Ứng dụng kỹ thuật sắc ký khí xác định hàm lượng dầu hòa tan trong môi trường nước biển ven bờ vịnh nha trang

*****************






T
















NHA TRANG, 2011

*****************











:
Tên :
MSSV: 4913063014
:
1. –

2.
3. KS


NHA TRANG, 2011
I

LỜI CẢM ƠN

Thời gian làm luận văn tốt nghiệp gói gọn trong ba tháng nhưng vô
cùng quý báu và hữu ích cho bản thân em. Em có cơ hội vận dụng những kiến
thức đã được học vào thực tiễn hoàn thiện những lỗ hổng kiến thức,
giúp cho em có cơ hội tiếp xúc với môi trường công việc cũng như rèn
luyện các kỹ năng làm việc, kỹ năng giao tiếp trong cuộc sống.
Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy Cô tại
Trường Đại học Nha Trang, quý Thầy Cô Khoa Nuôi trồng thủy sản đã tận
tình chỉ dẫn em trong suốt thời gian theo học tại Trường.
Em xin kính gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS.Lê Trọng Dũng – công tác
tại Viện Hải Dương Học Nha Trang; Thầy Ths.Nguyễn Lâm Anh, thầy Mai
Đức Thao – Khoa Nuôi trồng thủy sản, Trường Đại học Nha Trang đã tận tình
giúp đỡ và truyền đạt những kiến thức vô cùng quý báu giúp em hoàn thành
tốt đợt thực tập tốt nghiệp.
Em cũng xin kính gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các cô chú , anh
chị phòng Thiết bị phân tích dùng chung; phòng Sinh thái và Môi trường
biển, cùng các cô chú ban lãnh đạo, chuyên viên nghiên cứu tại Viện Hải
Dương Học Nha Trang đã tạo điều kiện thuận lợi và tốt nhất cho em được làm
công tác tốt nghiệp tại Viện.
Em đã được chỉ bảo những kiến thức, kinh nghiệm thực tiễn cũng như
tác phong làm việc của một chuyên gia nghiên cứu môi trường biển. Điều đó
tạo cho em sự tự tin trong công việc sau này.

Nha Trang, tháng 05 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Thái Minh Quang
II

LỜI CẢM ƠN I
…………………………………………………………………. II
V
VI
KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT VII
LỜI MỞ ĐẦU 1
I
TỔNG QUAN 3
1.Tình hình ô nhiễm dầu trên thế giới và Việt Nam 3
1.1.Nguồn gốc phát sinh của dầu trong nước biển. 3
1.2.Số lượng sự cố tràn dầu và khối lượng dầu tràn: 4
. 6
2.Thành phần và tính chất của dầu 9
2.1.Thành phần và tính chất dầu 9
2.2.Các quá trình biến đổi dầu trong nước biển 11
3.Ảnh hưởng của ô nhiễm dầu 14
4.Các phương pháp phân tích dầu thải: 16
5.Tổng quan về sắc ký và sắc ký khí: 21
5.1.Khái niệm sắc ký: 21
5.2.Phân loại sắc ký: 21
5.3.Sắc ký khí: 22
III

5.4.Các phương trình và đại lượng cơ bản trong sắc ký khí: 23
II
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
1.Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu: 26
2.Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu 28
3.Thu thập số liệu thứ cấp: 29
4.Thu mẫu: 29

5.Phân tích mẫu: 29
PHẦN III
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 30
1.Sơ lược về điều kiện tự nhiên, vị trí địa lý vịnh Nha Trang. 30
2.Hệ thống máy sắc ký khí 31
2.1.Sơ đồ thiết bị máy sắc ký 31
2.2.Hệ thống khí mang 32
2.3.Buồng tiêm và dụng cụ tiêm mẫu 33
2.4.Buồng điều nhiệt 35
2.5.Cột mao quản 36
2.6.Detector 38
3.Quy trình phân tích 39
3.1.Sơ đồ khối quy trình thu mẫu và phân tích mẫu dầu: 39
40
3.3.Tách, chiết dầu 40
3.3.1.Chuẩn bị dụng cụ, hóa chất phục vụ quy trình tách chiết 40
IV

3.3.2.Quy trình tách chiết 41
3.4.Quy trình phân tích bằng máy sắc ký khí 44
3.4.1.Pha dung dịch chuẩn 44
3.4.2.Thiết lập thông số cho chương trình phân tích 45
3.4.3.Bơm mẫu và chạy chương trình 46
3.4.4.Nhận diện và xác định diện tích các pic 47
3.4.5.Lập đường chuẩn và tính toán 48
4.Kết quả đo đạc tính toán hàm lượng dầu hòa tan và các thông số môi trường
cơ bản 49
4.1.Thông số môi trường cơ bản 49
4.2.Hàm lượng dầu hòa tan trong nước biển ven bờ 50
4.2.1.Đường chuẩn: 50

4.2.2.Hàm lượng dầu hòa tan trong nước biển ven bờ vịnh Nha Trang:……52

57

PHỤ LỤC






V



Bảng 1.1: Nguyên nhân các sự cố tràn dầu từ năm 1974 – 2010
Bảng 1.2: Số lượng sự cố tràn dầu từ 1970-2009
Bảng 1.3: Khối lượn
Bảng 1.4: Một
Bảng 1.5: Các sự cố đắm tàu và tràn dầu từ năm –
Bảng 1.6: Hàm lượng dầu khí trong nước biển ven bờ và ngoài khơi Malaysia
Bảng 1.7: Khoảng nhiệt độ sôi của các sản phẩm dầu mỏ trong chưng cất
phân đoạn ở điều kiện áp suất khí quyển.
Bảng 1.8: Ý nghĩa khoảng giá trị R
s

Bảng 2.1: Tọa độ điểm thu mẫu
Bảng 3.1 : Độ độ nhớt của một số khí mang thường được sử dụng trong sắc
ký khí
3.2:

3.3 :
Bảng 3.4: Tỉ lệ pha loãng chất chuẩn
3.5:
Bảng 3.6:
Bảng 3.7 7,9,12
Bảng 3.8: Tổng diện tích pic từng nồng độ chuẩn
Bảng 3.9: Hàm lượng dầ 2
Bảng 3.10: Giá trị thống kê hàm lượng dầu thải trong vịnh Nha Trang Th3.
3.11


VI

D

1.1
1.2:
1.3: a. SHIMADZU GC-2014 b. Agilent GC7890
1.4 - 7890-MSD
1.5
1.6
1.7
2.1
2.2
Hinh 3.1: Sơ đồ thiết bị hệ thống sắc ký khí
3.2 (GC 6890)
Hình 3.3:
3.4:
Hình 3.5: Cấu tạo của xylanh

Hình 3.6: Cấu tạo buồng điều nhiệt
Hình 3.7: Cấu tạo cột tách mao quản
3.8:
Hình 3.9: Cấu tạo và quy trình thu nhận tín hiệu của detector FID
Hình 3.10: Sơ đồ khối quy trình phân tích
3.11:
Hình 3.12: Phễu chiết 1 cô quay RE 100B
Hình 3.13 2 Ml
3.14 (Oven)
Hình 3.15: Mô tả qui trình hút mẫu
Hình 3.16: Xác định diện tích pic bằng tích phân kế
Hình 3.17: Sắc đồ phân tích ở nồng độ chuẩn 1080 µg/mL
Hình 3.18: Phương trình đường chuẩn y = 0,179x + 0,384
3.19 3-2011
Hình 3.20 : Hàm lượng dầu hòa tan tại thời điểm thủy triều cao và thấp


VII

KÝ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT

AFS : atomic fluorescsence spectroscopy – Phổ huỳnh quang nguyên tử
UV : Ultra violet – Khả kiến
IR : Infrared – Hồng ngoại
PLOT : Porous layer open tubular – Mao quản lớp mỏng
WCOT : Wall coated open tubuler – Mao quản phím mỏng
SCOT : Support coated open tubuler – Mao quản phím dày
HPLC : High peformance liquid chromatography – Sắc ký lỏng cao áp
GC : Gas chromatography – Sắc ký khí
MS : Mass spectroscopy – Phổ khối lượng

FID : Flame ionization detector – Đầu dò ion hóa ngọn lửa
TCD : Thermal conductivity detector – Đầu dò độ dẫn nhiệt
ECD : Electron capture detector – Đầu dò cộng kết điện tử
FPD : Flame photometric detector – Đầu dò quang hóa ngọn lửa
EPA : Environmental protection Agency – Cơ quan bảo vệ môi trường
HC: Hydrocarbon
TPH: Total Petroleum Hydr –
THC –
HST
SARA: Saturates Aromatics Resins Asphaltenes
MAPMOPP : Marine Pollution Monitoring (Petroleum) Programme
ITOPF: The International Tanker Owners Pollution Federation Limite
1



LỜI MỞ ĐẦU

Vùng biển miền Trung Việt Nam nằm trong khu vực có hoạt động hàng
hải từ Ấn Độ Dương qua eo biển Mallaca, qua Biển Đông lên Đông Bác Á
thuộc loại nhộn nhịp nhất thế giới. Nhờ có sự thuận lợi về vị trí địa lý trên,
nên các tỉnh ven biển miền Trung Việt Nam được quy hoạch phát triển hệ
thống cảng biển, kho trung chuyển hàng hóa và xăng dầu, khu công nghiệp.
Bên cạnh đó, hoạt động du lịch biển đảo cũng được chú trọng phát triển.
Nguồn thu từ các hoạt động du lịch và nuôi trồng thủy sản trong vịnh
Nha Trang đóng góp rất lớn vào nguồn thu của ngân sách nhà nước. Bên cạnh
sự phát triển mạnh kinh tế, các chất thải từ các hoạt động này đã và đang ảnh
hưởng tới chất lượng môi trường nước ven bờ trong vịnh. Các chất thải từ các
phương tiện giao thông vận tải đường thủy như dầu cặn vệ sinh tàu, nước dầm
tàu, chất thải từ các cảng biển và chất thải từ nội địa theo sông đổ ra biển

mang theo một lượng lớn dầu thải gây ô nhiễm môi trường nước biển ven bờ,
tác động đến đời sống con người cũng như các sinh vật biển.
Chính vì vậy, việc đánh giá mức độ ô nhiễm của các sản phẩm dầu
trong môi trường đã nhận được sự quan tâm, chú ý của nhiều nhà khoa học
trên thế giới và trong nước. Đặc biệt, những nghiên cứu về phương pháp phân
tích hàm lượng dầu đã và đang được chú trọng nhằm đáp ứng nhu cầu sử
dụng trong tình hình hiện tại. Các phương pháp phân tích khác nhau đều có
ưu và nhược điểm riêng. Kỹ thuật phân tích dầu tiên tiến nhất hiện nay là kỹ
thuật sắc ký khí. Chính vì vậy, tôi thực hiện đề tài: “
” với mục đích hoàn thiện kỹ
năng làm việc cũng như kiến thức của bản thân, đồng thời đưa ra bức tranh
toàn cảnh về nhiễm bẩn dầu tại vịnh Nha Trang.
2



Mục tiêu của đề tài hướng tới là:
- Tìm hiểu phương pháp phân tích dầu bằng kỹ thuật sắc ký khí.
- Thu mẫu và phân tích hàm lượng dầu thải có nhiệt độ bay hơi
dưới 300
o
C (chủ yếu là dầu DO và FO), cùng một số yếu tố thủy
lý và thủy hóa (t
o
; S
o
/
oo
; pH; độ đục) trong môi trường nước ven
bờ vịnh Nha Trang.

Trong thời gian có hạn, cùng với kiến thức và kinh nghiệm của bản
thân còn hạn chế, nên sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất
mong được sự đóng góp ý kiến chân thành của quý độc giả để đề tài hoàn
thiện hơn nữa.















3



Phần I
TỔNG QUAN

1. Tình hình ô nhiễm dầu trên thế giới và Việt Nam
1.1. Nguồn gốc phát sinh của dầu trong nƣớc biển.
.

khai thác
- 20. N
– Q
- –
).
Bên cạnh sự ưu việt của dầu, nguy cơ gây ô nhiễm môi trường là vô
cùng lớn. ằng, lượng dầu đưa vào biển
từ các nguồn lên đến 3,2 triệu tấn mỗi năm. Trong đó nguồn lớn nhất là lục
địa (37% tổng số) chủ yếu từ các ngành công nghiệp, các thành phố. Dầu
được thải bỏ ạt động trên biển chiếm 33%, chủ yếu
tàu chở dầu. Dầu tràn do các tàu chở dầu gặp nạn được đánh giá là 12%. Từ
khí quyển xâm nhập xuống 9%, nguồn gốc từ tự nhiên 7%, 2% còn lại thất
thoát từ quá trình khai thác dầu mỏ trên biển.
(ITOPF) đã phân chia nguyên nhân các sự cố tràn dầu thành ba nhóm, bao
gồm: Hình thức hoạt động; Tai nạn; Không rõ nguyên nhân.
4




Bảng 1.1: Nguyên nhân các sự cố tràn dầu từ năm 1974 – 2010 [36]

<7
7-700
>700

3157
385
37
3579

562
33
1
596

1250
61
15
1326











180
337
132

649
Groundings
237
269
160
666
Hull Failures
198
57
55
310

202
39
4
245

84
33
34
151






1975
121
22

2118






7845
1335
460
9640

- .
1.2. Số lƣợng sự cố tràn dầu và khối lƣợng dầu tràn:
Theo thống kê và tính toán của ITOPF số lượng sự cố tràn trên 700 tấn
đã giảm đáng kể trong 41 năm từ năm 1970. Số lượng trung bình sự cố tràn
dầu trên 700 tấn từ năm 2000-2009 trung khoảng 3,3 vụ/năm ít hơn so với
những năm 1970 là 25,3 vụ/năm. 55% sự cố tràn dầu trên 700 tấn được ghi
nhận xảy ra vào những năm 1970. Theo xu hướng đi xuống, tỷ lệ sự cố tràn
dầu trên 700 tấn đã giảm mỗi thập kỷ tới 7% [36].
Theo ghi nhận của ITOPF t 2010, đã xảy ra 4 vụ tràn dầu
dưới 700 tấn và 4 vụ tràn dầu trên 700 tấn.





5

Bảng 1.2: Số lượng sự cố tràn dầu từ 1970-2009
[36]

Năm
7-700 tấn
>700 tấn
Tổng
%
1970-1979
541
253
794
44%
1980-1989
360
93
453
25%
1990-1999
282
78
360
20%
2000-2009
149
33
182
10%

Bảng 1.3: Khối lượng dầ
[36]

Năm
Khối lƣợng dầu tràn (tấn)
1970-1979
3.174.000
1980-1989
1.177.000
1990-1999
1.137.000
2000-2009
212.000

Bảng 1.4: Một
STT
Tên tàu
Năm
Địa điểm
Lƣợng dầu
tràn (tấn)
1
ATLANTIC EMPRESS
1979
Off Tobago, West Indies
287
2
ABT SUMMER
1983
700 nautical miles off Angola

260.000
3
CASTILLO DE BELLVER
1978
Off Saldanha Bay, South Africa
252.000
4
AMOCO CADIZ
1978
Off Brittany, France
223.000
5
HAVEN
1991
Genoa, Italy
144.000
6
ODYSSEY
1988
700 nautical miles off Nova Scotia, Canada
132.000
7
TORREY CANYON
1967
Scilly Isles, UK
119.000
8
SEA STAR
1972
Gulf of Oman

115.000
9
IRENES SERENADE
1980
Navarino Bay, Greece
100.000
10
URQUIOLA
1976
La Coruna, Spain
100.000
11
HAWAIIAN PATRIOT
1977
300 nautical miles off Honolulu
95.000
12
INDEPENDENTA
1979
Bosphorus, Turkey
95.000
13
JAKOB MAERSK
1975
Oporto, Portugal
88.000
14
BRAER
1993
Shetland Islands, UK

85.000
15
KHARK 5
1989
120 nautical miles off Atlantic coast of Morocco
80.000
16
AEGEAN SEA
1992
La Coruna, Spain
74.000
17
SEA EMPRESS
1996
Milford Haven, UK
72.000
18
NOVA
1985
Off Kharg Island, Gulf of Iran
70.000
19
KATINA P
1992
Off Maputo, Mozambique
66.700
20
PRESTIGE
2002
Off Spanish coast

63.000
21
EXXON VALDEZ
1989
Prince William Sound, Alaska, USA
37.000

Theo thống kê của Bộ Tài nguyên và môi
1.5.
6




Bảng 1.5: Các sự cố đắm tàu và tràn dầu từ 1999–
[2]

Năm
Số vụ
Lƣợng dầu
Ghi chú
1999
6
11.900 m
3

5 vụ đắm tàu không xác định được lượng dầu tràn
2000
2

3 vụ đắm tàu không tính được lượng dầu tràn ra
2001
5
906 m
3

2 vụ không xác định được lượng dầu tràn ra.
2001
1
24 tấn

2003
3
388 m
3

1 vụ không xác định được lượng dầu tràn ra
2004
1

Không xác định được lượng dầu tràn ra
Tổng số
18



T
, t
. Nguyên
[6].

Kết quả phân tích các hợp chất đánh dấu sinh học (Biomarker) trong 04
mẫu dầu ô nhiễm, phân tích ảnh vệ tinh và mô hình lan truyền dầu cho thấy ít
có khả năng dầu ô nhiễ năm 2007 có nguồn gốc từ các loại
dầu thô đang khai thác ngoài khơi nước ta. Dầu ô nhiễm khu vực miền Trung
là loại dầu thô, đã mất các thành phần nhẹ, có hàm lượng lưu huỳnh thấp, là
loại dầu ngọt, hàm lượng Parafin cao [1].
Dầu ô nhiễm khu vực tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu là dầu thô không cùng
nguồn gốc với dầu ô nhiễm xuất hiện ở miền Trung đã bị phong hóa trong quá
trình trôi dạt trên biển, mất các thành phần nhẹ, có hàm lượng lưu huỳnh thấp,
tương tự nhóm dầu thô đang khai thác ngoài khơi khu vực Đông Nam Á [1].
1.3. Nghiên
.
phân tích
7



bài báo,
khăn do không n .
.
.
Đông (Nam
Trung Hoa) .
.

Darussalam.


Ch (MAPMOPP)
)

1976
– –
1.305 ± 1.724 µg/L 0.782 ± 1.148 µg/L [21].
ph , Panjarat Wongnapapan, Gullaya Wattayakorn và
–
0,564 µg/L [40].
UVF
8



(Ultraviolet fluo
-
0,02 - 1,47 µg/L [31].
Trong khuôn khổ là
của tổ chức Phát triển nghề cá Đông Nam Á, m
-
ễm 30
ễ
95 µg/L [22].
. Năm 2009, Lê Trọng Dũng và Hồ Hả
ễ .
Hàm lượng dầu thải đợt tháng 4, tầng mặt dao động trong khoảng 19,5 - 247,5
µg/L còn ở tầng đáy có giá trị dao động trong khoảng 18,1 – 165,2 µg/L.
Trong đợt tháng 10 ở tầng mặt dao động trong khoảng 10,4 – 59,0 µg/L và ở
tầng đáy dao động trong khoảng 12,2 – 39,7 µg/L [7]
5-2007 giả
18,28 µg/L [7].
Bảng 1.6: Hàm lượng dầu khí trong nước biển ven bờ và ngoài khơi
Malaysia

[38]

Vị trí
Hàm lƣợng
Hydrocarbon
(μg/L)
Nguồn
Straits of Malacca, West coast
Peninsular Malaysia (near-shore)
28 ± 25
Abdullah et al. (1994)
9



Straits of Malacca, near-shore, Penang
60 ± 30
Phang et al. (1984)
Straits of Malacca, near-shore,Lumut
344 ± 30
Abdullah et al. (1994)
Straits of Malacca, near-shore, Port
Dickson
69 ± 46
Law et al. (1991)
Straits of Malacca, near-shore, Port
Dickson
32
Law and Ravinthar
(1989)

Straits of Malacca, near-shore,
Tanjung Piai
1,155
Abdullah (1995)
South China Sea, East coast
Peninsular Malaysia (near-shore)
8 ± 3
Tahir et al. (1996)
South China Sea, near-shore,Pahang
State
14 ± 4
Tahir et al. (1996)
South China Sea, near-shore, Kelantan
and Terengganu States
72 ± 24
Phang et al. (1984)
South China Sea, Terengganu, >130
km from shore
960 ± 430
Law and Yusof (1986)
South China Sea, Pahang,>180 km
from shore
197 ± 40
Law and Yusof (1986)
South China Sea, Pahang, 35-155 km
from shore
38 ± 18
Law and Zulkifli (1987)
South China Sea, Sarawak, >180 km
from shore

147 ± 120
Law and Libi (1988)
South China Sea, Sabah, >70 km from
shore
65 ± 13
Law (1990)

2. Thành phần và tính chất của dầu
2.1. Thành phần và tính chất dầu
Thành phần hoá học của dầu thô nói chung rất phức tạp. Khi khảo sát
dầu thô và khí của nhiều mỏ dầu trên thế
. Ngay trong bản thân một lỗ khoan, dầu thô lấy từ các
tầng dầu khác nhau, cũng đều khác nhau [5].
Hydrocarbons (HC)
(alkane, naphten, aromatics) [5],
(alkanes, alkenes, cycloalkanes, aromatics) [26]. P
10



phân c ,
Asphaltenes [20].
Sản phẩm của dầu thô trên chủ yếu
-
[26]. -
10 - 14%. Ngoài ra còn tồn tại S, O, N, và một số kim loại như V, Ni, Fe, Cu,
Ca, Na, As [33].
Các sản phẩm của dầu thô được chia tách bằng phương pháp chưng cất
phân đoạn. Các sản phẩm thu được từ việc lọc dầu có thể kể đến là dầu hỏa,
benzen, xăng, sáp parafin, nhựa đường v.v.

Bảng 1.7: Khoảng nhiệt độ sôi của các sản phẩm dầu mỏ trong chưng cất
phân đoạn ở điều kiện áp suất khí quyển
[5]

Sản phẩm
Khoảng nhiệt độ
Ghi chú
Xăng ête (Gasoline)
40-70°C
Được sử dụng như là dung môi
Xăng nhẹ (Gasoline)
60-100°C
Nhiên liệu cho ô tô
Xăng nặng (Gasoline)
100-150°C
Nhiên liệu cho ô tô
Dầu hỏa nhẹ (Kenrosen)
120-150°C
Nhiên liệu và dung môi trong gia đình
Dầu hỏa (Gasoline)
150-300°C
Nhiên liệu
Dầu diezen (DO)
200-320°C
Nhiên liệu cho động cơ điêzen/dầu sưởi
Dầu Mazut (FO)
315 -425
o
C

Nhiên liệu
Dầu bôi trơn
> 300°C
Dầu bôi trơn động cơ


1.1
[26]
11



Số nguyên tử cacbon của các hydrocacbon trong dầu thường từ C5 đến
C60 (còn C1 đến C4 nằm trong khí).
Các chuỗi trong khoảng C
5-7
là các sản phẩm dầu mỏ nhẹ, dễ bay hơi.
Chúng được sử dụng làm dung môi, chất làm sạch bề mặt và các sản phẩm
làm khô nhanh khác.
Các chuỗi từ C
6
H
14
đến C
12
H
26
bị pha trộn lẫn với nhau ,
được sử dụng phổ biến trong các hoạt động thường ngày của con người.
Dầu hỏa (kenrosen) là hỗn hợp của các chuỗi từ C

10
đến C
15
, tiếp theo
là dầu diezen/dầu sưởi (C
10
đến C
20
) và các nhiên liệu nặng hơn được sử dụng
cho động cơ tàu thủy.
Tất cả các sản phẩm từ dầu mỏ nêu trên, trong điều kiện nhiệt độ phòng
là chất lỏng.
Các dầu bôi trơn và mỡ nằm trong khoảng từ C
16
đến C
20
. Các chuỗi
trên C
20
tạo thành các chất rắn, bắt đầu là sáp parafin, sau đó là hắc ín và nhựa
đường bitum.
2.2.
Các

quá

trình

biến

đổi

dầu

trong

nƣớc

biển

, khi khối dầu rơi vào nước sẽ xảy ra
hiện tượng chảy lan trên bề mặt nước. Dầu lan từ nguồn ra phía có bề mặt
lớn nhất, sau đó thì tiếp tục vô hướng. Khi tạo thành màng đủ
mỏng, màng sẽ bị vỡ dần ra thành những màng có diện tích nhỏ hơn và
trên bề mặt dầu xuất hiện các vệt không có dầu.
Do các quá trình bốc hơi, hòa tan làm mật độ và độ nhớt tăng; sức
căng bề mặt giảm dần cho đến khi độ dày của lớp dầu đạt cực tiểu thì quá
trình chảy lan chấm dứt [5].
Về cơ bản các hợp chất hydrocarbon nặng không hòa tan trong nước,
ngoại trừ một số ít phân tử, đặc biệt là hợp chất thơm như benzene và toluene
tan [41].
12





1.2: [34]

Song song với quá trình lan tỏa, dầu sẽ bốc hơi tùy thuộc vào nhiệt

độ sôi và áp suất riêng phần của H và C trong dầu, cũng như các điều
kiện bên ngoài: nhiệt độ, sóng, tốc độ gió và diện tích tiếp xúc giữa dầu
với không khí. Ở điều kiện bình thường thì các thành phần của dầu với
nhiệt độ sôi thấp hơn 200
o
C sẽ bay hơi trong vòng 24 giờ [5]. Quá trình bay
hơi có vai trò quan trọng trong sự phân tán dầu hơn là quá trình phân hủ
ốc hơi xảy ra nhanh hơn 10 đến 100 lầ
nước [41]. Tốc độ bay hơi giảm dần theo thời gian, làm giảm khối lượng
dầu, giảm khả năng bốc cháy và tính độc hại, đồng thời quá trình bay hơi
cũng làm tăng độ nhớt và tỉ trọng của phần dầu còn lại, làm cho tốc độ lan
toả giảm [5].
Quá trình quang oxi hóa (Photooxidation) bởi ánh sáng mặt trời phụ
thuộc vào thành phần dầu, đặc biệt là hợp chất thơm. Kết quả là hình thành
các hợp chất phân cực như phenols và sulphoxides, mặc dù quá trình này xảy
ra chậm. Hệ quả của quá trình quang hóa các hợp chất thơm, kết hợp quá
trình khuếch tán dầu do sóng, gió, dòng chảy tạo thành các hạt dầu có kích
thước khác nhau. Trong đó có các hạt đủ nhỏ và đủ bền có thể trộn tương
13



đối bền vào khối nước sẽ hình thành các hạt keo (vẫn dầu), ọi là quá
trình nhũ tương hóa [5,41].
Các loại nhũ tương sau khi hấp thụ các vật chất hoặc cơ thể sinh vật
có thể trở nên nặng hơn nước rồi chìm dần. Cũng có một số hạt lơ lửng,
hấp thụ tiếp các hạt phân tán, tích tụ nhiều hạt nhỏ thành mảng lớ
. Dầu tích lũy trong các trầm tích có năng lưu giữ qua
nhiều tháng và thậm chí cả năm.
Tốc độ hoà tan phụ thuộc vào thành phần dầu, mức độ lan truyền,

nhiệt độ cũng như khả năng khuếch tán dầu. Dầu FO ít hòa tan trong nước.
Ngược lại, dễ hòa tan nhất trong nước là xăng và . Độ hòa tan của
các hợp chất hydrocarbon trong nước biển khoảng 70% so với nước ngọt
[41].
Quá trình hoà tan cũng làm tăng khả năng phân huỷ sinh học của dầu.
Song đây chính là yếu tố làm tăng tính độc của dầu đối với nước, gây
mùi, gây độc cho các hệ sinh thái động thực vật trong nước [5].
Sự phân hủy sinh học của vi sinh vật đóng vai trò lớn trong phân hủy
dầu. Quá trình phân hủy sinh học chỉ diễn ra ở lớp tiếp xúc của dầu với nước.
Chính vì vậy khi dầu dạt vào bờ sẽ làm giảm quá trình phân hủy này. Số
lượng vi sinh vật chuyển hóa dầu sẽ tăng lên từ 10
2
L
-1
đến 50 x 10
6
L
-1
.
Sự tăng của vi sinh vật chuyển hóa dầu phụ thuộc vào hàm lượng chất
dinh dưỡng (nitrates và phosphates), oxy và nhiệt độ. Diện tích tiếp xúc của
dầu với nước tăng lên sẽ làm tăng tỷ lệ phân hủy lên 10 đến 100 lần so với
bình thường [41].



14

3. Ảnh hƣởng của ô nhiễm dầu
Khi sự cố ô nhiễm dầu xảy ra, các hệ sinh thái bị ảnh hưởng nghiêm
trọng và thể hiện rõ nét nhất là hệ sinh thái rừng ngập mặn, cỏ biển, vùng
triều bãi cát, đầm phá và các rạn san hô.
Ô nhiễm dầu làm giảm sức chống đỡ, tính linh hoạt và khả năng khôi
phục của các hệ sinh thái từ tác động của các tai biến. Cụ thể, các tác động
tiêu cực của ô nhiễm dầu đến các hệ sinh thái được hiểu theo 3 cấp độ: suy
thoái, tổn thương và mất hệ sinh thái [6].
Sự ảnh hưởng của dầu có thể chia thành hai loại. Ảnh hưởng đến chuỗi
thức ăn, gây mất cân bằng oxy của hệ sinh thái [41].
lượng ôxy của hệ [6].
Dầu bám vào cơ thể sinh vật sẽ ngăn cản quá trình hô hấp, trao đổi chất
và sự di chuyển của sinh vật trong môi trường nước. Dầu bao phủ màng tế
bào, sẽ làm mất khả năng điều tiết áp suất thẩm thấu trong cơ thể sinh vật,
đồng thời cũng là nguyên nhân làm chết hàng loạt sinh vật bậc thấp, các con
non, ấu trùng.
Ảnh hưởng của dầu đối với chim biển chủ yếu là thấm ướt lông chim,
làm giảm khả năng cách nhiệt của bộ lông, làm mất tác dụng bảo vệ thân
nhiệt của chim và chức năng phao bơi giúp chim nổi trên mặt nước [6,41].
Đối với các sinh vật đáy, ô nhiễm dầu có thể ảnh hưởng rất lớn đến con
non và ấu trùng. Đối với các cá thể trưởng thành, dầu có thể bám vào cơ thể
hoặc được sinh vật hấp thụ qua quá trình lọc nước, dẫn đến làm giảm giá trị
sử dụng do có mùi dầu.
Khi xảy ra sự cố tràn dầu, dầu tiếp xúc với rạn san hô thông qua ba cơ
chế: tiếp xúc trực tiếp, tiếp xúc qua cột nước, tiếp xúc với các sản phẩm của
15



quá trình nhũ tương hóa [29]. Tràn dầu làm giảm độ phủ và đa dạng của san

hô, tăng tần số thương tổn và giảm tỷ lệ tăng trưởng của san hô. Thải dầu
thường xuyên sẽ làm suy yếu chức năng sinh sản của san hô, tăng tỷ lệ chết
của san hô non [11]. Mức độ nhạy cảm với dầu tùy thuộc vào loài san hô và
các giai đoạn sống. Trong đó giai đoạn sinh sản và giai đoạn đầu đời của san
hô là nhạy cảm nhất với dầu [29].
sánh ở các điều kiện tràn dầu khác nhau cho thấy, ở mức độ tiếp xúc thấp gần
như làm phân hủy hoàn toàn các mô san hô sau 48 giờ [29].
Mức độ ảnh hưởng của dầu đến sinh vật còn phụ thuộc vào mức độ tan
của các hợp chất độc hại có trong dầu vào trong nước.
Nồng độ dầu từ 1-5 mg/L thì sau 6 tuần tác động, sinh vật không sinh
sản được. Riêng đối với dầu vận tải nếu nồng độ từ 0,01 - 0,05 mg/l thì năng
suất sinh học bị giảm ngay từ ngày đầu sự cố tràn dầu [13].
Odontesthes
argentinensis (96hLC
50
(5,48%) [30].
Hầu hết các tác dụng độc hại của xăng dầu có thể được quy cho các
ankan có trọng lượng phân tử thấp (khí mê-tan đến Decan), đơn vòng (BTEX
- benzene, toluene, ethyl benzene, và xylene) hợp chất thơm, hai và ba vòng
PAHs , và liên quan đến các hợp chất dị vòng (Neff và Anderson, 1981) [41].
Ngoài ra tràn dầu còn ảnh hưởng gián tiếp đến sinh vật thông qua quá
trình ngăn cản trao đổi ôxy giữa nước với khí quyển tạo điều kiện tích tụ các
khí độc hại như H
2
S, và CH
4
trong nước và trầm tích.
16

và đánh bắt thủy sản ven biển. sự ổn định của thị trường tiêu thụ sản
phẩm khi người tiêu dùng hạn chế mua sản phẩm thủy sản từ một khu vực bị
ảnh hưởng [37].
Năm 1989, tàu Leela quốc tịch Ship bị đắm tại cảng Quy Nhơn đã gây
ra ảnh hưởng lớn cho khu vực này. Mật độ thực vật phù du và động vật phù
du tại vịnh Quy Nhơn và Lăng Mai đều bị giảm từ 100 - 1.000 lần so với điều
kiện bình thường. Nhóm sinh vật bám bị chết tức thời ở mức 30,7% đối với
các con trưởng 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. Cá trong đầm chết pha trộn mùi
dầu, không thể sử dụng được. Ngoài ra, dầu còn bám trên các cây sú vẹt với
hàm lượng dầu trung bình từ 4,0 - 9,2 mg/cm
2
và trên thân cây 5,3 - 22,6
mg/cm
2
[6].
4. Các phƣơng pháp phân tích dầu thải:
Các phương pháp phân tích phổ biến hiện nay được dùng để xác định
hàm lượng dầu trong nước bao gồm: trọng lượng, đo quang phổ (hồng ngoại,
cực tím và huỳnh quang), sắc ký khí và sắc ký-khối phổ .
Phƣơng pháp cân trọng lƣợng: dùng để xác định tổng hàm lượng dầu
bằng cách cân phần hữu cơ chiết được bằng dung môi hữu cơ từ một thể tích
mẫu nước xác định. Phần chiết được cho bay hơi để loại dung môi và cân
phần còn lại. Tổng hydrocarbon được xác định bằng cách loại bỏ các chất
phân cực với silicagel hoặc oxit nhôm.
Giới hạn của phương pháp vào khoảng 5mg/L
[19]
. Phương pháp này chỉ
thích hợp với các loại mẫu có chứa dầu nặng. Kết quả phân tích có thể bị sai

lệch do tính toán cả các chất không phải là các cấu tử thành phần dầu nhưng
hòa tan được trong dung môi chiết.