Chất nền Monome Hệ khơi mào Nồng độ khơi m o tối ƣu Nhiệt độ
(0C)
Vải bông
dệt
MAA [4] KMnO4/ TUD 0,045g/l KMnO4, 0,03g/l TUD
80 Vải bông MMA [59] Fe2+-
xenlulozơ thiocacbonat- NBS 1.10-3M Fe2+, 1.10-2M NBS 60
Vải bông MAA [60] PP- Fe2+-
xenlulozơ thiocacbonat
0,1.10-3M Fe2+, 2.10-3M PP
70
Sợi lá dứa AN [40] KIO4- CuSO4 0,005M IO4-, 0,002M Cu2+ 50
Sợi dừa AN [46] Cu(II)- IO4- 0,005M IO4-, 0,004M Cu2+ 60
* Ảnh hƣởng của dung môi
Tr n thực tế quá trình trùng hợp ghép có thể đƣợc tiến h nh trong các pha khác nhau, nhƣ trong pha rắn, hơi, nhũ tƣơng v dung dịch. Trong số các pha trùng hợp n y, pha dung dịch đƣợc sử dụng nhiều nhất v việc lựa chọn dung môi l tối quan trọng. Nhiều yếu tố cần đƣợc xem xét để có thể lựa chọn đƣợc dung mơi thích
hợp cho một hệ nhất định. Một số ti u chuẩn lựa chọn dung môi cho quá trình trùng hợp ghép l n xenlulozơ nhƣ sau:
- Monome phải tan trong dung môi
- Dung mơi phải có tính chất gây trƣơng cần thiết đối với xenlulozơ sao cho monome có thể dễ d ng tiếp cận các gốc đại phân tử xenlulozơ.
- Dung môi không phản ứng với các gốc xenlulozơ sao cho quá trình chuyển mạch tự trùng hợp có thể kiểm sốt đƣợc.
- Cấu trúc xơ của bơng phải có sự thay đổi kích thƣớc phù hợp nhờ dung mơi sao cho hình thái học của copolyme có thể kiểm sốt đƣợc.
Bản thân xenlulozơ l một polyme tự nhi n chứa các mạch thẳng d i bao gồm vùng tinh thể v vùng vơ định hình trong khung phân tử. Trong hai vùng khác nhau n y, vùng tinh thể hầu nhƣ không thể thấm đƣợc, trong khi đó vùng vơ định hình thì đƣợc. Do phân tử xenlulozơ đƣợc đặc trƣng bởi li n kết hidro mạnh giữa các nhóm hidroxyl của các mạch b n cạnh n n ảnh hƣởng của dung môi chủ yếu li n quan đến sự lỏng lẻo của các li n kết hidro v nhƣ vậy dung mơi có hằng số điện mơi c ng cao thì c ng hiệu quả. Nƣớc, metanol, formamit, ..., có ảnh hƣởng đáng kể tới phân tử xenlulozơ so với ảnh hƣởng của CCl4, C6H6, các hidrocacbon. Hơn nữa, kích thƣớc phân tử của dung mơi cũng l một yếu tố quan trọng. Kích thƣớc c ng nhỏ thì quá trình thấm c ng hiệu quả.
Quá trình ghép một monome có mặt dung mơi có thể dẫn đến sự xuất hiện phức trung gian bao gồm xenlulozơ, monome v dung mơi. Trong hai nhóm -OH của gốc đại phân tử xenlulozơ li n quan đến quá trình tạo phức, một nhóm hoạt động nhƣ chất cho v nhóm kia nhƣ chất nhận v các trung tâm gốc tự do đƣợc tạo th nh có thể khơi m o q trình trùng hợp ghép.
Trong phản ứng đồng trùng hợp ghép khơi m o hố học, q trình chuyển mạch l n dung mơi thuận lợi hơn so với q trình phát triển mạch v sẽ l m giảm hiệu quả ghép. Do việc phát triển gốc polyme có vai trị quan trọng trong việc xác định hiệu quả của một dung mơi nhất định n n đóng góp của mỗi q trình chuyển mạch tr n l một yếu tố quan trọng v nó li n quan đến bản chất của dung môi cũng
nhƣ của monome. Do đó, monome n o cho gốc tự do đƣợc l m bền cộng hƣởng sẽ có hiệu quả chuyển mạch kém hơn so với các monome tạo th nh gốc đƣợc l m bền ít hơn. Trong khi đó, đối với một monome nhất định, dung môi n o tạo gốc đƣợc l m bền cộng hƣởng sẽ chuyển mạch hiệu quả hơn so với dung mơi cho gốc ít l m bền cộng hƣởng hơn. Rõ r ng l thứ tự khả năng phản ứng của monome có thể thay đổi theo bản chất của dung môi.
Bảng 1.4. Ảnh hƣởng của dung môi tới một số quá trình trùng hợp ghép
Chất nền Monome Hệ khơi m o Nhận xét
Sợi đay MMA [41] Ce(IV)-
DMSO
Benzen > dioxan > đối chứng > metanol > axit axetic băng
Sợi dừa AN [46] Cu(II)- IO4- Đối chứng > axit axetic > metanol > DMF > benzen
Sợi đay AN [48] KMnO4 có mặt
khơng khí
DMF > đối chứng > etanol
Sợi lá dứa AN [40] Cu2+- IO4- Đối chứng > DMF = dietyl ete > benzen > metanol > axit axetic băng
Xenlulozơ MMA [33] Chiếu xạ đèn
thuỷ ngân cao áp
Metanol > axeton > nƣớc > dioxan > etanol > DMSO > etylenglycol > n- PrOH > DMF
Sợi đay
cách
MAN [15] Ce(IV)- Toluen Axit tricloaxetic > axit monocloaxetic > axit axetic > axit formic.
* Ảnh hƣởng của nhiệt độ
Trong số các thông số kiểm sốt q trình ghép, nhiệt độ l một trong những yếu tố quyết định trong việc xác định hiệu suất ghép. Nói chung, khi tăng nhiệt độ hiệu suất ghép tăng tới một giới hạn nhất định. Sự tồn tại giới hạn n y sẽ trở n n rõ r ng nếu khi xem xét cơ chế ảnh hƣởng của nhiệt độ tới quá trình trùng hợp ghép. Khi nhiệt độ tăng, tốc độ của tất cả các phản ứng hố học, trong đó có các phản ứng cơ bản cũng tăng. Sự tăng tốc độ hình th nh các trung tâm hoạt động v phản ứng phát triển mạch l m tăng tốc độ tổng cộng của q trình ghép, trong khi đó sự tăng tốc độ ngắt mạch l m giảm tốc độ chung, đồng thời l m giảm trọng lƣợng phân tử của copolyme ghép.
- Xenlulozơ bị trƣơng tới một mức độ lớn hơn - Độ tan của monome tăng
- Khuếch tán của monome v o các trung tâm ghép tăng - Hệ khơi m o oxi hoá- khử dễ d ng phân huỷ
- Tốc độ khơi m o v phát triển mạch tăng - Tốc độ ngắt mạch tăng.
Khi xem xét tất cả các yếu tố n y thấy rằng rõ r ng l hoạt động của 5 yếu tố đầu sẽ l m tăng quá trình ghép trong khi yếu tố cuối cùng có ảnh hƣởng ti u cực tới quá trình ghép. Giới hạn hiệu suất ghép đƣợc đề cập ở tr n có thể đƣợc giải thích l do hoạt động của quá trình ngắt mạch ngang bằng hay trội hơn các yếu tố còn lại. Ngo i ra, giới hạn trong quá trình ghép cũng có thể l do quá trình tự trùng hợp đƣợc khơi m o nhiệt khi tăng nhiệt độ.
1.4. SỰ CỐ TRÀN DẦU VÀ CÁC TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƢỜNG, KINH TẾ - XÃ HỘI, SỨC KHỎE CON NGƢỜI TẾ - XÃ HỘI, SỨC KHỎE CON NGƢỜI
1.4.1. Nguyên nhân gây ra sự cố tràn dầu
Trong thời đại công nghiệp hiện đại nhu cầu nhi n liệu dầu mỏ ng y c ng tăng. Sự cố tr n dầu xảy ra tr n biển, mặt nƣớc, mặt đất do tai nạn t u chở dầu, chiến tranh v thảm họa, trong sản xuất, vận chuyển, lƣu trữ v sử dụng dầu. Tr n dầu v o đất, sông v đại dƣơng đ tác động lớn đến mơi trƣờng. Vì vậy, l m sạch nƣớc hoặc đất ngay khi tr n dầu l cần thiết. Các tác động của tr n dầu l m biến đổi môi trƣờng ven biển v t i nguy n biển [31].
Nguy n nhân dầu tr n chỉ có thể xuất phát từ ba khả năng:
- Thứ nhất, tr n mặt nƣớc biển. Rò rỉ từ các t u thuyền hoạt động ngo i biển chiếm khoảng 50% nguồn ô nhiễm dầu tr n biển. Do t u chở dầu trong vùng ảnh hƣởng bị sự cố ngo i ý muốn hoặc cố ý súc rửa, xả dầu xuống biển...
- Thứ hai, trong lòng nƣớc biển. Do rò rỉ các ống dẫn dầu, các bể chứa dầu trong lòng nƣớc biển...
- Thứ ba, dƣới đáy biển. Do khoan thăm dò, khoan khai thác, túi dầu bị rách do địa chấn hoặc do nguy n nhân khác... Trong tự nhi n có những túi dầu nằm rất sâu dƣới đáy biển n n việc khoan thăm dị cực khó.
Tuy nhi n nếu động đất xảy ra ở ngay khu vực có túi dầu thì khả năng túi dầu bị vỡ, bị xì l ho n to n có thể. Mặt khác, trong lịng đất có rất nhiều vi sinh vật yếm khí, một số lo i có khả năng “nhả” ra axit l m b o mịn các lớp trầm tích nằm phía trong hoặc ngo i các túi dầu, khí. Giới khai thác dầu khí đ biết lợi dụng khả năng n y của đội qn vi sinh vật yếm khí tr n nhằm góp phần l m thơng thƣơng tốt hơn các mạch dầu, khí. Tuy nhi n, bằng suy luận tƣơng tự thì đội quân vi sinh vật n y cũng có thể t n phá lớp trầm tích b n ngo i mỏ dầu, đến một lúc n o đó l m dầu “xì” ra...
Các t u thuyền không đảm bảo chất lƣợng lƣu h nh tr n biển l nguy n nhân chính dẫn tới rò rỉ dầu từ các t u thuyền (t u của ngƣ dân v các t u chở dầu), đắm t u do va v o đá ngầm.
Các cơ sở hạ tầng phục vụ khai thác v lƣu trữ dầu khí khơng đảm bảo ti u chuẩn n n dẫn đến tr n dầu, thậm chí ở các cực của trái đất các nh sản xuất còn thải cả nƣớc lẫn dầu v các chất hóa học nguy hiểm ra biển.
Ngo i các nguy n nhân khách quan nói tr n cịn phải nói đến các nguy n nhân chủ quan do h nh động thiếu ý thức của con ngƣời đ trực tiếp hoặc gián tiếp khiến dầu tr n ra biển.
V o tháng 6 định mệnh năm 1979, một mỏ dầu thăm dò nằm trong Vịnh Campeche đ sụp đổ sau một vụ nổ thảm khốc. Từ đó đến 10 tháng kế tiếp, ƣớc tính có 140 triệu gallon dầu đ tr n lan tr n Vịnh Mexico. Trong chiến tranh vùng Vịnh năm 1991, khi quân đội Iraq rút khỏi Kuwait, họ đ mở tất cả các van của giếng dầu v phá vỡ các đƣờng ống dẫn dầu nhằm ngăn cản bƣớc tiến của quân đội Mỹ. Kết quả l một lƣợng dầu lớn nhất trong lịch sử đ phủ l n Vịnh Ba tƣ. Ƣớc tính, số dầu loang tƣơng đƣơng 240 triệu gallon dầu thô. Diện tích dầu loang có kích thƣớc tƣơng đƣơng đảo Hawaii. Theo Hội nghị hải dƣơng học li n quốc gia, vụ tr n dầu lớn nhất thế giới đ gây ra những hậu quả vĩnh viễn l n hệ sinh thái của san hô v
cá. Khảo sát cũng cho thấy, một nửa số dầu đ bay hơi, chỉ một phần tám đƣợc thu lại, còn một phần tƣ khác dạt v o đất liền. V o tháng 3/1992, giếng dầu Fergana Valley ở Uzebekistan l khu vực tr n dầu tr n đất liền tồi tệ nhất trong lịch sử. Theo dữ liệu thống k v dữ liệu thực tế cho thấy, có 88 triệu gallon dầu tr n ra khu vực n y, tuy nhi n sau đó đ ngấm xuống mặt đất, l m tối thiểu hóa tác động v o mơi trƣờng. Trong suốt cuộc chiến tranh giữa Iran v Iraq, khu vực dầu Nowruz nằm ngo i bờ biển Iran đ gặp phải sự cố khi một bể chứa dầu va chạm với gi n khoan ngo i khơi ng y 10/2/1983. Báo cáo của NOAA cho thấy rằng sự cố n y đ chấm dứt v o ng y 18/9, tức 7 tháng sau đó. Một giếng dầu khác đ bị các lực lƣợng Iraq tấn công trong tháng 3/1983, phải hai năm sau đám cháy mới đƣợc dập tắt. Trong hai sự cố n y, xấp xỉ 80 triệu gallon dầu đ bị loang ra Vịnh Ba Tƣ. Tính đến nay, vụ tr n dầu tr n Vịnh Mexico năm 2010 chính l thảm họa tồi tệ nhất ở Mỹ. Tháng 4/2010, gi n khoan nƣớc sâu Horizon ngo i khơi bang Louisiana - vịnh Mexico bất ngờ phát nổ v chìm. Gi n khoan bốc cháy dữ dội suốt 36 giờ trƣớc khi chìm. Trƣớc khi vụ nổ xảy ra, có khoảng 2,6 triệu lít dầu tr n gi n khoan Deepwater Horizon với công suất 8.000 thùng dầu/ng y.
1.4.2. Tác động của dầu tràn đến môi trƣờng và kinh tế - xã hội
1.4.2.1. Tác động đến môi trường
Sự cố tr n dầu có thể gây ra một loạt tác động đối với môi trƣờng biển v thƣờng đƣợc các phƣơng tiện truyền thông gọi l “thảm họa môi trƣờng”, với những hậu quả thảm khốc đ đƣợc dự báo trƣớc tới sự sống còn của hệ thực vật v động vật biển. Trong một sự cố lớn, các tác động ngắn hạn của nó đến mơi trƣờng có thể rất trầm trọng, gây ra những thảm họa nghi m trọng cho hệ sinh thái v tác động đến con ngƣời sống gần khu vực bờ biển bị ô nhiễm, gây ảnh hƣởng đến đời sống v l m giảm chất lƣợng cuộc sống của họ. Hình ảnh đ n chim bị nhiễm dầu sau một vụ tr n dầu đ l m tăng nhận thức về những tổn thất môi trƣờng tr n diện rộng v lâu d i, với những tổn thất không thể tránh khỏi của nguồn t i nguy n biển. Sự cố tr n dầu thƣờng kèm theo chi phí phục hồi cao v những phản ứng nhạy cảm của
mơi trƣờng. Rất khó để có đƣợc cái nhìn kĩ lƣỡng về những ảnh hƣởng thực tế của sự tr n dầu cũng nhƣ phục hồi sau n y.
Các tác động của sự cố tr n dầu đ đƣợc nghi n cứu v ghi chép trong các t i liệu khoa học v kỹ thuật trong nhiều thập kỉ. Nhờ vậy, những hiểu biết về ảnh hƣởng của sự ô nhiễm dầu đủ để thừa nhận các dấu hiệu rõ r ng về quy mô v thời gian thiệt hại đƣợc đƣa ra cho một sự cố. Một đánh giá khoa học về các ảnh hƣởng điển hình của sự tr n dầu cho thấy rằng, khi thiệt hại xảy ra v có thể ảnh hƣởng sâu ở cấp độ cá thể, quần thể sinh vật có khả năng phục hồi nhanh hơn. Theo thời gian, quá trình phục hồi tự nhi n có khả năng sửa chữa các thiệt hại v tái lập các chức năng bình thƣờng của hệ sinh thái. Quá trình phục hồi n y có thể đƣợc hỗ trợ bằng cách loại bỏ lƣợng dầu thừa thông qua các thao tác l m sạch, đơi khi có thể đƣợc đẩy mạnh bằng các biện pháp phục hồi đƣợc quản lý cẩn thận. Những thiệt hại lâu d i của sự tr n dầu đ đƣợc ghi nhận trong một số trƣờng hợp. Tuy nhi n, trong hầu hết các trƣờng hợp đó, ngay cả khi các sự cố tr n dầu xảy ra nghi m trọng nhất thì mơi trƣờng sống bị ảnh hƣởng v các sinh vật biển li n quan đƣợc dự đốn có thể hồi phục rộng r i sau v i mùa [23].
* Cơ chế gây hại của dầu tr n [23]
Dầu tr n có thể tác động đến mơi trƣờng theo một hoặc nhiều cơ chế dƣới đây: - Gây ngạt vật lí khi tác động đến các chức năng sinh lí.
- Các th nh phần hóa học độc hại có thể gây tác động chết ngƣời hoặc mang tính nguy hiểm chết ngƣời, hoặc gây suy giảm chức năng tế b o.
- L m thay đổi đặc tính sinh thái, chủ yếu l sự biến mất của các sinh vật quan trọng trong một quần thể, v sự lấn chiếm môi trƣờng sống của các lo i cơ hội.
- Ảnh hƣởng một cách gián tiếp, ví dụ nhƣ: l m mất môi trƣờng sống hoặc mất nơi ẩn náu của các lo i sinh vật v dẫn tới hậu quả hiển nhi n l nhiều hệ sinh thái quan trọng bị loại bỏ.
Tính chất v thời gian tác động của một vụ tr n dầu phụ thuộc v o một loạt các yếu tố, bao gồm: số lƣợng v loại dầu tr n; trạng thái của dầu tr n trong môi trƣờng biển; vị trí của vụ tr n dầu xét về điều kiện môi trƣờng xung quanh và các
đặc trƣng vật lý; thời điểm tr n dầu, li n quan mật thiết tới mùa vụ v các điều kiện thời tiết đặc thù tại thời điểm đó.
Các đặc tính của dầu tr n rất quan trọng trong việc xác định mức độ thiệt hại. Một lƣợng lớn loại dầu có độ bền cao tr n ra, chẳng hạn nhƣ dầu nhi n liệu nặng (HFO), có khả năng gây thiệt hại tr n diện rộng ở các vùng bờ biển do gây ngạt tới các lo i sinh vật. Tuy nhi n, HFO - hay các loại dầu khác có độ nhớt cao v độ tan trong nƣớc thấp - lại ít có các ảnh hƣởng độc hại, vì các th nh phần hóa học của loại