Nghiên cứu khả năng phân hủy dầu Diesel của các chủng vi khuẩn phân lập tại cây xăng Việt Hoàng Huyện Phú Lương tỉnh Thái Nguyên

Số hóa bởi trung tâm học liệu
a


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC







KHUÔNG TRƢỜNG GIANG

t





NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG PHÂN HỦY DẦU DIESEL
CỦA CÁC CHỦNG VI KHUẨN PHÂN LẬP TẠI CÂY XĂNG
VIỆT HOÀNG HUYỆN PHÚ LƢƠNG TỈNH THÁI NGUYÊN


Chuyên ngành: Công nghệ sinh học
Mã số: 60 42 0201

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ SINH HỌC



NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS: NGHIÊM NGỌC MINH


Thái Nguyên, Năm 2013




Số hóa bởi trung tâm học liệu
i
LỜI CAM ĐOAN



Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chƣa có ai công
bố trong một công trình nào khác.

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2013


Tác giả

Khuông Trƣờng Giang

Số hóa bởi trung tâm học liệu
ii
LỜI CẢM ƠN


Trƣớc hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới PGS.TS
Nghiêm Ngọc Minh, Trƣởng phòng Công nghệ Sinh học Môi Trƣờng, Viện
Công nghệ Sinh học, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã trực
tiếp hƣớng dẫn, truyền đạt những kiến thức và những kinh nghiệm quý báu
trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu.
Trong quá trình làm luận văn, tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ nhiệt tình
của các anh chị trong Phòng Công nghệ Sinh học Môi Trƣờng. Đặc biệt là
TS. Lê Thị Nhi Công, Th.S. Cung Thị Ngọc Mai, CN. Vũ Thị Thanh …
Bên cạnh đó, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Khoa sau Đại
học - Đại học Thái Nguyên đã dạy dỗ và chỉ bảo tôi trong suốt quá trình học
tập tại trƣờng.
Lời cuối cùng tôi xin cảm ơn những ngƣời thân trong gia đình, anh em
và bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi cả về vật chất lẫn tinh thần để tôi có thể
hoàn thành khóa học và thực hiện tốt luận văn này.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2013

Số hóa bởi trung tâm học liệu
iii
MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT v
DANH MỤC CÁC BẢNG vi
DANH MỤC CÁC HÌNH vii
CHƢƠNG I: MỞ ĐẦU 1
CHƢƠNG II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
2.1. Đặc điểm chung của dầu mỏ 3
2.1.1 Cấu trúc hóa học và đặc điểm của dầu mỏ: 3
2.1.2 Các sản phẩm từ dầu mỏ: 4
2.2. Tình trạng ô nhiễm dầu hiện nay và ảnh hƣởng của nó: 6
2. 2.1 Tình hình ô nhiễm dầu trên thế giới: 7
2.2.3 Hậu quả tác động của nước ô nhiễm dầu. 10
2.3. Các phƣơng pháp xử lý ô nhiễm dầu 12
2.3.1 Phương pháp cơ học: 12
2.3.2. Phương pháp hóa học: 12
2.4. Vai trò của vi sinh vật trong phân hủy dầu: 13

2.5. Cơ chế phân hủy dầu DO của vi sinh vật: 15
2.5.1. Phân hủy hydrocacbon no: 16
2.5.2 Phân hủy hydrocacbon thơm: 19
2.6. Các phƣơng pháp phân loại vi sinh vật: 19
2.6.1. Phương pháp phân loại truyền thống: 20
2.6.2 Phương pháp phân loại bằng sinh học phân tử: 20
CHƢƠNG III: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 22
3.1 Nguyên liệu, hoá chất và các thiết bị sử dụng: 22
3.1.1 Nguyên liệu: 22



Số hóa bởi trung tâm học liệu
iv
3.1.2 Hoá chất, môi trƣờng nuôi cấy: 22
3.1.3. Máy móc và thiết bị nghiên cứu. 23
3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu: 24
3.2.1. Thu thập mẫu: 24
3.2.2. Phân lập các chủng vi khuẩn có khả năng sử dụng dầu diesel. 25
3.2.3. Khảo sát khả năng sử dụng dầu diesel của các chủng vi khuẩn. 25
3.2.4. Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của các chủng vi khuẩn: 26
3.2.5. Đánh giá ảnh hƣởng của một số điều kiện hóa lý tới khả năng phân
hủy dầu diesel: 27
3.2.7. Phƣơng pháp phân loại vi sinh vật dựa vào xác định trình tự đoạn
trên mã hóa 16S rRNA và xây dựng cây phát sinh chủng loại: 27
CHƢƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 31
4.1. Kết quả lấy mẫu đất và nƣớc thải. 31
4.3. Đặc điểm sinh học của chủng G10 41
4.4. Phân loại định tên và xây dựng cây phát sinh chủng loại dựa trên trình
tự đoạn gen mã hoá 16S rRNA của chủng vi khuẩn G10. 42

4.5. Ảnh hƣởng của pH, nồng độ muối NaCl đến khả năng sinh trƣởng
trong môi trƣờng có dầu diesel của chủng G10: 45
4.6. Khả năng phân huỷ dầu diesel của chủng G10: 48
CHƢƠNG V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50
Kết luận 50
Kiến nghị: 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 51



Số hóa bởi trung tâm học liệu
v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Atm
Bp
CFU
DNA
KDa
LB
MPA
OD
PCR
Ppm
RNA
rRNA
vsv
X-gal
:
:

:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:





Standard atmosphere
Base pair ( cặp bazơ )
Colony forming unit
Deoxyribonucleic acid
Kilo Dalton ( 1.66 x 10
-27
kg )
Luria - Broth
Meat - Peptone - Agar
Opitical Density ( mật độ quang học )
Polymerase Chain Reaction ( phản ứng chuỗi trùng hơp)
Parts per million ( Đơn vị một phần triệu, mg/1)

Ribonucleic acid
Ribosomal ribonucleic acid
Vi sinh vật
5 – bromo – 4 – crlomo – indolyl - - D – galactopy
ranoside











Số hóa bởi trung tâm học liệu
vi
DANH MỤC CÁC BẢNG


Bảng 3.1. Máy móc và thiết bị dùng trong đề tài. ………………… ………
Bảng 4.1 Hình thái khuẩn lạc của các chủng vi khuẩn phân lập đƣợc …
Bảng 4.2. Khả năng sinh trƣởng trên môi trƣờng có dầu diesel 1% của
10 chủng vi kkhuẩn. ……
Bảng 4.3. Khả năng sinh trƣởng trên môi trƣờng có dầu diesel 2% của 6
chủng vi khuẩn. …….… …………………………………………………………
Bảng 4.4. Khả năng sinh trƣởng trên môi trƣờng có dầu diesel 5% của 5
chủng vi khuẩn. … … …………………………………………………………
Bảng 4.5. Khả năng sinh trƣởng trên môi truờng có dầu diesel 10% của

4 chủng vi khuẩn. … … …
Bảng 4.6. Một số chủng có trình tự 16S rRNA tƣơng đồng với chủng G10……
Bảng 4.7. Khả năng sinh trƣởng và phát triển của chủng G10 với nồng
độ DO 10% ở các giải pH khác nhau. … … … …………………………
Bảng 4.8. Khả năng sinh trƣởng và phát triển của chủng G10 với nồng
độ DO 10% ở các nồng độ muối NACl khác nhau. … … … … ……….

24
34

35

37

39

40
43

46

47

Số hóa bởi trung tâm học liệu
vii
DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 4.1. Mẫu đất và nƣớc tại cây xăng Việt Hoàng, xã Yên Đổ, Phú
Lƣơng, Thái Nguyên. … … … … … … … … … …………
Hình 4.2a. Làm giàu lần 1 trên môi trƣờng khoáng có bổ sung 1% dầu
DO.… … … … … … … … ………… .… … … … … …….
Hình 4.2b. Làm giàu lần 2 trên môi trƣờng khoáng có bổ sung 1% dầu
DO.… … … … … … … … ………… .… … … … … …….
Hình 4.2c. Làm giàu lần 3 trên môi trƣờng khoáng có bổ sung 1% dầu
DO.… … … … … … … … ………… .… … … … … …….
Hình 4.3. Tập đoàn vi sinh vật trên môi trƣờng muối khoáng Gost
thạch. .… … … … … … … … ………… …………………….
Hình 4.4. Đặc điểm dịch nuôi chủng trên môi trƣờng muối khoáng có
bổ sung 1% dầu diesel sau 7 ngày nuôi cấy. … … … ……………………
Hình 4.5. Đồ thị biểu thị mức độ sinh trƣởng của các chủng vi khuẩn ở
nồng độ 1% dầu diesel
Hình 4.6. Khả năng sinh trƣởng và phát triển trên môi trƣờng có 2%
dầu diesel… ……………………………………………………………………….
Hình 4.7. Đồ thị biểu thị mức độ sinh trƣởng của các chủng vi khuẩn ở
nồng độ 2% dầu diesel………………………………………………………….
Hình 4.8. Khả năng sinh trƣởng và phát triển trên môi trƣờng có 5%
dầu diesel………………………………………………………………………….
Hình 4.9. Đồ thị biểu thị mức độ sinh trƣởng của các chủng vi khuẩn ở
nồng độ 5% dầu diesel…………………………………………………………

Hình 4.10. Khả năng sinh trƣởng và phát triển trên môi trƣờng có 10%
dầu diesel………………………………………………………… …
Hình 4.11. Đồ thị biểu thị mức độ sinh trƣởng của các chủng vi khuẩn


31

32

32

32

33

35

36

37

37

38

39

40

Số hóa bởi trung tâm học liệu
viii
ở nồng độ 10% dầu diesel………………………………………………………
Hình 4.12. Đặc điểm khuẩn lạc và hình thái tế bào chủng G10………
Hình 4.13. Trình tự đoạn gen 16S rRNA của chủng vi khuẩn G10…
Hình 4.14. Cây phát sinh chủng loại của chủng vi khuẩn G10 ……….
Hình 4.15. Đồ thị biểu thị mức độ sinh trƣởng của chủng vi khuẩn G10
tại các giá trị pH khác nhau …………………… ……………… ……
Hình 4. 16. Đồ thị biểu thị mức độ sinh trƣởng của chủng vi khuẩn G10
tại các giá trị NaCl khác nhau ………………………………….……
41
41
42
44

46

48



Số hóa bởi trung tâm học liệu
1
CHƢƠNG I:
MỞ ĐẦU

Ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ của các nƣớc trên thế giới trong
đó có Việt Nam đã và đang phát triển không ngừng. Tuy nhiên cùng với sự
phát triển của ngành này là tình trạng ô nhiễm môi trƣờng do ảnh hƣởng của

các chất thải có nhiễm dầu. Các hiện tƣợng tràn dầu, rò rỉ dầu gây ô nhiễm
nghiêm trọng cho môi trƣờng, làm hủy hoại hệ sinh thái động thực vật và ảnh
hƣởng trực tiếp đến đời sống con ngƣời, trong đó ô nhiễm môi trƣờng nƣớc
do dầu gây ra đƣợc xem là vấn đề đáng lo ngại bởi tốc độ lan truyền, quy mô
ảnh hƣởng rộng và thời gian tác động lâu dài. Ngoài những sự cố kể trên thì
vấn đề bảo quản xăng dầu của các kho chứa cũng nhƣ tại các cây xăng cũng
có một số lƣợng xăng dầu không nhỏ gây ảnh hƣởng đến môi trƣờng xung
quanh các kho chứa và các cây xăng đó.
Đứng trƣớc những hiểm họa do ô nhiễm dầu mỏ và các sản phẩm của
nó, để có thể giải quyết một cách triệt để đòi hỏi phải có sự kết hợp nghiên
cứu của nhiều nhà khoa học, công nghệ và các nhà quản lý môi trƣờng cũng
nhƣ sự hợp tác giữa các đơn vị vận chuyển, kinh doanh và sử dụng sản phẩm
từ dầu mỏ. Với mục tiêu góp phần bảo vệ môi trƣờng, ngoài việc tránh các
hiện tƣợng rò rỉ dầu ra bên ngoài thì việc xử lý nƣớc thải có nhiễm dầu đƣợc
đặc biệt quan tâm chú ý.
Hiện nay, phân hủy sinh học (biodegradation)đã đƣợc áp dụng rộng rãi
đối với xử lý ô nhiễm dầu và các chất độc hóa học cũng nhƣ các chất ô nhiễm
khác. Bản chất của công nghệ phân hủy sinh học là kích thích sự phát triển
của vi sinh vật bản địa có khả năng phân hủy dầu hoặc các chất gây ô nhiễm
khác có sẵn trong tự nhiên, bằng cách thay đổi các yếu tố môi trƣờng nhƣ độ
thông khí, các chất dinh dƣỡng, nguồn nitơ, phốt pho, các chất vi lƣợng, các
chất hoạt động bề mặt sinh học …v.v. Các yếu tố này có ý nghĩa là tạo ra điều
kiện tối ƣu để các vi sinh vật sử dụng các thành phần dầu mỏ phát triển và

Số hóa bởi trung tâm học liệu
2
hoạt động phân hủy để góp phần xử lý ô nhiễm dầu DO (diesel oil)để góp
phần giải quyết vấn đề ô nhiễm dầu DO xung quanh các kho, bể chứa các cây
xăng dầu, chúng tôi đã tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng
phân hủy dầu diesel của các chủng vi khuẩn phân lập tại cây xăng Việt

Hoàng huyện Phú lương tỉnh Thái Nguyên”
* Mục tiêu nghiên cứu:
Tuyển chọn đƣợc một số chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy dầu
DO ( diesel )cao phục vụ cho công nghệ xử lý nƣớc thải xung quanh các bể
chứa hay các cây xăng dầu bằng phƣơng pháp phân hủy sinh học.
* Nội dung nghiên cứu:
- Lấy mẫu, làm giàu, phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn có khả
năng sử dụng dầu DO.
- Quan sát hình thái khuẩn lạc và hình dạng tế bào vi khuẩn.
- Phân loại bằng sinh học phân tử.
- Nghiên cứu ảnh hƣởng của các điều kiện pH, nồng độ muối NaCl lên
khả năng phân hủy dầu DO.
- Đánh giá khả năng phân hủy dầu DO của chủng vi khuẩn phân lập
đƣợc ở điều kiện tối ƣu.


Số hóa bởi trung tâm học liệu
3
CHƢƠNG II
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. Đặc điểm chung của dầu mỏ
2.1.1 Cấu trúc hóa học và đặc điểm của dầu mỏ:
Dầu mỏ là chất lỏng sánh, có màu từ vàng sáng đến đen, có mùi đặc
trƣng, nhẹ hơn nƣớc và có nhiệt độ sôi thấp hơn 250
0
C [1]. Khi dầu tràn ra sẽ
nổi trên mặt nƣớc và có xu hƣớng loang ra xung quanh, tạo thành lớp bao phủ
trên mặt nƣớc hình thành một lớp dầu bóng và dễ bay hơi. Sóng và gió làm
cho dầu và nƣớc trộn lẫn vào nhau tạo thành nhũ dầu. Nhũ dầu có chứa hơn

70% nƣớc biển trở nên khá nhớt, làm tăng diện tích bề mặt do đó tạo điều
kiện thuận lợi cho vi sinh vật (vsv)tấn công và phân hủy dầu một cách dễ
dàng. Tuy nhiên, những khối nhũ quá lớn và dầu bị vón cục thì sẽ hạn chế sự
phân hủy của vsv. Nhƣ vậy đặc điểm lí học của dầu mỏ có ảnh hƣởng rất lớn
đến quá trình phân hủy sinh học của chính bản thân nó [8], [22].
Dầu mỏ là một hỗn hợp các hợp chất hữu cơ gồm hai thành phần chủ
yếu là hydrocarbon và thành phần phân cực, trong đó các hợp chất
hydrocarbon chiếm 60% đến 90% trong dầu thô. Hydrocarbon chia thành 2
loại: hydrocarbon no và hydrocarbon thơm. Hydrocarbon no gồm các n- alkan
mạch thẳng, n- alkan mạch nhánh và hydrocarbon no mạch vòng.
Hydrocarbon thơm gồm có hydrocarbon thơm đơn nhân nhƣ Toluen, Benzen,
Ethylbenzen, Xylen ( TBEX )v.v. và hydrocarbon thơm đa nhân ( polycyclic
aromatic hydrocarbon – PAH )[1], [8], [27], [28]. Theo các nghiên cứu về dầu
thô ở Poncacity, Oklahoma đã tách đƣợc trên 200 loại hydrocarbon trong đó
bao gồm các n -parafin ( từ C1 đến C32), 4 hexan phân nhánh, 8 heptan trong
đó có 6 phân nhánh 15 octan phân nhánh. Ngoài ra, có thể có tất cả các đồng
phân C8; C9 của alkylbenzen. Thành phần phân cực gồm Asphalten và Resin,
đây là các hợp chất có chứa nitơ, lƣu huỳnh, oxy và cacbon. Asphalten gồm

Số hóa bởi trung tâm học liệu
4
có Phenol, Axit béo, Keton, Este hydrocarbon có nhân Porphyrin và Resin
bạo hàm các Pyridin, Quinolin, Sylgoxyt, Sulfoxyt và Amit [25].
Dầu mỏ và các sản phẩm có nguồn gốc dầu mỏ thƣờng có thành phần
các phân đoạn khác nhau. Dầu thô, dầu nhiên liệu ( FO)thƣờng có hàm lƣợng
cao thành phần phân cực, trong khi đó dầu diezen ( DO), xăng thƣờng có thành
phần chính là các hydrocarbon no [1], [2], [16] . Cấu tạo của hydrocarbon trong
thành phần dầu mỏ cũng ảnh hƣởng đến sự phân hủy dầu của vi sinh vật. Các
alkan mạch thẳng dễ bị phân hủy nhất, sau đó đến alkan mạch nhánh, tiếp đến
là hydrocarbon thơm có trọng lƣợng phân tử thấp, rồi đến hydrocarbon thơm có

trọng lƣợng phân tử lớn và cuối cùng là các hợp chất phân cực [l], [36].
Trong các alkan mạch thẳng các alkan có độ dài từ C10 đến C24
thƣờng đƣợc phân hủy nhanh nhất, các chuỗi dài hơn thƣờng khó phân hủy,
các chuỗi ngắn hơn gây độc cho các vi sinh vật nhƣng chúng lại dễ bay hơi.
Riêng các alkan có trọng lƣợng phân tử lớn hơn 500 thì hoàn toàn không đƣợc
các vi sinh vật sử dụng [27].
So với hydrocarbon no các hợp chất hydrocarbon thơm thƣờng đƣợc sử
dụng chậm hơn và đặc biệt với hydrocarbon đa nhân [12], [ 20]. Tuy nhiên
mức độ so sánh khả năng phân hủy chỉ mang tính tƣơng đối.
2.1.2 Các sản phẩm từ dầu mỏ:
Các sản phẩm thƣơng phẩm của dầu mỏ đƣợc chia làm các loại sau:
nhiên liệu cho động cơ xăng, nhiên liệu cho động cơ diesel, nhiên liệu cho
động cơ phản lực, nhiên liệu đốt lò, bitum [9].
Nhiên liệu dùng cho động cơ xăng đƣợc gọi là xăng, đây là một hỗn
hợp chứa nhiều các hợp chất khác nhau. Khi nghiên cứu về thành phần hoá
học của dầu mỏ, phân đoạn dầu mỏ nói chung hay của xăng thƣơng phẩm nói
riêng ngƣời ta thƣờng chia thành phần của nó thành hai nhóm chất chủ yếu đó
là các hợp chất hydrocacbon và các hợp chất phi hydrocacbon.

Số hóa bởi trung tâm học liệu
5
Thành phần hoá học chính của xăng là các hydrocacbon có số nguyên
tử từ C4 ÷ C10 thậm chí có cả các hydrocacbon nặng hơn nhƣ C11; C12 và cả
C13. Ngoài ra trong thành phần hoá học của xăng còn chứa một hàm lƣợng
nhỏ các hợp chất phi hydrocacbon của lƣu huỳnh, nitơ và oxy. Với số nguyên
tử cacbon nhƣ trên, trong thành phần của xăng chứa đầy đủ cả ba họ
hydrocacbon và hầu nhƣ các chất đại diện cho các họ này đều tìm thấy trong
xăng. Nhiên liệu cho động cơ xăng là một sản phẩm quan trọng của nhà máy
lọc dầu, nó đã trở thành một mặt hàng quen thuộc trong đời sống sinh hoạt
hàng ngày của con ngƣời cũng nhƣ hoạt động sản xuất trong công nghiệp [7].

Nhiên liệu cho động cơ phản lực: Nhiên liệu cho động cơ phản lực là
một loại nhiên liệu đƣợc sử dụng cho các động cơ trên máy bay phản lực, loại
động cơ này làm việc trong điều kiện rất đặc biệt ( nhiệt độ và áp suất môi
trƣờng thấp, ở độ cao lớn).Vì vậy nhiên liệu cho nó đòi hỏi một sự khắt khe
nhất trong tất cả các loại phƣơng tiện giao thông [7].
Nhiên liệu đốt lò: sản phẩm dầu mỏ ( GPL, dầu đốt, cốc )đƣợc sử dụng
khi cần cung cấp nhiệt cho một quá trình nào đó.Dầu đốt có hai loại là dầu đốt
nặng và dầu đốt nhẹ. Dầu đốt nhẹ đƣợc dùng chủ yếu để sƣởi ấm nhà cửa tại
vùng nông thôn, để chạy các nhà máy nông nghiệp nhƣ máy kéo, máy làm
đƣờng do đó có tên là dầu đốt gia đình FOD ( Fuel Oil Domestic ).Về cơ bản
không khác nhiều nhiên liệu diezen, nhƣng có một số tính chất kỹ thuật kém
hơn, đặc biệt về trị số cetan, về tính chất nhiệt độ thấp. Tuy nhiên, ở nƣớc ta
tính chất nhiệt độ thấp của FOD không phải là vấn đề cần quan tâm. Dầu đốt
nặng dùng cho các lò công nghiệp, các lò nung, lò hơi, nhà máy phát điện, các
phƣơng tiện giao thông trọng tải lớn nhƣ tàu thủy. Trong các lĩnh vực trên thì
dầu đốt nặng đƣợc sử dụng nhiều nhất cho việc cung cấp nhiệt ở các lò công
nghiệp nên thƣờng hay gọi chung là nhiên liệu đốt lò. Ở trong phần này chúng
tôi chỉ nghiên cứu nhiên liệu đốt lò ở trạng thái lỏng và thu đƣợc từ dầu mỏ.
Thành phần của nhiên liệu đốt lò là một hỗn hợp phức tạp bao gồm những

Số hóa bởi trung tâm học liệu
6
hợp chất có trọng lƣợng phân tử lớn, chúng có mặt trong dầu thô ban đầu hay
đƣợc sinh ra từ các quá trình chuyển hoá sâu. Cấu trúc của các hợp chất này
rất phức tạp vì vậy việc phân tách chúng thành các hợp chất riêng lẻ hay các
họ nhƣ khi nghiên cứu đối với các phân đoạn nhẹ là rất khó khăn và không có
nhiều ý nghĩa thực tiễn [7].
Nhiên liệu động cơ diesel: Nhiên liệu diesel là một loại nhiên liệu lỏng,
nặng hơn dầu hỏa và xăng, sử dụng cho động cơ diesel ( đƣờng bộ, đƣờng sắt,
đƣờng thủy)và một phần đƣợc sử dụng cho các loại máy móc công nghiệp

nhƣ tuabin khí, máy phát điện, máy móc xây dựng Trong nhà máy lọc dầu
thì nhiên liệu diesel đƣợc lấy chủ yếu từ phân đoạn gasoil của quá trình chƣng
cất dầu mỏ. Đây chính là phân đoạn thích hợp nhất để sản xuất nhiên liệu
diesel mà không cần phải áp dụng những quá trình biến đổi hóa học. Tuy
nhiên, để đảm bảo về số lƣợng ngày càng tăng của nhiên liệu diesel và việc sử
dụng một cách có hiệu quả các sản phẩm trong nhà máy lọc dầu thì thực tế
nhiên liệu diesel luôn đƣợc phối liệu từ các nguồn khác nhƣ : Phân đoạn
gasoil của quá trình Cracking, phân đoạn gasoil từ quá trình FCC, các sản
phẩm của quá trình oligome hóa, dime hóa, trime hóa, giảm nhớt, HDS [7].
2.2. Tình trạng ô nhiễm dầu hiện nay và ảnh hƣởng của nó:
Hiện nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật có rất nhiều nguồn nguyên
liệu mới đƣợc sử dụng. Tuy nhiên, dầu thô và các sản phẩm của nó vẫn là
nguồn nguyên liệu không thể thay thế trong các ngành công nghiệp và trong
đời sống. Theo số liệu thống kê thì có khoảng 65% đến 70% năng lƣợng đƣợc
sử dụng từ dầu thô hay còn gọi là dầu mỏ, chỉ có khoảng 20% đến 22% từ
than, 5% đến 6% từ năng lƣợng nƣớc và 8% đến 12% từ năng lƣợng hạt nhân.
Dầu mỏ là lĩnh vực nóng, tác động mạnh đến nền kinh tế và chính trị trên thế
giới ngành công nghiệp dầu khí đƣợc coi trọng ở nhiều quốc gia, thu hút
nguồn đầu tƣ rất lớn, mỗi một dự án đầu tƣ lên tới hàng chục tỷ USD. Ở Việt
Nam, nhà máy lọc dầu Dung Quất cũng đƣợc đầu tƣ 3 tỷ USD dù chỉ là một

Số hóa bởi trung tâm học liệu
7
nhà máy nhỏ. Dù vốn đầu tƣ lớn, nhƣng những dự án về dầu mỏ vẫn đƣợc
triển khai vì nguồn lợi khổng lồ mà nó mang lại [6]. Vào năm 2006, tổng lợi
nhuận của 8 tập đoàn dầu mỏ lớn trên thế giới là 150 tỷ USD,vƣợt qua GDP
của nhiều nƣớc. Tùy theo nguồn tính toán, trữ lƣợng dầu mỏ thế giới nằm
trong khoảng 1.333 tỉ thùng ( barrel ) ( theo BP Statistical Review 2010 ). Trữ
lƣợng dầu mỏ tìm thấy và có khả năng khai thác mang lại hiệu quả kinh tế với
kỹ thuật hiện đại đã tăng lên trong những năm gần đây và đạt mức cao nhất

vào năm 2003. Ngƣời ta dự đoán rằng trữ lƣợng dầu mỏ sẽ đủ dùng cho 50
năm nữa. Năm 2003 trữ lƣợng dầu mỏ nhiều nhất là ở Ả Rập Saudi ( 262,7 tỉ
thùng), Iran ( 130,7 tỉ thùng) và ở Iraq ( 115,0 tỉ thùng) kế đến là ở Các Tiểu
Vƣơng quốc Ả Rập Thống nhất, Kuwait và Venezuela. Nƣớc khai thác dầu
nhiều nhất thế giới trong năm 2003 là Ả Rập Saudi ( 496,8 triệu tấn), Nga
(420 triệu tấn), Mỹ ( 349,4 triệu tấn), Mexico ( 187,8 triệu tấn) và Iran ( 181,7
triệu tấn). Việt Nam đƣợc xếp vào các nƣớc xuất khẩu dầu mỏ từ năm 1991
khi sản lƣợng xuất đƣợc vài ba triệu tấn. Đến nay, sản lƣợng dầu khí khai thác
và xuất khẩu hàng năm đạt vào khoảng 20 triệu tấn năm. Vì tầm quan trọng
kinh tế, dầu mỏ cũng là lý do cho những mâu thuẫn chính trị. Tổ chức các
nƣớc xuất khẩu dầu mỏ (OPEC) đã sử dụng dầu mỏ nhƣ vũ khí trong cuộc
xung đột Trung Đông và tạo ra cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào năm 1973 và
1979. Chính vì vậy, dầu mỏ đƣợc coi là vàng đen của thế giới.
Chúng ta không thể phủ nhận tầm quan trọng của dầu mỏ trong cuộc
sống hàng ngày cũng nhƣ trong công nghiệp. Tuy nhiên, có một thực tế là
những ảnh hƣởng của dầu mỏ và các chế phẩm của nó đối với môi trƣờng
sống và hệ sinh thái ngày càng đáng lo ngại.
2. 2.1 Tình hình ô nhiễm dầu trên thế giới:
Trong lịch sử của thế giới đã có vô vàn những vụ tràn dầu kinh hoàng
gây hậu quả nghiệm trọng. Năm 1991 là một năm kinh hoàng khi thế giới liên
tiếp chứng kiến những vụ tràn dầu lớn trên biển, gây hậu quả nghiêm trọng

Số hóa bởi trung tâm học liệu
8
đến hệ sinh thái biển. Trong cuộc chiến vùng vịnh năm 1991 khi quân đội Iraq
rút khỏi Kuwait, họ đã mở tất cả van của giếng dầu và phá vỡ các đƣờng ống
dẫn dầu nhằm ngăn cản bƣớc tiến của quân đội Mỹ. Kết quả là, một lƣợng
dầu lớn nhất trong lịch sử đã phủ lên vịnh Ba Tƣ. Ƣớc tính, số dầu loang
tƣơng đƣơng 240 triệu gallon dầu thô. Diện tích dầu loang có kích thƣớc
tƣơng đƣơng đảo Hawaii. Cũng trong thời gian này,hai con tàu chở dầu là

ABT Summer và M/T Heaven Tanker vì lý do kỹ thuật đã bị nổ trên biển, làm
tràn hơn 80 triệu gallons dầu, số dầu tràn đã lan trên diện tích lên đến 120
km2. Ô nhiễm dầu ngoài con đƣờng vận chuyển trên biển còn bắt nguồn từ
nƣớc thải của các nhà máy công nghiệp hoặc do sự rò rỉ các đƣờng ống dẫn
dầu của các nhà máy đó. Nƣớc thải nhiễm dầu bao gồm nƣớc vệ sinh từ các
khu vực sản xuất, nƣớc mƣa tại các khu vực chứa dầu, nƣớc rò rỉ tại các thiết
bị làm mát dầu, các loại dầu nhiên liệu, dầu mỡ bôi trơn của nhà máy rò rỉ
trong quá trình vận hành hoặc rơi vãi trong quá rình bốc dỡ. Các loại dầu này
khi tràn ra ngoài, một phần loang tạo thành màng dầu, một phần khác hòa tan
trong nƣớc và một phần tồn tại dƣới dạng nhũ tƣơng. Cặn chứa dầu khi lắng
xuống sẽ tích tụ trong bùn đáy. Khi hàm lƣợng dầu trong nƣớc cao hơn 0,2
mg/l thì nƣớc sẽ có mùi hôi, không thể dùng cho ăn uống, với hàm lƣợng 0,1 :
0,5 mg/l sẽ làm giảm năng suất và chất lƣợng cá. Ô nhiễm dầu dẫn đến làm
giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nƣớc do giết chết các sinh vật phiêu
sinh, sinh vật đáy. Màng dầu còn ngăn cản việc xâm nhập của oxy vào nguồn
nƣớc. Ngoài ra, dầu trong nƣớc sẽ bị chuyển hóa thành các hợp chất độc hại
khác đối với con ngƣời và thủy sinh. Ví dụ minh họa điển hình cho những hậu
quả nghiêm trọng mà nƣớc thải chứa dầu ảnh hƣởng đến môi trƣờng sinh thái
và đời sống là tại vùng châu thổ Niger, nơi cung cấp 40% lƣợng dầu nhập
khẩu vào Mỹ đã bị ô nhiễm nặng nề bởi đƣờng ống dẫn dầu của hãng Shell bị
rò rỉ ra ngoài môi trƣờng. Châu thổ Niger rộng 51.800km2, là vùng đầm lầy
lớn thứ ba trên thế giới với 150 loài cá và nhiều loài sinh vật hoang dã có

Số hóa bởi trung tâm học liệu
9
nguy cơ tuyệt chủng. Theo ƣớc tính của Tổ chức Ân xá Quốc tế (AI), trong 40
năm qua, từ 9- 13 triệu thùng dầu ( tƣơng đƣơng 1,05 - 1,52 tỉ lít ) đã rò rỉ ra
môi trƣờng châu thổ Niger, cao gấp 2-3 lần lƣợng dầu tràn ra biển trong thảm
họa môi trƣờng ở vịnh Mexico. Chỉ riêng năm 2010, hãng Shell đã thải ra môi
trƣờng châu thổ Niger gần 14.000 tấn dầu, gấp đôi năm 2008 và gấp 4 lần

năm 2007.
2. 2.2 Tình hình ô nhiễm dầu ở Việt Nam:
Nƣớc ta tuy ngành khai thác dầu chƣa có lịch sử lâu đời nhƣ trên thế
giới nhƣng chúng ta cũng đã chứng kiến rất nhiều những tai nạn của các tàu
chở dầu. Năm 1989, tàu Leela mang quốc tịch Ship bị đắm tại cảng Quy
Nhơn đã gây ra những thiệt hại hết sức to lớn cho khu vực này. Kết quả thu
thập mẫu sinh vật tại 36 trạm khảo sát thuộc hai vịnh Quy Nhơn và Lăng Mai
cho thấy, ô nhiễm dầu đã làm số lƣợng loài tảo chỉ còn 1.000 - 10.000 tế
bào/m
3
, động vật phù du còn khoảng vài trăm cá thể/m
3
. Cả hai nhóm này mật
độ đều bị giảm từ 100 - 1.000 lần so với điều kiện bình thƣờng. Nhóm sinh
vật bám bị chết tức thời ở mức 30,7% đối với các con trƣởng thành và 83% ở
cá thể non. Các loài tôm sú, tôm rảo ở đầm nuôi đều bị chết ở dạng đầu bị
đen, vỏ mềm nhũn. Cá trong đầm chết pha trộn mùi dầu, không thể sử dụng
đƣợc. Ngoài ra, dầu còn bám trên các cây sú vẹt với hàm lƣợng dầu trung
bình từ 4,0 - 9,2 mg/cm
2
và trên thân cây 5,3 - 22,6 mg/cm
2
. Theo kết quả
khảo sát còn xác định đƣợc hiện tƣợng lắng đọng dầu trong trầm tích đáy
biển, rừng ngập mặn có nguy cơ bị ô nhiễm môi trƣờng. Hệ sinh thái đầm
nuôi trong thời gian dài sẽ bị ảnh hƣởng nặng nề. Toàn bộ hàng trăm hecta
đầm nuôi mất trắng do tôm cá bị chết. Khả năng phục hồi đầm nuôi có thể
phải mất ít nhất 2-3 năm thau rửa đầm [8]. Ngày 3/10/1994 tại cảng Cát Lái,
tàu Heptume Aries của Singaporechowr 22.000 tấn dầu do đã húc vào cầu
cảng của Sài Gòn Petro làm thủng một khoang chứa dầu ở phía đông, đồng

thời làm vỡ 9 đƣờng ống bơm dầu của cầu cảng làm 1.668 tấn dầu tràn, gây ô
nhiễm bẩn cho sông rạch hơn chín xã thuộc huyện Cần Giờ, Nhà Bè, Thủ Đức
và huyện Long Thành tỉnh Đồng Nai. Theo tính toán thiệt hại khoảng 15.000

Số hóa bởi trung tâm học liệu
10
ha. Đó là những bài học đáng nhớ nhất về tình trạng tràn dầu trên biển ở nƣớc
ta cho đến tận bây giờ. Ngày nay khi công nghiệp phát triển hơn rất nhiều thì
hiện tƣợng "thủy triều đen" càng phổ biến, gây hậu quả nghiêm trọng cho
những quốc gia ven biển trong đó có Việt Nam. Theo báo cáo hiện trạng ô
nhiễm vùng ven biển Việt Nam năm 2010 thì Vịnh Hạ Long là nơi ô nhiễm
dầu nặng nhất cả nƣớc. Vùng nƣớc cảng Cái Lân có thời điểm hàm lƣợng dầu
trong nƣớc biển đạt tới 1,75 màu gấp 6 lần tiêu chuẩn Việt Nam ( tiêu chuẩn
tạm thời: 0,3mg/1) và gấp hàng chục lần tiêu chuẩn ASEAN, có đến 1/3 diện
tích mặt vịnh thƣờng xuyên có hàm lƣợng dầu từ 1 đến 1,73 mg/l [9]. Hàm
lƣợng dầu trong trầm tích ven bờ hai bên Cửa Lục đạt mức độ cao nhất
752,85 mg/l. Bằng mắt thƣờng, có thể thấy, tại cảng tàu Du Lịch Bãi Cháy,
cầu cảng Tuần Châu, các khu neo đậu tàu du lịch ở các điểm tham quan du
lịch trên Vịnh, khu neo đậu tàu Vụng Đâng, Lán Bè, Bến Đoan, cảng xăng
dầu B12, cảng Cái Lân, khu công nghiệp đóng tàu Giếng Đáy vv đều
thƣờng xuyên có váng dầu loang rộng trên mặt biển.
Từ những ví dụ trên, ta có thể thấy vấn đề ô nhiễm dầu ngày nay đang
trở thành nỗi bức xúc toàn cầu. Đứng trƣớc những hiểm họa ô nhiễm dầu mỏ
và các sản phẩm của nó, để có thể giải quyết một cách triệt để đòi hỏi phải có
sự kết hợp nghiên cứu của nhiều nhà khoa học, công nghệ và các nhà quản lí
môi trƣờng cũng nhƣ sự hợp tác giữa các đơn vị vận chuyển, kinh doanh và
sử dụng dầu mỏ.
2.2.3 Hậu quả tác động của nước ô nhiễm dầu.
* Đối với môi trường
Ô nhiễm dầu dẫn đến làm giảm khả năng tự làm sạch của nguồn nƣớc

do giết chết các sinh vật phiêu sinh, sinh vật đáy, ảnh hƣởng đến khí hậu khu
vực, giảm sự bốc hơi nƣớc dẫn đến giảm lƣợng mƣa làm nghèo tài nguyên
thiên nhiên, làm thay đổi tính chất hóa lý của môi trƣờng nƣớc nhƣ: tăng độ
nhớt, làm giảm oxy hấp thụ vào nƣớc dẫn đến thiệt hại nghiêm trọng về sinh
vật sống trong nƣớc, làm thay đổi tính chất hệ sinh thái ở khu vực ô nhiễm
dầu, cặn dầu lắng xuống đáy dẫn đến ô nhiễm đất [21].

Số hóa bởi trung tâm học liệu
11
* Đối với sinh vật
Nƣớc ô nhiễm dầu có ảnh hƣởng nghiêm trọng đến hầu hết các sinh vật
sinh sống, hoạt động trong khu vực này. Sinh vật phù du, ấu trùng cá và
cáC0020xsinh vật ở dƣới đất có nƣớc nhiễm dầu đều bị ảnh hƣởng một cách
mạnh mẽ. Do trong nƣớc ô nhiễm dầu có nhiều thành phần độc hại và những
tác động của nó đến môi trƣờng đã dẫn tới khả năng hấp thụ thức ăn của sinh
vật bị hạn chế gây ra sự mất nƣớc và mất cân bằng trao đổi chất,.v.v. Dầu nổi
trên mặt nƣớc làm ánh sáng giảm khi xuyên vào trong nƣớc, ngăn cản việc
xâm nhập của oxy vào nguồn nƣớc, do đó, hạn chế sự quang hợp của các sinh
vật quang tự dƣỡng, ảnh hƣởng đến chuỗi thức ăn và là nguyên nhân dẫn đến
mất cân bằng trong hệ sinh thái [23].
Khi hàm lƣợng dầu trong nƣớc cao hơn 0,2 mg/l thì nƣớc sẽ có mùi
hôi, không thể dùng cho ăn uống, với hàm lƣợng 0,1 - 0,5 mg/l sẽ làm giảm
năng suất và chất lƣợng cá. Dầu có thể xâm nhập vào sinh vật thông qua một
số con đƣờng nhƣ tiếp xúc vật lý, tiêu hóa, hấp thụ hay thông qua chuỗi thức
ăn. Các hợp chất dễ bay hơi có trong dầu mỏ nhƣ 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 hƣớng khi bị nhiễm dầu
thô ở nồng độ 2 ppm sau 48 h tiếp xúc [21].
* Đến kinh tế xã hội và con người
Ngoài những thiệt hại trực tiếp về tài sản còn có ảnh hƣởng mang tính

chất lâu dài nhƣ: các vùng nuôi trồng đánh bắt thủy hải sản, cảnh quan môi
trƣờng nhất là các khu du lịch biển, gây trở ngại cho vận tải đƣờng biển v.v,
ô nhiễm dầu còn có ảnh hƣởng trực tiếp đến con ngƣời thông qua tiếp xúc
hoặc hít thở hơi dầu gây buồn nôn, nhức đầu, các vấn đề về da và gây ra một
số bệnh nhƣ ung thƣ, bệnh phổi, gián đoạn hormone [21], [23].

Số hóa bởi trung tâm học liệu
12
2.3. Các phƣơng pháp xử lý ô nhiễm dầu
2.3.1 Phương pháp cơ học:
Một số phƣơng pháp cơ học dùng để xử lí ô nhiễm dầu nhƣ lắng, gạn
cơ học, hấp phụ vv. . . Phƣơng pháp lắng, gạn cơ học dựa trên sự khác nhau
về tỷ trọng giữa dầu và nƣớc để phân tách và thu hồi dầu. Phƣơng pháp hấp
phụ sử dụng các loại vật liệu có khả năng hấp phụ và giữ dầu.
Các phƣơng pháp cơ học có ƣu điểm nhƣ cơ động , có thể dùng để ứng cứu
các điểm bị ô nhiễm với khối lƣợng dầu lớn nhƣ những vụ tràn dầu biển. Tuy
nhiên, các phƣơng pháp này cũng có hạn chế đó là không xử lí triệt để ô nhiễm
dầu, không hấp phụ hoặc vớt đƣợc các thành phần dầu hoà tan trong nƣớc.
2.3.2. Phương pháp hóa học:
Phƣơng pháp hoá học sử dụng các chất phân tán để làm cho dầu chìm
xuống đáy, do đó sẽ gây nên ô nhiễm thứ cấp cho môi trƣờng và hủy hoại hệ
sinh thái.
Ƣu điểm của phƣơng pháp hoá học đó là xử lí nhanh, tuy nhiên phƣơng
pháp này xử lí không triệt để và gây ô nhiễm thứ cấp đối với môi trƣờng.
2. 3.3 Phương pháp phân hủy sinh học:
Sử dụng phân hủy sinh học xử lý ô nhiễm dầu đã đƣợc các nhà khoa
học trên thế giới nghiên cứu từ năm 1967 [33] . Công nghệ phân hủy sinh học
đảm bảo an toàn cho môi trƣờng hơn tất cả các công nghệ khác, đặc biệt trong
điều kiện sinh thái đa hệ. Việc áp dụng công nghệ phân hủy sinh học làm sạch
dầu cũng nhƣ làm sạch các chất độc khác đạt hiệu quả cao nhất. Ngƣời ta ƣớc

tính chi phí cho sử dụng các biện pháp vật lí xử lý ô nhiễm dầu ở Alaska
khoảng 1 triệu USD/ ngày, trong khi đó chi phí cho việc ứng dụng phân hủy
sinh học tốn ít hơn nhiều [3]. Xử lí ô nhiễm hữu cơ bằng phân hủy sinh học là
phƣơng pháp an toàn, rẻ và có thể áp dụng ở các qui mô rất lớn ngoài tự
nhiên. Chi phí cho xử lí 0,914 m
3
khối ô nhiễm bằng phân hủy sinh học chỉ
hết từ 40-250 USD. Trong khi đó, các phƣơng pháp khác đều có giá thành cao

Số hóa bởi trung tâm học liệu
13
hơn nhiều thậm chí nếu xử lí bằng phƣơng pháp đốt có thể lên tới 250 – 800
USD, hơn nữa các phƣơng pháp này có thể gây ô nhiễm không khí, ô nhiễm
nƣớc ngầm .
Quá trình phân hủy sinh học dầu ô nhiễm có thể diễn ra ở các nồng độ
dầu rất cao. Tuy nhiên, theo Nguyễn Bá Hữu quá trình phân hủy dầu trong đất
xảy ra thuận lợi nhất khi hàm lƣợng dầu dƣới 10% [35]. Do vậy, để công
nghệ phân hủy sinh học đạt hiệu quả cao nhất và rút ngắn thời gian xử lí cần
giảm bớt lƣợng dầu bằng các biện pháp cơ học đến mức mà vi sinh vật có thể
phân hủy đƣợc. Mặc dù có những ƣu việt hơn các công nghệ khác tuy nhiên
chỉ trong những năm của thập kỉ 90, công nghệ này mới đƣợc sử dụng rộng
rãi và ở những qui mô lớn, điển hình là vụ dầu tràn ở Alaska, Mỹ với hàng
trăm km bờ biển bị nhiễm dầu [27], [30].
Sản phẩm cuối cùng của phân hủy sinh học đƣợc tạo ra điều kiện hiếu
khí và kị khí là các axit hữu cơ, nƣớc, CO2 và sinh khối vi sinh vật. Các sản
phẩm này không độc và không gây ô nhiễm thứ cấp cho môi trƣờng.
Ở Việt Nam, trong một vài năm vừa qua Viện Công nghệ Sinh học,
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nghiên cứu thành công
và đƣa vào áp dụng đề tài nhà nƣớc "Nghiên cứu làm sạch ô nhiễm dầu bằng
phương pháp sinh học ( Bioremediation )" tại các kho của Công ty xăng dầu

B12, Quảng Ninh và kho K99, quân đội. Nƣớc thải sau khi qua xử lý sinh học
đều đạt các tiêu chuẩn cho phép [4]. Tuy nhiên để rút ngắn thời gian xử lý và
nhân rộng ra các điểm ô nhiễm dầu khác, cần thiết có các nghiên cứu sâu hơn
về công nghệ, vi sinh vật cũng nhƣ sử dụng một số kỹ thuật sinh học phân tử.
2.4. Vai trò của vi sinh vật trong phân hủy dầu:
Dầu mỏ là một hỗn hợp các hợp chất hữu cơ có khả năng gây ô nhiễm
môi trƣờng. Trong dầu mỏ, chủ yếu là các hợp chất hydrocarbon nên dễ bị vi
sinh vật phân hủy trong điều kiện hiếm khí và kị khí. Vào năm 1946, Zobell
đã nghiên cứu hoạt động của vi sinh vật liên quan đến hợp chất hydrocarbon.

Số hóa bởi trung tâm học liệu
14
Ông nhận thấy rằng có nhiều loại vi sinh vật có khả năng sử dụng
hydrocarbon nhƣ nguồn cacbon và năng lƣợng duy nhất. Các vi sinh vật này
phân bố một cách rộng rãi trong tự nhiên [11].
Một số vsv có khả năng phân hủy dầu mỏ [5], [17], [43] .
- Vi khuẩn: Bacillus, Lactobacillus, Pseudomonas, Streptomyces, Vibrio,
Xanthomyces, Achromobbacter, Aeromonas, Flavobacterium
- Xạ khuẩn: Streptomyces sp, Actinomyces sp
- Nấm: Allescheria, Aspergillus, Aureobasidium, Botrytis, Candida,
Cephaliosporium, Cladosp orium, Cunninghamella, Debaromyces, Fusarium,
Gonytrichum, Hansenula, Penicillium, Rhodosporidium, Rhodotorula,
Saccharomyces, Saccharomycopisis, Scopulariopsis, Sporobolomyces

Trong điều kiện tự nhiên, các vi sinh vật phân hủy dầu và các sản phẩm
từ dầu mỏ luôn tồn tại và phân bố rộng rãi trong các hệ sinh thái khác nhau
nhƣ trong đất, nƣớc ngọt, nƣớc biển, các mẫu trầm tích, vùng cực, suối nƣớc
nóng, mỏ dầu, môi trƣờng axít, kiềm hoặc nồng độ muối cao vv và vô cùng
đa dạng về chủng loài, bao gồm các nhóm vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm sợi, nấm
men và một số loại tảo. Căn cứ vào số lƣợng của chúng có thể đánh giá đƣợc

mức độ ô nhiễm của môi trƣờng. Tuy nhiên ở mỗi vùng sinh thái hoặc các
điểm khác nhau số lƣợng cũng nhƣ chủng loại vi sinh vật có thể không giống
nhau. Trong tự nhiên, số lƣợng vi sinh vật sử dụng dầu thƣờng chiếm khoảng
dƣới 1 % tổng số vi sinh vật dị dƣỡng, tuy nhiên khi môi trƣờng bị nhiễm dầu
số lƣợng các nhóm vi sinh vật này đều tăng nhanh chóng và có thể lên tới
10% trong tổng số vi sinh vật dị dƣỡng, thậm chí trong một số trƣờng hợp đặc
biệt có thể tới 90% [3], [ 5], [ 11].
Vai trò của các nhóm vi sinh vật sử dụng dầu thể hiện rất khác nhau
trong các môi trƣờng khác nhau. Trong hệ sinh thái nƣớc, vai trò của vi khuẩn
và nấm men trội hơn, nhƣng trong đất nấm sợi và vi khuẩn là những nhóm vi
sinh vật chính sử dụng hydrocarbon. Nấm sợi chỉ chiếm tỉ lệ nhỏ trong quần

Số hóa bởi trung tâm học liệu
15
thể vi sinh vật, tuy nhiên số lƣợng nấm sợi sẽ tăng lên ở các vùng gần bờ,
vừng triều và vùng rừng ngập mặn [25]. Rhodococcus có khả năng phân hủy
mạch cacbon trung bình (C6), mạch cacbon dài từ C16 - C18, benzene và
toluene [29].
Vi sinh vật có khả năng phân hủy hydrocarbon đƣợc phân bố rộng rãi
trong tự nhiên nhƣ đất, nƣớc.v.v Tuy nhiên, không một vi sinh vật đơn lẻ
nào có khả năng phân hủy tất cả các loại hydrocarbon có trong thành phần của
dầu mỏ. Mỗi loại vi sinh vật chỉ có thể phân hủy mạnh một vài hydrocarbon
khác nhau. Đƣa vi sinh vật vào các địa điểm ô nhiễm đòi hỏi chi phí cao và
nhiều khi mang lại hiệu quả không tốt do rất nhiều nguyên nhân nhƣ sự cạnh
tranh của vi sinh vật, độ độc của môi trƣờng, sự thiếu hụt nguồn dinh dƣỡng
vv [33]. Để bảo vệ sự đa dạng vi sinh vật và an toàn đối với môi trƣờng cần
có sự giám sát chặt chẽ khi đƣa các vi sinh vật từ các nơi khác để xử lí ô
nhiễm, nhất là với các vi sinh vật đã đƣợc chuyển gene [11], [37]. Với các
hợp chất khó bị phân hủy bởi vi sinh vật nhƣ thành phần phân cực
(asphalten), hydrocathon thơm đa nhân có trọng lƣợng phân tử cao ( từ 4 vòng

trở lên) ngƣời ta có thể bổ sung các tập đoàn vi sinh vật bên ngoài và yếu tố
môi trƣờng phải đƣợc điều khiển chính xác. Vấn đề này có thể không thực sự
cần thiết do các hợp chất asphalten có độ hoà tan thấp trong nƣớc và không
ảnh hƣởng tới vi sinh vật, ngoài ra hầu hết các loại dầu thô có nồng độ rất
thấp các hydrocarbon thơm đa nhân có trọng lƣợng phân tử cao. Kết quả từ
các nghiên cứu sử dụng các chế phẩm vi sinh vật từ 10 công ty xử lý ô nhiễm
dầu trong phòng thí nghiệm và hiện trƣờng Prince William Sound, Alaska cho
thấy sau 27 ngày không có sự khác nhau giữa 4 lô thí nghiệm [3] .
2.5. Cơ chế phân hủy dầu DO của vi sinh vật:
Sự phân hủy hydratcacbon trong dầu DO đƣợc xếp theo thứ tự sau:
n - alkan > alkan mạch nhánh > hợp chất mạch vòng có trọng lƣợng phân tử
thấp > alkan mạch vòng.

Số hóa bởi trung tâm học liệu
16
2.5.1. Phân hủy hydrocacbon no:
* Phân hủy n-alkan mạch thẳng.
Hiện nay, các tài liệu công bố cho thấy có thể có ba con đƣờng tấn công
của vi sinh vật đối với n-alkan mạch thẳng [12], [18],[ 19],[36].
Con đường 1 : Oxy hoá tại một nhóm methyl tận cùng.
+ Trƣờng 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
rƣợu andehyt, rồi sau đó là axit hữu cơ.
CH
3
(CH2)
n
CH
3

 CH
3
(CH
2
)
n
CH
2
OH  CH
3
(CH
2
)
n
CHO 
CH
3
(CH
2
)
n
COOH
Giai đoạn này đòi hỏi sự tham gia của một phân tử oxy và chất cho điện
tử NADPH
2,
oxy sẽ kết hợp với phân tử n-alkan và chuyển hoá n-alkan thành
rƣợu, đồng thời giải phóng ra một phân tử H
2
O [10], [12].
R-CH

3
+ O
2
+ NAD(P)H + H
+
= R-CH
2
-OH + NAD(P) + H
2
O
+ Trƣờng hợp 2:
Ít xảy ra hơn, có sự tham gia của enzym dioxygenaza, khi đó các phân
tử oxy sẽ đƣợc 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 rƣợu và nƣớc [10], [18] .
R-CH
2
-CH
3
+ O
2
 R-CH
2
-CH
2
-OOH
R-CH
2
-CH
2

-OOH + NADPH
2
 R-CH
2
-CH
2
-CH + NADP + H
2
O
Trong hầu hết trƣờng hợp, bƣớc đầu tiên là sự tấn công trực tiếp vào
nhóm methyl của phần cuối và tạo phân tử rƣợu. Nếu mức độ oxy hoá cao
hơn có thể tạo ra tới aldehyt hay axit béo. Có trƣờng hợp nhóm methyl cuối
cùng bị oxy hoá và lúc này sản phẩm tạo ra là axit dicacboxylic. Đây là cách
để đi vòng qua sự ngăn cản tới chuỗi b-oxy hoá để thực hiện việc chuyển hóa
tiếp theo đối với các chuỗi cacbon có mạch nhánh [14], [28].