NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NITƠ ĐẾN SINH TRƯỞNG CỦA NẤM MEN PHÂN HỦY DẦU NHẰM NÂNG CAO KHẢ NĂNG XỬ LÝ CÁT Ô NHIỄM DẦU

HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC
-------------***-------------

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NITƠ ĐẾN SINH
TRƯỞNG CỦA NẤM MEN PHÂN HỦY DẦU NHẰM NÂNG
CAO KHẢ NĂNG XỬ LÝ CÁT Ô NHIỄM DẦU

HÀ NỘI - 2022


HỌC VIỆN NƠNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CƠNG NGHỆ SINH HỌC
-------------***-------------

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NITƠ ĐẾN SINH
TRƯỞNG CỦA NẤM MEN PHÂN HỦY DẦU NHẰM NÂNG
CAO KHẢ NĂNG XỬ LÝ CÁT Ô NHIỄM DẦU

Sinh viên thực hiện

: VŨ HƯƠNG GIANG

Mã sinh viên

: 637023

Lớp

: K63CNSHA

Giảng viên hướng dẫn : TS. Kiều Thị Quỳnh Hoa
PGS.TS. Nguyễn Xuân Cảnh

HÀ NỘI - 2022


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài luận văn này là cơng trình nghiên cứu thực sự của tơi,
được thực hiện dựa trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức chuyên ngành và dưới
sự hướng dẫn khoa học của TS. Kiều Thị Quỳnh Hoa và PGS.TS. Nguyễn Xuân Cảnh.
Các số liệu được sử dụng, hình ảnh, kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là
hồn tồn trung thực, chưa từng được sử dụng và công bố trong các cơng trình nghiên
cứu khoa học nào trước đây.
Khóa luận tốt nghiệp có tham khảo các tài liệu, thơng tin trích dẫn đã được chỉ
rõ ở phần tài liệu tham khảo. Mọi sự giúp đỡ đã được cảm ơn.
Tôi xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình trước Học viện và Hội
đồng.
Hà Nội, ngày 23 tháng 06 năm 2022
Sinh viên
Vũ Hương Giang

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lịng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS. Kiều Thị
Quỳnh Hoa, Trưởng phòng Vi sinh vật dầu mỏ - Viện Công nghệ sinh học và PGS. TS.

Nguyễn Xuân Cảnh, Trưởng khoa Công nghệ sinh học - Học viện Nông Nghiệp Việt

i


Nam đã hướng dẫn, tận tình chỉ bảo và tạo điều kiện tốt nhất cho tơi trong suốt q
trình học tập và hồn thành khóa luận.
Tơi cũng muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến toàn thế cán bộ của Phịng Vi sinh
vật dầu mỏ - Viện Cơng nghệ sinh học đã ln tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, động viên
và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian thực hiện khóa luận này. Tơi
cũng muốn gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc đến Ban lãnh đạo và tập thể Viện Công
nghệ sinh học, đơn vị đã hỗ trợ kinh phí cho tơi thực hiện khóa luận này.
Tiếp theo, tơi muốn gửi lời cảm ơn đến các Thầy, Cô trong Khoa Công nghệ
sinh học - Học viện Nông Nghiệp Việt Nam đã luôn tạo điều kiện, tận tình giúp đỡ tơi
trong suốt bốn năm đại học.
Cuối cùng, tơi xin được bày tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới bố mẹ, những người
thân trong gia đình và tồn thể bạn bè của tơi đã ln giúp đỡ, động viên và đồng hành
cùng tôi trong những năm tháng trên giảng đường đại học.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 23 tháng 06 năm 2022
Sinh viên
Vũ Hương Giang

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN...........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN................................................................................................................ ii
MỤC LỤC.................................................................................................................... iii

DANH MỤC BẢNG.....................................................................................................v
DANH MỤC HÌNH......................................................................................................vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT....................................................................................vii
TĨM TẮT..................................................................................................................viii
CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU................................................................................................1
1.1.

Đặt vấn đề........................................................................................................1

1.2.

Mục tiêu, nội dung nghiên cứu.........................................................................2

1.2.1.

Mục tiêu...........................................................................................................2

1.2.2.

Nội dung nghiên cứu........................................................................................2

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU....................................................................3
2.1.

Tình hình ơ nhiễm hydrocarbon dầu mỏ...........................................................3

2.1.1.

Tình hình ơ nhiễm hydrocarbon dầu mỏ trên thế giới......................................3

2.1.2.

Tình hình ơ nhiễm hydrocarbon dầu mỏ ở Việt Nam.......................................5

2.1.3.

Ảnh hưởng của dầu ô nhiễm con người và môi trường....................................6

2.2.

Các phương pháp xử lý đất/cát ô nhiễm dầu....................................................7

2.2.1.

Phương pháp cơ học (vật lý)............................................................................7

2.2.2.

Phương pháp hóa học.......................................................................................7

2.3.

Xử lý ơ nhiễm dầu bằng phương pháp phân hủy sinh học
(Bioremediation)............................................................................................10

2.3.1.

Vi sinh vật phân hủy hydrocarbon dầu mỏ.....................................................10

2.3.2.

Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý ô nhiễm dầu bằng phương pháp
phân hủy sinh học (Bioremediation)...............................................................13

2.3.3.

Nhu cầu dinh dưỡng cần thiết cho sinh trưởng và phát triển của vi sinh
vật phân hủy dầu............................................................................................16

2.3.4.

Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật
phân hủy dầu trong quá trình phân hủy Bioremediation.................................17

iii


CHƯƠNG III: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.........................21
3.1.

Vật liệu...........................................................................................................21

3.1.1.

Chủng nấm men.............................................................................................21

3.1.2.

Môi trường nuôi cấy và thiết bị......................................................................21

3.2.

Phương pháp nghiên cứu................................................................................22

3.2.1.

Xác định hình thái khuẩn lạc và tế bào của các chủng nấm men....................22

3.2.2.

Thiết lập mơ hình thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng niơ
đến sinh trưởng và khả năng phân hủy dầu của hai chủng nấm men..............22

3.2.3.

Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng nitơ đến khả năng sinh trưởng và
phát triển của hai chủng nấm men nghiên cứu bằng phương pháp pha
loãng tới hạn MPN (most probable number)..................................................24

3.2.4.

Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng nitơ đến khả năng phân hủy cát ô
nhiễm dầu của hai chủng nấm men nghiên cứu thông qua xác định hàm
lượng dầu thô tổng số.....................................................................................24

CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..........................................................26
4.1.

Đặc điểm hình thái khuẩn lạc và tế bào của hai chủng nấm men nghiên
cứu..................................................................................................................26

4.2.

Thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng niơ đến sinh trưởng
và khả năng phân hủy dầu của hai chủng nấm men........................................27

4.2.1.

Thiết lập thí nghiệm.......................................................................................27

4.2.2.

Ảnh hưởng của hàm lượng nitơ đến khả năng sinh trưởng và phát triển
của hai chủng nấm men nghiên cứu bằng phương pháp pha loãng tới
hạn MPN (most probable number).................................................................28

4.2.3.

Ảnh hưởng của hàm lượng nitơ đến khả phân hủy dầu thô của hai chủng
nấm men nghiên cứu bằng phương pháp xác định hàm lượng dầu tổng
số.................................................................................................................... 31

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN.........................................................................................35
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................36

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Các sự cố tràn dầu trên thế giới (Bodour và cs., 1998; Environmental

Report, 2004; Onwurah và cs., 2007; Savas và cs., 2011; McNutt,
2011; Merv Fingas, 2013; Idris và cs., 2013; Burns, 2016; www.
marine group)................................................................................................4
Bảng 2.2. Sự cố tràn dầu ở Việt Nam (Đỗ Công Thung và cs., 2007; Nguyễn
Đình Dương, 2010; Cao Thị Thu Trang, 2011).............................................5
Bảng 4.1. Hình thái khuẩn lạc của hai chủng nấm men nghiên cứu.............................26
Bảng 4.2: Hàm lượng chất dinh dưỡng (C, N, P, K) trong cát tự nhiên sử dụng
cho thí nghiệm.............................................................................................28
Bảng 4.3. Khả năng sinh trưởng và phát triển của hai chủng nấm men nghiên cứu
trên mơi trường khống sau 8 tuần..............................................................29

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Sự cố tràn dầu trên biển..................................................................................3
Hình 4.1. Hình thái khuẩn lạc trên mơi trường Hansen của 2 chủng nấm men
nghiên cứu...................................................................................................26
Hình 4.2. Đặc điểm tế bào của chủng NM1 dưới kính hiển vi điện tử (x 4500 lần)
.....................................................................................................................27
Hình 4.3. Đặc điểm tế bào của chủng NM2 dưới kính hiển vi điện tử (x 3000 lần)
.....................................................................................................................27
Hình 4.4. Ảnh thí nghiệm xử lý cát ơ nhiễm dầu ở các hàm lượng nitơ khác nhau
.....................................................................................................................27
Hình 4.5. Khả năng sinh trưởng và phát triển của chủng nấm men NM1 trong mơ
hình xử lý cát ơ nhiễm dầu với hàm lượng nitơ khác nhau theo thời gian
.....................................................................................................................29
Hình 4.6. Khả năng sinh trưởng và phát triển của chủng nấm men NM2 trong mơ
hình xử lý cát ơ nhiễm dầu với hàm lượng nitơ khác nhau theo thời gian
.....................................................................................................................30

Hình 4.7. Hàm lượng dầu thơ tổng số trong thí nghiệm bổ sung nấm men NM1 với
các hàm lượng nitơ khác nhau sau 8 tuần....................................................31
Hình 4.8. Hàm lượng dầu thơ tổng số trong thí nghiệm bổ sung nấm men NM2 với
các hàm lượng nitơ khác nhau sau 8 tuần....................................................32
Hình 4.9. Hiệu quả phân hủy dầu thơ của NM1 và NM2 trong thí nghiệm sau 8
tuần..............................................................................................................33

vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt
HC
VSV
CHĐBMSH
PAHs
PCB
EPS
MPN
SEM
INT
C
N
P
K
km
cs

Giải nghĩa
Hydrocacbon

Vi sinh vật
Chất hoạt động bề mặt sinh học
Polycyclic aromatic hydrocarbons
Polychlorinated biphenyls
Exopolysaccharides
Most probable number
Scanning Electron Microscope
Iodonitrotozolium violet
Cacbon
Nitơ
Phốt pho
Kali
kilometer
cộng sự

vii


TÓM TẮT

Bổ sung chất dinh dưỡng giúp nâng cao khả năng phân hủy hydrocarbon
dầu mỏ sinh học đã được đã được nhiều nghiên cứu minh chứng, nhưng các
nghiên cứu ảnh hưởng của chất dinh dưỡng đến sinh trưởng và phát triển của vi
sinh vật phân hủy dầu vẫn còn hạn chế và chưa có nhiều nghiên cứu đề cập đến.
Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá được tác động của hàm lượng nitơ khác
nhau tới sinh trưởng và phát triển của hai chủng nấm men cũng như hiệu quả
phân hủy dầu sinh học của hai chủng này. Chủng nấm men nghiên cứu được
nuôi cấy tĩnh ở điều kiện nhiệt độ phòng trong 8 tuần. Hiệu quả phân hủy
hydrocarbon dầu thô, sinh trưởng và phát triển của hai chủng nấm men phân hủy
dầu được xác định. Kết quả cho thấy, hiệu quả phân hủy dầu của hai chủng nấm

men nghiên cứu là tương đối cao đạt 36-44% khi không bổ sung N; 52-62% khi
bổ sung 500 mgN/kg; 62-68% khi bổ sung 1000 mgN/kg cát. Tuy nhiên sau 6
tuần thí nghiệm, số lượng của hai chủng nấm men có xu hướng giảm dần điều
này có thể ảnh hưởng tới quá trình phân hủy dầu sinh học. Do đó, việc bổ sung
chất dinh dưỡng N với hàm lượng phù hợp định kỳ trong quá trình phân hủy
sinh học Bioremediation là cần thiết. Nghiên cứu góp phần quan trọng trong
việc nâng cao hiệu quả nhằm thúc đẩy sinh trưởng của vi sinh vật đồng thời tăng
hiệu quả phân hủy dầu sinh học.

viii


CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Dầu mỏ hay dầu thô là hợp chất của hydrocarbon (HC) với thành phần đa dạng,
được sử dụng để sản xuất dầu hỏa, dầu diesel và xăng nhiên liệu, được gọi là “vàng
đen”. Bên cạnh những lợi ích kinh tế do khai thác dầu mỏ thì vấn đề ơ nhiễm mơi
trường nghiêm trọng do lĩnh vực khai thác, vận chuyển và chế biến dầu mỏ cũng đang
là mối quan ngại của các quốc gia khai thác và xuất khẩu dầu mỏ trên thế giới cũng
như Việt Nam. Ơ nhiễm dầu làm thay đổi mơi trường sống của nhiều lồi động thực
vật, axit hố nước biển, các vết dầu loang trải dài làm cản trở sự quang hợp của các
thực vật phù du, phá hủy các hệ sinh thái,… Do đó, xử lý ơ nhiễm dầu trên biển đang
là vấn đề được các quốc gia trên toàn thế giới quan tâm. Hiện nay, các phương pháp
vật lý, hoá học, cơ học truyền thống như sử dụng phao quây dầu, máy hút dầu, chất
phân tán… thường được sử dụng để xử lý ô nhiễm dầu. Trong đó, phương pháp phân
hủy dầu thơ bằng vi sinh vật (VSV) đang được quan tâm nghiên cứu bởi các ưu điểm
như xử lý triệt để, giá thành thấp, không gây ô nhiễm thứ cấp và thân thiện với môi
trường.
Hoạt động thăm dị, khai thác và vận chuyển dầu khí đã mang lại nhiều lợi ích
cho nền kinh tế và xã hội nhưng cũng chứa đựng những tiềm ẩn về nguy cơ gây ô

nhiễm môi trường do các sự cố tràn dầu. Bên cạnh các kỹ thuật làm sạch dầu tràn bằng
phương pháp vật lý và hóa học, giải pháp làm sạch dầu triệt để và thân thiện môi
trường bằng con đường sinh học cần được nghiên cứu để cung cấp đủ luận cứ khoa
học cho triển khai áp dụng khi sự cố xảy ra. Ở Việt Nam, nghiên cứu ứng dụng công
nghệ phân hủy sinh học trong xử lý ô nhiễm dầu các khu vực ven biển có nguy cơ chịu
ảnh hưởng của sự cố tràn dầu còn rất hạn chế, đặc biệt là các nghiên cứu đánh giá ảnh
hưởng của nguồn dinh dưỡng (nitơ, phốt pho, kali…) tới khả năng sinh trưởng và phát
triển của vi sinh vật phân hủy dầu.
Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài luận văn:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của nitơ đến sinh trưởng của nấm men phân hủy dầu
nhằm nâng cao khả năng xử lý cát ô nhiễm dầu”. Kết quả thu được từ nghiên cứu
này sẽ góp phần nâng cao khả năng xử lý cát ơ nhiễm dầu bằng phương pháp phân hủy
sinh học (Bioremediation).
1


1.2. Mục tiêu, nội dung nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu
Mục tiêu của đề tài luận văn: (1) Nghiên cứu ảnh hưởng của các hàm lượng nitơ
ban đầu tới sinh trưởng và phát triển của hai chủng nấm men phân hủy dầu; và (2)
Đánh giá ảnh hưởng của nitơ tới hiệu quả phân hủy cát ô nhiễm dầu của hai chủng
nấm men bằng phương pháp phân hủy sinh học Bioremediation.
1.2.2. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nitơ đến khả năng sinh trưởng và phát
triển của hai chủng nấm men nghiên cứu.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng nitơ đến khả năng phân hủy dầu thô
của hai chủng nấm men nghiên cứu.

2

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tình hình ơ nhiễm hydrocarbon dầu mỏ
Hydrocarbon dầu mỏ (dầu thơ) có cấu trúc phân tử phức tạp với thành phần
chủ yếu là hydro và cacbon (chiếm 82-87%), chỉ chứa một ít nitơ, lưu huỳnh và oxy
(chiếm 12-15%).
Các thảm họa tự nhiên (động đất, sóng thần,...) và các hoạt động của con người
như khai thác, lọc hóa dầu, va chạm, đắm tàu trong quá trình vận chuyển dầu đã và
đang làm gia tăng các vụ tai nạn dẫn đến sự cố dò rỉ dầu khiến cho ô nhiễm dầu ngày
càng trầm trọng hơn (Abu-Ruwaida and Banat, 1991).

Hình 2.1. Sự cố tràn dầu trên biển
2.1.1. Tình hình ơ nhiễm hydrocarbon dầu mỏ trên thế giới
Theo thống kê trên thế giới đã diễn ra hàng loạt các sự cố rò rỉ , tràn dầu
nghiêm trọng từ các giếng khoan, giếng khai thác, các nhà máy lọc hóa dầu và đặc biệt
là từ các vụ va chạm, đắm tàu chở dầu trên biển, sông,…

3


Bảng 2.1. Các sự cố tràn dầu trên thế giới (Bodour và cs., 1998; Environmental
Report, 2004; Onwurah và cs., 2007; Savas và cs., 2011; McNutt, 2011; Merv
Fingas, 2013; Idris và cs., 2013; Burns, 2016; www. marine group).
Năm

Sự cố tràn dầu

1978

Sự cố tàu Amoco

Cadiz
1979
Nổ giếng dầu ở
Mexico
Tàu Atlantic
Empress đâm vào tàu Aegen
Captain
1987
Sự cố tàu chở dầu
Exon Valdez
1991
Chiến tranh vùng
Vịnh
1993
Sự cố tràn dầu tại quần đảo
Shatlanl
1997
Sự cố tràn dầu
2002
Tàu Prestige gãy đôi
11/2002
Tai nạn tàu chở dầu
07/12/2007
Tai nạn tàu chở dầu
21/08/2009
Tai nạn tàu Montara
12/04/2010

2012

Tai nạn tàu Sheng Neng I
(Trung Quốc)
Nổ giàn khoan khai thác dầu
Deepwater Horizon
Vỡ hệ thống đường ống dẫn
dầu Edmonton Alberta
Dầu tràn Arthur Kill

2013

Dầu tràn Magnolia

2018

Vỡ giếng khai thác dầu
Colombia

20/04/2010
2011

Nước Pháp

Lượng dầu tràn
(tấn)
257.407

Mexico

2.067

Đảo Trinidal phía
nam
biển Caribe
Vịnh Alaska

37.854

38.000

Kuwait

800.000

Scotland

93.000

Hàn Quốc
Hi Lạp
Tây Ban Nha
Hồng Kơng
Biển Timor phía bắc
Australia
Vịnh Morton

5.000
60.000
60.000
105.000
34.100

Vịnh Mexico

500.000

Ven biển Alberta,
Canada
New Jersey và đảo
Staten, Mỹ
Biên giới bang
Louisiana
Santander

4000

Địa điểm

4

270

1090
7000
168.000


Ngoài sự cố do va chạm tàu chở dầu trên biển, nguyên nhân gây tràn dầu trên
biển còn do các hoạt động sản xuất của con người. Theo báo cáo mơi trường của Na
Uy, chỉ tính riêng năm 2004, nước này có 2530 tấn dầu tràn ra biển với 97% dầu ơ
nhiễm trong số đó là từ các hoạt động sản xuất, 3% liên quan đến chất độc thải từ các

quá trình bơm dầu (Environmental Report, 2004).
Các nhà khoa học đã ước tính tổng lượng dầu tràn vào đại dương do hoạt động
kinh tế - xã hội của con người từ 0,7 đến 1,7 triệu tấn.
2.1.2. Tình hình ơ nhiễm hydrocarbon dầu mỏ ở Việt Nam
Việt Nam với vị trí địa lý chiến lược quan trọng là cửa ngõ giao nhau của các
tuyến đường giao thơng trên biển. Ơ nhiễm dầu ở nước ta chủ yếu là do các hoạt động
khai thác dầu khí và các vụ tai nạn tàu chở dầu trong và ngồi nước khi lưu thơng
trong vùng lãnh hải Việt Nam.
Bảng 2.2. Sự cố tràn dầu ở Việt Nam (Đỗ Cơng Thung và cs., 2007;
Nguyễn Đình Dương, 2010; Cao Thị Thu Trang, 2011)
Năm

Sự cố tràn dầu

Địa điểm

Lượng dầu tràn

1994

Tàu chở dầu Malaysia

Biển Cần Giờ
và Nhà Bè

1.890 tấn dầu diesel
và 100 tấn dầu
mazut

Hoạt động khai

Biển Vũng

900 tấn dầu thô

thác

Tàu

2005

Sự cố tàu chở dầu

Biển Cát Lái, Đồng Nai

100 tấn dầu thô

2009

Sự cố hỏng van dầu

Kho chứa dầu Quân đội
(Đà Nẵng)

1.500 tấn dầu thô

2010

Tàu chở dầu biển Đông
50

Biển Vũng Tàu

382 tấn dầu thô

2017

Sự cố đắm tàu Đức

Biển Nghi Sơn (Tĩnh
Gia, Thanh Hóa)

18 tấn dầu thơ

2001

Cường
2021

Sự cố hạ thủy tàu

Biển Đà Nẵng

4 tấn dầu thô

ĐNa 0607
Hiện trạng ô nhiễm dầu trong và ngoài nước đã cho thấy vấn đề xử lý ô nhiễm
dầu ở Việt Nam nói riêng và trên thế giới nói chung đang trở nên cấp thiết.

5

2.1.3. Ảnh hưởng của dầu ô nhiễm con người và mơi trường
Ơ nhiễm từ hydrocacbon (HC) là một điển hình trên toàn thế giới làm dấy lên
những lo ngại về động vật, môi trường và sức khỏe con người. Gần đây, hiện trạng ô
nhiễm hydrocacbon đối với môi trường nước, biển và đất liền ngày càng nhận được sự
quan tâm đặc biệt của các Bộ ban ngành liên quan cùng các nhà quản lý môi trường và
các nhà khoa học trong và ngoài nước. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hydrocacbon có
thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái, các sinh vật sống và con người (Ben Ayed
và cs., 2015; Essabri và cs., 2019). Hơn nữa, khi dầu tràn dưới tác động của sóng, gió,
thủy triều xâm nhập vào đất liền, chúng có thể cản trở việc cung cấp nước, chất dinh
dưỡng, oxy, ánh sáng và các nhân tố thiết yếu khác cho sinh trưởng và phát triển của
sinh vật sống (thực vật và động vật). Điều này có thể ảnh hưởng đến độ phì nhiêu của
đất (sự phát triển của cây và sự nảy mầm của hạt) và do đó làm giảm năng suất nơng
nghiệp (Singh và Haritash, 2019; Varjani và Upasani, 2019). Các chất ô nhiễm
hydrocacbon gây ra các tác động tiềm ẩn hoặc tức thời như đột biến gen, độc tính miễn
dịch, gây quái thai, sinh ung thư, khả năng tích lũy sinh học cao và làm suy giảm hệ
sinh thái đang hoạt động và xử lý đời sống động thực vật (Prathyusha và cs., 2016;
Ehis-Eriakha và cs., 2020). Dạng hydrocacbon độc hại khó phân hủy cũng có thể hấp
thụ vào đất và trầm tích giàu chất hữu cơ, tích tụ trong các sinh vật (cá, thực vật và các
sinh vật sống dưới nước khác), và có thể được chuyển đến chuỗi thức ăn và làm xáo
trộn nghiêm trọng các sinh vật tiếp xúc (Singh and Haritash, 2019). Sự tích tụ
hydrocarbon sinh học cũng gây ra các khuyết tật trong các giai đoạn sinh sản, hệ miễn
dịch, thần kinh và phát triển (gây quái thai) và cũng gây ung thư da, phổi, bàng quang,
gan và dạ dày ruột (Pattabhiramaiah và cs., 2018; Liu và cs., 2020). Do đó, việc tiếp
xúc với hydrocacbon dầu mỏ ô nhiễm gây ra tác động nguy hiểm đến sức khỏe của con
người. Ngồi ra, ơ nhiễm hydrocacbon dầu mỏ và độc tính của nó làm giảm sự đa dạng
ở mức độ loài của quần thể, quần xã sinh vật trong môi trường đất bị ô nhiễm (Xu et
al., 2018).

6


2.2. Các phương pháp xử lý đất/cát ô nhiễm dầu
2.2.1. Phương pháp cơ học (vật lý)
* Loại bỏ cơ học:
Là việc thu thập và loại bỏ đất, cát/trầm tích ơ nhiễm dầu bằng các dụng cụ cơ
học. Phương pháp này chỉ nên sử dụng khi phải loại bỏ lượng nhỏ đất, cát/trầm tích ơ
nhiễm dầu, đặc biệt khơng nên áp dụng cho vùng nhạy cảm hoặc bãi biển. Phương
pháp này khá tốn kém và làm mất cân bằng hệ sinh thái (Ellerman và cs., 2009; Barnes
và cs., 2002).
* Phương pháp tẩy rửa dầu:
Một phương pháp vật lý khác là tẩy rửa dầu khỏi đất, cát/trầm tích bị ơ nhiễm.
Rửa bằng các dung môi hữu cơ như hỗn hợp etanol-nước và hỗn hợp etyl axetataxeton-nước cho thấy loại bỏ đáng kể hydrocacbon khỏi đất bị ô nhiễm (Khodadoust
và cs., 1999; Diphare và Muzenda, 2014). Rửa đất, cát/trầm tích ơ nhiễm dầu khơng
chỉ loại bỏ dầu mà cịn loại bỏ các kim loại nặng trong đất, cát/trầm tích. Hiệu quả tẩy
rửa có thể được nâng cao bằng cách bổ sung các chất hoạt động bề mặt. Các nghiên
cứu cho thấy cả chất hoạt động bề mặt hóa học và sinh học đều có hiệu quả trong việc
tẩy rửa dầu thơ. Các chất hoạt động bề mặt khác nhau loại bỏ các phần khác nhau của
dầu thơ, ví dụ: chất hoạt động bề mặt hóa học natri dodecyl sulfat (SDS) loại bỏ
hydrocacbon no trong khi chất hoạt động bề mặt sinh học, sinh tổng hợp từ vi sinh vật
như saponin và rhamnolipid, có thể loại bỏ hydrocacbon thơm đa vòng khỏi đất bị ô
nhiễm. Phương pháp này đem lại hiệu quả xử lý nhất định, tuy nhiên rất tốn kém và
được khuyến cáo là không nên sử dụng ở vùng đất liền hoặc sinh cảnh nhạy cảm đặc biệt
khi sử dụng các chất hoạt động bề mặt sinh học hóa học (Urum and Pekdemir, 2004).
2.2.2. Phương pháp hóa học
Các phương pháp hóa học (sử dụng chất phân tán, chất làm đông, chất nhũ hóa)
thường được sử dụng kết hợp với các phương pháp vật lý (cơ học) để xử lý sự cố tràn
dầu. Các phương pháp này được sử dụng phổ biến ở một số quốc gia. Tuy nhiên, ở các
nước như Mỹ, Nhật…phương pháp này bị hạn chế sử dụng do tác động lâu dài của

phương pháp đến môi trường sinh thái. Phương pháp hóa học có ưu điểm là xử lý
nhanh và đem lại những hiệu quả nhất định (Kwan và Voelker, 2003; Goi và cs., 2006;
Wang, 2013). Phương pháp hóa học là phương pháp có thể xử lý nhanh chóng đất,

7


cát/trầm trích ơ nhiễm dầu, tuy nhiên hóa chất sử dụng trong phương pháp này có thể
đe dọa nghiêm trọng đến hệ sinh thái đất, cát/trầm tích gây tác hại tới vi sinh vật, sinh
vật sống và con người. Ngoài ra, việc sử dụng hóa chất gay ơ nhiễm thứ cấp tới môi
trường và gây ảnh hưởng trực tiếp đến người xử lý.
2.2.3. Phương pháp phân hủy sinh học (Bioremediation)
Bioremediation là phương pháp sử dụng các sinh vật sống (vi khuẩn, xạ khuẩn,
nấm và thực vật) để phân hủy đất, cát/trầm tích hoặc nước ơ nhiễm dầu. Đây là
phương pháp xử lý triệt để, hiệu quả, giá thành phù hợp và thân thiện với môi trường.
Tuy nhiên, hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc vào vị trí ơ nhiễm, nồng độ
hydrocacbon có trong đất, đặc điểm của đất, thành phần vi sinh vật đất và loại chất ô
nhiễm (Balba et al., 1998).
Các hydrocacbon thơm đa vịng là nhóm chất độc hại nhất trong thành phần của
dầu thô. Các hydrocacbon thơm đa vòng tồn tại trong các lỗ rỗng của đất sau khi
chúng xâm nhập vào đất và được giữ lại bởi nền đất. Vì vậy, việc loại bỏ chúng khỏi
đất là rất khó khăn (Safdari et al., 2018). Phương pháp phân hủy sinh học là phương
pháp phù hợp nhất để loại bỏ các hydrocacbon thơm đa vòng khỏi đất vì vi khuẩn và rễ
cây có thể dễ dàng tiếp cận các lỗ nhỏ này.
Đất là chứa hệ sinh thái vi sinh vật đa dạng, phong phú gồm nhiều quần thể vi
sinh vật khác nhau. Thành phần của các vi sinh vật cư trú trong đất ơ nhiễm nói chung
và ô nhiễm hydrocarbon dầu mỏ nói riêng thay đổi tùy theo thành phần và nồng độ của
chất gây ô nhiễm, do đó chỉ có các nhóm vi sinh có khả năng phân hủy các chất ô
nhiễm/hay phân hủy hydrocarbon dầu mỏ mới sống sót và sinh trưởng và phát triển
đồng thời làm sạch đất ô nhiễm. Các vi sinh vật phân hủy hydrocacbon dầu mỏ có mặt

rộng rãi trong tự nhiên trong đất bị ô nhiễm và phân hủy các hydrocacbon phức tạp
thành dạng đơn giản bằng cách sử dụng các hệ thống enzym của chúng (Zhao et al.,
2018).
Các loại vi khuẩn khác nhau có thể phân hủy các loại hydrocacbon khơng giống
nhau trong cả điều kiện hiếu khí và kỵ khí. Trong điều kiện kỵ khí, vi khuẩn hiện diện
ở những phần sâu nhất của trầm tích sử dụng nitrat, sunfat và sắt làm chất nhận điện tử
để phân hủy hydrocacbon. Một số lồi vi khuẩn kỵ khí thuộc chi Desulfococcus,
Thauera, Dechloromonas và Azoarcus thể hiện khả năng phân hủy hydrocacbon

8


(Brooijmans và cs., 2009; Rabus và cs., 2016). Trong điều kiện hiếu khí, các enzym
dioxygenase của vi khuẩn kết hợp oxy vào phân tử cacbon thông qua một loạt các
phản ứng được xúc tác bởi enzym để tạo ra hydrocacbon với nhóm rượu. Các nhóm
rượu bị oxy hóa thành aldehyde và sau đó được chuyển thành nhóm cacboxylic do tác
dụng của các enzym khác và lần lượt bị phân hủy thành acetyl co-A bằng q trình oxy
hóa beta (Xenia and Refugio, 2016).
Các chi vi khuẩn chính cho thấy khả năng phân hủy hydrocarbon dầu mỏ kể
đến là Alcaligenes, Sphingomonas, Pseudomonas, Bacillus, Nocardia, Acinetobacter,
Micrococcus, Achromobacter, Rhodococcus, Alcaligenes, Moraxella, Mycobacterium,
Aeromonas, Xanthomonas, Athumrobacter (Xenia và Refugio, 2016; Roy và cs.,
2018).
Nấm sợi cũng được thơng báo là có hữu ích trong việc phân hủy hydrocacbon
dầu mỏ. Chúng có thể xâm nhập vào lớp đất sâu, hỗ trợ vi khuẩn phân hủy dầu. Các
enzym laccase, peroxidase lignin và mangan peroxidase được tạo ra từ nấm cũng có
khả năng phân hủy các hydrocacbon bằng q trình oxy hóa của nó (Kohlmeier et al.,
2005). Sự phân hủy dầu thô đã được thể hiện bởi một số thành viên của các chi nấm
men như: Candida, Stropharia, Rhodotorula, Pleurotus, Penicillium, Phanerochaete,
Fusarium (Balba, 1998; Wang, 2013; Safdari và cs., 2018; Xenia và Refugio, 2016).

Q trình xử lý đất bị ơ nhiễm bằng vi sinh vật bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố
như hàm lượng nước, nhiệt độ và độ pH của đất, nồng độ oxy, chất lượng đất và lượng
chất dinh dưỡng có trong đất. Sự thay đổi của bất kỳ yếu tố nào trong số này có thể
làm giảm mật độ vi sinh vật dẫn tới giảm tốc độ và hiệu quả của quá trình xử lý
(Yadav and Hassanizadeh, 2011).
Tốc độ phân hủy hydrocarbon dầu mỏ của vi sinh vật có thể được cải thiện bằng
cách sử dụng các thúc đẩy và kích thích sinh học. Trong q trình phân hủy sinh học,
vi khuẩn phân hủy dầu ngoại sinh được bổ sung để tăng cường hệ vi sinh vật phân hủy
dầu trong đất trong khi trong q trình kích thích sinh học, việc bổ sung chất dinh
dưỡng, oxy và tối ưu hóa các điều kiện vật lý như pH và nhiệt độ được thực hiện. Một
số nghiên cứu đã chỉ ra rằng q trình thúc đẩy và kích thích sinh học khi được sử
dụng cùng nhau có hiệu quả khắc phục ô nhiễm hydrocacbon dầu mỏ trong đất. Số
lượng vi khuẩn ngoại sinh giảm trong các nghiên cứu là do không đủ chất dinh dưỡng

9


hoặc thiếu các yếu tố phi sinh học khác như pH, nhiệt độ hoặc oxy. Các loại chất hoạt
động bề mặt khác nhau được tổng hợp từ các vi sinh vật bằng con đường sinh học
được gọi là chất hoạt động bề mặt sinh học. Các chất hoạt động bề mặt sinh học
(CHĐBMSH) này giúp tăng cường khả năng phân hủy hydrocacbon sinh học của các
vi sinh vật và do đó làm tăng sự phân hủy của nó. Sử dụng chất hoạt động bề mặt sinh
học sản xuất vi sinh vật là được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng hiện nay vì
CHĐBMSH khơng độc hại, an tồn, thân thiện với mơi trường. Vì vậy, hiện nay các
nhà nghiên cứu đã và đang tập trung vào những vi sinh vật có vừa có khả năng phân
hủy hydrocarbon dầu mỏ vừa có khả năng tạo CHĐBMSH (Chebbi et al., 2017). Các
chất iosurfactants sinh tổng hợp từ Acinetobacter sp., Bacillus subtilis A1,
Pseudomonas aeruginosa, Rhodococcus erythropolis M-25, Rhodococcus ruber Em1,
Pseudomonas stutzeri đã được nghiên cứu về vai trò của chúng trong việc xử lý dầu ô
nhiễm (Abalos và cs., 2002; Haritash và Kaushik, 2009; Parthipan và cs., 2017).

2.3. Xử lý ô nhiễm dầu bằng phương pháp phân hủy sinh học (Bioremediation)
2.3.1. Vi sinh vật phân hủy hydrocarbon dầu mỏ
Bản chất của xử lý dầu bằng phương pháp sinh học chính là phân hủy
hydrocarbon dầu mỏ bởi vi sinh vật (VSV). Xử lý ô nhiễm dầu bằng VSV hiện đang
thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới do ưu điểm là giá thành
rẻ, hiệu quả xử lý cao, khơng gây ơ nhiễm thứ cấp, an tồn và thân thiện với mơi
trường.
Q trình phân hủy dầu bằng con đường sinh học được thực hiện bởi VSV có
khả năng sử dụng hydrocarbon như nguồn năng lượng và carbon duy nhất. Các VSV
này có khả năng phân hủy nhiều thành phần hydrocarbon trong dầu mỏ như
hydrocarbon mạch ngắn, hydrocarbon mạch dài và nhiều hợp chất hydrocarbon thơm.
Người ta báo cáo rằng hơn 200 loài vi khuẩn, nấm và nấm men khác nhau có
thể phân hủy các hydrocacbon dầu mỏ. Những vi sinh vật này có thể được tìm thấy tự
nhiên trong biển, nước ngọt và đất. Các hợp chất hydrocacbon có thể phân hủy sinh
học bao gồm từ metan đến các hợp chất C40. Để phân loại, gần 79 loài vi khuẩn, 9 chi
tảo lam, 103 loài nấm, 14 loài tảo và 56 lồi nấm men có khả năng phân hủy các chất ô
nhiễm hydrocacbon (Jafarinejad, 2017; Gonzalez và Sanchez, 2011).

10


Các nhóm vi khuẩn đất bản địa khác nhau có thể phân hủy các hợp chất khác
nhau của hydrocacbon dầu mỏ. Những vi khuẩn này bao gồm các chủng Pseudomonas
được phân lập từ đất và các tầng chứa nước để phân hủy các hydrocacbon thơm đa
vòng (PAHs) (Atlas, 1995). Các vi sinh vật khác có khả năng phân hủy hydrocacbon
dầu mỏ là Yokenella sp., Alcaligenes sp., Alcanivorax sp., Microbulbifer sp.,
Sphingomonas sp., Micrococcus sp., Cellulomonus sp., Dietzia sp., Roseomonas sp.,
Stenotrophomonas sp., Gordonia sp., Acinetobacter sp., Corynebacterium sp.,
Flavobacter

sp.,

Streptococcus

sp.,

Providencia

sp.,

Sphingobacterium

sp.,

Capnocytophaga sp., Bacillus sp., Enterobacter sp. và Moraxella sp. (Jain et al., 2011).
Alcanivorax sp. vi khuẩn và Cycloclasticus sp. có thể sử dụng các hydrocacbon
béo và thơm, tương ứng làm nguồn cacbon của chúng. Một số vi khuẩn có thể giúp tạo
ra chất hoạt động bề mặt sinh học có thể tăng cường q trình xử lý sinh học bằng
cách giảm độ bền bề mặt và tăng khả năng hấp thụ dầu thô. Tuy nhiên, các yếu tố như
sự sẵn có của các chất dinh dưỡng và bản chất của các chất gây ô nhiễm dầu có ảnh
hưởng đến việc phân hủy các hydrocacbon dầu mỏ (Bovio et al., 2017).
Một số loại nấm cũng có khả năng phân hủy hydrocacbon dầu mỏ. Tuy nhiên,
chúng cần thời gian lâu hơn để giảm hiệu quả. Các loại nấm thuộc nhóm Aspergillus
sp., Amorphoteca sp., Penicillium sp., Graphium sp., Neosartorya sp., Fusarium sp.,
Paecilomyces sp. và Talaromyces sp. là một trong những vi sinh vật có khả năng phân
hủy hydrocacbon dầu mỏ. Nấm thối trắng được báo cáo là có thể phân hủy các hợp
chất như polychlorinated biphenyls (PCB) và PAHs (Baniasadi et al., 2018). Một số
loại nấm men bao gồm Candida sp., Pichia sp. và Yarrowia sp. cũng được báo cáo là
có khả năng làm phân hủy các hợp chất có sẵn trong dầu gây ơ nhiễm (Jain et al.,
2011). Một số nhà nghiên cứu cho rằng trong một số trường hợp cụ thể, nấm có thể

phân hủy dầu mỏ tốt hơn vi khuẩn. Tuy nhiên, khơng có nhiều thơng tin có sẵn để xử
lý sinh học bằng nấm tại các khu vực biển bị ô nhiễm (Bovio et al., 2017).
Marzan và cộng sự phân lập vi khuẩn để xử lý sinh học từ sông Shela, nơi bị ô
nhiễm bởi sự cố tràn dầu vào năm 2014 vì khả năng phân hủy dầu của chúng. Họ đã
phân lập được bảy thuộc địa vi khuẩn khác nhau để làm phân hủy dầu đốt. Trong số
các vi khuẩn được phân lập, ba vi khuẩn hàng đầu có khả năng phân hủy dầu được

11


đánh giá là Pseudomonas aeruginosa, Bacillus sp. và Serratia sp. (Marzan et al.,
2017).
Sử dụng các vi sinh vật bản địa có sẵn trong khu vực ơ nhiễm được cho là một
phương pháp đầy hứa hẹn để xử lý sinh học các chất ơ nhiễm hydrocacbon dầu mỏ, vì
những vi sinh vật bản địa này thích nghi với các điều kiện sẵn có. Tuy nhiên, các vi
sinh vật có khả năng phân hủy chất ơ nhiễm bằng enzym có thể vắng mặt, dẫn đến q
trình xử lý rất lâu. Ví dụ, Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa, và một số vi sinh
vật khác được phân lập từ đất bị ô nhiễm hydrocacbon dầu mỏ (Gonzalez and Sanchez,
2011).
Trong cơng trình của Bovio và cộng sự, cộng đồng nấm có khả năng làm suy
giảm dầu tràn đã được phân lập từ biển Địa Trung Hải (67 chủng) và trầm tích (17
chủng). Sự phát triển của nấm được kích thích bởi dầu thơ là nguồn carbon. Trong số
đó A. Terreus, T. Harzianum và P. Citreonigrum chiếm tỷ lệ cao nhất và A. Terreus báo
cáo năng suất cao nhất trong các hợp chất hydrocarbon giảm dần (Bovio et al., 2017).
Khi cộng đồng vi sinh vật tiếp xúc với chất gây ơ nhiễm (hydrocarbon), chúng
thích nghi dần dần và trải qua q trình làm giàu di truyền có chọn lọc. Sau khi thích
nghi, quần thể vi khuẩn có khả năng phân giải hydrocarbon và plasmid của tế bào vi
khuẩn mã hóa gen dị hóa hydrocarbon sẽ tăng lên (Lahel et al., 2016). Sự gia tăng
quần thể vi sinh vật phân giải dầu đã được quan sát thấy đối với Alcanivorax sp. và
Cycloclasticus pugetii (Gonzalez and Sanchez, 2011).

Khi quần thể vi sinh vật hiện có của mơi trường khơng đủ khả năng hoặc không
đủ khả năng để làm suy giảm ô nhiễm, việc bổ sung các vi sinh vật phân hủy dầu vào
khu vực ô nhiễm được tiến hành. Cách tiếp cận này được gọi là phân đoạn sinh học và
được giải thích thêm trong phần tiếp theo (Jafarinejad, 2017). Gần đây, các nhà nghiên
cứu đang tìm cách điều khiển di truyền các vi sinh vật để tăng cường khả năng phân
hủy dầu của chúng (Martin et al., 2015).
Phân đoạn sinh học là phương pháp trong đó các vi sinh vật có khả năng phân
hủy dầu cao được thêm vào môi trường bị ô nhiễm như một chất hỗ trợ cho quần thể vi
sinh vật bản địa để đạt được hiệu quả phân hủy sinh học. Người ta báo cáo rằng quá
trình phân hủy sinh học dầu mỏ được thực hiện tốt hơn khi có sự hiện diện của nhiều
vi sinh vật so với các hoạt động của đơn loài (Jain et al., 2011). Singh và cộng sự đã sử

12


dụng tập hợp các chủng vi khuẩn khác nhau (hỗn hợp Micrococcus sp. GS2-22,
Flavobacterium sp. DS5-73, Corynebacterium sp. GS5-66, Bacillus sp. DS6-86, và
Pseudomonas sp. DS10-129) để thực hiện xử lý sinh học của đất bị ô nhiễm
hydrocarbon dầu mỏ. Trong nghiên cứu của họ, tỷ lệ suy thoái dầu là 78% đạt được
sau 20 ngày (Singh et al., 2012).
2.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả xử lý ô nhiễm dầu bằng phương pháp
phân hủy sinh học (Bioremediation)
Các yếu tố môi trường và dinh dưỡng như nguồn carbon, nitơ, nhiệt độ, độ
muối, pH… ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ và hiệu quả phân hủy dầu của vi sinh vật.
Oxy và chất dinh dưỡng như hàm lượng nitơ, phốt pho, kali, các yếu tố vi lượng. (Fe,
Mg, …) thường được bổ sung tại các khu vực ô nhiễm dầu tràn để tăng cường quá
trình phân hủy sinh học của vi sinh vật nội tại (phương thức thúc đẩy sinh học). Đây là
các yếu tố có thể kiểm sốt bằng việc bổ sung vào môi trường ô nhiễm dầu. Một số
yếu tố ảnh hưởng khác như độ mặn, hàm lượng dầu thường khó có thể thể kiểm sốt ở
các khu vưc bị ô nhiễm. (Sawadogo và cs., 2016; Pattabhiramaiah và cs., 2018).

 Oxy
Oxy là một trong những nhân tố quan trọng đối với quá trình phân hủy
hydrocarbon của vi sinh vật hiếu khí. Để phân hủy hydrocarbon dầu mỏ, enzyme được
tổng hợp từ các vi sinh vật hiếu khí phải kết hợp với oxy để tiến hành quá trình phân
hủy. Sự phân huỷ kỵ khí của một số hydrocarbon (tức là sự phân huỷ trong điều kiện
khơng có oxy) cũng xảy ra, nhưng tốc độ của quá trình phân hủy kỵ khí thường chậm
hơn tốc độ của q trình phân hủy hiếu khí. Sự phân hủy kỵ khí và hiếu khí
hydrocarbon dầu mỏ diễn ra theo các con đường hóa học khác nhau. Các nghiên cứu
phân hủy trầm tích ơ nhiễm dầu do sự cố tràn dầu tại Amoco Cadiz cho thấy, sự phân
hủy sinh học kỵ khí dầu ơ nhiễm chậm hơn đáng kể so với với sự phân hủy sinh học
hiếu khí. Oxy thường cần thiết cho quá trình phân hủy hydrocarbon ban đầu, và các
phản ứng tiếp theo cũng có thể cần sự kết hợp trực tiếp của oxy. Trong q trình phân
hủy hiếu khí, 3-4 phân tử oxy hịa tan có thể phân hủy hồn tồn 1 phân tử
hydrocarbon thành CO2 và H2O. Ở các bãi biển, nơi hoạt động của sóng và thủy triều
diễn ra như q trình sục khí liên tục dẫn đến hàm lượng oxy cung cấp cho vi sinh vật
phân hủy dầu hiếu khí trở nên dồi dào giúp nâng cao hiệu quả và rút ngắn thời gian

13


phân hủy. Tuy nhiên, ở các khu vực nước tĩnh như cảng biển, đầm lầy, hay các vùng
đất/cát ven biển ít chịu tác động của sóng gió thủy triều, hàm lượng oxy thấp, tốc độ
phân hủy sinh học giảm. Vì vậy, để cung cấp thêm oxy cần đảo xới hay sử dụng các
thiết bị sục khí. Ở các vùng ơ nhiễm như vậy, dầu thường chìm xuống đáy biển và bị
bao phủ bởi trầm tích sẽ mất nhiều thời gian hơn để phân huỷ. (Chaudhary and Kim,
2019). Các bãi biển năng lượng thấp và trầm tích hạt mịn cũng có thể bị cạn kiệt oxy;
do đó, tốc độ phân hủy sinh học có thể bị hạn chế ở những khu vực này. Các bể chứa
dầu là một vấn đề vì oxy ít có sẵn bên dưới bề mặt của chúng. Do đó, có thể tốt hơn là
loại bỏ các vũng dầu lớn trên các bãi biển, như đã được thực hiện ở Alaska, trước khi
cố gắng xử lý sinh học (Abdulrasheed et al., 2020).

 Chất dinh dưỡng
Chất dinh dưỡng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả và tăng
tốc độ phân hủy nước, đất/cát ô nhiễm dầu. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc cung
cấp khơng đủ các chất dinh dưỡng này có thể dẫn đến giảm tốc độ phân hủy dầu sinh
học (Kim và cs., 2005; Nikolopoulou và Kalogerakis, 2008). Mặc dù hydrocarbon dầu
mỏ chính là nguồn carbon cho sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật, nhưng ở các
khu vực bị ô nhiễm dầu thường thiếu các chất dinh dưỡng khác như nitơ phốt pho,
kali cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật (Aeckersberg và cs.,
1991 Các hệ sinh thái đặc biệt là các hệ sinh thái biển thường thiếu hụt các chất dinh
dưỡng này. Ngoài ra, vi sinh vật phân hủy dầu còn phải cạnh tranh dinh dưỡng với các
lồi sinh vật khơng phân huỷ dầu (bao gồm cả thực vật phù du) ngay cùng hệ sinh thái.
Ngoài ra, phốt pho kết tủa dưới dạng canxi phốt phát ở độ kiềm của nguồn nước.
Thiếu nitơ và phốt pho rất có thể hạn chế sự phân hủy sinh học, nhưng thiếu sắt hoặc
các khoáng vi lượng khác đơi khi có thể quan trọng. Ví dụ, sắt bị hạn chế hơn ở vùng
nước trong xanh hơn ở vùng nước ven biển giàu trầm tích. Các nhà khoa học đã cố
gắng điều chỉnh mức độ dinh dưỡng (ví dụ, bằng cách bổ sung chế phẩm giàu nitơ và
phốt pho) để kích thích sự phân hủy sinh học của hydrocarbon dầu mỏ. Đây là phương
pháp xử lý sinh học đã được thử nghiệm dọc bãi biển ở Prince William Sound, Alaska,
dài tới 117 km. Các nhà nghiên cứu cũng đã áp dụng các phương pháp khác nhau để
bổ sung chất dinh dưỡng cần thiết ở những vùng ô nhiễm nghèo dinh dưỡng. Việc lựa
chọn phương pháp phụ hợp được nghiên cứu dựa trên địa hình khu vực ơ nhiễm, hàm

14


lượng dầu ô nhiễm, cũng như ảnh hưởng tới môi trường, kinh tế xã hội của khu vực ô
nhiễm (Sihag et al., 2014).
 Nhiệt độ
Nhiệt độ có ảnh hưởng lớn tới tốc độ phân hủy dầu của vi sinh vật. Nghiên ứu
của So (2003) cho thấy, khi giảm nhiệt độ thí nghiệm từ 25 oC xuống 5oC, tốc độ phân

hủy dầu giảm tới 10 lần. Nhiệt độ càng thấp, tốc độ phân hủy hydrocarbon của vi sinh
vật càng chậm, thời gian phân hủy kéo dài (Macaulay, 2014). Hơn nữa, trong điều kiện
nhiệt độ thấp, các phân đoạn nhẹ của hydrocarbon dầu mỏ ít bay hơi hơn, do đó thành
phần hydrocarbon dầu mỏ phức tạp và độc hại hơn đối với vi sinh vật khi chúng tiếp
xúc với dầu trong thời gian dài và làm suy giảm hoạt động của vi sinh vật. Dầu mỏ
cũng trở nên nhớt và kém linh động hơn ở khi nhiệt độ môi trường thấp. Do đó, dầu
khó chuyển dịch trên bề mặt nước, hay đất/cát làm giảm diện tích bề mặt tiếp xúc giữa
vi sinh vật và phân tử dầu dẫn tới giảm hiệu quả phân hủy dầu. Ở các vùng ôn đới,
nhiệt độ nước thay đổi theo mùa ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy dầu sinh học
(Tharmer et al., 2013).
 Những yếu tố khác
Một số yếu tố khác bao gồm áp suất, độ mặn và pH cũng ảnh hưởng đến tốc độ
phân hủy dầu sinh học. Áp suất cao suất thường làm giảm tốc độ phân hủy dầu sinh
học; do đó, với hệ sinh thái vi sinh vật sâu dưới đáy đại dượng, áp suất là nhân tố đóng
vai trị quan trọng (Diaz, 2004; Atlas và Bragg, 2009). Dầu ở độ sâu đại dương lớn
xuống cấp rất chậm và ít được quan tâm, nhưng có khả năng tồn tại trong một thời
gian dài (Das and Chandran, 2010). Các vi sinh vật thường thích nghi tốt để đối phó
với phạm vi độ mặn phổ biến trong các đại dương trên thế giới. Các cửa sơng có thể
xuất hiện một trường hợp đặc biệt vì các giá trị độ mặn, cũng như mức oxy và chất
dinh dưỡng, khá khác biệt so với các khu vực ven biển hoặc đại dương. Tuy nhiên, có
rất ít bằng chứng cho thấy vi sinh vật bị ảnh hưởng bất lợi bởi các mơi trường khác
ngồi mơi trường siêu mặn. Độ pH quá cao ảnh hưởng đến khả năng phân hủy
hydrocarbon của vi sinh vật. Cũng giống như độ mặn, độ pH không dao động nhiều
trong các đại dương mà nó duy trì trong khoảng 7.6 đến 8.0 và dường như khơng có
ảnh hưởng quan trọng đến tốc độ phân hủy sinh học trong hầu hết các môi trường biển
(Li et al., 2007). Tuy nhiên, trong các đầm lầy muối và độ pH có thể thấp tới 5.0. Do
15