Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.5. Khả năng sử dụng dầu thô của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt
dầu thô bằng cách nuôi cấy trên môi trường có hàm lượng dầu thô khác nhau. Kết quả đƣợc thể hiện ở bảng 3.6 và hình 3.8 đến hình 3.11.
Bảng 3.6. Hàm lƣợng H2S tạo thành các của đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt trên môi trường có hàm lượng dầu thô khác nhau
Chủng
Hàm lƣợng dầu (%)
Hàm lƣợng H2S (mg/l) theo thời gian 1
ngày
4 ngày
7 ngày
10 ngày
14 ngày
21 ngày
70G3_KL1
0,5 nd 8,5 17 25,5 34 34
1 8,5 11,9 17 28,9 34 42,5
3 8,5 17 25,5 34 39,1 42,5
5 8,5 17 34 42,5 51 51
10 nd 8,5 17 25,5 25,5 25,5
20 nd nd nd nd nd nd
30 nd nd nd nd nd nd
110G6_KL2
0,5 25,5 51 59,5 68 76,5 76,5
1 17 34 34 42,5 42,5 51
3 8,5 25,5 34 34 34 34
5 8,5 34 42,5 51 51 56,1
10 nd 8,5 22,1 25,5 25,5 25,5
20 nd nd nd nd nd nd
30 nd nd nd nd nd nd
ĐHG7
0,5 17 42,5 68 76,5 85 85
1 8,5 34 51 59,5 68 68
3 8,5 17 34 34 42,5 42,5
5 17 25,5 34 34 34 34
10 8,5 17 25,5 34 34 34
20 nd nd nd nd nd nd
30 nd nd nd nd nd nd
Đ914_KL2
0,5 17 51 68 73,1 76,5 85
1 17 34 42,5 51 59,5 59,5
3 8,5 17 42,5 59,5 59,5 76,5
5 8,5 17 42,5 51 59,5 59,5
10 nd 3,4 25,5 34 42,5 45,9
20 nd 17 25,5 25,5 25,5 34
30 nd nd nd nd nd nd
(nd: không xác định)
0 10 20 30 40 50 60
1 4 7 10 14 21
Thời gian (ngày) Hàm lượng H2S (mg/l)
0.5%
1%
3%
5%
10%
Hình 3.8. Hàm lượng H2S tạo thành của chủng 70G3_KL1 trên môi trường có hàm lƣợng dầu thô khác nhau (0,5% - 10%)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 4 7 10 14 21
Thời gian (ngày) Hàm lượng H2S (mg/l)
0.5%
1%
3%
5%
10%
Hình 3.9. Hàm lượng H2S tạo thành của chủng 110G6_KL2 trên môi trường có hàm lƣợng dầu thô khác nhau (0,5% – 10%)
Hàm lƣợng dầu Hàm lƣợng dầu
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 4 7 10 14 21
Thời gian (ngày) Hàm lượng H2S (mg/l)
0.5%
1%
3%
5%
10%
Hình 3.10. Hàm lượng H2S tạo thành của chủng ĐHG7 trên môi trường có hàm lượng dầu thô khác nhau (0,5% - 10%)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 4 7 10 14 21
Thời gian (ngày) Hàm lượng H2S (mg/l)
0.5%
1%
3%
5%
10%
20%
Hình 3.11. Hàm lượng H2S tạo thành của chủng Đ914_KL2 trên môi trường có hàm lƣợng dầu thô khác nhau (0,5% - 10%)
Hàm lƣợng dầu
Hàm lƣợng dầu
Ta có thể thấy rằng cả bốn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt đều có khả năng sử dụng dầu khá cao. Chúng có khả năng sinh trưởng trên nguồn cơ chất dầu thô từ 0,5% đến 10% (riêng chủng Đ914_KL2 có thể sinh trưởng ở cả hàm lượng dầu thô 20%). Ở hàm lượng dầu 30% không thấy sự sinh trưởng của chủng nào. Các nghiên cứu khác nhau trên thế gới đã cho thấy hàm lƣợng dầu ƣa thích của vi khuẩn khử sunphat là từ 0,5% đến 5% [Rabus và cs, 1996; Kniemeyer và cs, 2003; Nakagawa, 2008]. Thí nghiệm này một lần nữa cho thấy vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt tại các giếng khoan Vũng Tàu cũng có khoảng hàm lượng dầu thô ưa thích cho sinh trưởng là 0,5% - 5%.
Các chủng 110G6_KL2, ĐHG7 và Đ914_KL2 sinh trưởng tối ưu ở hàm lượng dầu 0,5%. Đối với chủng 70G3_KL1, từ các thí nghiệm trước đã cho ta cơ sở để nghĩ đến khả năng sử dụng dầu cao của chủng này, thì ở nghiên cứu này, điều đó đã đƣợc chứng minh. Chủng 70G3_KL1 sinh trưởng khá tốt ở tất cả các hàm lượng dầu (trừ hàm lượng 30%) và sinh trưởng tối ưu ở hàm lượng 5%.
Như vậy khả năng sinh trưởng trong dầu thô của các chủng vi khuẩn khử sunphat phân lập từ giếng khoan dầu khí Vũng Tàu là khá tốt, sự sinh trưởng mạnh trên cơ chất dầu thô với hàm lƣợng H2S sinh ra khá lớn (hầu nhƣ là > 70mg/l) sẽ là dấu hiệu cảnh báo sự tích tụ cao khí H2S trong các giếng dầu của Vũng Tàu, nâng cao mối nguy cho sức khỏe công nhân và sự ăn mòn kim loại trong các đường ống dẫn. Điều đó đặt ra một thách thức lớn cho ngành công nghiệp dầu khí, làm thế nào để hạn chế đƣợc sự phát triển của chúng trong các giếng dầu. Việc hiểu biết về các yếu tố môi trường như nhiệt độ, nồng độ muối, khoảng pH ảnh hưởng ra sao đến sinh trưởng của chúng sẽ cho ta phương pháp tác động hiệu quả nhất, làm thay đổi điều kiện sống tối ƣu của vi khuẩn khử sunphat sử dụng dầu, từ đó có thể hạn chế sự phát triển của vi khuẩn này trong các giếng khoan ở Vũng Tàu.
3.6. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến quá trình sinh trưởng của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt
Bốn chủng vi khuẩn khử sunphat nghiên cứu đều là những chủng phân lập từ các giếng khoan ngoài khơi Vũng Tàu. Do đó, nồng độ muối là một trong những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sinh trưởng của chúng. Để nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ muối đến vi khuẩn khử sunphat ƣu nhiệt, các chủng này đƣợc nuôi ở nhiệt
độ 55oC trên môi trường dầu thô tối ưu cho từng chủng (hàm lượng dầu 0,5% cho các chủng 110G6_KL2, ĐHG7 và Đ914_KL2; hàm lƣợng dầu 5% cho chủng 70G3_KL1) với các nồng độ muối NaCl khác nhau (0%, 1%, 2%, 3%, 5%, 10%, 20%). Kết quả đƣợc thể hiện ở bảng 3.7 và trên các hình từ 3.12 đến 3.15.
Bảng 3.7. Hàm lƣợng H2S tạo thành của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt trên môi trường có nồng độ muối khác nhau
Chủng
Nồng độ muối
(%)
Hàm lƣợng H2S (mg/l) theo thời gian 1
ngày
4 ngày
7 ngày
10 ngày
14 ngày
21 ngày
70G3_KL1
0,5 17 34 42,5 51 59,5 59,5
1 8,5 42,5 51 68 76,5 85
2 17 34 39,1 51 56,1 59,5
3 17 34 42,5 51 51 51
5 8,5 25,5 34 34 42,5 42,5
10 nd nd nd nd nd nd
20 nd nd nd nd nd nd
110G6_KL2
0,5 17 25,5 34 34 42,5 42,5
1 8,5 34 42,5 42,5 51 51
2 17 34 34 42,5 42,5 51
3 17 42,5 51 59,5 59,5 59,5
5 8,5 8,5 17 25,5 34 34
10 8,5 17 22,1 25,5 25,5 25,5
20 nd nd nd nd nd nd
ĐHG7
0,5 8,5 25,5 51 56,1 59,5 59,5
1 17 42,5 59,5 68 76,5 76,5
2 8,5 17 25,5 34 34 39,1
3 nd nd nd nd nd nd
5 nd nd nd nd nd nd
10 nd nd nd nd nd nd
20 nd nd nd nd nd nd
Đ914_KL2
0,5 8,5 25,5 51 59,5 59,5 68
1 34 42,5 68 76,5 85 85
2 17 34 42,5 42,5 42,5 51
3 8,5 25,5 34 34 34 34
5 nd nd nd nd nd nd
10 nd nd nd nd nd nd
20 nd nd nd nd nd nd
(nd: không xác định)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 4 7 10 14 21
Thời gian (ngày) Hàm lượng H2S (mg/l)
0%
1%
2%
3%
5%
Hình 3.12. Hàm lượng H2S tạo thành của chủng 70G3_KL1 ở 55oC trên môi trường dầu thô 5% với các nồng độ NaCl khác nhau (0% - 5%)
0 10 20 30 40 50 60 70
1 4 7 10 14 21
Thời gian (ngày) Hàm lượng H2S (mg/l)
0%
1%
2%
3%
5%
10%
Hình 3.13. Hàm lượng H2S tạo thành của chủng 110G6_KL2 ở 55oC trên môi trường dầu thô 0,5% với các nồng độ NaCl khác nhau (0% - 10%)
Nồng độ NaCl
Nồng độ NaCl
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 4 7 10 14 21
Thời gian (ngày) Hàm lượng H2S (mg/l)
0%
1%
2%
Hình 3.14. Hàm lượng H2S tạo thành của chủng ĐHG7 ở 55oC trên môi trường dầu thô 0,5% với các nồng độ NaCl khác nhau (0% - 2%)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 4 7 10 14 21
Thời gian (ngày) Hàm lượng H2S (mg/l)
0%
1%
2%
3%
Hình 3.15. Hàm lượng H2S tạo thành của chủng Đ914_KL2 ở 55oC trên môi trường dầu thô 0,5% với các nồng độ NaCl khác nhau (0% - 3%)
Nồng độ NaCl
Nồng độ NaCl
Hai chủng Đ914_KL2 và ĐHG7 có khả năng sinh trưởng ở dải nồng độ muối hẹp hơn (từ 0 - 3%) so với 2 chủng 110G6_KL2 và 70G3_KL1(từ 0 - 10%). Nồng độ muối tối ƣu của ba chủng Đ914_KL2; ĐHG7 và 70G3_KL1 đều ở 1%. Riêng chủng 110G6_KL2 tối ƣu ở nồng độ muối cao hơn là 3%. Tùy từng loại vi khuẩn khử sunphat mà nhu cầu về NaCl là khác nhau. Nhóm vi khuẩn ƣu ấm có khả năng chịu muối cao, có loại có khả năng chịu mặn đến nồng độ 30% NaCl, còn đối với vi khuẩn ưa nhiệt thì khoảng nồng độ NaCl mà chúng có thể sinh trưởng được là 0-6% và nồng độ NaCl thích hợp nhất là 1 - 2% [Rosnes và Torsvik, 1991; Dang và cs, 1996; Nilsen và cs, 1996; Lại Thúy Hiền và cs, 2003]. Do đó, dựa vào kết quả thí nghiệm, ta thấy một lần nữa những kết luận trên đƣợc khẳng định.
Một câu hỏi đặt ra là tại sao bốn chủng nghiên cứu đều là các chủng khử sunphat phân lập từ ngoài khơi biển Vũng Tàu nhƣng chúng lại có khả năng sinh trưởng khá tốt ở môi trường không có muối (0% NaCl)? Trong các giếng khoan dầu khí Vũng Tàu, xét về nguồn gốc xuất hiện, vi khuẩn khử sunphat có thể đƣợc chia thành hai nhóm, một là vi khuẩn có nguồn gốc nội tại, sinh trưởng trong các giếng khoan, hai là những vi khuẩn khử sunphat có nguồn gốc từ nước biển, đi theo vào trong quá trình bơm ép vào giếng. Đây là những chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt có khả năng sử dụng dầu khá tốt. Do đó, có thể chúng là những chủng vi khuẩn nội tại có sẵn trong vỉa, vì vậy, việc thích nghi tốt trong môi trường 0% muối cũng là điều có thể hiểu đƣợc.
3.7. Ảnh hưởng của pH đến quá trình sinh trưởng của đơn chủng vi khuẩn khử