TIỂU LUẬN ứng dụng vi sinh vật trong xử lý ô nhiễm dầu mỏ

LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, dầu mỏ là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho con người. Bởi vậy, dầu mỏ được khai thác, vận chuyển, sử dụng ở khắp các châu lục và quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên, việc khai thác, vận chuyển và sử dụng dầu mỏ không đúng cách đã dẫn đến hiện trạng: một khối lượng dầu lớn đã bị tràn, rò rỉ vào môi trường sống của người và sinh vật, gây thiệt hại nặng nề về môi trường, kinh tế, đe dọa sức khỏe. Tràn dầu được coi là một thảm họa của môi trường, đòi hỏi con người phải tìm ra biện pháp tối ưu để xử lý kịp thời. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng hàm lượng dầu tràn có thể được xử lý bằng: các phương pháp vật lý như thu hồi bằng các thiết bị hút dầu hoặc đốt dầu ngày tại nơi bị ô nhiễm; các phương pháp hóa học như sử dụng hóa chất để kết tủa hoặc làm trung hòa dầu tràn. Tuy nhiên, những phương pháp này lại chỉ có ý nghĩa tạm thời bởi vì các loại hóa chất tồn dư sau khi xử lý lại ảnh hưởng tới hệ sinh thái và con người. Bởi vậy, ngay sau khi thực hiện các biện pháp xử lý nhanh, người ta áp dụng phương pháp sinh học: dùng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa dầu, để làm sạch triệt để môi trường. Rõ ràng, để phân hủy dầu hoàn toàn trong môi trường, tiết kiệm chi phí xử lý thì biện pháp sử dụng vi sinh vật là hiệu quả hơn cả. Bởi các vi sinh vật có khả năng phân hủy dầu mỏ là nhóm vi sinh vật phân bố rộng rãi trong môi trường. Chúng có khả năng oxy hóa các loại mạch hydrocarbon trong dầu mỏ, phá vỡ liên kết mạch Carbon bằng các chất hoạt hóa bề mặt sinh học từ đó làm sạch dầu có trong môi trường đất, nước. Do đó, chúng ta có thể kích thích cho vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên tăng cường hoạt động phân hủy chuyển hóa dầu hoặc bổ sung thêm những vi sinh vật được nuôi cấy, tuyển chọn trong phòng thí nghiệm. Phương pháp sử dụng vi sinh vật để xử lý ô nhiễm dầu được đánh giá cao vì không gây tác động xấu tới môi trường, sinh vật và không gây ô nhiễm thứ sinh KẾT LUẬN Tràn dầu hiện nay đang là một thảm họa của môi trường, gây ảnh hưởng đến hệ sinh thái, môi trường và con người. Ngoài những phương pháp cơ học và hóa học đang được sử dụng, xử lý dầu tràn bằng vi sinh vật cũng đang được ứng dụng rộng rãi và mang lại nhiều hiệu quả cao. Hiện nay các chế phẩm sinh học xử lý dầu tràn được nghiên cứu và ứng dụng khá nhiều. Việc ứng dụng vi sinh vật trong vấn đề xử lý dầu tràn biển mang lại hiệu quả rõ rệt. Một bãi biển bị hư hại do tràn dầu có thể được khôi phục hoàn toàn từ 2 – 5 năm khi được làm sạch bằng công nghệ vi sinh, nếu không nó sẽ mất 10 năm hoặc nhiều hơn để có thể khôi phục được. Ứng dụng vi sinh vật không chỉ để làm sạch môi trường biển sau khi tràn dầu mà nó còn sử dụng để khôi phục lại môi trường ban đầu. Công nghệ vi sinh vật ứng dụng là một công nghệ hứa hẹn rất lớn cho tương lai. Nó đang được áp dụng trong một số lĩnh vực tương đối mới, nhưng nó có khả năng tiết kiệm tiền bạc, thời gian, khôi phục hoàn toàn hệ sinh thái, phá hủy chất ô nhiễm, tạo nhiều đột phá trong tương lai. Các sản phẩm mới của công nghệ vi sinh được sáng tạo cụ thể phù hợp với môi trường bị ô nhiễm.

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

Trường đại học Khoa học Tự nhiên

ỨNG DỤNG VI SINH VẬT TRONG XỬ LÝ

Ô NHIỄM DẦU MỎ

HN.2011

Trang 2

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, dầu mỏ là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho con người Bởi vậy, dầu mỏ được khai thác, vận chuyển, sử dụng ở khắp các châu lục và quốc gia trên thế giới Tuy nhiên, việc khai thác, vận chuyển và sử dụng dầu mỏ không đúng cách đã dẫn đến hiện trạng: một khối lượng dầu lớn đã bị tràn, rò rỉ vào môi trường sống của người và sinh vật, gây thiệt hại nặng nề về môi trường, kinh tế, đe dọa sức khỏe

Tràn dầu được coi là một thảm họa của môi trường, đòi hỏi con người phải tìm

ra biện pháp tối ưu để xử lý kịp thời Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng hàm lượng dầu tràn có thể được xử lý bằng: các phương pháp vật lý như thu hồi bằng các thiết bị hút dầu hoặc đốt dầu ngày tại nơi bị ô nhiễm; các phương pháp hóa học như sử dụng hóa chất để kết tủa hoặc làm trung hòa dầu tràn Tuy nhiên, những phương pháp này lại chỉ có ý nghĩa tạm thời bởi vì các loại hóa chất tồn dư sau khi xử lý lại ảnh hưởng tới hệ sinh thái và con người Bởi vậy, ngay sau khi thực hiện các biện pháp xử lý nhanh, người ta áp dụng phương pháp sinh học: dùng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa dầu, để làm sạch triệt để môi trường Rõ ràng, để phân hủy dầu hoàn toàn trong môi trường, tiết kiệm chi phí xử lý thì biện pháp sử dụng vi sinh vật là hiệu quả hơn cả Bởi các vi sinh vật có khả năng phân hủy dầu mỏ là nhóm vi sinh vật phân bố rộng rãi trong môi trường Chúng có khả năng oxy hóa các loại mạch hydrocarbon trong dầu mỏ, phá vỡ liên kết mạch Carbon bằng các chất hoạt hóa bề mặt sinh học từ đó làm sạch

dầu có trong môi trường đất, nước Do đó, chúng ta có thể kích thích cho vi sinh

vật có sẵn trong tự nhiên tăng cường hoạt động phân hủy chuyển hóa dầu hoặc

bổ sung thêm những vi sinh vật được nuôi cấy, tuyển chọn trong phòng thí

nghiệm

Phương pháp sử dụng vi sinh vật để xử lý ô nhiễm dầu được đánh giá cao vì không gây tác động xấu tới môi trường, sinh vật và không gây ô nhiễm thứ sinh

Trang 3

I KHÁI QUÁT VẤN ĐỀ Ô NHIỄM DẦU Ở TRÊN THẾ GIỚI VÀ

VIỆT NAM.

1 Tình hình ô nhiễm dầu và tác động của ô nhiễm lên môi trường và sinh vật.

Dầu tràn là sự giải phóng hydrocarbon dầu mỏ lỏng vào môi trường do các

hoạt động của con người và gây ra ô nhiễm môi trường Thuật ngữ này thường đề cập đến các vụ dầu tràn xảy ra trong môi trường biển hoặc sông Dầu có thể bao gồm nhiều loại khác nhau từ dầu thô, các sản phẩm lọc dầu

(như xăng hoặc dầu diesel), bồn chứa dầu của các tàu, dầu thải hoặc chất

thải dính dầu Việc phát tán hoặc thậm chí hàng năm để có thể dọn sạch

Dầu cũng được giải phóng vào môi trường do rò rỉ tự nhiên từ các cấu trúc địa chất chứa dầu dưới đáy biển Hầu hết các vụ ô nhiễm dầu do con người đều từ hoạt động trên mặt đất, nhưng các vấn đề nổi trội đặc biệt hướng về các hoạt động vận chuyển dầu trên biển

a Tình hình ô nhiễm dầu trên thế giới.

 10 vụ tràn dầu lớn nhất lịch sử loài người

Trong những thập kỷ gần đây, thế giới đã phải trải qua nhiều vụ tràn dầu lịch sử, với hàng chục tấn dầu loang

+ Vụ tràn dầu Fergana Valley năm 1992: Gần 88 triệu gallon dầu thô đã bị tràn từ giếng dầu Fergana Valley, một trong những khu vực hoạt động năng lượng và chế biến dầu lớn nhất của Uzbekistan

Trang 4

Nơi diễn ra: Uzbekistan Số lượng dầu tràn: 87,7 triệu gallons

+ Vụ tràn dầu ABT Summer năm 1991: Trên hành trình tới cảng Rotterdam, con tàu chở dầu ABT Summer bất ngờ xảy ra vụ nổ trên tàu, gây bắt lửa khi nó vừa rời khỏi bờ biển Angola 1.400km Toàn bộ số dầu đã tràn lan trên diện tích lên tới 120km2 Tàu chở dầu ABT cũng cháy liên tục 3 ngày trước khi chìm

Nơi diễn ra: bờ biển Angola Số lượng dầu tràn: 80 triệu gallons

+ Vụ tràn dầu M/T Haven Tanker năm 1991: Con tàu chở dầu M/T Haven Tanker đã bị nổ ngoài khơi bờ biển Italy vì lý do kỹ thuật Con tàu bị nổ, kèm theo là cái chết của 6 thủy thủ cùng với 42 triệu gallons dầu lan ra khắp biển

Trang 5

Nơi diễn ra: Genoa, Italy Số lượng dầu tràn: 42 triệu gallons

+ Vụ tràn dầu trong chiến tranh vùng vịnh năm 1991: Trong chiến tranh vùng

vịnh năm 1991, khi quân đội Iraq rút khỏi Kuwait, họ đã mở tất cả van của giếng dầu và phá vỡ các đường ống dẫn dầu nhằm ngăn cản bước tiến của quân đội Mỹ Kết quả là, một lượng dầu lớn nhất trong lịch sử đã phủ lên vịnh Ba Tư Ước tính, số dầu loang tương đương 240 triệu gallon dầu thô Diện tích dầu loang có kích thước tương đương đảo Hawai

Nơi diễn ra: Kuwait Số lượng dầu tràn: 240 - 336 triệu gallons

+ Vụ tràn dầu tại giếng dầu Ixtoc năm 1979: Vào tháng 6 định mệnh năm 1979, một giếng dầu ở vịnh Campeche đã sụp đổ sau một vụ nổ khủng khiếp Từ đó

Trang 6

đến 10 tháng kế tiếp, ước tính có 140 triệu gallons dầu đã lan tràn trên vịnh Mexico

Nơi diễn ra: vịnh Campeche, Mexico Số lượng dầu tràn: 140 triệu gallons

+ Vụ tràn dầu Atlantic Empress năm 1979: Một đêm giông bão tháng 7/1979, tại vùng biển Carribe thuộc địa phận của Tobago, 2 chiếc tàu chở dầu cực lớn Aegean Captain và Atlantic Empress đã đâm vào nhau, gây ra vụ tràn dầu khủng khiếp Chiếc Atlantic Empress đã bốc cháy và nổ tung khi cách bờ biển

300 hải lý Toàn bộ thuyền viên của tàu thiệt mạng, cộng thêm gần 90 triệu gallon dầu đã tràn ra biển

Nơi diễn ra: Trinidad và Tobago, Tây Ấn Số lượng dầu tràn: 88,3 triệu

Trang 7

+ Vụ tràn dầu Nowruz Oil Field năm 1983: Vùng Nowruz Field Platform trên vịnh Ba Tư nằm trong khu vực chiến sự trong cuộc chiến Iran - Iraq Kết quả là, khoảng 1.500 thùng dầu bị tràn ra ngoài mỗi ngày Tổng số lượng ước tính khoảng 80 triệu gallons

Nơi diễn ra: vịnh Ba Tư Số lượng dầu tràn: 80 triệu gallons

+ Vụ tràn dầu Castillo de Bellever năm 1983: Ngày 6/8/1983, tàu Castillo de Bellver bị cháy ở ngoài khơi, phía Tây Bắc Capetown, Nam Phi Con tàu không được "cứu vãn", bị bỏ lại ngoài khơi xa Cảnh tượng cuối cùng là con tàu vỡ làm đôi và chìm xuống cùng toàn bộ số dầu chứa bên trong

Trang 8

Nơi diễn ra: ngoài khơi vịnh Saldanha, Nam Phi Số lượng dầu tràn: 78, 5 triệu

gallons

+ Vụ tràn dầu Amoco Cadiz năm 1978: Chiếc tàu chở dầu Amoco Cadiz đã mắc cạn ngoài vùng biển Brittany sau khi không thể cập bờ trong cơn bão biển Cùng với vụ tàu chìm là 68,7 triệu gallons dầu nhẹ đã tràn ra vùng biển của Pháp

Nơi diễn ra: vùng biển ngoài khơi Pháp Số lượng dầu tràn: 68,7 triệu gallons + Vụ tràn dầu Odyssey năm 1988: Vào tháng 11/1988, tàu chở dầu Odyssey của Libery bắt đầu chuyến đi lênh đênh trên biển Bắc bỗng vỡ làm đôi và chìm ngoài khơi Nova Scotia, Canada

Trang 9

Nơi diễn ra: biển Nova Scotia, Canada Số lượng dầu tràn: 43 triệu gallons

 Theo các nhà khoa học, hậu quả tác động của việc tràn dầu này có thể làm cho các loài chim bị nhiễm dầu, rùa biển bị chết, các bãi biển và những vùng đất ngập nước bị hư hại Tác động nghiêm trọng có thể xảy ra dưới biển mà không nhìn thấy được (ít nhất cho tới hiện nay) còn đáng lo ngại hơn những tác động truyền thống ở khu vực bờ biển Ở sâu dưới biển, tràn dầu đe dọa đến tất cả các loài sinh vật và ảnh hưởng dán tiếp đến các hệ sinh thái trên phạm vi lớn, mặc dù đánh giá về mối nguy hiểm vẫn chưa rõ ràng

Dầu thấm qua bộ lông của chim biển, làm giảm khả năng cách ly của lông, và vì vậy làm cho chim trở nên dễ tổn thương với sự thay đổi nhiệt độ bất thường và làm giảm độ nổi trên mặt nước của chúng Nó cũng làm giảm khả năng bay của chim, càng làm chúng khó thoát các động vật săn mồi Khi cố gắng rỉa lông, chim thường nuốt dầu vào bụng, dẫn tới làm hại thận, thay đổi chức năng của phổi, và kích thích hệ tiêu hóa Các vấn đề này và khả năng hấp thu thức ăn bị hạn chế gây ra sự mất nước và mất cân bằng trao đổi chất Sự thay đổi cân bằng hormon bao gồm luteinizing protein cũng có thể xảy ra ở một số loài chim khi tiếp xúc với dầu Hầu hết chim bị ảnh hưởng bởi dầu tràn đều chết, trừ khi có sự can thiệp của con người

Trang 10

Các động vật có vú biển bị dính dầu cũng bị ảnh hưởng tương tự như với chim Dầu phủ lên bộ lông của rái cá và hải cẩu làm giảm khả năng trao đổi chất và làm giảm thân nhiệt Khi ăn phải dầu, động vật sẽ bị chứng mất nước và giảm khả năng tiêu hóa

Do dầu nổi trên mặt nước làm ánh sáng giảm khi xuyên vào trong nước, nó hạn chế sự quang hợp của các thực vật biển và phytoplankton Điều này làm giảm lượng cá thể của hệ động vật cà ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái

a Tại Việt Nam:

Bờ biển Việt Nam dài hơn 3.000 km với nhiều cảng giao thông trong nước và quốc tế Hàng năm lưu lượng các tàu ra vào ước tính khoảng vài chục nghìn, trong đó các tàu chở dầu thô, dầu DO (Diesel Oil),… chiếm tới gần 10% với lượng rò rỉ dầu trung bình là 0,6% Do đó, vấn đề ô nhiềm dầu trên biển nước ta đang ở mức báo động [5] Ngày 16 tháng 4 năm 1999 vụ đâm nhau giữa hai tàu chở dầu đã làm tràn ra sông Sài Gòn 113.787 lít dầu DO gây ô nhiễm cả một vùng rộng lớn Từ đầu tháng 2 đến cuối tháng 4/2007, tại 20 tỉnh, thành phố ven biển ở nước ta xảy ra hiện tượng dầu thô trôi dạt vào bờ Tổng lượng dầu thu gom là 2.071 tấn, trong đó đã xử lý được 1.904 tấn Dầu thô đã xuất hiện dọc bờ biển từ Hà Tĩnh đến Cà Mau và tại các đảo như Cù Lao Chàm, Côn Đảo, Bạch Long Vỹ, trong đó vùng biển Quảng Nam bị ô nhiễm dầu nhiều nhất Tràn dầu trên biển và đất liền có ảnh hưởng lớn đến các hoạt động du lịch, nuôi trồng, đánh bắt hải sản và môi trường sinh thái Vào tháng 1 năm 2008, khoảng 1.900 héc ta ao nuôi tôm tại các xã ven sông Vàm Cỏ, huyện Cần Đước, tỉnh Long An bị ô nhiễm nặng sau sự cố hai xà lan chở dầu đụng nhau làm đổ 40.000 lít xăng và 70.000 lít dầu ra sông Cũng trong năm 2008, tại Đà Nẵng xảy ra sự cố vỡ kho xăng dầu tại Tổng kho chứa xăng dầu hàng không Liên Chiểu; sự cố vỡ ống dẫn dầu tại vịnh Việt Thanh (Quảng Ngãi) cùng hàng chục sự cố tràn dầu khác trên biển

Trang 11

đe dọa môi trường sinh thái tại nhiều vùng biển Việt Nam Môi trường biển

ô nhiễm dầu gây nên rất nhiều hậu quả to lớn Các loại tảo, cá, tôm, chim biển … dễ bị ảnh hưởng bởi sự tràn dầu do sự giảm truyền ánh sáng qua lớp nước bề mặt, làm giảm quá trình quang hợp của thực vật biển, giảm nồng độ oxy hòa tan trong nước, gây bệnh cho cá và các loại chim Các hydrocarbon thơm đa nhân trong môi trường ô nhiễm dầu có khả năng gây ung thư

2 Các phương pháp giải quyết dầu tràn

2.1 Các dạng ô nhiễm do tràn dầu.

a Tràn dầu trên mặt nước (dạng lỏng): thường xảy ra ở sông, biển do các con

tàu chở dầu gặp sự cố hay vỡ đường ống dẫn dầu từ biển vào đất liền Ngoài

ra trong quá trình khai thác các túi dầu ngoài biên khơi bị vỡ và tràn ra ngoài mặt biển

b Tràn dầu trong lòng đất (dạng lỏng và rắn): do dầu các túi dầu trong lòng

đất bị vỡ tràn ra ngoài hay các vật dụng chứa dầu bị thủng dẫn đến dầu tràn

ra và thấm vào lòng đất

c Tràn dầu trên mặt đất: do dầu bị tràn ra mà không được thấm vào lòng đất,

chịu nhiều tác động của các yếu tố tự nhiên nên dầu có thể bị đóng cục lại (dạng rắn)

2.2 Các phương pháp giải quyết

a Phương pháp vật lý: khi có sự cố tràn dầu thì các bạn pháp vật lý được áp

dụng để hạn chế thấp nhất các ảnh hưởng xấu đến môi trường Thu hồi dầu bằng nhiều cách: các phao quay nổi, thiết bị hút dầu, thiết bị bốc xúc vật liệu nhiễm dầu hoặc dùng các vật liệu thấm hút dầu, dùng phao quay quanh vùng bị nhiễm dầu để dầu không bị tràn ra Sau đó làm sạch khu vực nhiễm dầu bằng cách xịt hoặc phun nước Dầu tràn trên các bãi biển có thể đốt cháy

b Phương pháp hóa học: sử dụng các hóa chất như chất hoạt hóa hoạt động bề

mặt để phá vỡ mạch Carbon để tạo ra sản phẩm cuối cùng là khí CO2 bay vào khí quyển hoặc dùng các chất kết tủa, keo tủ để dồn dầu tràn vào một vị trí để thu gom

Trang 12

c Phương pháp sinh học: là phương pháp sử dụng một số chế phẩm sinh học

và tạo điều kiện sống thuận lợi để kích thích vi sinh vật phân hủy dầu có sẵn trong vùng ô nhiễm tăng cường hoạt động Lúc này, nguồn Carbon của dầu là nguồn Carbon duy nhất để nuôi vi sinh vật hay những sản phẩm phân hủy hydrocarbon của vi sinh là nguồn cơ chất để chúng sinh trưởng Ngoài ra, chúng ta có thể bổ sung những chủng vi sinh vật đặc hiệu vào môi trường, tạo điều kiện cần thiết để những chủng này chuyển hóa dầu Dầu được oxy hóa, bẻ mạch và sản phẩm cuối cùng là các axit hữu cơ, khí Carbonic, nước và sinh khối sinh vật Các sản phẩm này không gây ô nhiễm môi trường Khi nguồn Hyrocarbon bị tiêu thụ hết thì sinh khối vi sinh vật cũng tự phân rã theo chu trình sinh hóa và số lượng vi sinh vật lại trở về điều kiện ban đầu

II ỨNG DỤNG VI SINH VẬT ĐỂ XỬ LÝ Ô NHIỄM DẦU MỎ

1 Các chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa dầu

 Theo các nghiên cứu trước đây, trong tự nhiên có tới 150.000 loài vi sinh vật, trong đó gần 200 loài có khả năng phân hủy hydrocarbon bao gồm: nấm men, nấm mốc, vi khuẩn, xạ khuẩn và một số loại tảo, tập trung nhiều nhất là

các chi Pseudomonas, Micrococcus, Mycobacterium, Aspergillus,

Penicillium, Candida, Cladosporium, và Torulopis Những vi sinh vật này

phân bố khá rộng rãi trong môi trường tự nhiên như đất, nước, chúng sử dụng hydrocarbon như nguồn cacbon và năng lượng cho sự sinh trưởng và phát triển Chất hoạt hóa bề mặt sinh học (CHHBMSH) chủ yếu là do các vi sinh vật có khả năng sử dụng hydrocarbon sinh ra

CHHBMSH là một nhóm các phân tử không đồng nhất, hoạt động bề mặt,

do các vi sinh vật tạo ra Các phân tử này có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt, làm giảm nồng độ mixen tối thiểu (CMC – Critical Micelle

Concentration) và hấp thụ ở pha trung gian giữa pha nước và pha dầu Chính nhờ đặc điểm nhũ hóa này mà các hydrocarbon có thể nhũ hóa vào nước hoặc dễ dàng xâm nhập vào các tế bào vi sinh vật

Định dạng
Số trang	19
Dung lượng	273,73 KB