Các quá trình nhiễm dầu trong môi trường nước

Các quá trình nhiễm dầu trong môi trường nước.
I.

Đặt vấn đề
Nước có tầm quan trọng đặc biệt trong đời sống của sinh vật và vòng
tuần hoàn của hệ sinh thái.
Tuy nhiên tài nguyên nước đang bị suy thoái nhanh chóng.
Trong nước đã xuất hiện nhiều chất độc, lạ. Loại chất độc và quá trình
nhiễm độc vào môi trường nước rất đa dạng.
Trong khuôn khổ bài báo cáo này nhóm 1 xin trình bày vấn đề: các quá
trình nhiễm dầu trong nước.

II.

III.

Nguồn phát thải và tác hại của dầu
1. Nguồn phát thải dầu
- Nhà máy tinh luyện dầu
- Nhà máy sản xuất hóa chất
- Trạm xăng dầu
- Sự cố tràn dầu
- Giao thông vận tải thủy
- Khai thác dầu khí trên biển
2. Tác hại của dầu
a. Đặc điểm của dầu
- Thành phần hóa học phức tạp
- Độc tính cao, tương đối bền vững trong nước,rất ít tan trong nước.
- Trong dầu thô có chứa một số chất như S, N, kim loại nặng
b. Tác hại của dầu
- Dầu gây ô nhiễm môi trường biển, ảnh hưởng nghiêm trọng đến

các hệ sinh thái. Đặc biệt 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 khả năng sức chống đỡ, tính linh hoạt và
khả năng khôi phục của các hệ sinh thái.
- Hàm lượng dầu trong nước tăng cao, các màng dầu làm giảm khả
năng trao đổi ôxy giữa không khí và nước, làm giảm oxy trong
nước, làm cán cân điều hòa oxy trong hệ sinh thái bị đảo lộn.
- Dầu lắng ở đáy sông có hại cho các sinh vật đáy
- Dầu tích lũy trong các sinh vật thủy sinh qua chuỗi thức ăn và lưới
thực ăn gây hại đến con người.
Các quá trình nhiễm độc của dầu trong nước
1


Dầu đi vào môi trường theo nhiều con đường khác nhau. Dầu vận
chuyển trong môi trường nước qua các vùng nhờ gió, các dòng hải hưu,
sóng thuỷ triều, ngoài ra còn chịu ảnh hưởng của nhiều quá trình trong tự
nhiên như bay hơi, hoà tan, ôxy hoá, nhũ tương hoá,… cũng như qua các vi
sinh vật biển và các chất cặn lắng. Chính vì thế mà thành phần của dầu
trong nước thay đổi liên tục.
1. Lan rộng
- Lan rộng là quá trình chuyển động và pha loãng vật lý trên bề mặt
nước. Vết loang bề mặt sau đó có thể được vận chuyển nhờ dòng
chảy hoặc gió.
- Mức độ lan rộng hay hẹp phụ thuộc vào độ nhớt của dầu tràn ra và
các điều kiện môi trường như sức gió, hiện tượng chảy rối, sự có
mặt của băng trên mặt nước.
- Một vết dầu loang có thể nhận ra bằng mắt thường khi lớp dầu dày
chỉ cần 0,0003 mm ánh lên trên mặt nước bình lặng.
- Dầu mỏ có thể loang rất nhanh trên mặt nước. Chỉ 1 tấn dầu thô đã

có khả năng loang phủ trên một diện tích 12 km2 mặt nước, chỉ 1
gam dầu mỏ có thể gây bẩn 2 tấn nước hoặc 1 giọt dầu có khả năng
tạo ra một màng dầu dày 0,001 mm trên một diện tích 20 m2(Theo
Kornberg, 1981).
- Do tính chất này của dầu mà sự ô nhiễm dầu rất khó kiểm soát và
gây ra ảnh hưởng trên cả vùng rộng lớn.
2. Bay hơi
- Song song với quá trình lan tỏa, dầu sẽ bốc hơi.
- Sự bốc hơi tùy thuộc vào nhiệt độ sôi và áp suất riêng phần của
hydro và cacbon trong dầu mỏ cũng như các điều kiện bên ngoài:
nhiệt độ, sóng, tốc độ gió và diện tích tiếp xúc giữa dầu với không
khí.
- Các hydro và cacbon có nhiệt độ sôi càng thấp thì có tốc độ bay
hơi càng cao. ở điều kiện bình thường thì các thành phần của dầu
với nhiệt độ sôi thấp hơn 200o C sẽ bay hơi trong vòng 24 giờ.
- Các sản phẩm nhẹ như dầu hỏa, gasolil có thể bay hơi hết trong vài
giờ. Các loại dầu thô nhẹ bay hơi khoảng 40%, còn dầu thô nặng
hoặc dầu nặng thì ít bay hơi, thậm chí không bay hơi.
- 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
2


3.

4.

hơi cũng làm tăng độ nhớt và tỉ trọng của phần dầu còn lại, làm
cho tốc độ lan toả giảm
- Sự bay hơi đóng vai trò quan trọng trong việc tiêu tán các thành

phần hydrocacbon nhẹ và dễ bay hơi của dầu mỏ, các thành phần
này nhanh chóng phát tán vào khí quyển sau khi dầu bị tràn.
- Bay hơi là yếu tố quan trọng đầu tiên làm giảm thể tích khối dầu
tràn trong môi trường nước. Tuy nhiên nó lại gây ra sự ô nhiễm
không khí khi các chất này phát tán vào không khí do bay hơi.
Khuếch tán
- Đây là quá trình xảy ra sự xáo trộn giữa nước và dầu.
- Các vệt dầu chịu tác động của 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 đối bền vào khối nước.
- Điều này làm diện tích bề mặt hạt dầu tăng lên, kích thích sự lắng
đọng dầu xuống đáy hoặc giúp cho khả năng tiếp xúc của hạt dầu
với các tác nhân oxi hoá, phân huỷ dầu tăng, thúc đẩy quá trình
phân huỷ dầu.Hiện tượng trên thường xảy ra ở những nơi sóng vỡ
và phụ thuộc vào bản chất dầu, độ dày lớp dầu cũng như tình trạng
biển.
- Tại điều kiện thường các hạt dầu nhẹ có độ nhớt nhỏ có thể phân
tán hết trong một vài ngày, trong khi đó các loại có độ nhớt lớn
hoặc loại nhũ tương dầu nước ít bị phân tán.
Hòa tan
- Sự hoà tan của dầu trong nước chỉ giới hạn ở những thành phần
nhẹ.
- 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. Dễ hòa tan nhất trong nước là xăng
và kerosen.
- Tuy nhiên trong mọi trường hợp, hàm lượng dầu hòa tan trong
nước luôn không vượt quá 1 phần triệu tức 1 mg/l.
- 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,

3


gây mùi, đầu độc hệ sinh thái động thực vật trong nước, đặc biệt đối với
động vật, dầu thấm trực tiếp và từ từ vào cơ thể sinh vật dẫn đến sự suy
giảm chất lượng thực phẩm
5.

6.

Nhũ tương hóa
- Dầu không tan trong nước, tuy nhiên nó có thể tạo ra nhũ tương
bền với nước.
- Quá trình nhũ tương hóa tức là quá trình tạo thành các hạt keo giữa
dầu và nước hoặc giữa nước và dầu.
- Sự nhũ tương hóa phụ thuộc vào tốc độ gió và loại dầu.
- Gió cấp 3, 4 sau 1- 2 giờ tạo ra khá nhiều các hạt nhũ tương dầu
nước.
- Dầu có độ nhớt cao thì dễ tạo ra nhũ tương dầu nước.
- Nhũ tương hoá làm giảm tốc độ phân hủy và phong hoá dầu. Nó
cũng làm tăng khối lượng chất ô nhiễm và làm tăng số việc phải
làm để phòng chống ô nhiễm.
- Có 2 loại nhũ tương:
a. Nhũ tương dầu nước:
- Là hạt nhũ tương có vỏ là dầu, nhân là nước; là các hạt dầu ngậm
nước làm tăng thể tích khối dầu 3 - 4 lần.
- Các hạt khá bền, khó vỡ ra để tách lại nước. Loại keo đó có độ
nhớt rât lớn, khả năng bám dính cao, gây cản trở cho công tác thu

gom, khó làm sạch bờ biển.
b. Nhũ tương nước dầu:
Hạt nhũ tương có vỏ là nước, nhân là dầu.
- Được tạo ra do các hạt dầu có độ nhớt cao dưới tác động lâu của
sóng biển, nhất là các loại sóng vỡ.
Loại keo này kém bền vững hơn và dễ tách nước hơn.
Ôxy hóa
- Nói chung các hydrocacbon trong dầu rất khó bị oxy hóa.
- Tuy nhiên trong thực tế dầu tồn tại trong nước vẫn bị oxy hóa một
phần rất nhỏ khoảng 1% khối lượng.
- Khi bị ôxy hoá, các thành phần hydrocacbon nặng sẽ lắng xuống đáy
nước. . Các chất này lắng đọng tại đáy biển trong điều kiện yếm khí
sẽ tồn lưu trong một thời gian dài và đây chính là nguồn gây ô
nhiễm thứ cấp ở đáy biển. Nếu trong điều kiện dư ôxy thì khoảng
thời gian phân huỷ hoàn toàn dầu mỏ là 100 – 150 ngày.
4


Quá trình này xảy ra do oxy, ánh sáng măt trời và qua trình xúc tác
sinh học tạo thành các hydroperoxit và tạo thành các sản phẩm khác.
Phân hủy sinh học
- Trong quá trình phân huỷ vi sinh dầu mỏ, một phần dầu mỏ bị ôxy
hoá và một phần bị phân huỷ.
- Theo thống kê, cho đến nay có khoảng gần 100 dạng vi khuẩn,
men và nấm có khả năng ôxy hoá các hydrocacbon.
- Nhiệt độ của nước thích hợp để phân huỷ dầu mỏ bằng vi sinh là
khoảng 15 – 300C.
- Trong quá trình phân huỷ vi sinh dầu mỏ sẽ tiêu thụ một lượng ôxy
hoà tan trong nước (DO). Ước tính, trung bình để phân huỷ 1
mg/lít dầu mỏ trong nước sẽ tiêu thụ khoảng từ 0,2 đến 3,5 mg O2.

Quá trình lắng kết
- Do có tỷ trọng nhỏ hơn 1 nên dầu thường nổi lên mặt nước mà
không tự chìm xuống đáy.
- Tuy nhiên sau khi tạo nhũ tương với nước thì các hạt nhũ tương
này sẽ hấp thụ các vật thể và cơ thể sinh vật có trong nước rồi trở
nên nặng hơn và rơi xuống đáy và tích tụ lại ở đáy.
- Quá trình lắng đọng làm giảm hàm lượng dầu có trong nước, làm
nước tăng DO nhanh hơn. Nhưng nó sẽ làm hại hệ sinh thái đáy.
Hơn nữa, sau lắng đọng, dầu vẫn có thể lại nổi lên mặt nước do tác
động của cá yếu tố đáy, gây ra ô nhiễm lâu dài cho vùng nước
-

7.

8.

IV.

Kết luận

5