oporto, Bồ Đào Nha 88000 Braer 1993 Quần đảo Shetland, Anh 85000 120 hải lý cách bờ Đại Khark 1989 80000 Tây Dƣơng Maroc Agean Sea 1992 La Coruna, Tây Ban Nha 74000 Sea Empress 1996 Milford Haven, Anh 72000 Bờ biển Maputo, Katina P 1992 72000 Modambich Vùng vịnh, 20 hải lý Nova 1985 70000 khơi Iran 55 hải lý khơi Assimi 1983 53000 Muscat, Ô man Metula 1974 Eo Magelang, Chile 50000 Bờ biển Cape Agulhas, Wafra 1971 40000 Nam Phi Exxon Valdez 1989 Alaska, Mỹ 37000 2.2 Hoạt động hệ thống cảng biển vùng nƣớc ven bờ: - Trang - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG Hoạt động cảng biển nguồn gây ô nhiễm quan trọng Nƣớc thải chứa dầu nƣớc tràn mặt có chứa dầu bến cảng nguồn gây ô nhiễm dầu vùng nƣớc cảng biển Bên cạnh đó, hoạt động tàu thuyền biển quanh vùng nƣớc cảng gây ô nhiễm dầu thải đổ nƣớc thải chứa dầu (nƣớc canh), đặc biệt tàu chở dầu Hiện nay, Việt Nam có 90 cảng lớn nhỏ, có cảng lớn :Cái Lân, Hải Phòng, Đà Nẵng, Quy Nhơn, Sài Gòn, Vũng Tàu, Thị Vải Theo số liệu thống kê năm 2000, đội tàu Việt Nam nhỏ già nua (trung bình 1617 năm); gồm:  130 tàu trọng tải từ 1000  122 tàu trọng tải từ 1000-5000  120 tàu trọng tải từ 5000-10000  30 tàu trọng tải 10000 2.3 Do cố giàn khoan dầu: Trong hoạt động dầu khí ngồi khơi, chất thải có khối lƣợng đáng kể gồm nƣớc vỉa, dung dịch khoang (DDK), mùn khoang (MK), nƣớc dằn, nƣớc chỗ Một số chất thải có khối lƣợng nhỏ cát khai thác, nƣớc rửa mặt boong, dung dịch hoàn thiện dung dịch bảo dƣỡng giếng, dung dịch chống phun trào, nƣớc làm mát, khí thải… đó, DDK MK đƣợc xem chất thải gây ô nhiễm nặng nề đáng quan tâm Ngoài ra, nƣớc khai thác (gồm nƣớc vỉa, nƣớc bơm ép, hóa chất đƣợc tuần hoàn xuống giếng thêm vào tách dầu nƣớc ) có tỉ lệ dầu nƣớc đáng kể Thống kê Parcom (1991) cho thấy 20% dầu thải biển Bắc nƣớc khai thác Trong q trình khai thác dầu ngồi biển khơi xảy cố dầu phun lên cao từ giếng dầu thiết bị van bảo hiểm giàn khoan bị hỏng, dẫn đến khối lƣợng lớn dầu tràn biển làm cho vùng biển rộng - Trang - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG lớn bị ô nhiễm Ngƣời ta ƣớc tính hàng năm có khoảng triệu dầu mỏ tràn mặt biển cố giàn khoan dầu 2.4 Ơ nhiễm dầu trình khai thác dầu thềm lục địa: Trong trình khai thác dầu thải lƣợng lớn nƣớc thải có chứa dầu Ngồi phải kể đến cố gây tràn dầu biển trình khai thác dầu thềm lục địa nhƣ cố làm vỡ ống dẫn dầu, cố va chạm tàu chở dầu vào giàn khoan biển Ở Việt Nam, sản lƣợng khai thác dầu khí tăng hàng năm, cụ thể: 1976: 8,8 triệu 1997: 9,8 triệu 1998: 12,5 triệu 1999: 15,0 triệu Các giàn khoan dầu chủ yếu thềm lục địa Việt Nam, số Vịnh Bắc Bộ khơi Trung Bộ Sự phát triển dầu khí kèm theo nguồn nhiễm: nhiễm thƣờng xuyên (do dầu thất thoát, thải nƣớc có chứa dầu) cố tràn dầu 2.5 Ơ nhiễm dầu trình chế biến dầu sở lọc dầu ven biển: Dầu nguyên khai không sử dụng mà phải qua chế biến, nhà máy lọc dầu nguồn gây ô nhiễm dầu vùng biển ven bờ Nƣớc thải nhà máy lọc dầu thƣờng chứa hỗn hợp chất khác nhƣ: dầu mỏ nguyên khai, sản phẩm dầu mỏ, loại nhựa, asphalt hợp chất khác 2.6 Do rò rỉ, tháo thải đất liền: Trong q trình dịch vụ, sản xuất cơng nghiệp, khối lƣợng dầu mỏ bị tháo thải qua hoạt động cơng nghiệp vào hệ thống cống nƣớc nhà máy đổ - Trang 10 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG Quá trình phong hóa dầu 4.1.2 Quang hóa – oxy hóa (photochemical oxidation) Phản ứng xảy dƣới tác dụng oxy tự xạ mặt trời Phản ứng xảy phụ thuộc vào thành phần dầu độ đậm đặc dầu (quyết định khả hấp thụ xạ mặt trời oxi tự do) Nhóm aromatic cycloalkan có xu hƣớng phản ứng nhanh nhóm dây thẳng Những kim loại dầu cung có vai trị định trong phản ứng này: V đóng vai trị thúc đẩy oxi hóa, ngƣợc lại chất giàu S làm giảm q trình oxi hóa Sản phẩm trình acid, alcol, eter peroxit phức hợp cacbonyl hai nhóm trên, sản phẩm hịa tan nhanh chóng, dễ đƣợc pha lỗng tự nhiên Bên cạnh q trình oxi hóa tạo váng dầu phần tử nặng (nhựa) tổn mơi trƣờng lâu 4.1.3 Thối hóa sinh vật (biodegradation) - Trang 20 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG Đây q trình thối hóa dầu sinh vật hấp phụ Các sinh vật ƣa dầu nhƣ vi khuẩn, rêu rong, men hấp thụ phần hydrocacbon, phản ứng xảy nơi tiếp xúc nƣớc – dầu  Alkan nhẹ, nhóm dây thẳng khoảng C10 – C25, đƣợc tiêu thụ nhanh chóng rộng rãi nhất, sau đến alkan nặng  Aromatic bị công trƣớc, aromatic đa nhân đƣợc tiêu thụ chậm Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình thối hóa sinh vật T o, oxy chất dinh dƣỡng, chủ yếu hỗn hợp N P Khi dầu bị hút vào tầng trầm tích, phản ứng xảy chậm thiếu oxy chất dinh dƣỡng 4.1.4 Hòa tan (dissolution) Xảy phần bên dƣới vệt dầu, thành phần hydricacbon nhẹ hòa tan mạnh nƣớc biển, nhiên, mẫu nƣớc biển, hàm lƣợng chúng thấp tác dụng bay 4.1.5 Nhũ tương hóa (emulsification) Đây kiểu phát tán quan trọng dầu Sóng biển xáo trộn mặt nƣớc đóng vai trị tích cực việc hình thành nhũ tƣơng Các giọt nhũ tƣơng thƣờng tồn nƣớc biển lâu đƣợc vận chuyển xa Các giọt nhũ tƣơng có kích thƣớc thay đổi từ 5µm đến vài mm, phân bố đến độ sâu 30m thể lan tỏa đến 250 km (Forester – 1971 Hydrocacbon/bè dầu thô Parafin thông thƣờng Chỉ số cacbon Khả hòa tan (mg/l) C5 40 C6 10 - Trang 21 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG Aromatic C7 C8 C12 0.01 C30 0.02 C6 (benzen) 1800 C7 (toluen) 500 C8 (xylen) 175 C9 50 (alkylbenzen) C14 Kerozen 0.075 (antracen) Gas oil C18 (chrysen) 0.02 Lube oil C10 – C17 0.2 – 0.001 Bitumen C16 – C25 x 10-4 – x 10-8 C=23 – C37 x 10-7 – x 10-14 >C37 < x 10-14 Bảng 6: Khả hịa tan hydrocacbon dầu thơ nước Các nhũ tƣơng dầu – nƣớc tạo thành đám bọt màu nâu gọi “bọt chocolat” khó phá hủy Một phần nhũ tƣơng bị hòa tan dần, phần bị vi sinh vật hấp phụ, phần lại bám vào trầm tích Lắng đọng (sedimentation): Các thành phần cặn có tỷ trọng > trạng thái tar/gum lơ lửng phần đáy bồn nƣớc Ở đáy bồn nƣớc, tar/gum đƣợc trầm tích vơ hấp phụ gây trầm tích lắng, tự chúng trầm lắng trực tiếp, phần tar/gum cịn lƣu giữ môi trƣờng thời gian dài Half life: Là thời gian cần thiết để thu hồi 50% lƣợng dầu bị đổ - Trang 22 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG Thí dụ: loại dầu có half life 4g, đổ mơi trƣờng 30 sau cịn thu hồi 15 tấn; sau 7.5 tấn, Sau half life cịn thu hồi 1% lƣợng dầu đổ Half life dầu đƣợc xác định đặc điểm vật lý hóa học dầu Do phong hóa dầu xảy sau dầu phơi bày bề mặt; nên thời gian ngắn half life thay đổi Ngoài yếu tố thời tiết khí hậu tác động trực tiếp tren half life dầu Thí dụ: Khi thời tiết xấu dầu nhóm Ⅲ bị tan khoảng thời gian tƣơng thời gian half life nhóm Ⅱ (nhẹ hơn) Ngƣợc lại điều kiện lạnh n tĩnh có thời gian biến đổi nhƣ nhóm Ⅳ 4.2 Q trình biến đổi vật lý Sự lan truyền: Đây trình xảy mạnh mẽ dễ quan sát dầu đổ mơi trƣờng, q trình lan truyền, vệt dầu ban đầu nhanh chóng bị trãi mỏng dàn rộng mặt nƣớc Quá trình lan truyền xảy dƣới tác dụng lực, trọng lực lực căng bề mặt Về lý thuyết lan truyền dừng lại lực căng đạt tới cân Quá trình lan truyền chia thành giai đoạn tóm lƣợc nhƣ sau:  Giai đoạn – giai đoạn trọng lực (gravity assisted spreading) Trọng lực đóng vai trị quan trọng việc làm di chuyển vệt dầu khối lƣợng dầu định tốc độ lan truyền Do thành phần dầu ban đầu bị thay đổi phơi bày bề mặt trọng lực dầu biến đổi theo thời gian nên cân trọng lực thay đổi Nhìn chung, khối lƣợng dầu lớn, giai đoạn trọng lực chiếm thời gian quan trọng, nghĩa dầu lan truyền nhanh; ngƣợc lại đổ dầu từ từ giai đoạn có vai trị yếu  Giai đoạn – giai đoạn lực căng bề mặt (surface tension) - Trang 23 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG Trong giai đoạn này, vệt dầu lan truyền dƣới tác dụng lực lan truyền (F) để hƣớng đến sực cân lực căng bề mặt đới tiếp xúc dầu – nƣớc theo công thức: F (ergs/cm2) = γω – γ0 – γ0/ω Trong đó: γω - lực căng bề mặt nƣớc (tính theo dynes/cm) γ0 - lực căng bề mặt dầu γ0/ω - lực căng mặt tiếp xúc dầu – nƣớc Thí dụ: dầu thơ Kuweit: F = +11 ergs/cm2 Sự lan truyền dừng lại lực căng bờ mặt trạng thái cân Đối với dầu tràn nhỏ hay đổ dần giai đoạn đến sớm (có thể sau vài giờ) chiếm phần quan trọng  Giai đoạn – Phá vỡ cá vệt dầu (drifting) Vệt dầu bị phá thành băng, dải kéo dài song song với hƣớng gió Có hai nhóm yếu tố ảnh hƣởng đến truyền dầu: Các yếu tố trong: liên quan đến thành phần dầu, dầu có độ nhớt di chuyển hơn, lan truyền chậm Dầu có pour point cao khó di chuyển , To khơng khí < To pour point dầu khó lan truyền Các yếu tố mơi trường: To khơng khí, gió, dịng chảy dịng thủy triều ảnh hƣởng đến tốc độ lan truyền hƣớng lan truyền Bán kính lan truyền điều kiện lý tƣởng: πR2max=A = 105 V 0.25 Bề dày lớp dầu: hd = V/A A: diện tích lớp dầu (m2), V: thể tích dầu tràn (m3) ẢNH HƢỞNG CỦA Ô NHIỄM DẦU ĐỐI VỚI MÔI TRƢỜNG BIỂN VÀ SINH VẬT: Tràn dầu ảnh hƣởng lên loài sinh vật biển sâu đại dƣơng loài sinh sống gần bờ - Trang 24 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG Ảnh hƣởng hoạt động thăm dò khai thác dầu khí mơi trƣờng biển khơng lớn có cơng ƣớc quốc tế kiểm sốt vệc đổ thải từ giàn khoan Dầu tràn gây ảnh hƣởng kinh tế nghiêm trọng cho hoạt động ven biển cho ngƣời sử dụng biển Các hợp chất dầu tràn tác động nhƣ chất độc sinh vật, tồn mơi trƣờng thời gian dài chúng phá hủy hệ sinh thái Dầu tràn Sinh vật biển bị ảnh hƣởng nặng nề không nhiễm bẩn hóa học mà cịn thành phần độc tố dầu Hàng năm, bờ biển nƣớc Anh có khoảng 250000 chim bị chết Chỉ tính riêng vụ đắm tàu Torrey Canyon có 25000 chim thuộc 17 loài khác thiệt mạng Dầu xua đuổi đàn biển nhƣ làm biến loài cá Trích vùng đảo Hokaido (Nhật Bản) Các lồi cá nhuyễn thể có sức đề kháng dầu, dầu xâm nhập vào thể chúng, tích tụ mơ mỡ, có khả gây ung thƣ Động thực vật phù du biển bị chết lớp váng dầu ngăn cản oxi xâm nhập vào nƣớc biển Trong vụ tràn dầu tàu Tampico Marry (3-1975) vùng biển California, 1/3 tổng số loài rong biển biến Dầu làm chết - Trang 25 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG rạn san hô, dẫn tới xói mịn đảo vùng ven bờ Dầu làm hỏng rừng ngập mặn, làm nơi trú ngụ cung cấp thức ăn cho sinh vật biển Khi dầu xâm nhập vào bờ biển tạo thành váng lƣu động bãi biển Dầu nhiễm bẩn khu biển giải trí làm cho ngƣời lo lắng cản trở hoạt động nghỉ ngơi nhƣ tắm biển, bơi thuyền, lặn, thả neo, du lịch Các khách sạn, nhà hàng ngƣời sống nhờ vào du lịch bị giảm thu nhập Ngay bỏ nhiều công sức làm sạch, khơi phục lại thiên nhiên khu vực ô nhiễm nhiều thời gian để khôi phục niềm tin nơi công chúng Các nhà máy sử dụng nƣớc biển làm lạnh bị dầu làm ảnh hƣởng, gây tắc nghẽn, làm giảm suất máy Dầu trực tiếp làm tổn hại tàu thuyền, ghe lƣới đánh cá dụng cụ nuôi trồng thủy sản nhƣ gián tiếp làm suy giảm suất đánh bắt nuôi trồng lo lắng không tiêu thụ đƣợc sản phẩm bị sản xuất khu vực bị ô nhiễm Ngồi ra, ảnh hƣởng chất phân giải hóa học làm khu vực nhiễm bẩn có tác động gián tiếp hay trực tiếp loài động thực vật hoạt động ngƣời vùng bị ô nhiễm dầu - Trang 26 - Rừng ngập mặn cố bể thùng nhà máy LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lọc dầu, Panama, 1986 Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG Sự lây nhiễm loài sinh vật tùy theo độ nhạy cảm loài sinh vật biển Diễn tiến tác hại dầu tràn môi sinh nhƣ sau : - Với dây chuyền thức ăn : Dầu làm nhiễm độc phiêu sinh vật plankton Cá nhỏ ăn phiêu sinh vật, cá lớn ăn cá nhỏ Hải cẩu, cá voi, cá heo, chim ngƣời ăn cá Tất trúng độc - Với lồi hải sinh vật có vú : Dầu dính vào lơng lồi có vú, làm đặc tính cách nhiệt Khi thân nhiệt bị mất, thú chết Cá voi cá heo ngạt thở, bị chết dầu làm nghẹt đƣờng khí quản Dầu làm gan thận rái cá hải cẩu trúng độc, chúng thƣờng chết Hơi từ dầu bốc gây nạn ngộp thở - Với loài chim Chim ngộ độc cố rỉa lơng lơng chúng dính dầu Thƣờng chúng chết sau vài Khi lơng bị dính dầu, thân chim khơng giữ thân nhiệt Chỉ cần chừng inch thân chim hở vùng khí hậu lạnh chim chết Nếu dính nhiều dầu, - Trang 27 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG nặng, chim khơng bay đƣợc khơng bơi mà bị chìm Cho đến giọt dầu nhỏ làm chim khơng cịn đẻ trứng đƣợc - Với cá Dầu làm cá trúng độc nhanh dầu đƣợc hút qua mang cá hay cá ăn phải thức ăn dính dầu Dầu phá hủy trứng cá hay nhẹ hơn, làm thành cá "quái thai" - Trên bãi biển Khi dầu tràn vào bờ biển, không đƣợc làm sẽ, dầu thấm vào đất vùng bờ "chết" khơng cịn nơi sinh sống loài vật BIỆN PHÁP XỬ LÝ Ô NHIỄM DẦU: 6.1 Xử lý dầu phƣơng pháp học: Trong trƣờng hợp dầu tràn thành đám rộng vết dầu trƣớc tiên phải ngăn khơng cho vết dầu lan rộng, sau lấy dầu khỏi bề mặt biển Trong vùng nƣớc gần cảng, việc ngăn chặn lan truyền đám dầu sử dụng vật cản cần thiết kế dƣới dạng ống có chắn Khi dịng chảy có vận tốc khơng lớn 75 cm/s, ngƣời ta đặt chƣớng ngại vật tƣơng tự thành khúc hay dƣới góc so với bờ để dầu đƣợc dòng chảy đẩy vào phía bờ tích tụ lại Khi tốc độ dịng chảy dƣới 40 cm/s, sử dụng rào cản khí Khơng khí dƣới áp suất đƣợc đƣa vào ống dẫn có đục lỗ đặt dƣới đáy biển, bong bóng khí tạo nên dịng nƣớc thăng, dịng tạo nên sóng đứng mặt (hàng rào nƣớc) Nƣớc chảy ngƣợc theo hai phía rào cản ngăn cản chuyển động dầu Để bơm hút váng dầu ngƣời ta thƣờng sử dụng máy phân tách khác Thơng thƣờng thùng chứa hình phễu, gắn phao có bơm để hút lấy váng dầu với lớp nƣớc mỏng Một vài thiết bị có trang bị vách cản có cứng, gắn dƣới góc máy phân tách, cho phép tập trung dầu từ đám rộng tới 20m Công suất cảu máy phân tách dạng bè trôi 10 -100 dầu/giờ - Trang 28 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG Một phƣơng pháp tách váng dầu khác dựa độ nhớt cao dầu khả bám dính cảu lên bề mặt cứng Một số thu gom có chứa số lƣợng lớn dây truyền cu roa neopren, dây tiếp xúc với váng dầu dầu bị quét đƣa máy phân tách Tốc độ tách dầu từ váng phƣơng pháp 4500 lít/giờ Cơ sở số biện pháp thu gom dầu ngƣời ta lợi dụng tung tóe mặt biển parafin lỏng dung dịch phiến polyvinhil chất bay Sau ngƣng kết vật liệu đàu lại khoang xốp nó, cịn cục vón hỗn hợp đƣợc tách phƣơng pháp khác 6.2 Xử lý phƣơng pháp vi sinh Ba loại sản phẩm dùng để phân huỷ dầu thô vi sinh vật: LOT 11 (xử lý dầu thô tràn đất); SOT( xử lý dầu dạng rắn), LOT (xử lý dầu dạng lỏng) không làm tổn hại thân thiện với môi trƣờng, hiệu kinh tế cao việc làm nƣớc, đất ô nhiễm công nghiệp tràn dầu thô phân hủy sinh học - Sản phẩm LOT 11 đƣợc phun lên dầu tràn đất làm tan rã rửa trôi dầu để chúng thấm qua đất xốp Trong q trình bụi khoáng bao bọc hạt dầu kết tụ ngăn cho chúng không kết hợp thành hạt lớn Sự hợp mặt vật lý mùn đất trình phân huỷ học tự nhiên Thời gian để dầu thơ bị vi khuẩn phân huỷ hồn tồn khoảng từ 4-6 tháng nhiệt độ 200 -250 C - Sản phẩm SOT, xử lý dầu dạng rắn loại bột hỗn hợp khơng độc Hạt bột có kích cỡ khoảng 20 - 500 micron Khi rắc bột lên dầu tràn biển, thâm nhập bám chặt vào dầu hạt khống Để xử lý lít dầu cần phải rắc 5kg bột này, dầu vào bột, trở thành khối lỏng kết tủa nhƣ cặn dƣới biển (trầm tích biển) Ở cặn khơng gắn kết với trầm tích tự nhiên có mà thu hút vi sinh vật tồn tự nhiên (khoảng loài vi sinh vật) chúng làm phân hủy dầu thời gian khoảng tháng Sản - Trang 29 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG phẩm áp dụng tất loại dầu tự nhiên nhƣ nguyên chất hầu hết sản phẩm hóa dầu  Sản phẩm LOT xử lý dầu dạng lỏng hỗn hợp loại rƣợu khác không độc, chất đặc hồ tan với nƣớc Ngƣời ta dùng giải pháp phun thành tia chất lỏng lên dầu bị thấm sâu đất Dầu tự hoà tan tự phân huỷ đất phƣơng pháp sinh học với khoảng thời gian từ - tháng Với sản phẩm xử lý dầu dạng lỏng ngƣời ta tắm cho chim loại động vật khác bị nhiễm dầu tràn, nhƣ đá dọc bờ biển bãi biển bị ô nhiễm dầu tràn Ngồi cịn có : Chất hút dầu mặt nƣớc"Cellusorb" chất siêu thấm có khả hấp thụ hỗn hợp dầu tràn vãi dạng nguyên, nhũ hóa phần hay bị phân tán mặt nƣớc Cellusorb có khả hút tối đa gấp 18 lần trọng lƣợng thân, đặc biệt thích hợp cho xử lý tràn vãi dầu mặt nƣớc Cellusorb có đặc tính hút dầu khơng hút nƣớc Trong qui trình sản xuất, xơ bơng Cellusorb trải qua công đoạn đƣợc phun phủ lớp parafin mỏng Chính lớp parafin làm cho xơ bơng Cellusorb kị nƣớc Nhƣng tiếp xúc với dầu (kể dầu nhũ tƣơng nƣớc), lớp bọc parafin bị phá vỡ nhanh xơ tiếp xúc với dầu hút dầu.Cellusorb đƣợc sử dụng khu vực cảng, cầu tàu, vịnh, bãi biển, rừng ngập mặn nơi có nguy xảy cố tràn dầu nƣớc Khác với nhiều loại chất thấm khác, Cellusorb hút triệt để váng dầu, làm hồn tồn lớp óng ánh mặt nƣớc 6.3 Xử lý phƣơng pháp hóa học: Trong việc xử lý ô nhiễm dầu, phân hủy dầu biện pháp bắt buộc tổ chức thu hồi Hai phƣơng pháp phân hủy dầu đƣợc sử dụng sớm đốt dùng chất phân tán Biện pháp đốt ngày không đƣợc phép sử dụng để phá hủy vệt dầu môi trƣờng, mà thƣờng đƣợc sử dụng xử lý vật liệu ô nhiễm dầu - Trang 30 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Ô NHIỄM DẦU MỎ & SẢN PHẨM DẦU MỎ TRONG ĐẠI DƢƠNG Các chất phân tán dầu chế phẩm hóa học đƣợc sử dụng với điều kiện khống chế nghiêm ngặt Về bản, chất phân tán chất xúc tác bề mặt có cấu trúc phân tử phân cực, bên hấp phụ dầu (gốc oleophil) bên hấp phụ nƣớc (gốc hydrophil) Khi đƣợc phun vào váng dầu, chât phân tán tự tạo xếp làm giảm sức căng bề mặt mặ tiếp xúc dầu – nƣớc, làm cho dầu bị đánh mỏng thành giọt nhỏ, thƣờng nhỏ hay 0,2 mm, kết làm tăng tổng diện tích tiếp xúc bề mặt vệt dầu ban đầu Các giọt dầu bị phân hủy nhanh (dầu nhẹ), hay lắng chìm dần (dầu nặng) Các điều kiện để chất phân tán tác dụng đƣợc với váng dầu:  Điều kiện cần thiết để chất phân tán đƣợc lƣu giữ lâu vết dầu Chất phân tán đƣợc lƣu giữ mặt phân cách dầu – nƣớc lâu tốt,  Độ nhớt dầu khơng q lớn Nếu dầu có độ nhớt lớn chất phân tán bị trƣợt lớp dầu mà thấm vào bên Chất phân tán khó áp dụng dầu có độ nhớt 5000 – 10.000 centikoler dầu có pour point gần cận nhiệt độ môi trƣờng Trên biển chất phân tán phát huy hiệu loại dầu lỏng hay nhũ tƣơng dầu nƣớc, có độ nhớt khoảng