CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. Ô NHIỄM HYDROCACBON DẦU MỎ 1. Tình hình ô nhiễm hydrocacbon dầu mỏ trên thế giới Các vụ tràn dầu gây ô nhiễm do cháy nổ, rò rỉ giàn khoan, các nhà máy lọc hóa dầu va chạm tàu chở dầu đang ngày càng trở nên phổ biến trên toàn cầu. Những sự cố lớn như thảm họa dầu trên biển Exxon Valdez (1989) [1] hay Deepwater Horizon (2010) [2] không chỉ gây tổn thất nặng nề về kinh tế mà còn ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, động thực vật và môi trường biển.
Năm 2018, sự cố va chạm nghiêm trọng của tàu chở dầu Sanchi của Iran ở gần cảng Thượng Hải đã làm tràn hơn 100 000 tấn dầu ra biển để lại phần xác tàu bốc cháy dữ dội trong khoảng thời gian một tuần. Theo báo cáo ghi lại, hệ quả của sự cố này gây ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của không ít cư dân trong khu vực nơi bị ô nhiễm dầu tràn, đặc biệt là một vài hòn đảo ở phía nam Nhật Bản [3]. Các sự cố tràn dầu lớn trên thế giới được liệt kê ở Bảng 1. Các sự cố tràn dầu lớn theo thống kê của Hiệp hội các chủ hàng chở dầu quốc tế (ITOPF) Lượng STT Tàu chở dầu Năm Địa điểm xảy ra tai nạn dầu TLTK (tấn) 1 Amoco Cadiz 1978 Ngoài khơi Bretagne, Pháp 223 000 [4] Ngoài Tobago, 2 Atlantic Empress 1979 287 000 [5] Tây Ấn Ngoài khơi Vịnh Saldanha, 3 Castillo De Bellver 1983 252 000 [6] Nam Phi 4 Exon Valdez 1989 Vịnh Alaska 38 000 [1] 700 hải lý ngoài khơi 5 ABT Summer 1991 260 000 [7] Angola 4 Nổ giàn khoan khai 6 thác dầu Deepwater 2010 Vịnh Mexico 500 000 [8] Horizon Ngoài khơi Thượng Hải, 7 Sanchi 2018 113 000 [9] Trung Quốc 8 China 2018 Biển phía đông Trung Quốc 142 857 [10] Bờ biển phía đông nam của 9 Mauritius 2020 3 392 [11] Mauritius 1.
Tình hình ô nhiễm hydrocacbon dầu mỏ tại Việt Nam Việt Nam là quốc gia có nền công nghiệp dầu khí phát triển. Việc khai thác, vận chuyển và lọc hóa dầu mỏ đặt ra những thách thức về an toàn môi trường. Năm 2012, theo thống kê của hãng dầu khí BP, Việt Nam là một trong những quốc gia có trữ lượng dầu mỏ đứng thứ 2 khu vực Đông Á. Với trữ lượng dầu mỏ lớn, ngành công nghiệp khai thác và chế biến dầu mỏ của nước ta đã đóng góp 18,3% tổng thu ngân sách quốc gia.
Tuy nhiên, những hoạt động khai thác, lọc hóa dầu đã và đang tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái. Hiện tượng tràn dầu do va chạm tàu chở dầu và sự cố cháy nổ, rò rỉ giàn khoan là nguyên nhân chính khiến cho tình trạng ô nhiễm dầu ngày càng nghiêm trọng. Người dân tỉnh Bà Rịa - Hình 1. Sự cố tràn dầu tại khu vực Vũng Tàu thu gom dầu vón cục bờ biển từ Bến phà Gót đến Bến cảng số 3, Cảng quốc tế Lạch Huyện [12] Năm 2017, Theo thống kê của Cục Kiểm soát tài nguyên và Bảo vệ môi trường biển, hải đảo, khoảng 200 triệu tấn dầu được vận chuyển hàng năm qua các vùng biển ngoài khơi Việt Nam từ Trung Đông tới Nhật Bản và Triều Tiên 5 [13].
Các hoạt động thăm dò, khai thác và vận chuyển dầu gây ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe con người, động thực vật và hệ sinh thái biển. Dầu tràn trên biển theo sóng gió, thủy triều trôi dạt vào bờ gây ô nhiễm môi trường đất/cát/trầm tích, nước, nước ngầm, ảnh hưởng trực tiếp đến sinh vật biển, các ngành kinh tế biển như du lịch, thủy hải sản ở các địa phương chịu ảnh hưởng trực tiếp của tai nạn tràn dầu. Số liệu các vụ tràn dầu đã được Cục Môi trường thống kê được thể hiện ở Bảng 1. Thống kê các vụ tràn dầu lớn ở Việt Nam Lượng dầu tràn Sự cố tràn dầu Thời gian Địa điểm xảy ra sự cố TLTK (tấn) Tàu vận tải 10/1994 Cát Lái 1500 [14] Neptune Aries Tàu vận tải Vịnh Gành Rái, Bà Formosa One và 09/2001 750 [15] Rịa – Vũng Tàu Petrolimex- 01 Tàu vận tải Hồng 03/2003 Vũng Tàu 600 [16] Anh Tàu vận tải Hà 12/2007 Quảng Ngãi 173 [17] Lộc 08 Tàu vận tải 12/2010 Lý Sơn 180 [15] Hoàng Sơn South Tàu vận tải Đức 08/2017 Thanh Hóa 18 [18] Cường 06 Tàu vận tải 11/2019 Hà Tĩnh (Chưa xác định) [19] Nordana Sophie Tàu vận tải ĐNa 01/2021 Đà Nẵng 4 [20] 0607 Bến phà Gót – Hải Dầu tràn trôi dạt 02/2023 (Chưa xác định) [12] Phòng 6 1.
THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA DẦU MỎ Dầu mỏ hay dầu thô là chất hữu cơ lỏng, đậm đặc, sánh, màu nâu hoặc ngả lục tồn tại trong các lớp đất đá trong vỏ Trái Đất. Dầu mỏ là một hỗn hợp rất phức tạp của hàng trăm cấu tử khác nhau. Mỗi một loại dầu mỏ được đặc trưng bởi các thành phần riêng, song về bản chất, chúng đều có các hydrocacbon là thành phần chính, chiếm 60 đến 90% trọng lượng trong dầu. Tất cả các loại hydrocacbon đều có mặt trong dầu mỏ, trừ olefin Theo tài liệu của Viện hóa dầu Liên bang Nga (1986), thành phần cơ bản của dầu mỏ gồm có: Hydrocacbon mạch thẳng (30-35%), hydrocacbon mạch vòng (25-75%) và hydrocacbon thơm (10-20%).
Bên cạnh đó còn có những hợp chất phi hydrocacbon như các hợp chất chứa lưu huỳnh, oxy, nitơ, cơ kim, nhựa và asphanten. Các hợp chất chứa oxy (các axít, keton, rượu), các hợp chất chứa nitơ (furol, indol, carbazol), các hợp chất chứa lưu huỳnh, hợp chất cao phân tử (hắc ín, bitum) và các nguyên tố vi lượng. Các nguồn dầu mỏ khác nhau, tuy khác nhau về thành phần hóa học, nhưng thành phần nguyên tố lại gần giống nhau. Trong đó thành phần chính là cacbon chiếm 83-87% và hydro chiếm 11-14%.
Ngoài ra còn có một số nguyên tố khác như oxy chiếm 0,05-1.0%, nitơ chiếm 0,001-1,8%, lưu huỳnh chiếm 0,1-7% va một số nguyên tố khác với hàm lượng rất nhỏ như halôgen, niken, vanadi, volfram [21]. Mẫu dầu mỏ (dầu thô) ở Hình 1. Các thành phần chính trong dạng nguyên thể [22] dầu mỏ Tại các nhà máy lọc dầu, các công đoạn chính được thực hiện: (1) sử dụng quá trình chưng cất để phân tách dầu thô thành các phân đoạn khác nhau, như 7 khí, xăng, dầu diesel, và dầu nặng dựa trên sự khác biệt về nhiệt độ sôi; (2) chuyển đổi hóa học các hydrocacbon đã tách thành các sản phẩm mong muốn và (3) làm sạch các sản phẩm làm sạch để loại bỏ tạp chất và các hợp chất không mong muốn như sulfur, nitơ và kim loại nặng. Trong quá trình chưng cất phân đoạn, dầu thô được đun sôi dưới áp suất không khí và tăng dần nhiệt độ để thu được các sản phẩm khác nhau.
o Ở mức 40 - 70 C: thu được xăng ete (được sử dụng như là dung môi). o Ở mức 60 - 100 C: thu được xăng nhẹ (nhiên liệu cho ô tô). o Ở mức 100 - 150 C: thu được xăng nặng (nhiên liệu cho ô tô). o Ở mức 120 - 150 C: thu được dầu hỏa nhẹ (nhiên liệu và dung môi) o Ở mức 150 - 300 C: thu được dầu hỏa (nhiên liệu).
o Ở mức 250 - 350 C: thu được dầu diesel (nhiên liệu cho động cơ diesel hoặc làm dầu sưởi). Ở mức trên 300oC: thu được dầu bôi trơn (dùng để bôi trơn động cơ) Các sản phẩm khác như nhựa đường, sáp parafin… 1. ẢNH HƯỞNG CỦA Ô NHIỄM HYDROCACBON DẦU MỎ ĐẾN MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI Sự cố tràn dầu thường xảy ra ở trên biển gây ra tổn hại to lớn cho người, động thực vật, hệ sinh thái và kinh tế-xã hội. Sự cố tràn dầu có thể xảy ra trong suốt quá trình thăm dò, khai thác và vận chuyển hydrocacbon dầu mỏ do quá trình khai thác, vận chuyển, lọc hóa dầu.
Theo số liệu thống kê, nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm dầu mỏ ở các đại dương trên thế giới (45%) là từ các vụ tai nạn tàu chở dầu [24]. Con người sống ở ven biển thường phải chịu các tác động tiêu cực do tiếp xúc trực tiếp, hoặc gián tiếp chịu tác động của ô nhiễm dầu thông qua chuỗi thức ăn do sử dụng nguồn nước, thức ăn từ thực vật, động thực vật biển nhiễm dầu. Hydrocacbon dầu mỏ là chất hữu cơ độc hại gây đột biến và ung thư đe dọa nghiêm trọng tới sức khỏe của con người và môi trường sống. Trong nhóm này, có thể kể đến benzen, toluene, ethylbenzen, styren, xylen, cumen và tetralene được gọi chung là các hợp chất BTEX.
Các hợp chất hydrocacbon thơm BTEX có khả năng gây tổn hại đến hệ thần kinh trung ương, ức chế tủy xương và gây dị tật cơ xương [25]. Những hợp chất này có thể gây hại cho sức khỏe con 8 người thông qua việc tiêu thụ thực phẩm hoặc nước bị ô nhiễm, hít thở không khí chứa BTEX hoặc qua hấp thụ qua da [26]. Tiếp xúc lâu dài với BTEX có thể dẫn đến các hậu quả nghiêm trọng như tăng nguy cơ mắc bệnh bạch cầu gây tử vong, rối loạn chức năng hệ thần kinh trung ương (gây đau đầu, chóng mặt, mất thăng bằng và khó kiểm soát cơ), cũng như các tổn thương về máu, gan và thận do tích tụ độc chất từ BTEX trong cơ thể [27]. Các vùng đất ngập mặn được coi là một trong những môi trường biển dễ bị tổn thương nhất trước các vụ tràn dầu quy mô lớn.
Đã có ít nhất 238 vụ tràn dầu lớn xảy ra ở gần các bờ biển có rừng ngập mặn trên toàn thế giới trong 60 năm qua. Những vụ tràn dầu này liên quan đến hơn 5,5 triệu tấn dầu được thải trực tiếp, ảnh hưởng tới khoảng 1,94 triệu ha môi trường sống rừng ngập mặn và đã giết chết ít nhất 126.000 ha hệ sinh thái rừng ngập mặn kể từ năm 1958 [28]. Các nghiên cứu đã chứng minh rằng thực vật và động vật dễ bị chết ngạt do tiếp xúc với hydrocabon dầu mỏ độc hại do dầu tràn ô nhiễm bám, hấp phụ vào bề mặt lông, da động vật hay bề mặt thân, lá, rễ của thực vật. Dầu tràn bám vào rễ cây ở rừng ngập mặn Nhật Bản [30] Chim biển rất dễ bị tổn thương do khi tiếp xúc với dầu, khả năng bay và khả năng cách nhiệt của chúng sẽ bị hạn chế.
Việc hấp thụ dầu qua chuỗi thức ăn ảnh hưởng tới đường hô hấp làm chim bị ngộ độc nghiêm trọng và dẫn tới tử vong cao [31]. Ô nhiễm dầu còn ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp tới kinh tế và xã hội. Ngoài việc mất đi lượng dầu không thu gom được, chi phí thu gom, xử lý, khắc phục sự cố tràn dầu là không nhỏ.