CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Sự cố tràn dầu và các phương pháp xử lý 1.1Thành phần hóa học của dầu Dầu mỏ hay dầu thô là một chất lỏng sánh đặc màu nâu hoặc ngả lục. Dầu thô tồn tại trong các lớp đất đá tại một số nơi trong vỏ Trái đất. Dầu mỏ là một hỗn hợp hóa chất hữu cơ ở thể lỏng đậm đặc, phần lớn là những hợp chất hydrocarbon, thuộc nhóm alkan, thành phần rất đa dạng. Hiện nay dầu mỏ chủ yếu dùng để sản xuất dầu hỏa, diesel và xăng nhiên liệu.
Ngoài ra, dầu thô cũng là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất ra các sản phẩm của ngành hóa dầu như dung môi, phân bón hóa học, nhựa, thuốc trừ sâu, nhựa đường. Khoảng 88% dầu thô dùng để sản xuất nhiên liệu, 12% còn lại dùng cho hóa dầu. Dầu mỏ xuất hiện ở nhiều nơi, tùy theo điều kiện hình thành nên thành phần của dầu mỏ khá đa dạng. Tuy nhiên, thành phần chính của dầu mỏ vẫn là các hydrocarbon, tập trung chủ yếu ở các nhóm chất: Các hợp chất parafin.
Hàm lượng các n-parafin trong dầu mỏ thường chiếm 25- 30% thể tích. Các hợp chất vòng no hay các hợp chất naphten. Naphten là các hợp chất vòng no, đây là một trong số các hydrocacbon quan trọng và phổ biến trong dầu mỏ. Hàm lượng của chúng có thể thay dổi từ 30- 60% trọng lượng.
Các hydrocacbon thơm hay các aromatic. Số nguyên tử cacbon của các hydrocarbon trong dầu thường từ C5 – C60 (từ C1 đến C4 nằm trong khí) 1. Ảnh hưởng của ô nhiễm dầu đến đời sống con người Tràn dầu là sự giải phóng hydrocarbon dầu mỏ lỏng vào môi trường do các hoạt động của con người. Tràn dầu thường xảy ra trong các hoạt động tìm kiếm, thăm dò, khai thác, vận chuyển, chế biến, phân phối và lưu trữ dầu khí và các sản phẩm của chúng.
Khi dầu thô và các sản phẩm dầu mỏ tràn ra ngoài môi trường sẽ gây phá hủy nhiều hệ sinh thái khác nhau. Dầu thô bị tràn ra môi trường biển sẽ lơ lửng trên mặt nước bởi tỷ trọng của nó nhỏ hơn nước biển. Tỷ trọng trung bình của dầu khoảng 0,83-0,95 g/cm3 , 1 do an trong khi đó tỷ trọng của nước nguyên chất là 1,0 g/cm3 và của nước biển là 1,025 g/cm3 [1]. Do dầu nổi trên mặt nước và dễ bám dính vào da, lông động vật nên ngoài các loài động thực vật thủy sinh thì các loài chim săn mồi trên biển cũng bị ngấm dầu và bị chết.
Sự cố tràn dầu năm 1967 ở Anh đã làm 10,000 con chim biển bị nhiễm dầu và có tới 90% trong số đó đã bị chết trước khi bờ biển này được làm sạch. Các hiện tượng rò rỉ, phụt dầu, vỡ đường ống, vỡ bể chứa, tai nạn đâm va gây thủng tàu, đắm tàu, sự cố tại các dàn khoan dầu khí, cơ sở lọc hoá dầu. làm cho dầu và sản phẩm dầu (mà dưới đây sẽ được gọi tắt là dầu) thoát ra ngoài gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng xấu đến sinh thái và thiệt hại đến các hoạt động kinh tế, đặc biệt là các hoạt động có liên quan đến khai thác và sử dụng các dạng tài nguyên thuỷ sản. Mặt khác, tràn dầu cũng được xem như sự giải phóng vào môi trường do 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.
Số lượng dầu tràn ra ngoài tự nhiên khoảng vài trăm lít trở lên có thể coi là sự cố tràn dầu. Theo thống kê của ITOPF [2] (International Tanker Owners Pollution Federation Ltd–Hiệp hội các tàu chở dầu quốc tế) từ nhiều năm qua, tỷ lệ dầu tràn trên biển với lượng lớn (trên 700 tấn) là không nhiều so với những vụ tràn dầu nhỏ (từ dưới 7 tấn đến dưới 700 tấn) và theo số liệu phân tích thống kê thì những vụ tràn dầu lớn thường ít có khả năng xảy ra hơn. Và số vụ tràn dầu qua các năm có xu hướng giảm dần, tuy nhiên các vụ tràn dầu lớn lại xảy ra nhiều hơn, cụ thể trong thập niên 90 có khoảng 358 vụ tràn dầu với lượng dầu tràn trên 7 tấn, và tổng lượng dầu tràn là 1.000 tấn, nhưng hết 830. Điều đó chứng tỏ rằng, với công nghệ hiện đại, việc xảy ra các sự cố tràn dầu với lượng lớn là điều có thể xảy ra và thực tế đã xảy ra như năm 1979 tàu Atlantic Empress để tràn 287.000 tấn dầu, 1983 tàu Castillop de Bellver để tràn 252.000 tấn, đến 1991 ABT Summer để tràn 260.000 tấn dầu ra biển, và đỉnh điểm là vụ tràn dầu lớn nhất thế giới xảy ra trong chiến tranh vùng Vịnh năm 1991, khi Iraq đã đổ khoảng 800.000 tấn dầu thô ra vịnh Ba Tư.
Kết quả được trình bày trong bảng 1.1 Thống kê của Cục Hàng hải Việt Nam từ năm 1992- 2004 xảy ra 928 vụ tai nạn tàu thuỷ tại các vùng biển và cửa biển Việt Nam, đồng nghĩa với nguy cơ tràn dầu ngày càng lớn. Dầu tràn gây hậu quả nặng nề về nhiều mặt. Vụ tàu chở dầu Neptune Aries (Singapore) đâm vào cầu tàu cảng Cái Tiên trên sông Sài Gòn hồi tháng 10 năm 1994, 2 do an làm tràn 1.584 tấn dầu DO và hơn 150 tấn xăng dầu các loại từ đường ống dẫn dầu của cầu cảng.1 Thống kê số vụ và tổng lượng dầu tràn từ năm 1997 tới năm 2007 của ITOPF. STT Năm 7-700 tấn > 700 tấn Tổng lượng dầu tràn (tấn) 1 1997 28 10 72.000 Do ứng phó tràn dầu không kịp thời, nên toàn bộ vùng nước cảng và 30.000 ha ruộng lúa xung quanh bị thiệt hại.
Vết dầu loang rộng khoảng 59-60 km, đổ thẳng vào hệ thống sông Đồng Nai, lan đi các kênh rạch chằng chịt làm tăng độ nguy hiểm và ô nhiễm môi trường. Nồng độ dầu trong bùn và nước rất cao, ảnh hưởng lâu dài với hầu hết hệ sinh thái thuỷ vực, rừng ngập mặn, thảm thực vật ven sông. Thiệt hại từ sự cố tràn dầu này ước tính 28 triệu USD, nhưng chỉ đòi được chủ tàu bồi thường 4,2 triệu USD. Vụ tàu Mimosa của Petro Việt Nam bị tàu Trinity quốc tịch Liberia đâm đắm ngày 12/5/2005 ở khu vực mỏ Đại Hùng, cách thành phố Vũng Tàu 180 hải lý, với hơn 100 tấn dầu trong khoang.
Với trình độ khoa học hiện đại, tàu chở dầu ngày càng lớn, và hiện nay đã có những tàu với tải trọng lên đến 800. Do đó khi xảy ra sự cố thì nó sẽ gây thảm họa môi trường to lớn.3 Tác động của tràn dầu đến hệ sinh thái và môi trường. Dầu là một dạng gây ô nhiễm đặc biệt vì nó không trộn lẫn được với nước và có trọng lượng riêng nhẹ hơn nước. Do đó, dầu khi bị tràn tạo ra một vệt dầu loang trôi trên bề mặt nước.
Ảnh hưởng của một sự cố tràn dầu lên hệ sinh thái phụ thuộc vào các yếu tố, bao gồm: Kích thước và tính chất của vết dầu loang (một vết dầu tràn lớn tức thời sẽ lan rộng trên bề mặt đất và nước nhanh hơn là một vết rò nhỏ) Các đặc tính lý hóa và độc tính của mỗi loại dầu; các điều kiện hải dương học (dòng chảy, thủy triều đối lưu nước), địa chất học… Điều kiện nước (gió và sóng), điều kiện đất trong thời điểm xảy ra sự cố tràn dầu Bản chất của trầm tích trong hệ sinh thái bị ảnh hưởng (sẽ xác định khả năng thấm dầu vào chất nền đất) Thời điểm mùa tràn dầu liên quan đến mùa sinh sản của các loài. Đối với môi trường biển: Ô nhiễm nước do dầu mỏ và sản phẩm của chúng (xăng, dầu bôi trơn, mazut…) thì làm giảm tính chất hóa lý của nước như thay đổi mùi, màu, vị…. Tạo lớp váng mỏng phủ đều trên mặt biển, ngăn cách biển và khí quyển, do đó cản trở sự trao đổi ôxy giữa biển và khí quyển, ngăn cản trao đổi nhiệt cũng như tạo ra lớp cặn đó làm ảnh nghiêm trọng tới sinh vật biển. Làm giảm chất lượng thủy hải sản do xuất hiện vết đen và mùi vị khác).
Ở mức nhiễm độc cao sẽ làm sinh vật phát triển không bình thường, phá hoại tập quán di cư, ảnh hưởng đến cá con và ấu trùng, làm giảm thức ăn dự trữ, làm thay đổi vị trí cư trú có thể dẫn đến làm tiêu vong một số loài. Hủy hoại vi sinh vật do độc tố trong dầu. Gây rối loạn sinh lý, làm sinh vật chết dần, tẩm ướt dầu lên da hay lông của các vi sinh vật biển sẽ làm giảm khả năng chịu lạnh, hô hấp…hay nhiễm bệnh do hydrocarbon xâm nhập vào cơ thể. Thay đổi môi trường sống của sinh vật biển do dầu che phủ không cho ôxy hòa tan vào nước biển, ánh sáng không thể xuyên qua mặt nước.
4 do an Sự thấm ướt dầu gây nguy hiểm cho các loài chim vì lông của chúng sẽ không còn khả năng giữ nhiệt làm cho chim chết vì rét. Các hydrocarbon thơm là tác nhân gây ung thư Đối với môi trường đất Khi trên bề mặt có một lớp màng mỏng dù chỉ từ 0,2-0,5mm cũng cản trở quá trình trao đổi chất của các sinh vật trong đất, đất thiếu ôxy do không tiếp xúc với không khí, các sinh vật trong đất sẽ chết dần. Khi dầu xâm nhập vào đất, chúng làm thay đổi cấu trúc, đặc tính lý học và hóa học của đất, chúng biến các hạt keo thành trơ, không có khả năng hấp thụ và trao đổi nữa, làm cho vai trò đệm, tính oxy hóa, tính dẫn điện, dẫn nhiệt của môi trường đất thay đổi mạnh, giảm tính dẻo và tính dính. Dầu thấm qua đất đến mạch nước ngầm làm ô nhiễm mạch nước ngầm.
Dầu là hợp chất cao phân tử có thể tiêu diệt trực tiếp các thực vật, động vật, sinh vật trong đất (trừ một số sinh vật có thể phân giải được dầu). Tác hại của dầu đối với môi trường đất rất lớn, nó có thể biến đất thành đất chết. Các hoạt động thăm dò, khai thác và vận chuyển dầu chủ yếu xảy ra trên biển, vì vậy, các sự cố tràn dầu cũng chủ yếu xảy ra trên biển. Do dầu chuyển dịch ngang bề mặt nước, các vùng đặc biệt dễ bị ô nhiễm dầu là các vùng nằm trong khu vực của bờ biển giữa lúc triều lên và triều xuống bao gồm rặng san hô (đặc biệt các rặng tua dọc theo bờ biển và phần đất bồi ở biển của phần lục địa), cây đước, môi trường sống đầm lầy, bùn, phần đất cát thấp và tảo biển.