Xử lý đất do ô nhiễm dầu

Cùng với sự phát triến của ngành chế biến dầu,một trong những vấn đềđược mọi người rất quan tâm hiện nay là tình trạng ô nhiễm môi trường củacác chất thải có nhiễm dầu.Các hiện tượng trà

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

VIỆN KHCN VÀ QL MÔI TRƯỜNG

**********

IHUẾ

I HO CHI MINH UNIVERSITY 0FINDUSTRY

GVHD : GS.TSKH LÊ HUY BÁ

SVTH : LÂM QUANG VIỄN LỚP : ĐHMT3A

II. Nguyên nhân gây ô nhiễm dầu 7

1. Ô nhiễm dầu do quá trình chế biến dầu tạicác CO’ sở lọc dầu ven biển:7

2

LỜI MỞ ĐẦU

Dầu mỏ(còn được gọi là “vàng đen”của Trái Đất là mộttrong những nhiênliệu quan trọng nhất của xã hội hiện đại dùng đế sản xuất điện và cũng lànhiên liệu của tất cả các phương tiện giao thông vận tải.Dầu mở đóng vaitrò quan trọng hàng đầu trong nền kinh tế toàn cầu Giá dầu tác động vàảnh hưởng tới sự phát triến nền kinh tế của mọi quốc gia trên Thế Giới vàhầu như mọi ngành công nghiệp đều phụ thuộc rất lớn vào nguồn tàinguyên quý giá này

Việt Nam không nằm ngoài ảnh hưởnnày.Ngành công nghiệp dầu khí- khaithác dầu mở ở Việt Nam đã tùng bước khắng định được vị trí quan trọng,làđòn bấy góp phần phát triển kinh tế đất nước, đưa nước ta hội nhập nhanhvới nền kinh tế thế giới.Hàng năm,ngành sản xuất dầu khí đã khai thác vàcho ra sản lượng dầu đạt từ 1 0- 18 triệu tấn

Cùng với sự phát triến của ngành chế biến dầu,một trong những vấn đềđược mọi người rất quan tâm hiện nay là tình trạng ô nhiễm môi trường củacác chất thải có nhiễm dầu.Các hiện tượng tràn dầu,rò rỉ dầu gây nên tìnhtrạng ô nhiễm nghiêm trọng cho môi trường,như làm hủy hoại hệ sinh tháiđộng thực vật,gây ảnh hưởng trực tiếp đến cuộc sống con người,

Tràn dầu thường xảy ra trong các hoạt động tìm kiếm, thăm dò, khai thác,vận chuyển, chế biến, phân phối và tàng trữ dầu khí và các sản phẩm củachúng Ví dụ, các hiện tượng rò rỉ, phụt dầu, vỡ đường ống, vỡ bế chứa, tainạn đâm va gây thủng tàu, đắm tàu, sự cố tại các dàn khoan dầu khí, cơ sởlọc hoá dầu v.v làm cho dầu và sản phẩm dầu thoát ra ngoài gây ô nhiễmmôi trường, ảnh hưởng 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 dạngtài nguyên thuỷ sản số lượng dầu tràn ra ngoài tự’ nhiên khoảng vài trăm líttrở lên có thế coi là sự cố tràn dầu

Với vị trí địa lí nắm trên tuyến đường hàng hải quốc tế, Việt Nam là trunggian vận chuyến dầu từ Trung Đông đến Nhật Bản và một số nước khác ởchâu Á, nên hàng năm có hàng chục triệu tấn dầu được vận chuyến qua lãnhthổ đất nước

3

chứng minh của các nhà môi trường biển thì hoạt động cảng biến làm ônhiễm dầu là khó tránh khỏi Điều này đã và đang gây sức ép, tác động tiêucực tới các hệ sinh thái biển Việc xây dựng cảng biển,kéo theo sự phát triểncủa các khu công nghiệp liền kề, dẫn đến 359 ha rừng ngập mặn, 47ha bãitriều và hàng chục hécta cỏ biển đang bị phá huỷ bởi chất thải và dầu loang.Neu nhìn chiều sâu, không phủ nhận sự cố tràn dầu không chỉ gây nhiễm bấnđất và trầm tích biến mà còn tác động tiêu cực đến đời sống an sinh.

Qua nhiều cuộc hội thảo, đề xuất của các đề tài nghiên cứu ô nhiễm môitrường biển đều đưa ra những khuyến cáo " khẩn cấp" bảo vệ an sinh cuộcsống Tuy nhiên, ai cũng biết có hoạt động cảng biển là có ô nhiễm dầu.Nhưng ngăn ngừa, hạn chế ô nhiễm như thế nào không chỉ có bộ máy quản

lý Nhà nước phát huy hiệu quả ngăn chặn, mà đây phải được coi là nghĩa vụcủa cả cộng đồng

Trên thực tế, dầu tràn không rõ nguồn gốc đã từng xuất hiện nhiều lần nhiềunơi dọc bờ biến Việt Nam, nhưng thường quy mô nhỏ,mức độ ảnh hưởng ônhiễm không sâu rộng

I. BẢN CHÁT VÀ ĐẶC TÍNH CỦA DẦU MỞ

Dầu thô và những thành phần rút ra tù' dầu thô chủ yếu gồm những

cacbua

4

- Các cacbua hydro không vòng bão hòa còn gọi là cacbua

paradin cócông thức chung là: CnH2n+2 như metan (CH4), etan (C2H6),

- Các cacbua hydro vòng bão hòa hay cacbua naphten có công

thứcchung là: CnH2l1 như cyclopentan (C5H10 ), cyclohexan (C6H12),

- Các cacbua hydro vòng không bão hòa hay cacbua hydro thom

cócông thức chung là: CnH2n-6 như bezen (C(,H6), toluen (C7H8),

Bên cạnh nhũng chất thuộc 3 nhóm trên thường hay gặp nhiều nhất trong

Tất cả các loại dầu mỏ đều chứa những cacbua hydro thơm theo

lệ biến thiên nhưng nói chung khá thấp

Mặc dù mức độ đa dạng về thành phần khá lớn nhưng các loại dầu

họp chất chứa oxy gọi là axit naphtenic

Nhiều loại dầu thô còn chứa cả cacbon tự do, photpho, lưu huỳnh

Dưới tác dụng của nhiệt, các loại dầu thô đều bay hơi, nhưng vì

hỗn họp của nhiều chất theo những tỷ lệ biến thiên nên nhiệt độ không giữ nguyên

trong quá trình bay hơi

Nhiệt độ tăng theo bậc liên tiếp ứng với nhiệt độ sôi của các thành phần

khác nhau có trong dầu mỏ, về điểm này các loại dầu mỏ được đặc trung bởi nhiệt

độ sôi và bởi một đường cong chưng cất, biểu thị tỷ lệ phần trăm bay hơi tùy theo

nhiệt độ, cuối cùng bởi một diêm cuối tức là nhiệt độ tới đó toàn bộ dầu thô

II. NGUYÊN NHÂN GÂY Ồ

NHIỄM DẦU

1 Ồ nhiễm dầu do quá trình chế biến dầu tại các CO’ sở lọc dầu ven biển:

7

2. Do rò ri, tháo thải trên đất liền:

Trong quá trình dịch vụ, sản xuất công nghiệp, khối luợng dầu mỏ bị tháo

thải qua hoạt động công nghiệp vào hệ thống cống thoát nước của nhà máy

sông rồi ra biển, số lượng dầu mỏ thấm qua đất và lan truyền ra biển ước tính trên

3 triệu tấn mỗi năm

Các giàn khoan dầu chủ yếu ở thềm lục địa Việt Nam, một số ít ở Vịnh

8

ô nhiễm thường xuyên (do dầu thất thoát, do thải nước có chứa dầu) và sự cố tràn

dầu

4. Do sự cố trên giàn khoan dầu:

Trong các hoạt động dầu khí ngoài khơi, các chất thải có khối lượng đáng

kể nhất gồm nước vỉa, dung dịch khoang (DDK), mùn khoang (MK), nước dàn,

nước thế chỗ Một số chất thải có khối lượng nhỏ hơn là cát khai thác, nước

Trong quá trình khai thác dầu ngoài biển khơi đôi khi xảy ra sự cố dầu

phun lên cao tù' các giếng dầu do các thiết bị van bảo hiểm của giàn khoan bị hỏng,

dẫn đến một khối lượng lớn dầu tràn ra biên làm cho một vùng biên rộng lớn

nhiễm Người ta ước tính hàng năm có khoảng hơn 1 triệu tấn dầu mỏ tràn ra

9

Đây là nguyên nhân

quan trọng nhất gây ô nhiễm

biển và đại dương bởi vì trên

60% tổng sản lượng dầu mỏ

khai thác được trên thế giới đã

được vận chuyển bằng đường

biên Theo tài liệu của Viện

nguồn lợi thế giới (WRI,1987)

trong giai đoạn 1973 - 1986 trên biển đã xảy ra 434 tai nạn trong tổng số 53581tàu chở dầu và làm tràn 2,4 triệu tấn dầu Ô nhiễm biến từ tàu có thế gây ra

nguồn: dầu đố ra biên từ các tai nạn tàu chiếm 15% và dầu thải ra biên từ hoạt

động của tàu chiếm 85%

III. ẢNH HƯỞNG Ồ NHIỄM DÀƯ

Các hoạt động thăm dò khai thác dầu khí có nguy cơ gây sự cố môi trường

Các hoạt động nuôi trồng thủy sản, canh tác nông nghiệp, sản xuất công nghiệp,

sinh hoạt và đời sống có các nguồn thải chưa xử lý triệt đế tác động ra

Bạc Liêu, Sóc Trăng, Trà Vinh, Tiền Giang đã gây thiệt hại kinh tế và môitrường ở khu vực ven biển

10

và mao quản của đất, làm tắc cắc đường dẫn nước trong đất dẫn đến sự càn cỗi của

đất trong khu vực Vì nguyên nhân này mà các vi sinh vật trong đất không có khả

năng tồn tại và phát triển do dầu ngăn cản khả năng hô hấp và phá hủy môi trường

cung cấp thức ăn cho vi sinh vật trong đất bị ô nhiễm

IV. BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Ô NHIỄM DẰU

• Cày xới lên và xử lí tầng đất ô nhiễm đe nó có thể tiếp xúc với không

khílàm cho dầu bay hơi hay vi sinh vật bị phân hủy

các chất độc hại cho đất Mức độ làm sạch phụ thuộc vào các yếu tố như:

■ Số lượng và chất lượng hạt keo trong đất, càng nhiều hạt keo (keo

mùn) thìkhả năng tự làm sạch cao

■ Đất nhiều mùn, nhiều acid humic

■ Trạng thái hiện tại của môi trường đất, đất chưa bị ô nhiễm hoặc ô

nhiễm ítthì khả năng tự làm sạch tốt hơn

■ Sự thoát nước và giữ âm

■ Cấu trúc đất tốt

■ Các chủng loại vi sinh vật phong phú, số lượng nhiều sẽ giúp đất đào

thảichất độc chất ô nhiễm nhanh chóng

■ Khả năng oxy hóa tốt, chưa bị nhiễm mặn, nhiễm phèn

Môi trường đất có khả năng tự làm sạch cao hơn các môi trường khác (môi trường

nước và không khí) do môi trường đất có các hạt keo đất có đặc tính mang

lệ diện tích hấp phụ lớn, khả năng trao đổi ion và hấp phụ chúng lớn mà các

12

không làm tổn hại và thân thiện với môi trường, hiệu quả kinh tế cao trong việclàm sạch nước, đất và ô nhiễm công nghiệp do tràn dầu thô bằng sự phân hủy sinh

khi tiếp xúc với dầu (kể cả dầu nhũ tương trong nước), lớp bọc bàng parafm đó bị

phá vỡ rất nhanh đê cho các xơ bông tiếp xúc ngay với dầu và hút dầu.Cellusorb

được sử dụng ở các khu vục cảng, cầu tàu, vịnh, bãi biển, rùng ngập mặn

3.1 Phân hủy sinh học

Dầu mỏ là một loại nhiên liệu rất đặc biệt, trong thành phần của chúng có những

• Nhóm 1: Bao gồm những vsv phân giải các chất mạch hở như rượu,

mạch

thắng, như aldehyt ceton, axit hữu cơ

• Nhóm 2: Bao gồm những vsv phân hủy các chất hữu cơ có vòng

benzen, phenol, toluen, xilen

• Nhóm 3: bao gồm những vsv phân hủy hydratcacbon dãy

c H -Ỉ-R-CI1-5 CHvR-CH-jOH

(Cll,0ll)-R-Cll2011

CH-5-R-CHO(Cll2Oll)-R-CllO

R2-R-CH,OOII R-(CO)OOH

Cvcíohexane Cyclohexanoi Cyclohexartone

Sự phân hủy ankan

Các alkan có mạch từ CIO - C24 thường được phân hủy nhanh nhất, riêng chuỗi

carbon ngắn lại có tác dụng độc đối với các vsv (nhưng chúng thường dễ bốc

Các hợp chất này có thể được phân hủy khi chúng được đơn giản và có trọnglượng phân tử thấp Tuy nhiên, vì chúng khá phức tạp nên không phải là dỗ dàng

đe phân hủy và chúng có thể kéo dài trong môi trường Hyrocarbon thơm với một,

hai hoặc ba vòng thơm được phân hủy có hiệu quả, tuy nhiên, nhừng 16

Benzene

Muconic AcidCatechol (+)-Muconolacton e 3-Ketoadipate

sự phân hủy của benzen bằng oxy phân tử.

Có vô số con đường cho sự phân hủy của catabolic của các hợp chất thơm Ví dụ,

toluen được phân hủy bởi các vi khuẩn khác nhau với năm con đường:

Trên con đường mã hóa bởi plasmid TOL, toluen là liền xuống cấp đến rượubenzyl, benzaldehyde và benzoat, đó là tiếp tục chuyển đến trung gian chu trình

TCA

Bước đầu tiên của toluen suy thoái với p putida F1 là phần chèn hai nhómhydroxyl vào toluen, tạo thành cis-toluen dihydrodiol Đây là trung gian sau đó

chuyển sang 3-methylcatechol

17

Sự phân hủy của Phenanthrene.

Asphaltenes và nhựa đường: Rất khó để phân hủy vì chúng rất phức tạp, các hợp

chất này không hoặc chậm phân hủy

Các thành phần dầu khí bị mắc kẹt trong biền trầm tích có xu hướng vẫn tồn tạitrong điều kiện yếm khí Tuy nhiên, các nghiên cứu sinh thái đã chứng minh rằng

hydrocarbon nhất định có thê bị ôxi hóa trong điều kiện kỵ khí khi một trong hai

điều kiện giảm nitrat, giảm sulíat, metan được tạo ra, Fe (III) giảm, cùng với

được anaerobically xuống cấp Con đường cho sự phân hủy của ankan và 18

với Thauera aromatica, nó lại ngậm nước đến carboxyl- CoA Sản phấm cuối cùng của quá trình là Acetyl - CoA.

6-hydroxycyclohex-l-ene-l-c\

SCoA

ỗ

Cvclohex-I.5-

Sự phân hủy ky khí của Toluene.

Một số tuyến đường được đề xuất cho sự chuyển đổi của toluen để benzoyl- CoA

Sau khi chuyển đổi của benzoyl-CoA thành cyclohex-1 ,5-diene-l-carboxyl- CoA,

sản phâm này được xử lý 2 cách khác nhau với hai loại vi khuân khác nhau,R

palustris và aromatica Thauera

Tóm lại sự phân hủy hydratcacbon được xếp theo thứ tự sau: n - alkan > alkan

mạch nhánh > họp chất mạch vòng có trọng lượng phân tử thấp > alkan

mạch

vòng.Các nhà khoa học đã tìm ra những vsv có khả năng phân hủy dầu mỏ:

• Vi khuẩn: Achromobbacter;Aeromonas; Alcaligenes; Arthrobacter; Bacillus;

Bcneckea; Brevebacterium; Coryneíbrms; Erwinia; Flavobacterium;

19

Vi khuẩn phát triển phụ thuộc vào chất dinh dường Các chất dinh dường là cáckhối cơ bản để vi khuẩn sống và cho phép vi khuẩn tạo ra các enzym cần

thiết đểphá vờ các hydrocarbon Mặc dù nhu cầu dinh dưỡng khác nhau giữa các vi

sinhvật Nhưng tất cả chúng sẽ cần nitơ, phốt pho và carbon Sự sống còn của các

visinh vật phụ thuộc vào việc có thể đáp ứng nhu cầu dinh dường của nó hay

thứcnitơ, chẳng hạn như nitơ amin hữu cơ, các ion amoni, hoặc các ion nitrat

Những

20

Nước là cần thiết bởi vi sinh vật vì nó chiếm một tỷ lệ lớn trong tế bào chất của tế

bào Nước cũng rất quan trọng bởi vì hầu hết các phản ứng enzym diễn ra trong

dung dịch Nước này cũng cần thiết cho vận tải của hầu hết các vật liệu vào

• Hấp thụ nhanh các họp chất hydrocarbon ở mọi dạng nguyên, nhũ

sinh nguồn ô nhiễm thứ hai

• Phân hủy hydrocarbon bàng vi sinh tự nhiên có sằn trong các xơ bông của

Các xơ bông của Enretech-1 sẽ hấp thụ hydrocarbon ngay khi tiếp xúc Khả năng

kết bao rất mạnh là đặc tính ưu việt giúp cố định dầu trong các xơ bông, loại trừ

nguy cơ dầu lan rộng hay ngấm sâu xuống đất, nhũ tương trong nước hay

vào không khí

Quá trình phân hủy sinh học dầu (đã bị cô lập) bởi vi sinh Enretech diễn ra ngaysau đó 70 - 80% lượng dầu hấp thụ bị phân hủy sau 2 tháng Trong điều kiện thích

hợp, 80% hydrocarbon bị phân hủy sau 30 ngày Vi sinh Enretech phát triên tốt

nhất

23

24