KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY TỐI ƯU VÀ TẠO CHẾ PHẨM ĐÔNG KHÔ TỪ HAI CHỦNG VI KHUẨN Acinetobacter calcoaceticus anitratus VPI SD VÀ Acinetobacter venetianus VPI VT1 CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HUỶ DẦU MỎ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY TỐI ƯU
VÀ TẠO CHẾ PHẨM ĐÔNG KHÔ TỪ HAI CHỦNG VI KHUẨN
Acinetobacter calcoaceticus anitratus VPI - SD VÀ Acinetobacter
venetianus VPI - VT1 CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HUỶ DẦU MỎ

Ngành học

: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Sinh viên thực hiện : HÀN THỊ THANH
Niên khóa

: 2009 - 2013

Tháng 06/2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢO SÁT ĐIỀU KIỆN NUÔI CẤY TỐI ƯU
VÀ TẠO CHẾ PHẨM ĐÔNG KHÔ TỪ HAI CHỦNG VI KHUẨN
Acinetobacter calcoaceticus anitratus VPI - SD VÀ Acinetobacter

venetianus VPI - VT1 CÓ KHẢ NĂNG PHÂN HUỶ DẦU MỎ

Hướng dẫn khoa học

Sinh viên thực hiện

TS. NGUYỄN THỊ NGỌC TĨNH

HÀN THỊ THANH

Tháng 06/2013


LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn:
Ban giám hiệu trường Đại học Nông lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
Ban chủ nhiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học, Cô giáo chủ nhiệm Tô Thị Nhã
Trầm và toàn thể Thầy (Cô) đã truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập
tại trường.
TS. Nguyễn Thị Ngọc Tĩnh đã tận tình hướng dẫn, dìu dắt tôi trong quá trình
nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
ThS. Văn Thị Thúy, KS. Mai Hưng Kiên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, tận tình
giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập tại Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thủy Sản II.
Bạn Lý Vũ Minh Thư người đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thuỷ sản II.
Các Anh (Chị) Phòng Sinh học Thực nghiệm, đặc biệt là những người bạn trường Đại
học Kĩ thuật và Công nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh.
Bạn bè thân yêu của lớp Công nghệ Sinh học DH09SH đã chia sẻ cùng tôi những
vui buồn cũng như hết lòng hỗ trợ, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt 4 năm qua.
Thành kính ghi nhớ công ơn cha mẹ cùng những người thân trong gia đình đã luôn

là chỗ dựa vững chắc cho con, động viên, khuyến khích, tạo mọi điều kiện cho con học
tập tốt.
Với lòng biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn tất cả sự giúp đỡ quý báu đó!
TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2013
Sinh viên thực hiện
HÀN THỊ THANH


TÓM TẮT
Dầu mỏ và các sản phẩm của dầu mỏ được khai thác và sử dụng với khối lượng
ngày càng tăng trên thế giới và Việt Nam. Bên cạnh những ưu điểm về mặt kinh tế xã
hội, các sản phẩm dầu mỏ là mối đe dọa ô nhiễm môi trường do chính chúng gây ra. Tuy
tính chất hóa học của dầu rất trơ nhưng hầu hết chúng đều có thể bị phân hủy một cách
hiệu quả nhờ vào một số chủng vi sinh vật. Trước thực trạng này đề tài được tiến hành
nghiên cứu “Khảo sát điều kiện nuôi cấy tối ưu và tạo chế phẩm từ hai chủng vi khuẩn
Acinetobacter calcoaceticus anitratus VPI - SD và Acinetobacter venetianus VPI - VT1
có khả năng phân hủy dầu mỏ”. Đề tài được thực hiện tại Viện Nghiên cứu Nuôi trồng
Thủy sản II từ ngày 15/12/2012 đến ngày 31/5/2013. Thí nghiệm được thực hiện qua hai
giai đoạn và đã đạt được một số kết quả như sau:
Giai đoạn 1 tiến hành khảo sát điều kiện nuôi cấy tối ưu (khảo sát ở 3 công thức
môi trường, hai giá trị nhiệt độ 25oC và 30oC) của hai chủng vi khuẩn Acinetobacter
calcoaceticus anitratus VPI - SD và Acinetobacter venetianus VPI - VT1 có khả năng
phân hủy dầu mỏ. Từ kết quả đo mật độ quang và xác định đường cong tăng trưởng, cho
thấy môi trường nuôi cấy theo công thức 3 (có hàm lượng peptone = 20 g/l; hàm lượng
yeast extract 10 g/l) và nhiệt độ nuôi cấy 30oC là tốt nhất.
Giai đoạn 2 tiến hành lên men tăng sinh khối với thể tích V = 40 lít môi trường
theo công thức 3, thời gian nuôi cấy 48 giờ, to = 30oC. Chế phẩm vi sinh được tạo bằng
phương pháp đông khô dạng bột với chất mang Skim milk và bột lõi ngô, có mật độ vi
khuẩn khoảng 109 CFU/g.
Kết quả nghiên cứu của đề tài là tiền đề để đưa ra thị trường một chế phẩm xử lý

môi trường ô nhiễm dầu bằng biện pháp sinh học ứng dụng vào việc xử lý nước thải
nhiễm dầu mỏ.


SUMMARY
Pollution of oil and water environment by crude oil has been and is still today, an
important problem. Although crude oil products are chemically very inert, most of them
can be efficiently degraded by a number of microorganisms. The thesis entitled “Study on
the optimal culture conditions and production of probiotic preparations from the oildegrading bacterial strains (Acinetobacter calcoaceticus anitratus VPI - SD and
Acinetobacter venetianus VPI - VT1)” was carried out at the Research Institute for
Aquaculture No2 from December 2012 to May 2013. The experiments were conducted in
two stages and the following results were obtained.
Stage 1 Investigation of the optimal culture conditions (two temperature values
25oC and 30oC, three formulas of organic components of the culture medium) of two oildegrading bacterial strains (Acinetobacter calcoaceticus anitratus VPI - SD and
Acinetobacter venetianus VPI - VT1). As a result, culture temperature of 30oC and
culture medium with 20 g/l peptone and 10 g/l yeast were selected as optimal culture
conditions.
Stage 2 Based on the optimal culture conditions selected, we carried out
fermentation experiments with fermentation volume of 40 liters, temperature 30oC,
culture duration 48 h.
The harvested microbial biomass was freeze-dried with skim milk as carrier. The
bacterial density in the final product was about 109 CFU/g. The results of our study show
a great potential to treat oil spill-contaminated water by means of biological treatment.
Keywords: Acinetobacter calcoaceticus anitratus; Acinetobacter venetianus; oildegrading bacteria; oil spill.


MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn ........................................................................................................................... i
Tóm tắt .... ........................................................................................................................... ii

Summary ............................................................................................................................ iii
Mục lục. ............................................................................................................................. iv
Danh sách các chữ viết tắt ................................................................................................. vii 
Danh sách các bảng và sơ đồ ........................................................................................... viii
Danh sách các hình và đồ thị ................. ........................................................................... ix
Chương 1 MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 
1.1 Đặt vấn đề ..................................................................................................................... 1 
1.2 Yêu cầu.......................................................................................................................... 2 
1.3 Nội dung thực hiện ........................................................................................................ 2 
Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................................. 3 
2.1. Tổng quan về hiện tượng tràn dầu ............................................................................... 3 
2.1.1 Định nghĩa tràn dầu .................................................................................................... 3
2.1.2 Tình trạng tràn dầu trên thế giới và Việt Nam ........................................................... 4 
2.1.3 Các nguyên nhân tràn dầu .......................................................................................... 5 
2.1.4 Hậu quả tràn dầu ........................................................................................................ 5 
2.2. Các phương pháp xử lý tràn dầu .................................................................................. 6 
2.2.1 Phương pháp xử lý tràn dầu bằng tác nhân cơ học .................................................... 6 
2.2.2 Phương pháp xử lý tràn dầu bằng tác nhân hóa học .................................................. 6 
2.2.3 Phương pháp xử lý tràn dầu bằng tác nhân sinh học ................................................. 7 
2.3.Tổng quan về vi sinh vật phân hủy dầu mỏ .................................................................. 9 
2.3.1 Sự phân bố vi sinh vật phân hủy dầu mỏ ................................................................... 9 
2.3.2 Các nhóm vi sinh vật có khả năng phân hủy dầu mỏ............................................... 10 
2.3.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến phân hủy sinh học ....................................................... 10 
2.3.4 Cơ chế phân hủy các hydrocarbon ........................................................................... 13 
2.3.5 Ứng dụng xử lý tràn dầu bằng phương pháp sinh học ............................................. 14 


2.4 Tổng quan về nhóm vi khuẩn Acinetobacter. ............................................................. 15 
2.4.1 Phân loại Acinetobacter. .......................................................................................... 16 
2.5.2 Các nghiên cứu về Acinetobacter ............................................................................ 17 

Chương 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................... 20 
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu............................................................................... 19 
3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 19 
3.3 Vật liệu, dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ..................................................................... 19 
3.3.1 Vật liệu nghiên cứu .................................................................................................. 19 
3.3.2 Dụng cụ và trang thiết bị nghiên cứu ....................................................................... 20 
3.3.3 Hóa chất dùng trong nghiên cứu .............................................................................. 20 
3.4. Phương pháp nghiên cứu............................................................................................ 21 
3.4.1 Các bước tiến hành thí nghiệm ................................................................................ 22
3.4.1.1 Khảo sát điều kiện nuôi cấy tối ưu của hai chủng vi khuẩn Acinetobacter .......... 22
3.4.1.2 Lên men nhân sinh khối và tạo chế phẩm đông khô ............................................. 24
3.4.2 Bố trí thí nghiệm khảo sát đường cong tăng trưởng ................................................ 25
3.4.3 Phương pháp đo mật độ quang................................................................................. 24
3.4.4 Phương pháp xây dựng đường chuẩn tương quan mật độ quang .............................26
3.4.5 Phương pháp lên men nhân sinh khối ...................................................................... 24 
3.4.6 Phương pháp đông khô tạo chế phẩm ...................................................................... 25 
3.4.7 Phương pháp trộn chế phẩm sau đông khô với chất mang ...................................... 27
3.4.8 Phương pháp xác định mật độ tế bào. ...................................................................... 28 
3.4.9 Phương pháp thu thập và xử lí số liệu ...................................................................... 27 
Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ......................................................................... 28 
4.1. Kết quả khảo sát điều kiện nuôi cấy tối ưu ................................................................ 29
4.1.1 Kết quả khảo sát điều kiện nuôi cấy tối ưu trên chủng VPI - VT1 ...........................29
4.1.2 Kết quả khảo sát điều kiện nuôi cấy tối ưu trên chủng VPI - SD .............................31
4.2. Kết xây dựng đường chuẩn tương quan giữa mật độ quang và mật độ tế bào .......... 33
4.3. Kết quả quá trình lên men nhân sinh khối và tạo chế phẩm đông khô ...................... 34 
4.4. Kết quả kiểm tra mật độ tế bào trong chế phẩm sau đông khô và sau khi................. 36


Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ............................................................................. 38
5.1 Kết luận .......................................................................................................................38

5.2 Đề nghị ........................................................................................................................38
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................. 39
PHỤ LỤC


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
alk

gen alkane hydrocarbon mã hoá enzyme n - alkane
monooxygenases

ANOVA

Analysis of Variance

CFU

Colony forming unit

DO

Dầu diezel

FO

Dầu nhiên liệu

LB

Luria Bertani

μl

Microlit

NA

Nutrient Agar

OD

Optical Density

PAH

Polycyclic aromatic hydrocacbon (Hydrocarbon thơm đa nhân)

SPSS

Statistical Package for Social Sciences

TSA

Tryptic Soy Agar

USEPA

US Environmental Protection Agenc

UV

UltraViolet

VPI - SD

Chủng Acinetobacter calcoaceticus anitratus VPI - SD

VPI - VT1

Chủng Acinetobacter venetianus VPI - VT1


DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ SƠ ĐỒ
Bảng 2.1 Các sự cố tràn dầu nghiêm trọng trên thế giới .. ..................................................4
Bảng 2.2 Các vụ tràn dầu lớn xảy ra tại Việt Nam ..............................................................4
Bảng 2.3 Các vi sinh vật có khả năng phân hủy dầu mỏ ...................................................10
Bảng 3.1 Bố trí thí nghiệm khảo sát đường cong tăng trưởng ..........................................25
Bảng 4.1 Mật độ quang trung bình cực đại của hai chủng ................................................29
Bảng 4.2 Kết quả khảo sát nhiệt độ nuôi cấy trên chủng VPI - VT1 ................................31
Bảng 4.3 Kết quả khảo sát công thức môi trường nuôi cấy trên chủng VPI - VT1 ..........31
Bảng 4.4 Kết quả khảo sát nhiệt độ nuôi cấy trên chủng VPI - SD ..................................33
Bảng 4.5 Kết quả khảo sát công thức môi trường nuôi cấy trên chủng VPI - SD ............33
Bảng 4.6 Kết quả mật độ quang và mật độ tế bào ở cùng một nồng độ pha loãng ...........34
Bảng 4.7 Các thông số trong quá trình lên men của hai chủng Acinetobacter sp.. ...........35
Bảng 4.8 Mật độ quang và mật độ tế bào của dịch khuẩn sau lên men 48........................35
Bảng 4.9 Mật độ quang và mật độ tế bào của dịch khuẩn sau lên men 48 .......................36
Bảng 4.10 Mật độ tế bào sau lên men, sau đông khô và trong chế phẩm ........................37
Sơ đồ 3.1 Các bước tiến hành thí nghiệm ..........................................................................22
Sơ đồ 3.2 Khảo sát điều kiện nuôi cấy tối ưu của hai chủng vi khuẩn Acinetobacter ......23
Sơ đồ 3.3 Lên men nhân sinh khối và tạo chế phẩm đông khô .........................................24

DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 2.1 Các thảm họa tràn dầu lớn trên thế giới ...............................................................5
Hình 2.2 Cơ sở của quá trình phân hủy sinh học ..............................................................14
Hình 2.3 Mô hình alkB - alkane hydroxylase ...................................................................18
Hình 2.4 Cơ chế oxi hóa nhóm methyl cuối cùng của n - alkane .....................................18
Hình 3.1 Giống vi khuẩn được bảo quản trong môi trường thạch nghiêng ......................20
Hình 4.1 Dịch khuẩn sau lên men .....................................................................................36
Hình 4.2 Sinh khối vi khuẩn sau khi ly tâm ......................................................................36
Đồ thi 4.1 Mật độ quang trung bình theo thời gian của chủng VPI - VT1........................30
Đồ thị 4.2 Mật độ quang trung bình theo thời gian của chủng VPI - VT1........................30
Đồ thị 4.3 Mật độ quang trung bình theo thời gian của chủng VPI - SD ..........................32
Đồ thị 4.4 Mật độ quang trung bình theo thời gian của chủng VPI - SD ..........................32
Đồ thị 4.5 Phương trình đường chuẩn tương quan giữa mật độ quang .............................34


Chương 1 MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Từ khi được phát hiện đến nay, dầu mỏ vẫn là nguồn nguyên liệu vô cùng quý giá
của mỗi quốc gia nói chung và toàn nhân loại nói riêng. Ngày nay sản phẩm của dầu mỏ
đang có mặt trong hầu hết các lĩnh vực đời sống sinh hoạt hàng ngày của con người cũng
như trong công nghiệp. Dưới góc độ năng lượng thì dầu mỏ là nguồn năng lượng quan
trọng nhất của mọi quốc gia trên Thế giới. Theo số liệu thống kê thì có khoảng 65 - 70%
năng lượng được sử dụng từ dầu mỏ, khoảng 20 - 22% từ than, 8 - 12% từ năng lượng hạt
nhân và 5 - 6% từ năng lượng nước. Về góc độ nguyên liệu thì ta có thể hình dung với
một lượng nhỏ khoảng 5% dầu mỏ được sử dụng làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp
hoá dầu đã có thể cung cấp được trên 90% nguyên liệu cho ngành công nghiệp hoá chất.
Ngoài những mục đích trên thì các sản phẩm phi năng lượng của dầu mỏ như dầu nhờn,
nhựa đường,… cũng đóng vai trò hết sức quan trọng trong sự phát triển của nền công

nghiệp (Đinh Thị Ngọ, 2006).
Tuy nhiên, trước rất nhiều lợi ích của dầu mỏ thì cần phải nghĩ đến những nguy cơ
từ chất thải của nguồn tài nguyên này. Ô nhiễm dầu là một hiểm họa rất lớn đối với môi
trường sinh thái và sức khỏe con người bởi tính phức tạp và khả năng chứa nhiều chất
khó phân hủy. Ô nhiễm dầu có thể xảy ra ở tất cả các khâu từ thăm dò, khai thác, vận
chuyển, chế biến, lưu trữ cho đến khâu tiêu thụ sản phẩm, những sự cố tràn dầu đã gây ra
hậu quả nghiệm trọng đến môi trường, nó đã gây hại trực tiếp đến đời sống kinh tế và sức
khỏe con người. Một số thành phần chất thơm của dầu mỏ có khả năng gây ung thư tiềm
tàng, gây đột biếm, là chất gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng (Lakshmi, 2001).
Hiện nay để khắc phục hậu quả này có thể sử dụng phương pháp vật lý và phương
pháp hóa học. Tuy nhiên các phương pháp này đòi hỏi chi phí lớn và vẫn gây ra ô nhiễm
thứ cấp. Qua thử nghiệm thực tế, phương pháp xử lý bằng công nghệ sinh học đã và đang
khẳng định ưu điểm. Đó là giá thành rẻ, có thể tiến hành thuận lợi trong điều kiện tự
nhiên, độ an toàn rất cao và thân thiện với môi trường (Salleh, 2003).

1


Chính những nhu cầu thực tiễn trên chúng tôi tiến hành lựa chọn và thực hiện
nghiên cứu đề tài “Khảo sát điều kiện nuôi cấy tối ưu và tạo chế phẩm từ hai chủng vi
khuẩn Acinetobacter calcoaceticus anitratus VPI - SD và Acinetobacter venetianus VPI VT1 có khả năng phân hủy dầu mỏ”.
1.2 Yêu cầu
Khảo sát được điều kiện nuôi cấy tối ưu của hai chủng vi khuẩn Acinetobacter
calcoaceticus anitratus VPI - SD và .Acinetobacter venetianus VPI - VT1 có khả năng
phân hủy dầu mỏ. Từ kết quả chọn môi trường và nhiệt độ nuôi cấy tối ưu tiến hành lên
men tăng sinh khối tạo chế phẩm vi sinh đông khô từ hai chủng vi khuẩn trên.
1.3 Nội dung thực hiện
Nội dung 1 tiến hành khảo sát hai chủng vi khuẩn Acinetobacter calcoaceticus
anitratus VPI - SD và Acinetobacter venetianus VPI - VT1 ở nhiệt độ nuôi cấy 25oC và
30oC; trên 3 công thức môi trường; Từ kết quả khảo sát giá trị mật độ quang và xác định

đường cong tăng trưởng xây dựng được chọn nhiệt độ nuôi cấy và công thức môi trường
tối ưu nhất.
Nội dung 2 lên men tăng sinh khối hai chủng vi khuẩn thí nghiệm. Sau đó phối chế
tạo chế phẩm vi sinh theo phương pháp đông khô. Kiểm tra mật độ tế bào vi khuẩn trong
chế phẩm đông khô và sau khi trộn với chất mang.

2


Chương 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Tổng quan về hiện tượng tràn dầu
2.1.1 Định nghĩa tràn dầu
Tràn dầu là quá trình phát tán một lượng lớn xăng dầu vào môi trường do các hoạt
động của con người hoặc các sự cố (do phụt dầu, vỡ đường ống, vỡ bể chứa, tai nạn va
chạm gây thủng tàu, đắm tàu, sự cố tại các dàn khoan dầu khí, lọc hóa dầu, các hiện
tượng rò rỉ tự nhiên từ các cấu trúc địa chất chứa dầu dưới đáy biển do các hoạt động của
vỏ trái đất gây nên như động đất,…) là một hình thức gây ô nhiễm. Thuật ngữ này thường
được dùng để chỉ dầu được phát tán vào đại dương hoặc vùng nước ven biển. Dầu có thể
là một loạt các chất khác nhau bao gồm cả dầu thô, các sản phẩm dầu mỏ tinh chế (như
xăng hoặc nhiên liệu diesel), dầu nhờn hoặc dầu trộn lẫn trong các chất thải… khi thoát
ra ngoài sẽ gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thái và thiệt hại đến các
hoạt động kinh tế, sức khỏe con người đặc biệt là các hoạt động liên quan đến khai thác
và sử dụng các dạng tài nguyên thuỷ sản. Lượng dầu tràn ra ngoài tự nhiên khoảng vài
trăm lít trở lên có thể coi là một sự cố tràn dầu.
Dầu mỏ được tích tụ dưới lòng đất là kết quả của sự phân hủy kị khí của các vi
sinh vật trong thời gian dài. Dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, các hợp chất hữu cơ
được biến đổi thành ga, dầu thô lỏng, đá phiến dầu, nhựa đường. Với nhiệt độ dưới lòng
đất thì đá phiến dầu và nhựa đường không thể chảy ra, nhưng dầu thô là một chất lỏng nó
có thể chảy ra bề mặt. Dầu thô và các sản phẩm của dầu thoát ra ngoài môi trường làm ô
nhiễm môi trường và có mặt trong danh sách các chất thải nguy hại (Acragg, 1998).

Dầu mỏ đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế của mọi quốc gia nên việc thăm
dò, khai thác và vận chuyển dầu mỏ luôn diễn ra sôi động, điều này dẫn đến nguy cơ ô
nhiễm dầu càng tăng. Bên cạnh đó thì sự cố tràn dầu hiện nay đang là mối hiểm hoạ tiềm
tàng đối với các quốc gia ven biển. Tại Việt Nam và các quốc gia khác trên thế giới, hiện
tượng "thuỷ triều đen" diễn ra rất phổ biến.

3


2.1.2 Tình trạng tràn dầu trên thế giới và Việt Nam
Trong bốn thập kỷ qua, các sự cố tràn dầu thô đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm nặng
nước biển, ảnh hưởng đến các sinh vật biển như cá, chim,… trong và xung quanh biển,
nơi sự cố tràn dầu xảy ra.
Không những trên thế giới, sự cố tràn dầu cũng đang là một mối lo lớn cho Việt
Nam. Theo thống kê của bộ Tài nguyên và Môi trường các vụ tràn dầu tại sông, biển ven
bờ gây thiệt hại về kinh tế cũng như ô nhiễm nghiêm trọng và lâu dài cho môi trường.
Bảng 2.1 Sự cố tràn dầu nghiêm trọng trên thế giới
Năm

Sự cố

Loại dầu

Lượng dầu

Nơi xảy ra

(Triệu tấn)
1978 Amoco Cadiz

Dầu thô

0,20

Dọc bờ biển Brittany

1989 Exxon Valdez

Dầu thô

0,04

Prince William

1991 Tàu chở dầu Haven bị cháy

Dầu thô

0,14

Biển ở Italy

1991 Chiến tranh vùng Vịnh

Dầu thô

0,82

Kuwait

1993 Sự cố tràn dầu Braer

Dầu thô

0,08

Ven bờ của đảo

và bị chìm.

Shetland
(Pavitran, 2006).
Bảng 2.2 Các vụ tràn dầu lớn xảy ra tại Việt Nam
Năm

Sự cố*

Lượng (tấn)

Loại dầu

200

FO

300 - 700

Dầu thô

1989

Quy Nhơn

1992

Mỏ Bạch Hổ (Vũng Tàu)

1993

Ngoài khơi Vũng Tàu

200

FO và DO

1994

Cảng Cát Lái – TP. Hồ Chí Minh

1700

DO

2001

Vùng biển Vũng Tàu

900

DO

2003

Biển Cần Giờ - TP.Hồ Chí Minh

600

FO

*các vụ tràn dầu lớn hơn 200 tấn.

4


2.1.3 Các nguyên nhân tràn dầu
Những hoạt động khai thác dầu khí và vận tải trên biển đem đến nhiều nguy cơ
gây ô nhiễm dầu trên biển. Các vụ ô nhiễm dầu trên biển gây nên những ảnh hưởng
nghiêm trọng đến môi trường sinh thái.
Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia Hoa Kì năm 2009 đã đưa ra con số ước tính hằng
năm có khoảng 3,2 triệu tấn dầu làm ô nhiễm biển từ các nguyên nhân khác nhau.
Trong đó nguồn ô nhiễm dầu lớn nhất xuất phát từ các cơ sở công nghiệp và dân
cư đô thị chiếm khoảng 30%; đứng thứ hai là do hoạt động của các tàu chở dầu với 22%,
sau đó là các vụ tai nạn chở dầu 13%; trong khi đó các hoạt động khai thác dầu khí trên
biển chiếm một tỷ lệ khiêm tốn khoảng 2%; ô nhiễm dầu tự nhiên hoạt động của vỏ trái
đất chiếm 8%, ví dụ sự cố phun trào dầu trong vịnh Mexico làm những túi dầu nằm rất
sâu dưới đáy biển, nhưng nếu động đất xảy ra ở ngay khu vực có túi dầu thì khả năng túi
dầu bị vỡ, bị xì là hoàn toàn có thể. Mặt khác, trong lòng đất có rất nhiều vi sinh vật yếm
khí, một số loài có khả năng “nhả” ra axit làm bào mòn các lớp trầm tích nằm phía trong
hoặc ngoài các túi dầu, khí đến một lúc nào đó làm dầu “xì” ra...; còn lại 25% là do nhiều
nguyên nhân khác. Các sự cố tràn dầu thường xảy ra ngoài khơi, nên mức độ ảnh hưởng

rất lớn, trong phạm vi rộng, ảnh hưởng tới nhiều lĩnh vực khác nhau như kinh tế, du lịch,
thuỷ hải sản, vận tải quốc tế, sức khoẻ con người...
2.1.4 Hậu quả tràn dầu
 Ảnh hưởng đến hệ sinh thái biển
Khi dầu tràn loang phủ trên mặt nước, tạo thành lớp váng dầu ngăn cách nước và
không khí, làm thay đổi tính chất môi trường biển, cản trở việc trao đổi khí O2 và CO2
với khí quyển, làm ảnh hưởng đến khí hậu khu vực, giảm sự bốc hơi nước dẫn đến giảm
lượng mưa, làm nghèo tài nguyên biển. Cặn dầu lắng xuống đáy biển làm ô nhiễm trầm
tích đáy biển, nguồn nước ngầm. Ô nhiễm do dầu làm thay đổi tính chất lý hóa của môi
trường đất và nước, tăng độ nhớt, giảm nồng độ oxy hấp thụ vào đất và nước dẫn đến
thiệt hại nghiêm trọng đối với hệ sinh thái, làm ảnh hưởng nặng đến quá trình trao đổi
chất của động và thực vật trên cạn lẫn dưới nước. Các sinh vật trong đại dương đều bị
5


ảnh hưởng bởi ô nhiễm dầu. Sinh vật phù du, ấu trùng cá và các sinh vật đáy bị ảnh
hưởng một cách mạnh mẽ. Khi dầu thấm qua bộ lông của chim biển sẽ làm giảm khả
năng bảo vệ của lông, vì vậy làm cho chim dễ bị tổn thương với sự thay đổi nhiệt độ bất
thường và làm giảm độ nổi trên mặt nước của chúng. Những hoạt động như rỉa lông,
chim thường nuốt dầu vào bụng, dẫn đến làm hại thận, thay đổi chức năng của phổi, khả
năng hấp thụ thức ăn bị hạn chế, gây mất nước, mất cân bằng trao đổi chất. Hầu hết các
loài chim bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm dầu đều chết (Pavitran, 2006).
Ảnh hưởng kinh tế và sức khỏe cộng đồng
Một khoản chi phí lớn để làm sạch môi trường bị ô nhiễm. Ngoài việc gây thiệt hại
trực tiếp đến tài sản, ô nhiễm dầu còn gây ảnh hưởng lâu dài đến cảnh quan, bờ biển du
lịch, các vùng nuôi trồng, đánh bắt thủy hải sản.
Một số thành phần của dầu mỏ có khả năng gây ung thư tiềm tàng, gây đột biến và
là chất gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Tổ chức bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA)
đã xếp PAH (hydrocarbon thơm đa nhân - thành phần có trong sản phẩm của dầu mỏ) vào
nhóm những chất ô nhiễm điển hình và tiến hành kiểm soát sự có mặt của PAH trong các

hệ sinh thái dưới nước cũng như trên cạn (Lakshmi, 2001).
2.2 Các phương pháp xử lý tràn dầu
2.2.1 Phương pháp xử lý tràn dầu bằng tác nhân cơ học
Khi xảy ra sự cố tràn dầu, biện pháp cơ học được xem là biện pháp tiên quyết cho
công tác ứng phó sự cố tràn dầu tại các sông, cảng biển nhằm ngăn chặn, khống chế và
thu gom nhanh chóng lượng dầu tràn tại hiện trường. Sử dụng biện pháp cơ học nhằm
quây gom và dồn dầu vào một vị trí nhất định để tránh dầu lan trên diện rộng: sử dụng
phao ngăn dầu để quây khu vực dầu tràn và thu gom xử lý; sau khi dầu được quây lại
dùng máy hớt váng dầu hút dầu lên kho chứa. Tuy nhiên, phương pháp cơ học bằng các
thiết bị hiện đại nhất hiện nay cũng không loại bỏ được các thành phần độc của dầu và có
thể gây ra ô nhiễm thứ cấp (Đặng Thị Cẩm Hà, 2004).
2.2.2 Phương pháp xử lý tràn dầu bằng tác nhân hóa học
Phương pháp hóa học được dùng khi có hoặc không có quá trình làm sạch cơ học và xảy

6


ra sự cố tràn dầu trong một thời gian dài. Phương pháp này sử dụng các chất phân tán và
chất hấp thụ dầu,…
Sử dụng chất phân tán
Những chất phân tán với thành phần chính là những chất hoạt động bề mặt. Những
chất hoạt động bề mặt là những hóa chất đặc biệt bao gồm hydrophilic (phần ưa nước) và
oleophilic (phần ưa dầu). Tác nhân phân tán hoạt động như một chất tẩy rửa. Những hóa
chất này làm giảm bớt lực căng bề mặt phân giới giữa dầu và nước tạo ra những giọt dầu
nhỏ tạo điều kiện để diễn ra quá trình phân hủy sinh học.
Tuy nhiên, bản thân những chất tăng độ phân tán này gây độc cho sinh vật và
những giọt dầu phân tán vào trong nước sẽ làm ô nhiễm rạn san hô, ảnh hưởng đến hệ
sinh thái biển và sinh vật. Những chất tăng độ phân tán này thường không áp dụng ở
những khu vực biển có san hô, nơi nuôi trồng thủy sản. Được xem xét sử dụng ở những
khu rừng ngập mặn hoặc nơi các loài chim bị ảnh hưởng do dầu.

 Sử dụng chất hấp thụ dầu
Chất hấp thụ sẽ hấp thụ các hỗn hợp dầu tràn vãi ở dạng nguyên, nhũ hóa từng
phần hay bị phân tán trên mặt nước. Dầu sẽ hình thành một lớp chất lỏng trên bề mặt của
chất hấp thụ, chúng chỉ hút dầu chứ không hút nước. Chất hấp thụ có thể là những chất
hữu cơ tự nhiên, vô cơ tự nhiên hoặc tổng hợp. Chất hấp thụ bằng hữu cơ bao gồm rơm,
mùn cưa và một số vật liệu tự nhiên khác chứa carbon; chất hấp thụ bằng vô cơ tự nhiên
như đất sét, cát,…; chất hấp thụ tổng hợp được con người tạo ra bao gồm các chất như
polyethylene và polyester xốp hoặc polystyrene; hiện nay đã có một số sản phẩm hấp thụ
dầu như: enretech cellusorb, corbol…
2.2.3 Phương pháp xử lý tràn dầu bằng tác nhân sinh học
Phương pháp xử lý tràn dầu bằng tác nhân sinh học hay còn gọi là quá trình phân
hủy sinh học. Là một trong các phương pháp làm sạch ô nhiễm dầu mỏ hiệu quả nhất do
giá thành rẻ và an toàn cho môi trường. Phương pháp này đòi hỏi thời gian lâu hơn các
phương pháp khác nhưng lại đảm bảo tính an toàn cho môi trường. Trong các vi sinh vật
thì vi khuẩn được sử dụng nhiều nhất. Trong môi trường bị ô nhiễm dầu, các vi sinh vật
có khả năng sử dụng dầu làm nguồn carbon thì phát triển mạnh. Tuy nhiên sự thành công
7


của việc sử dụng vi sinh vật để xử lý ô nhiễm dầu phụ thuộc vào khả năng tối ưu hóa các
điều kiện khác nhau về sinh học, hóa học, địa chất…giúp cho vi sinh vật sinh trưởng và
phát triển mạnh trong thời gian ngắn nhất. Theo Komarkova và cs (2003) cho rằng có hai
phương pháp xử lý ô nhiễm dầu tràn (trích dẫn bởi Lê Tiến Mạnh, 2008):
Làm giàu sinh học (bioaugmentation) là phương thức xử lý mà trong đó việc tối
ưu hóa các điều kiện dinh dưỡng, người ta đưa vào một số vi sinh vật chọn lọc có khả
năng phân hủy cao, bổ sung vào quần xã sinh vật bản địa trong môi trường bị ô nhiễm để
tăng cường khả năng phân hủy dầu mỏ.
Kích thích sinh học (biostimulation) là phương pháp xử lý sử dụng quần xã sinh
vật bản địa có khả năng phân hủy dầu mỏ hoặc các chất gây ô nhiễm khác có sẳn trong tự
nhiên làm trung tâm, các đặc điểm sinh học, sinh thái của quần xã vi sinh vật được

nghiên cứu kĩ. Kích thích sự phát triển của tập đoàn vi sinh vật bản địa bằng cách thay
đổi các yếu tố môi trường như độ thông khí, chất dinh dưỡng như nguồn nito, phospho,
các chất vi lượng, các chất hoạt động bề mặt sinh học,…nghĩa là tạo điều kiện tối ưu để
vi sinh vật sử dụng dầu hoặc các thành phần của dầu phát triển và hoạt động. Các sản
phẩm do tập đoàn vi sinh vật tạo ra sau quá trình khoáng hóa dầu là các axit hữu cơ,
nước, CO2 và sinh khối vi sinh vật. Các sản phẩm này không độc và không gây ô nhiễm
thứ cấp, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho môi trường, còn các thành phần độc của dầu
hydrocarbon thơm – tác nhân gây ung thư bị loại bỏ hoàn toàn (Đặng Thị Cẩm Hà, 2004).
Trong các thử nghiệm thực tế, phương pháp làm giàu sinh học cho thấy không có
gì hiệu quả hơn so với phương pháp kích thích sinh học. Khi đưa một lượng vi sinh vật
mới vào môi trường, chúng phải mất thời gian để thích nghi với môi trường sinh thái
mới, có thể mất đi khả năng phân hủy mạnh như vốn có do các tác nhân kìm hãm nào đó
trong môi trường ô nhiễm, hoặc chúng chuyển sang sử dụng nguồn cơ chất mới không
phải là dầu. Điều này đã gây bất lợi, thậm chí cản trở quá trình phân hủy tự nhiên do
chúng lấn át hệ vi sinh vật bản địa, sử dụng hết nguồn oxy hòa tan, là một nhân tố quan
trọng của quá trình phân hủy. Tuy nhiên các nhà khoa học cho rằng phương pháp làm
giàu sinh học có tiềm năng cho việc xử lý các hợp chất dầu đặc biệt hoặc ở những vùng
đất đá sỏi, đất cát … mà vi sinh vật bản địa phân hủy không hiệu quả.
8


Phương pháp kích thích sinh học là một phương pháp tốt để xử lý triệt để các bờ
biển bị ô nhiễm dầu theo phương pháp hiếu khí. Yếu tố chủ yếu tạo nên kết quả tốt của
phương pháp này là duy trì mức độ dinh dưỡng tối ưu. Các yếu tố kìm hãm phải được
khảo sát để làm cơ sở chọn hàm lượng dinh dưỡng được đưa vào. Trong trường hợp hàm
lượng dầu cao bổ sung vi khuẩn và một số chế phẩm khác như chất hoạt hóa bề mặt để
tăng tốc độ phân hủy sinh học…,các chủng vi khuẩn được bổ sung ở đây phải là các
chủng đã được phân lập, nhân giống từ chính môi trường bị ô nhiễm và được bổ sung
dưới dạng chế phẩm vi sinh.
2.3 Tổng quan về vi sinh vật phân hủy dầu mỏ

2.3.1 Sự phân bố vi sinh vật phân hủy dầu mỏ
Các vi sinh vật có khả năng phân hủy hydrocarbon thô và các hợp chất liên quan
xuất hiện khắp nơi, trong môi trường nước biển, nước ngọt và đất. Cho đến nay, người ta
đã xác định hơn 200 loài vi khuẩn và nấm có khả năng phân hủy được các hydrocarbon.
Trong môi trường biển, vi khuẩn là nhóm phân hủy hydrocarbon ưu thế và phân bố trong
cả vùng cực lạnh. Còn trong nước ngọt, nấm đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy
dầu mỏ. Số lượng và thành phần vi sinh vật không đồng đều ở những khu vực khác nhau
ở những độ sâu khác nhau tùy theo điều kiện môi trường cụ thể. Những môi trường có
chứa nhiều chất hữu cơ, số lượng và thành phần vi sinh vật phát triển mạnh. Ngược lại,
những khu vực nghèo chất hữu cơ, số lượng và thành phần vi sinh vật ít hơn. Trên mặt
đất, số lượng và thành phần vi sinh vật rất ít, do độ ẩm không thích hợp và do tác động
của tia ánh sánh mặt trời làm cho phần lớn vi sinh vật bị tiêu diệt. Số lượng và thành
phần vi sinh vật tập chung nhiều ở độ sâu từ 10 cm đến 20 cm, độ ẩm vừa thích hợp (50%
- 90%), các chất dinh dưỡng lại tích lũy nhiều không bị tác động của chiếu sáng nên vi
sinh vật phát triển nhanh. Các quá trình chuyển hóa quan trọng trong đất chủ yếu xảy ra ở
độ sâu 30 cm, vi sinh vật có ở độ sâu này thường là nhóm yếm khí, đồng thời có khả năng
chịu được áp suất lớn. Ở lớp đất này hầu như chất hữu cơ rất hiếm nên vi sinh vật rất khó
phát triển. Số lượng và thành phần vi sinh vật phân hủy dầu mỏ trong đất còn giảm mạnh
ở những nơi có nhiều đá cuội, cát, sỏi làm cho số lượng và thành phần vi sinh vật ít hơn.

9


2.3.2 Các nhóm vi sinh vật có khả năng phân hủy dầu mỏ
Bảng 2.3 Các vi sinh vật có khả năng phân hủy dầu mỏ
Vi khuẩn

Nấm

Achromobacter

Allescheria

Acinetobacter

Asperigillus

Actinomyces

Aureobasidium

Aeromonas

Botrytis Candida

Alcaligenes

Cephalosporium

Arthrobacter

Cladosporium

Bacillus

Cunninghamella

Beneekea

Debasomyces

Coryneforms

Fusarium

Ewinia

Gonytrichum

Flavobacterium

Hansennula

Klebsiella

Oiliodendrum

Lactobacillus

Paeccylomyces

Leucothrix

Phialophora

Micrococcus

Rhodosporidium

Peptococcus

Saccharomyces

Pseudomonas

Saccharomycopsis

Sarcina

Scopulariopsis

Sphaerotilus

Sporobolomyces

Spirillum

Torulopsistricchodermo

Streptomyces

Trichosporon

Tảo
Prototheca

Vibrio
Xanthomonas
(Atlas, 1981).
Người ta chia vi sinh vật có khả năng phân hủy thành 3 nhóm: nhóm phân hủy các

chất mạch hở: rượu mạch thẳng, andehyd, xeton, acid hữu cơ; nhóm phân hủy các cơ chất
10


có vòng thơm: benzen, phenol, toluen, xilen; nhóm phân hủy hydrocarbon dãy polymetyl
(hydrocarbon của dầu mỏ), hydrocarbon no mạch hở parafin (bảng 2.3).
Các vi sinh vật có khả năng phân hủy hydrocarbon trong dầu mỏ thường ứng dụng
trong xử lý các vết dầu. Quá trình oxi hóa sinh học phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của
dầu, sự có mặt các nhóm định chức trong phân tử, độ hòa tan, đồng phân trùng
hợp…Ngoài ra còn phụ thuộc vào nhóm vi sinh vật có khả năng phân hủy sinh ra các
enzyme thủy phân như enzyme monooxygenase và dioxygenase tương ứng hay không.
2.3.3 Các nhân tố ảnh hưởng đến phân hủy sinh học
Sự phân hủy hidrocarbon do vi sinh vật, xảy ra tốt ở mặt phân cách giữa dầu và
nước, diện tích càng lớn thì sự phân hủy cũng nhanh hơn. Tốc độ phân hủy sinh học chịu
ảnh hưởng rất lớn của môi trường tự nhiên. Các yếu tố ảnh hưởng đến mật độ vi sinh vật
phân hủy dầu mỏ: nhiệt độ, pH, nồng độ muối, oxy, dinh dưỡng, thành phần hóa học của
dầu (Salleh và cs, 2003).
 Nhiệt độ: Ảnh hưởng lên cả đặc tính vật lý của dầu và sự hoạt động của các loài
vi sinh vật. Ở nhiệt độ thấp, sự phân hủy sinh học của dầu diễn ra chậm do độ nhớt của
dầu tăng trong khi tính bay hơi của các hydrocarbon trọng lượng thấp lại giảm. Một vài
hydrocarbon dễ hòa tan hơn ở nhiệt thấp (như các ankan mạch ngắn), một số hợp chất
thơm có trọng lượng phân tử thấp lại dễ hòa tan hơn ở nhiệt cao. Sự phân hủy sinh học
của các hydrocarbon có thể xảy ra ở một khoảng nhiệt độ khá rộng và mức độ phân hủy
sinh học giảm khi nhiệt độ giảm.
 pH: Hầu hết các loài vi khuẩn phát triển thuận lợi ở pH trung tính. Hiệu quả
phân hủy tối ưu nước thải thành phenol xảy ra dưới điều kiện kiềm nhẹ cho đến kiềm (pH
khoảng 7,5 - 10,6).
 Độ mặn: Sự thay đổi độ mặn cũng ảnh hưởng đến quá trình phân hủy sinh học
của dầu qua sự biến đổi quần thể vi sinh vật. Sự thay đổi độ mặn đột ngột xảy ra trong
môi trường cửa sông, nơi có vi sinh vật biển trộn lẫn với vi sinh vật nước ngọt. Nhiều vi

sinh vật có thể sống trong một thời gian dài trong nước mặn dù rất ít sinh trưởng. Ngược
lại, hầu hết các vi sinh vật ở môi trường biển có độ mặn tối ưu thay đổi từ 25% - 35%,
hầu như không phát triển ở độ mặn thấp hơn (15% - 20%).
11


 Oxy: Trong quá trình phân hủy hydrocarbon ở điều kiện giàu oxy, oxy đóng vai
trò là chất nhận hydro và điện tử cuối cùng. Nhu cầu oxy còn phụ thuộc vào tốc độ sinh
trưởng, khi sinh trưởng chậm thì nhu cầu oxy cũng giảm. Đây cũng là bước đầu tiên của
quá trình phân hủy dầu mỏ nhờ enzym monooxygenase của vi khuẩn và nấm. Quá trình
phân hủy dầu mỏ yếm khí xảy ra rất chậm nên việc kích hoạt vi sinh vật phân hủy dầu mỏ
thường được thực hiện ở điều kiện hiếu khí.
 Các chất dinh dưỡng: Nguồn carbon, nitơ, photpho rất cần thiết cho quá trình
sinh tổng hợp của tế bào. Các muối nitrat và photphat có vai trò quan trọng trong việc
tổng hợp protein của vi sinh vật. Khi lượng hydrocarbon thải vào môi trường nước với
thể tích quá lớn, ở đó hàm lượng các chất dinh dưỡng vô cơ thấp gây ra sự chênh lệch
giữa tỷ lệ C : N hoặc C : P hoặc cả hai, vì thế quá trình phân hủy dầu xảy ra rất chậm.
Nguyên nhân chủ yếu là vi sinh vật không đủ điều kiện để sinh trưởng và phát triển.
 Thành phần tính chất của dầu: Tính chất dầu ảnh hưởng đến quá trình phong
hóa dầu bao gồm bay hơi, hòa tan, quang hóa, phân tán và tạo nhũ tương, ảnh hưởng rất
lớn đến sự phân hủy sinh học của dầu.
 Quá trình bay hơi:
Mức độ bay hơi phụ thuộc vào các thành phần hydrocarbon nhẹ có trong dầu. Áp
suất hơi và nhiệt độ sôi của dầu cũng có vai trò quan trọng trong quá trình xử lý loại bỏ
dầu khỏi các vùng bị ô nhiễm do nó ảnh hưởng đến khả năng hóa hơi. Khi áp suất hơi
tăng, khả năng bay hơi của dầu cũng tăng, mà sự bay hơi cũng là một con đường để loại
bỏ dầu khỏi nguồn ô nhiễm. Khả năng bay hơi của dầu cũng phụ thuộc vào kích thước và
khối lượng phân tử dầu.
Một phần dầu sau khi bị bay hơi có thể sẽ quay trở lại môi trường nước, nhưng
hàm lượng đã được giảm do bị phân hủy một phần và do các phản ứng quang hóa. Vì vậy

sự bay hơi làm cho các cấu tử của dầu có độc tính (các hợp chất thơm) di chuyển khỏi vệt
dầu nên làm cho vệt dầu bớt nguy hiểm hơn đối với vi sinh vật. Lúc này, vi sinh vật có
thể sử dụng các hydrocarbon trong dầu mỏ làm nguồn thức ăn và nguồn năng lượng nên
dầu dễ bị phân hủy hơn.

12


 Quá trình phân tán dầu và tạo nhũ tương: Diện tích bề mặt dầu có vai trò quan
trọng đến sự phát triển của các vi sinh vật phân hủy dầu mỏ, thường xảy ra ở nơi tiếp xúc
dầu và nước. Sự phân tán của các hydrocarbon trong nước ở dạng nhũ tương làm tăng
diện tích bề mặt của dầu nên các vi sinh vật ưa dầu phát triển mạnh và dễ dàng phân hủy
dầu mỏ. Đây là kiểu phát tán đặc trưng của dầu trong nước nhờ vai trò của sóng biển và
sự xáo trộn của mặt nước hình thành các giọt nhũ tương. Các giọt nhũ tương thường tồn
tại trong nước biển rất lâu và được vận chuyển đi rất xa. Các nhũ tương dầu - nước tạo
thành đám bọt màu nâu rất khó phá hủy. Một phần nhũ tương bị hòa tan dần, một phần bị
sinh vật hấp thụ, phần còn lại có thể bị bám dính vào trầm tích.
 Quang hóa - oxy hóa: Phản ứng oxy hóa xảy ra có tác dụng của oxy tự do và bức
xạ mặt trời, phụ thuộc vào thành phần và độ đậm đặc của dầu. Sản phẩm của quá trình
này có thể là alcohol, eter peroxid, hoặc acid béo. Những sản phẩm này hòa tan nhanh
chóng, do vậy dễ được pha loãng vào tự nhiên và phân hủy sinh học.
 Khả năng hòa tan
Độc tính của dầu tùy thuộc khả năng hòa tan của chúng vào trong môi trường
nước. Khả năng hòa tan và áp suất hơi của dầu mỏ là nhân tố chính ảnh hưởng đến khả
năng phân tán của chúng trong khí quyển, thủy quyển và sinh quyển. Số lượng vòng
benzen trong cấu trúc hóa học của các thành phần dầu mỏ quyết định khả năng hòa tan
của nó trong nước. Dầu mỏ giảm khả năng hòa tan trong nước hay tăng tính kỵ nước khi
số lượng vòng benzen tăng. Nếu khả năng hòa tan trong nước của dầu mỏ thấp, hay hệ số
hấp phụ cao sẽ dẫn đến các phân tử dầu có xu hướng bị hấp phụ trong cặn bùn, đất đá và
trầm tích, do đó ảnh hưởng rất đến khả năng phân hủy sinh học bởi vi sinh vật.

Ngược lại, khả năng hòa tan trong nước của các thành phần dầu mỏ cao thì khả
năng bị phân hủy bởi vi sinh vật cũng cao. Điều đó cho thấy khả năng hòa tan các hợp
chất dầu mỏ vào nước ảnh hưởng đặc biệt quan trọng đến quá trình phân hủy sinh học.
2.3.4 Cơ chế phân hủy các hydrocarbon
Vi sinh vật sử dụng hydrocarbon làm nguồn dinh dưỡng và năng lượng cho sự
sinh trưởng và phát triển. Việc sử dụng các hydrocarbon của vi sinh vật có thể xảy ra hai
hướng. Với một số hydrocarbon tan trong nước, vi sinh vật có thể hấp thụ trực tiếp; với
13


các hydrocarbon khó tan tồn tại dưới dạng nhũ tương dầu - nước thì quá trình phân hủy
sinh học theo trình tự các bước: đầu tiên là hòa tan các hydrocarbon dưới dạng nhũ tương
dầu - nước bằng cách tiết các chất hoạt hóa bề mặt, sau đó vi sinh vật tiếp xúc với dầu,
cuối cùng nó tiết ra các enzyme để chuyển hóa các hydrocarbon thành các chất mà nó có
thể sử dụng được. Khả năng phân giải hydrocarbon dầu thô phụ thuộc vào cấu trúc và
khối lượng phân tử của chúng. Các ankan mạch ngắn là chất độc đối với nhiều loại vi
sinh vật, chúng rất khó bị phân hủy. Các n - ankan có độ dài trung bình (C10 - C24) dễ bị
phân giải nhất. Các ankan có mạch càng dài thì khả năng phân giải sinh học càng giảm.
Khi độ dài mạch carbon tăng và khối lượng phân tử đạt đến 500 thì chúng không còn là
nguồn carbon cho vi sinh vật nữa. Khả năng phân giải các hydrocarbon dầu mỏ có thể sắp
xếp theo thứ tự giảm dần sau đây: n - ankan > alkane mạch thẳng phân nhánh >
hydrocarbon thơm có trọng lượng phân tử thấp > alkane vòng > hợp chất thơm đa nhân >
asphalten (Salleh và cs, 2003).

Hình 2.2 Cơ sở của quá trình phân hủy sinh học (Đặng Thị Cẩm Hà, 2004).
2.3.5 Ứng dụng xử lý tràn dầu bằng phương pháp sinh học
Phương pháp phân hủy sinh học đối với ô nhiễm dầu mỏ đã được hình thành và
phát triển trong nhưng năm của thập kỷ 90 và ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Nhờ áp
dụng phương pháp này người ta đã làm sạch trên một trăm vùng ô nhiễm do dầu mỏ gây
ra ở Mỹ, Nhật Bản, Canada,…Phương pháp này giúp các công ty khai thác chế biến dầu

xử lý được cặn dầu nhằm làm giảm thiểu ô nhiễm (các công ty của Anh, Mỹ,…). Điển
14