Nghiên cứu khả năng phân hủy dầu diesel (do) của một số chủng vi khuẩn nhằm ứng dụng xử lý nước thải nhiễm dầu tại vịnh vân phong khánh hòa nha trang

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
------- -------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY DẦU DIESEL
(DO) CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN NHẰM ỨNG
DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU
TẠI VỊNH VÂN PHONG – KHÁNH HÒA- NHA TRANG

Hà Nội - 2023


HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC
------- -------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY DẦU DIESEL
(DO) CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN NHẰM ỨNG
DỤNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU
TẠI VỊNH VÂN PHONG – KHÁNH HÒA - NHA TRANG

Người thực hiện

: NGUYỄN THỊ HỒNG

Mã sinh viên

: 642489

Lớp

: K64CNSHA

Ngành

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Giảng viên hướng dẫn

: PGS.TS. NGUYỄN VĂN GIANG

Hà Nội - 2023


LỜI CAM ĐOAN
Khóa luận được thực hiện tại Phịng Cơng nghệ Sinh học Môi trường,
Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong khố luận này là trung
thực và khơng sao chép kết quả của bất kỳ báo cáo tốt nghiệp nào trước đó.
Các tài liệu tham khảo, thơng tin trích dẫn được chỉ rõ ở phần tài liệu
tham khảo của khóa luận.
Hà Nội, ngày 10 tháng 02, năm 2023
Tác giả

Nguyễn Thị Hồng

i


LỜI CẢM ƠN
Quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp là giai đoạn quan trọng nhất trong
quãng đời mỗi sinh viên. Luận văn tốt nghiệp là tiền đề nhằm trang bị cho chúng
em những kỹ năng nghiên cứu, những kiến thức quý báu trước khi lập nghiệp.
Để hoàn thành được luận văn tốt nghiệp này. Lời đầu tiên tôi xin được gửi
lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Thị Nhi Công, một người cô đã truyền đạt
những kiến thức quý báu, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn tôi tận tình trong suốt
qn trình nghiên cứu và hồn thiện khố luận.
Tôi cũng xin cảm ơn đến tới các anh chị ở phịng Cơng nghệ Sinh học Mơi
trường, Viện Cơng nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ và các
anh, chị tại Phịng Cơng nghệ Sinh học Mơi trường, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và
giúp đỡ tơi có điều kiện thực hiện khóa luận tốt nhất tại Phịng.
Tơi xin bày tỏ lịng kính trọng tới PGS.TS. Nguyễn Văn Giang, Khoa
Công nghệ Sinh học, Học viện Nông Nghiệp Việt Nam, người Thầy đã tạo điều
kiện và nhiệt tình giúp đỡ tơi trong suốt q trình tơi thực hiện đề tài.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn
Vi sinh, Khoa Công nghệ Sinh học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình
giúp đỡ tơi trong q trình học tập, thực hiện đề tài và hồn thành khóa luận.
Cuối cùng, tơi xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ông bà và mẹ - những
người luôn tần tảo ni lớn, chăm sóc tơi để tơi có được như ngày hôm nay.
Cảm ơn những người bạn đã kề vai sát cánh, giúp đỡ, luôn bên cạnh ủng hộ tơi
trong suốt q trình học tập cũng như thực hiện khố luận này.
Tơi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 10 tháng 02, năm 2023
Sinh viên

Nguyễn Thị Hồng

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii
MỤC LỤC .............................................................................................................. i
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................ iv
DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. v
DANH MỤC VIẾT TẮT .................................................................................... vii
TÓM TẮT KHÓA LUẬN ................................................................................. viii
MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 4
1.1

Tình hình ơ nhiễm dầu trên thế giới và ở Việt Nam ................................. 4

1.1.1

Tình hình ơ nhiễm dầu trên thế giới.......................................................... 4

1.1.2

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

1.1.3

Hậu quả tác động của nước thải ô nhiễm dầu ........................................... 7

1.2

Thành phần của dầu DO và ảnh hưởng của ô nhiễm dầu DO đối với
con người và môi trường ........................................................................... 8

1.2.1

Thành phần, tính chất của dầu DO............................................................ 8

1.3

Cơ chế phân hủy dầu DO của vi sinh vật................................................ 10

1.4

Các biện pháp xử lý nước ô nhiễm dầu................................................... 11

1.4.1

Phương pháp xử lý cơ học, vật lý, hóa học ............................................. 11

1.4.2

Phương pháp xử lý sinh học.................................................................... 12

1.4.

Màng sinh học từ vi sinh vật ................................................................... 14

1.4.1. Định nghĩa ............................................................................................... 14
1.4.2. Sự hình thành và cấu trúc của biofilm .................................................... 15
1.4.3. Một số yếu tố ảnh hưởng tới khả năng tạo biofilm................................. 18
1.5.

Các phương pháp phân loại vi sinh vật ................................................... 23

1.5.1. Phương pháp phân loại truyền thống ...................................................... 23
1.5.2. Phương pháp phân loại bằng sinh học phân tử ....................................... 24
i


CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 26
2.1

Nguyên liệu, hóa chất và các thiết bị sử dụng ........................................ 26

2.1.1

Ngun liệu ............................................................................................. 26

2.1.2

Hóa chất và mơi trường ni cấy ............................................................ 26

2.1.3

Máy móc và thiết bị nghiên cứu.............................................................. 28

2.2

Phương pháp nghiên cứu......................................................................... 28

1.2.1. Thu nhập mẫu.......................................................................................... 28
2.2.1

Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn có khả năng sinh trưởng
và phát triển trên nguồn cơ chất dầu DO ................................................ 28

2.2.2

Đánh giá khả năng tạo màng sinh học (biofilm) của các chủng vi
khuẩn phân lập được ............................................................................... 29

2.2.3

Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của chủng vi khuẩn.................... 31

2.2.4

Phân loại, định tên chủng vi khuẩn dựa vào xác định trình tự đoạn
gen mã hóa 16s rRNA ............................................................................. 33

2.2.5

Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và phân hủy của vi sinh
vật trên nguồn cơ chất dầu DO ở các nồng độ khác nhau ...................... 36

2.2.6

Ảnh hưởng của các điều kiện môi trường đến khả năng tạo màng
sinh học (biofilm) của chủng vi khuẩn ................................................... 36

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... 38
3.1

Phân tích thành phần nước thải đầu vào mẫu nước thải Kho xăng
Ngoại Quan – Vân Phong – Khánh Hòa – Nha Trang............................ 38

3.1.1

Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn có khả năng sinh trưởng
và phát triển trên nguồn cơ chất dầu DO ................................................ 39

3.1.2 Khả năng tạo biofilm của các chủng vi khuẩn có khả năng sử dụng dầu
DO ........................................................................................................... 42
3.1.3

Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của chủng vi khuẩn đã được
lựa chọn ................................................................................................... 44

3.2

Phân loại, định tên chủng vi khuẩn BQN24 bằng việc xác định trình
tự đoạn gen mã hóa 16 rRNA ................................................................. 45
ii


3.2.1 Tách chiết DNA tổng số của chủng vi khuẩn BQN24 ............................... 45
3.2.2 Nhân đoạn gen mã hóa 16S rRNA bằng kĩ thuật PCR .............................. 46

3.3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành màng sinh học của chủng vi
khuẩn Pseudomonas aeruginosa BQN24 ............................................... 48
3.4. Đánh giá khả năng phân hủy dầu DO của màng sinh học của chủng vi
khuẩn Pseudomonas aeruginosa BQN24 ............................................... 51
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................................................. 52
Kết luận: .............................................................................................................. 52
Kiến nghị: ............................................................................................................ 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 53
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 58
Pseudomonas sp. enrichment culture clone BQN24 16S ribosomal RNA
gene, partial sequence ............................................................................. 58

iii


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần và chức năng của thành phần mạng lưới ngoại bào
trong biofilm (Donlan, 2002) .............................................................. 17
Bảng 2.1: Thành phần môi trường MPA............................................................. 26
Bảng 2.2: Thành phần môi trường Gost.............................................................. 27
Bảng 2.3: Thành phần môi trường Hiếu khí DO (HKTS) .................................. 27
Bảng 3.1. Phân tích thành phần nước thải ban đầu mẫu nước thải Kho xăng
Ngoại Quan – Vân Phong – Khánh Hòa – Nha Trang theo quy
chuẩn QCVN 29:2010/BTNMT ......................................................... 38
Bảng 3.2: Kết quả phân tích thành phần mẫu nước thải ..................................... 39
Bảng 3.3: Hình thái khuẩn lạc của các chủng vi sinh vật ................................... 40

iv

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Tàu chở hàng X-PRESS PEARL bốc cháy ở ngoài khơi cảng
Colombo, Sri Lanka gây sự cố tràn dầu................................................ 5
Hình 1.2: Tổng hợp hydrocarbon (a) Polimeolefin (b) chất thơm được ankyl
hóa (c) polyaromatics. ........................................................................... 9
Hình 1.3: Este hữu cơ (a) Nhóm este (b) Este axit bazơ (c) Este đa chức............ 9
Hình 1.4: (a) Polyglycols (b) Polyphenyl ête ........................................................ 9
Hình 1.5: Sự hình thành của Biofilm (nguồn: Nature Review Microbiology) ... 15
Hình 1.6: Cấu trúc hiển vi của biofilm tạo bởi 2 chủng vi khuẩn
Rhodococcus erythrolis và Pseudomonas marginalis dưới kính
hiển vi điện tử quét (SEM) (Lorenzo và cộng sự, 2005). ................... 16
Hình 3.1: Tập đồn vi sinh vật trên mơi trường MPA ........................................ 40
Hình 3.2: Khả năng sinh trưởng của các chủng vi khuẩn trên mơi trường
khống Gost dịch có bổ sung 2% dầu DO. ......................................... 41
Hình 3.3. Khả năng phân hủy của các chủng vi sinh vật phân lập được trên
nguồn cơ chất dầu DO 2%. ................................................................. 42
Hình 3.4: Khả năng bắt giữ tím tinh thể của màng sinh học của các chủng vi
khuẩn sau 3 ngày ni cấy. ................................................................. 43
Hình 3.5: Biểu đồ mật độ quang học đánh giá khả năng tạo màng sinh học
(biofilm) của các chủng vi khuẩn........................................................ 43
Hình 3.6: Hình thái khuẩn lạc (A) và hình thái tế bào (B) chủng vi khuẩn
BQN24 ................................................................................................ 44
Hình 3.7: Hình thái khuẩn lạc (A) và hình thái tế bào (B) chủng vi khuẩn G3 .. 45
Hình 3.8: Hình thái khuẩn lạc (A) và hình thái tế bào (B) chủng vi khuẩn Xỉ 2 ...... 45
Hình 3.9: Cây phát sinh chủng loại dựa trên so sánh trình tự gen mã hóa 16S
– rRNA của chủng vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa BQN24 và
các chủng vi sinh vật đại diện. ............................................................ 47

v

Hình 3.10: Khả năng bắt giữ tím tinh thể của màng sinh học của chủng
Pseudomonas aeruginosa BQN24 ở các nhiệt độ khác nhau sau 3
ngày ni tĩnh..................................................................................... 49
Hình 3.11: Ảnh hưởng nhiệt độ tới khả năng tạo màng biofilm của chủng
Pseudomonas aeruginosa BQN24. ...................................................... 49
Hình 3.12: Khả năng bắt giữ tím tinh thể của màng sinh học của chủng
Pseudomonas aeruginosa BQN24 ở các pH khác nhau sau 3 ngày
nuôi tĩnh. ............................................................................................. 50
Hình 3.13: Ảnh hưởng pH tới khả năng tạo màng biofilm của chủng
Pseudomonas aeruginosa BQN24. ...................................................... 50
Hình 3.14: Khả năng phân hủy dầu DO ở các nồng độ khác nhau của chủng
Pseudomonas aeruginosa BQN24. ...................................................... 51
Hình 3.15: Khả năng sinh trưởng của chủng Pseudomonas aeruginosa
BQN24 trên mơi trường khống Gost có bổ sung nồng độ dầu DO
khác nhau. ........................................................................................... 51

vi


DANH MỤC VIẾT TẮT

Vi sinh vật

: vi sinh vật

Dầu diesel

: DO

H

: giờ

Bp

: Base pair (cặp base)

DNA

: Deoxyribonucleic acid

EPS

: Extracellular Polymeric Substance ( Hợp chất polymer
ngoại bào)

Gr, Gr(+), Gr(-)

: Gram, Gram dương, Gram âm

mg, g

: milligram, gram

OD

: Opitical Density (Mật độ quang học)

PCR

: Polymerase Chain Reaction (Phản ứng chuỗi trùng hợp)

RNA

: Ribonucleic acid

rRNA

: Ribosomal ribonucleic acid (RNA ribosomer)

CFU/ml

: đơn vị hình thành khuẩn lạc trên mililit

µl, µm, ml, l

: microliter, micromet, milliliter, liter

vii


TÓM TẮT
Khảo sát khả năng phân hủy dầu diesel (DO) ở một số chủng vi khuẩn xử
lý nước thải nhiễm dầu của 7 chủng vi khuẩn từ mẫu nước thải kho xăng Ngoại
Quan – Vịnh Vân Phong – Nha Trang, chúng tôi tiến hành phân lập được 7
chủng chủng vi khuẩn: BQN24, Xỉ 2, G3, DGD 9, DGPG1, Bùn sắt và SV.
Trong đó 3 chủng BQN24, Xỉ 2 và G3 có khả năng phân sinh trưởng và phát
triển ở mơi trường Gost bổ sung 2% dầu DO. Trong số 7 chủng vi khuẩn, đã
chọn được chủng Pseudomonas aeruginosa BQN24 có khả năng sinh trưởng và

phát triển tốt trên nguồn cơ chất dầu DO.

viii


MỞ ĐẦU
Dầu mỏ là nguồn năng lượng cũng như nguyên liệu quý giá và chiếm một
vị trí quan trọng trong xã hội và đời sống con người. Các sản phẩm của dầu mỏ
có mặt hầu hết trong các lĩnh vực đời sống sinh hoạt hàng ngày của con người
như: công nghiệp, vận tải…Việt Nam là một trong các quốc gia có tiềm năng về
dầu khí. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành cơng nghiệp chế biến dầu
khí thế giới, nước ta cũng đang có những bước tiến lớn với nhiều dự án phát
triển them các mỏ dầu, mở rộng hệ thống phân phối sản phẩm dầu.
Trong những thời gian gần đây, nhu cầu sử dụng dầu tăng lên đáng kể,
nhất là các nước có ngành cơng nghiệp phát triển. Khi nền kinh tế thế giới ngày
càng phụ thuộc vào năng lượng như hiện nay thì dầu mỏ và các sản phẩm dầu
giữ vai trò quan trọng hàng đầu. Bước vào thế kỉ XXI, nhu cầu năng lượng đáp
ứng cho hoạt động sản xuất và sinh hoạt vô cùng to lớn. Hàng năm, các mỏ dầu
cung cấp ra thị trường hàng chục triệu tấn dầu thành phẩm, phục vụ nhu cầu con
người, đồng thời đem lại nguồn lợi ích to lớn cho đất nước. Nhưng bên cạnh đó,
vấn đề chống ô nhiễm môi trường do dầu DO gây ra cũng đang là mối quan tâm
hàng đầu của các quốc gia này, nhất là những nước có nền cơng nghiệp dầu khí
phát triển. Ơ nhiễm dầu ảnh hưởng nghiêm trọng đối với cả hệ sinh thái biển và
trên cạn. Việt Nam cũng là một nước sản xuất dầu DO nên vấn đề ô nhiễm môi
trường do dầu gây ra không thể tránh khỏi. Các hiện tượng tràn dầu, rò rỉ khí
dầu gây ra trong q trình khai thác, vận chuyển và dự trữ dầu mỏ tạo ra một lớp
cặn bã và nước thải, và việc dầu tràn ra là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng
ơ nhiễm mơi trường, nguồn nước thải và hủy hoại hệ sinh thái động thực vật,
đặc biệt gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống con người.
Nước thải ô nhiễm dầu thường đến từ nhiều nguồn khác nhau và chứa

nhiều độc tố, phát sinh từ nhiều hoạt động khác nhau như khai tác dầu, tinh chế
dầu, cơng nghiệp hóa dầu, gia cơng kim loại, hoặc sửa chữa, vệ sinh các phương
tiện cơ giới… Loại nước thải này là một trong những nguồn nước thải có nguy
cơ ơ nhiễm mơi trường lớn do có chứa nhiều thành phần chất độc hại gây ô
1


nhiễm khó phân hủy trong mơi trường tự nhiên như benzene, naphthalene,
phenol, toluene, xylen,…
Đã có một số phương pháp xử lý loại dầu như tách dầu bằng phương pháp
cơ học, hóa học, đốt, chơn lấp và làm sạch bằng phân hủy sinh học. Phương
pháp phân hủy sinh học được áp dụng nhiều nhất do dễ ứng dụng và an toàn với
môi trường. Hiện nay, trên thế giới các nhà khoa học đang tích cực nghiên cứu
ứng dụng Entech – 1 (Mỹ), LOT 11, SOT (Thụy Sĩ). Mặt khác, không phải tất
cả các chế phẩm phân hủy dầu nhập ngoại đều phát huy tác dụng tốt ở Việt
Nam, bởi mỗi nhóm vi sinh vật trong các chế phẩm có khả năng thích ứng khác
nhau với từng vùng sinh thái và chúng có thể bị mất đi hoạt tính xử lý phân hủy
dầu mạnh.
Trước sự ô nhiễm nguồn nước thải, ắt hẳn việc xử lý nước thải nhiễm dầu
vô cùng quan trọng. Trong đó, nghiên cứu khả năng phân hủy dầu DO một số
chủng vi khuẩn nhằm ứng dụng chính trong việc xử lý nước thải nhiễm dầu ở
Việt Nam.
Với mong muốn góp phần hạn chế sự nhiễm dầu và xử lý hiệu quả nước
thải nhiễm dầu, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Văn Giang – Bộ môn
Công nghệ vi sinh, Khoa Công Nghệ sinh học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam
cùng sự đồng hướng dẫn của PGS.TS. Lê Thị Nhi Cơng, phịng Cơng nghệ Sinh
học Mơi trường, Viện Cơng nghệ sinh học, Viện Hàn lâm Khoa Học và Công
nghệ Việt Nam, chúng tôi thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu khả năng phân hủy dầu DO của một số chủng vi khuẩn
nhằm ứng dụng xử lý nước thải nhiễm dầu tại Vịnh Vân Phong – Khánh Hoà

– Nha Trang”.
➢ Mục tiêu nghiên cứu:
Tìm ra các chủng vi khuẩn có khả năng phân hủy dầu DO vừa có khả
năng tạo màng sinh học để áp dụng trong xử lý nước thải ô nhiễm dầu tại vịnh
Vân Phong – Khánh Hoà – Nha Trang.

2


➢ Nội dung nghiên cứu gồm có:
1. Phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng sinh trưởng
và phát triển trên nguồn cơ chất dầu DO.
2. Đánh giá khả năng tạo màng sinh học của chủng vi khuẩn.
3. Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và phân hủy dầu DO của
các chủng vi sinh vật đại diện trên các nồng độ dầu khác nhau.

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Tình hình ơ nhiễm dầu trên thế giới và ở Việt Nam
1.1.1 Tình hình ô nhiễm dầu trên thế giới
Ô nhiễm dầu ngày nay trở thành một hiện tượng phổ biến và đã để lại
nhiều hậu quả đối với hệ sinh thái và xã hội. Những hậu quả ô nhiễm dầu gây
nên đối với môi trường đã được chứng minh là gây thiệt hại nghiêm trọng đến
hệ sinh thái tự nhiên.
Hiện nay, dầu tiêu thụ vào khoảng 75%, dự kiến có thể tăng lên tới 80%
trong cơ cấu sử dụng các nguồn năng lượng trên thế giới. Năm 2022 thế giới
đứng trước đại dịch covid trên toàn cầu, số lượng tiêu thụ dầu trong sản xuất và
nguyên liệu của tất cả các phương tiện giao thông vận tải lượng tiêu thụ tăng lên

đáng kể. Theo Tổ chức các nước xuất khẩu dầu mỏ (OPEC), Cơ quan Thông tin
Năng lượng Mỹ (EIA) và Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA). Số liệu từ các cơ
quan này vẫn cho thấy một vài sự phân hóa nhất định, OPEC nhấn mạnh sự
phục hồi của nhu cầu tiêu thụ dầu trong những tháng ngày cuối năm 2022. Nhu
cầu sử dụng dầu mỏ và các sản phẩm dầu trên thế giới ngày càng tăng do đó
khơng tránh khỏi ơ nhiễm môi trường ở mức độ khác nhau. Thành phần chủ yếu
của dầu gây ô nhiễm môi trường là hydrocarbons no, hydrocarbons thơm đa
nhân và đa nhân. Ngoài ra, các thành phần khác cũng gây ô nhiễm môi trường
song ở mức độ nhẹ hơn (Cung Thị Ngọc Mai và cộng sự, 2011; Gawdzik và
cộng sự, 2011).
Hầu như mọi ngành công nghiệp đều phụ thuộc vào loại tài nguyên quý
giá này, nên bên cạnh với những lợi ích từ dầu DO đem lại, chúng ta đối mặt với
những nguy cơ ô nhiễm do chúng ta gây ra. Hàng năm có khoảng 10 triệu tấn
dầu trên thế giới bị thất thoát gây ô nhiễm môi trường. Theo thống kê ITOPF
(International Tanker Owners Pollution Federation) trên thế giới từ năm 1970
đến năm 2021 đã có 10.000 tấn dầu bị thất thốt ra khỏi mơi trường do sự cố
tràn dầu và có xu hướng giảm dần qua các năm. Tuy nhiên, các vụ tràn dầu lớn

4


lại xảy ra nhiều hơn ảnh hưởng đến sự thất thốt dầu ra ngồi mơi trường.
Trong năm 2021, theo thống kê cho biết vụ một tràn dầu lớn xảy ra ở
Châu Phi, Châu Á và Bắc Mỹ (> 700 tấn) và một vụ tràn dầu vừa (7-196.000
tấn). Yếu tố do các hoạt động vận chuyển, tháo dỡ và chiếm 95% DO vụ dầu
tràn, trong khi đó các vụ tràn dầu lớn (> 196.00 tấn) chỉ chiếm 5% dầu tràn do
hoạt động thăm dò, khai thác và các vụ tại nạn, sự cố gây ra.

Hình 1.1: Tàu chở hàng X-PRESS PEARL bốc cháy ở ngoài khơi cảng
Colombo, Sri Lanka gây sự cố tràn dầu

(nguồn: Splash247/TTXVN)
1.1.2 Tình hình ơ nhiễm dầu ở Việt Nam
Việt Nam đứng thứ hai về trữ lượng và khai thác dầu khí ở khu vực Đơng
Nam Á sau Malysia, Indonesia, Philippine. Theo thống kê của Bộ Tài nguyên và
Mơi trường từ năm 1992 đến nay có 190 sự cố tràn dầu xảy ra tại Việt Nam.
Trong đó có 37 vụ ngoài khơi chiếm 19%, 88 vụ ven bờ chiếm 47% và 65 vụ
trên đất liền chiếm 34% (Nguyễn Bá Diến, 2008).
Tình hình ơ nhiễm dầu trong nước dài ven bờ Việt Nam trong những năm
gần đây rất đáng báo động và cần được sự cảnh báo của các nhà khoa học và các
nhà quản lý. Ô nhiễm dầu khơng chỉ ảnh hưởng tới mơi trường biển mà cịn ảnh
hưởng tới môi trường đất. Đất nhiễm dầu gây tác hại nghiêm trọng, có thể làm
chậm và giảm tỉ lệ nẩy mầm, ngăn sự phát triển của thực vật, làm thay đổi sự
vận chuyển các chất dinh dưỡng từ đất.
Ba nguyên nhân chính dẫn đến sự cố tràn dầu là do va chạm, quá trình
bốc dỡ và đắm tàu. Trong những năm gần đây chúng ta còn thấy hiện tượng dầu
5


tràn dạt vào đường bờ biển của nhiều tỉnh miền Trung và miền Nam. Cụ thể là
vào tháng 2/2017 trên bờ biển huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam nước ta. Xuất
hiện dầu vón cục trơi dạt vào bờ. Khối lượng rác thải nguy cơ nguy hại gồm dầu
vón cục và rác thải dính dầu là 8,277 tấn.
Điển hình là các sự cố tràn dầu, vào lúc12h30 ngày 06 tháng 8 năm 2017.
Tại vùng cảng biển Nghệ An giáp ranh với Thanh Hóa và Nghệ An cách phao số
0 luồng tổng hợp Nghi Sơn khoảng 0,32 hải lý về phía Nam Đông Nam. Tàu vận
tải Đức Cường 06 gặp nạn. Gây sự cố tràn dầu, tàu Đức Cường đang 4,597,44
tấn Clinker và có 18 tấn dầu DO. Khu vực phường Quảng Hưng, thành phố
Thanh Hóa, tràn dầu từ một cây xăng quân đội đóng tại địa phương. Do trời mưa
lớn nên bể thu gom dầu thừa của kho đã bị tràn ra ngoài. Dầu đã chảy ra khoảng
800m xung quang khu phố theo đường ống thải nước ra các cánh đồng, gây thiệt

nặng nề cho các ao hồ nuôi trồng thủy sản và ruộng lúa. Với mức cho phép là
0,3 mg/l (TCVN5943-1995), cảng Hải Phòng 0,42 mg/l, Cái Lân 0,6 mg/l, Vũng
Tàu 0,52 mg/l đều vượt mức xa so với tiêu chuẩn giới hạn của Việt Nam và vượt
rất xa tiêu chuẩn Hiệp hội các nước Đông Nam Á (ASEAN – Association of
Southeast Asian Nations).
QCVN 29:2010/BTNMT áp dụng đối với tổ chức, cá nhân liên quan đến
hoạt động thải nước thải ra môi trường từ kho xăng dầu và cửa hàng xăng dầu
trong hoạt động kinh doanh; các kho xăng dầu dự trữ quốc gia và các kho xăng
dầu phục vụ an ninh quốc phòng.
Hầu hết, dầu bị rò rỉ ra môi trường nước là chủ yếu nên dầu rất dễ phát tán
nhanh ra ngồi diện rộng. Trong khi đó, nước ta có hệ thống sơng ngịi dày đặc,
biển rộng nên tình trạng ơ nhiễm dầu ở nước ta đang rất trầm trọng, trở thành
vấn đề bức xúc và là vấn đề cấp thiết khơng chỉ riêng nước ta mà cịn của tồn
cầu.
Đối với diễn biến mơi trường biển ven bờ, hàm lượng DO trong môi
trường nước biển ven bờ tại khu vực Đại Lãnh và Vịnh Vân Phong - Bến Gỏi,
Đầm Nha Phu, Nha Trang - Bãi Dài¸ Đầm Thủy Triều - Vịnh Cam Ranh đều có
6


giá trị nằm trong khoảng cho phép quy định trong QCVN 10-MT:2015/BTNMT
- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước biển ven bờ, tuy chỉ có oxy
hịa tan không đạt giới hạn cho phép tại Đỉnh Đầm Nha Phu và Đỉnh Đầm Thủy
Triều. Hàm lượng Amoni, Dầu mỡ trong nước biển ven bờ tại Đại Lãnh và Vịnh
Vân Phong – Bến Gỏi, Đầm Nha Phu đều vượt quá quy chuẩn QCVN 10MT:2015/BTNMT và có xu hướng tăng qua từng năm. Khu vực Vịnh Nha
Trang - Bãi Dài, các thông số quan trắc như COD, amoni, và dầu mỡ đều trên
quy chuẩn QCVN 10-MT:2015/BTNMT (Nguyễn Thị Nguyệt Hà, 2021).
1.1.3Hậu quả tác động của nước thải ô nhiễm dầu
➢ Đối với môi trường
Nước thải nhiễm dầu được Cơ quan bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (USEPA

2004) coi là một trong những loại nước thải có nguy cơ nghiêm trọng cho mơi
trường.
Ơ nhiễm dầu dẫn đến làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nước do
giết chết các sinh vật phiêu sinh, sinh vật đáy; ảnh hưởng đến khí hậu khu vực,
giảm sự bốc hơi nước dẫn đến giảm lượng mưa làm nghèo tài nguyên thiên
nhiên; làm thay đổi tính chất hóa lý của mơi trường nước như: tăng độ nhớt, làm
giảm oxy hấp thụ vào nước… dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng về sinh vật sống
trong nước; làm thay đổi tính chất, hệ sinh thái ở khu vực nhiễm dầu, cặn dầu
lắng xuống đáy dẫn đến ô nhiễm đất, đặc biệt là hệ sinh thái rừng ngập mặn, cỏ
biển, vùng triều bãi cát, đầm phà và các rạn san hô. Đồng thời ô nhiễm dầu làm
giảm khả năng sức chống đỡ, tính linh hoạt và khả năng khơi phục của mơi
trường. Dầu cịn chứa các độc tố làm tổn thương và có thể gây suy vong hệ sinh
thái (Fingas và Charles, 2000).
➢ Đối với sinh vật
Nước ô nhiễm dầu có ảnh hưởng nghiêm trọng đến hầu hết các sinh vật
sinh sống, hoạt động trong khu vực bị ô nhiễm dầu. Sinh vật phù du, ấu trùng cá
và các sinh vật ở dưới đất có nước nhiễm dầu đều bị ảnh hưởng một cách mạnh
mẽ. Do trong nước ô nhiễm dầu có nhiều thành phần độc hại và những tác động
7


của nó đến mơi trường đã dẫn tới khả năng hấp thu thức ăn của sinh vật bị hạn
chế gây ra sự mất nước và mất cân bằng trao đổi chất,… Dầu nổi trên mặt nước
làm ánh sáng giảm khi xuyên vào trong nước, ngăn cản việc xâm nhập của oxy
vào nguồn nước. Do đó, hạn chế sự quang hợp của các sinh vật quang tự dưỡng,
ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn và là nguyên nhân dẫn đến mất cân bằng trong hệ
sinh thái (Gawdzik và cộng sự, 2011).
Khi hàm lượng dầu trong nước cao hơn 0,2 mg/l thì nước sẽ có mùi hơi,
khơng thể dung cho ăn uống, với hàm lượng 0,1 – 0,5 mg/l sẽ làm giảm năng
suất và chất lượng cá. Dầu có thể xâm nhập vào sinh vật thông qua một số con

đường như tiếp xúc vật lý, tiêu hóa, hấp thụ hay thơng qua chuỗi thức ăn. Các
hợp chất dễ bay hơi có trong dầu như benzene, toluene có thể dễ dàng hấp thụ
qua da hoặc màng tế bào thực vật và gây độc cho cơ thể sinh vật. Ở sinh vật phù
du – Daphnia magna sẽ mất định hướng khi bị nhiễm dầu ở nồng độ 2ppm sau
48h tiếp xúc (Fingas và Charles, 2000).
➢ Ảnh hưởng đến kinh tế, xã hội và con người
Tốn kém tiền bạc để làm sạch môi trường ô nhiễm. Ngồi những thiệt hại
trực tiếp về tài sản cịn ảnh hưởng mang tính chất lâu dài như: các vùng ni
trồng đánh bắt thủy hải sản, cảnh quan môi trường nhất là các khu du lịch biển,
gây trở ngại cho vận tải đường biển,… Dầu có ảnh hưởng trực tiếp đến con
người thơng qua tiếp xúc hoặc hít thở hơi dầu gây buồn nôn, nhức đầu, các vấn
đề về da… và gây ra một số bệnh như ung thư, bệnh phổi, gián đoạn
hormone,… (Fingas và Charles, 2000; Gawdzik và cộng sự, 2011).
1.2 Thành phần của dầu DO và ảnh hưởng của ô nhiễm dầu DO đối với con
người và môi trường
1.2.1 Thành phần, tính chất của dầu DO
Dầu DO có chứa các nguyên tử carbon trong chuỗi dài. Một tổ hợp phức
tạp của các hydrocarbon được tạo ra bằng quá trình chưng cất dầu. Nó bao gồm
các hydrocarbon có số lượng carbon chiếm ưu thế trong khoảng 𝐶9 - 𝐶10 và độ

8


sôi trong khoảng 163 oC - 357 oC, ở dạng lỏng sánh, nhớt, khơng cháy, khơng tan
trong nước và có độ bền nhiệt lớn, có nhiệt độ đơng đặc thấp.
Đặc điểm vật lý: khi nước bị ô nhiễm dầu chúng có xu hướng lan rộng tạo
thành lớp bao phủ mặt nước hình thành một lớp dầu bóng và dễ bị bay hơi. Dưới
sự tác động của sóng, gió làm nước và dầu lẫn nhau tạo thành nhũ dầu. Nhũ dầu
có chứa nhiều nước biển nên rất nhớt, làm tăng diện tính bề mặt do đó tạo điều
kiện thuận lợi cho vi sinh vật tấn công và phân hủy một cách dễ dàng.

Đặc điểm hóa học: Mỗi loại dầu DO được đặc trưng bởi thành phần riêng
song về bản chất, chúng đều có thành phần chính là cacbon và hydro; ví dụ:
hydrocacbon tổng hợp, các hợp chất kết hợp carbon, hydro và oxy; ví dụ:
polyglycols, este hữu cơ và ête, các hợp chất chứa cacbon và hydro, photpho, và
thường là hợp chất chứa carbon, hydro, oxy và silic, các halogen, nitơ và lưu
huỳnh (Battersby, NS, 2000).

Hình 1.2: Tổng hợp hydrocarbon (a) Polimeolefin (b) chất thơm được ankyl
hóa (c) polyaromatics.

Hình 1.3: Este hữu cơ (a) Nhóm este (b) Este axit bazơ (c) Este đa chức.

Hình 1.4: (a) Polyglycols (b) Polyphenyl ête

9


1.3 Cơ chế phân hủy dầu DO của vi sinh vật
Sự phân hủy hydrocarbon trong dầu DO được xếp theo thứ tự sau:
n- alkan → alkan mạch nhánh → hợp chất mạch vịng có trọng lượng phân tử
thấp → alkan mạch vòng.
1.3.1 Phân hủy hydrocarbon no:
❖ Phân hủy n- alkan mạch thẳng:
Hiện nay, các tài liệu công bố cho thấy có thể có ba con đường tấn cơng của vi
sinh vật đối với n- alkan mạch thẳng.
* Con đường 1 : Oxy hố tại một nhóm methyl tận cùng.
Trường hợp 1: Phần lớn vi sinh vật mở đầu quá trình trao đổi chất ở n-alkan
bằng một đầu tận cùng của nhóm methyl nhờ enzym hydrolaza (
monoxygenaza) tạo rượu andehyt, rồi sau đó là axit hữu cơ.
CH3(CH2)nCH3

→

CH3(CH2)nCH2OH

→

CH3(CH2)nCHO

→

CH3(CH2)nCOOH
Giai đoạn này địi hỏi sự tham gia của một phân tử oxy và chất cho điện tử
NADPH2, oxy sẽ kết hợp với phân tử n-alkan và chuyển hố n-alkan thành
rượu, đồng thời giải phóng ra một phân tử 𝐇𝟐 𝐎
R-CH3 + O2 + NAD(P)H + 𝐇 + = R-CH2-OH + NAD(P) + 𝐇𝟐 𝐎
-

Trường hợp 2: Ít xảy ra hơn, có sự tham gia của enzym dioxygenaza,

khi đó các phân tử oxy sẽ được chuyển hoá vào trong phân tử n-alkan và biến
đổi chúng sang một dạng khác hydro peroxit không bền và ngay lập tức chúng
lại bị chuyển hoá thành rượu và nước.
R-CH2-CH3 + O2 → R-CH2-CH2-OOH
R-CH2-CH2-OOH + NADPH2 → R-CH2-CH2-CH + NADP + 𝐇𝟐 𝐎
Trong hầu hết trường hợp, bước đầu tiên là sự tấn cơng trực tiếp vào
nhóm methyl của phần cuối và tạo phân tử rượu. Nếu mức độ oxy hố cao hơn
có thể tạo ra tới aldehyt hay axit béo. Có trường hợp nhóm methyl cuối cùng bị
oxy hố và lúc này sản phẩm tạo ra là axit dicacboxylic. Đây là cách để đi vòng

10


qua sự ngăn cản tới chuỗi β-oxy hoá để thực hiện việc chuyển hóa tiếp theo đối
với các chuỗi carbon có mạch nhánh.
Khi các axit béo được tạo thành, sự phân hủy tiếp tục xảy ra qua sự β oxy hoá. Các axit béo mạch dài được chuyển hoá tới axetylCoA, được hoạt hoá
bởi một chuỗi các enzym và kết quả là nhóm axetylCoA bị chia cắt, axit béo sẽ
có mạch ngắn đi hai nguyên tử C. Quá trình này được lặp lại và cuối cùng phân
tử CoA qua chu trình Creb và được chuyển hố tới CO2 và H2 O. Trong chuỗi βoxy hố khơng nhất thiết có mặt của phân tử oxy và sau khi được hoạt hoá các
axit béo có thể bị phân hủy trong điều kiện kỵ khí.
Con đường 2: oxy hố tại nhóm methyl gần tận cùng ( subtenninal oxidation)
R1CH2-CH2-CH2- R2 → R1CH2-CH(OH)-CH2-R2
R1CH2-C(O)-CH2-R2 → R1CH2-O-C(O)-CH2-R2
R1CH2OH + R2-CH2-COOH → β oxy hố hoặc chu trình Creb

các chu trình glycoxylat
R1COOH.
Một số vi sinh vật có thể tấn cơng vào các phân tử n-alkan với sự có mặt
của phân tử oxy và kết quả tạo ra rượu bậc hai đầu tiên, rồi sau đó tới keto và
cuối cùng là este. Các phân tử este này lại bị hydrat hoá thành rượu bậc 1 và axit
béo ( tổng số phân tử cacbon trong hai mảnh cắt này là cân bằng với số phân tử
cacbon ban đầu). Rượu đượctiếp tục oxy hoá tới andehyt và axit béo. axit béo lại
tiếp tục chuyển hoá theo chuỗi β - oxy hoá như cách trên.
1.4 Các biện pháp xử lý nước ô nhiễm dầu
1.4.1 Phương pháp xử lý cơ học, vật lý, hóa học
Xử lý nước ô nhiễm dầu bằng phương pháp cơ học là điều kiện tiên quyết
cho cơng tác ứng phó kịp thời sự cố tràn dầu ở quy mô lớn nhằm ngăn chặn,
khống chế và thu gom nhanh chóng lượng dầu tràn tại hiện trường. Các phương
pháp được sử dụng là các phao quay dầu bằng các vật liệu thấm hút, các máy

11


hớt váng dầu hay dung tay để tập trung dầu vào trong các túi, thùng chứa ở các
quy mô khác ở xử lý ô nhiễm dầu ở các bể chứa dầu có thể áp dụng các phương
pháp lắng cặn, bể lắng hay lọc cơ học bằng các vật liệu học.
Một số phương pháp cơ học dùng để xử lý ô nhiễm dầu như lắng, gạn cơ
học, hấp phụ, …. Phương pháp này cũng có hạn chế đó là khơng xử lý triệt để ô
nhiễm dầu, không hấp thụ hoặc vớt được với các thành phần dầu hòa tan trong
nước (Nguyễn Đức Tồn, 2012).
Phương pháp hóa học như sử dụng các chất phân tán, các chất phá nhũ
trong dầu – nước; các chất keo tụ và hấp thụ dầu,… Các chất phân tán này có
làm cho dầu chìm xuống đáy do đó sẽ gây ơ nhiễm thứ cấp cho mơi trường và
hủy hoại hệ sinh thái (Nguyễn Đức Toàn, 2012).
1.4.2 Phương pháp xử lý sinh học
Xử lý sinh học là một phương pháp hiệu quả chi phí thấp và khắc phục
được những nhược điểm của phương pháp vật lý, hóa học như xử lý được triệt
để, thân thiện với môi trường và không tạo ra các sản phẩm phụ thứ cấp, ảnh
hưởng xấu tới sức khỏe con người và hệ sinh thái. Phương pháp xử lý sinh học
không phải là một khái niệm mới, các nhà sinh vật học trên thế giới đã nghiên
cứu cơ chế phân hủy sinh học từ những năm 1940. Tuy nhiên phương pháp xử
lý sinh học được biết đến nhiều hơn cuối năm 1980 như một công nghệ để xử lý
nước ô nhiễm dầu tràn. Bắt đầu từ vụ dầu tràn Exxon năm 1989 tại Prinnce
William. Cơng nghệ phân hủy sinh học đảm bảo an tồn cho môi trường hơn cả
các công nghệ phân hủy khác, đặc biệt trong điều kiện sinh thái đa hệ việc áp
dụng công nghệ phân hủy sinh học làm sạch dầu cũng như làm sạch các chất độc
hại khác đạt hiệu quả cao nhất (Cung Thị Ngọc Mai, 2011).
Phương pháp phân hủy sinh học khơng địi hỏi các điều kiện phức tạp như
nhiệt độ cao, áp suất lớn, quá trình xúc tác,… không gây ra ô nhiễm thứ cấp,
thân thiện với mơi trường, chi phí thấp do đó rất phù hợp với điều kiện ở nước

ta. Trong phân hủy sinh học sử dụng các sinh vật sống, thường là vi sinh vật và
sản phẩm sinh ra từ chúng hoặc kết hợp với các yếu tố trên để phân hủy, khử
12


độc hay cô lập các chất độc trong môi trường. Vi sinh vật được ưu tiên sử dụng
do khả năng trao đổi chất rất đa dạng của chúng. Sản phẩm cuối cùng của phân
hủy sinh học được tạo ra trong điều kiện hiếu khí và kỵ khí là các chất (CO2 , N2 ,
CH4, H2 S), các chất vô cơ (NH4+ , PO43− ) nước và sinh khối vi sinh vật; các sản
phẩm này không độc và không gây ô nhiễm thứ cấp cho môi trường (Nguyễn Bá
Hữu và cộng sự, 2007).
Để quá trình phân hủy xảy ra thuận lợi, đạt hiệu quả cao và rút ngắn thời
gian xử lý, cần giảm bớt lượng dầu bằng các biện pháp hóa học và cơ học đến
mức mà vi sinh vật có thể phân hủy được. Có hai phương thức xử lý nước ơ
nhiễm dầu tại chỗ, kích thích cộng đồng vi sinh vật bản địa, hoạt hóa khả năng
trao đổi chất và khả năng phân hủy chất ơ nhiễm của chúng.
Có thể chia phân hủy sinh học in-situ làm hai nhóm: kích thích sinh học
và làm giàu sinh học.
- Kích thích sinh học là thúc đẩy sự phát triển và hoạt tính trao đổi chất
của tập đồn vi sinh vật bản địa có khả năng sử dụng các chất ơ nhiễm bằng
cách tác động tới các yếu tố môi trường như độ ẩm, pH, nồng độ oxy, chất dinh
dưỡng,… và thường được sử dụng cho những vùng ở đó cộng đồng vi sinh vật
phân hủy sinh học tự nhiên các chất ô nhiễm và các điều kiện môi trường tại đây
hoạt động với hiệu quả và hoạt tính thấp. Ưu điểm của phương pháp này là chi
phí thấp. Tuy nhiên, nó chỉ có hiệu quả với một số vùng và có thể không thu
được kết quả như mong muốn.
- Làm giàu sinh học là phương pháp sử dụng tập đoàn vi sinh vật bản địa
đã được làm giàu hoặc vi sinh vật được sử dụng các chất độc hại từ nơi khác
thậm chí là các vi sinh vật đã được cải tiến về mặt di truyền bổ sung vào các môi
trường bị ơ nhiễm, tuy nhiên vẫn cịn có những khó khăn trong việc bổ sung vi

sinh vật vào các nơi bị ơ nhiễm ơ chi phí lớn, phân hủy nhiều khi không cao do
nhiều nguyên nhân (sự cạnh tranh của vi sinh vật, độ độc của môi trường, sự
thiếu hụt nguồn dinh dưỡng, các chất đa lượng và vi lượng cần thiết cho hoạt
động phân hủy của vi sinh vật).
13