Wissenschaftler verschütteten absichtlich Öl in den kanadischen See

Kanada hat die drittgrößte Ölreserve in der Welt. Das meiste davon befindet sich im Ölsand von Alberta, wo Bitumen, ein Rohöl mit der Konsistenz von Erdnussbutter, gewonnen wird.

Damit Bitumen durch Rohrleitungen fließen kann, fügen Erdölingenieure leichtere Komponenten hinzu – normalerweise ein Nebenprodukt der Erdgasproduktion -, um es zu verdünnen und zu verflüssigen. Diese Mischung wird als “verdünntes Bitumen” bezeichnet.

Alberta ist eine Binnenprovinz. Um Raffinerien und den internationalen Markt zu erreichen, wird Öl über ein Netz von Pipelines und Eisenbahnen über weite Landstriche transportiert, die mit Seen, Flüssen und Feuchtgebieten übersät sind.

Rohrleitungen können jedoch reißen oder auslaufen und ihren Inhalt in die Umwelt gelangen lassen. Im Juli 2010 in Marshall, Michigan, eine Ölpipeline der Firma Enbridge mindestens drei Millionen Liter verdünntes Bitumen verteilen im Kalamazoo River, von dem 680.000 Liter auf den Grund gesunken wären.

Die Probleme der Einleitung in Binnengewässer sind nicht neu. Sie sind häufiger als auf See, aber sie gehen oft unter das Radar. Im Allgemeinen wissen wir viel weniger über die Auswirkungen von Einleitungen in Süßwasserökosysteme als in den Ozeanen und, wenn es um verdünntes Bitumen gehtWir wissen noch weniger.

Eine erwachsene Libelle steckte in der flachen Schicht verdünnten Bitumens aus einer kontrollierten experimentellen Ölpest, die im Sommer 2018 in einem borealen See im Nordwesten von Ontario durchgeführt wurde.
Jeffrey Cederwall

Zu Forschungszwecken goss unser Team verdünntes Bitumen in Miniseen, um herauszufinden, was in der realen Welt des Öls passiert und welche Auswirkungen es auf das Leben im Wasser hat.

Stellen Sie eine Süßwasserverschüttung wieder her

Wir haben Mini-Seen geschaffen, indem wir Stauseen mit 1.400 Litern Seesediment, Wasser und mikroskopisch kleinem Plankton gefüllt haben, das aus einem See im kanadischen borealen Schild gewonnen wurde. Wir haben dann ein kleines Volumen verdünnten Bitumens – weniger als zwei Liter – in diesen falschen See geworfen.

Wir ließen die Tanks Sonnenlicht, Temperaturänderungen und Witterungseinflüssen ausgesetzt und beobachteten dabei die Viskosität und Dichte des Ölteppichs auf der Wasseroberfläche. Diese Parameter sind wichtig, um zu verstehen, wann das Öl wahrscheinlich sinkt und wie es gereinigt werden kann. Wir haben auch das Öl unter der Oberfläche, seine chemische Zusammensetzung und seine Auswirkungen auf das dort lebende Plankton analysiert.

Rohöl schwimmt, weil es weniger dicht als Wasser ist, wodurch es auf der Wasseroberfläche schäumen kann. Bei schwerem Rohöl funktioniert das aber nicht immer.

Verdünntes Bitumen kann unter bestimmten Bedingungen fließen, z. B. in einem turbulenten Fluss mit viel Sediment und anderen Schwebeteilchen. Diese Partikel können sich an Öl binden und es dichter machen, wie es 2010 im Kalamazoo River geschehen ist.

Frühere Untersuchungen mit Wellentanks ergaben, dass die verdünntes Bitumen würde nicht fließen in einem See. Andere Reagenzglasstudien haben gezeigt dass er sinken könnte, aber nur, wenn es kräftig mit viel mehr suspendiertem Sediment gemischt wurde, als es normalerweise in der Natur vorkommt.

Unsere Studie zeigten, dass verdünntes Bitumen an einem Tag zu viskos werden kann, als dass herkömmliche Reinigungsmethoden wirksam wären. Als es acht Tage nach unserer experimentellen Verschüttung regnete, trennten sich die Slicks und etwa die Hälfte des Öls floss in die Sedimente der Mini-Seen.

Vergleich der verdünnten Bitumenoberfläche an Tag 0 (links) und Tag 8 (rechts). Links: Verdünntes Bitumen bildet zunächst eine glatte Schicht auf der Wasseroberfläche. Rechts: Mit der Zeit verdickt sich die Schicht, entwickelt eine Oberflächenkruste und ändert ihre Farbe. Nach starken Regenfällen sank etwa die Hälfte des Öls auf den Boden.
BOREAL 2017 Studie

Vergleich der verdünnten Bitumenoberfläche an Tag 0 (links) und Tag 8 (rechts). Links: Das verdünnte Bitumen bildet zunächst eine glatte Schicht auf der Wasseroberfläche. Rechts: Mit der Zeit verdickt sich die Schicht, entwickelt eine Oberflächenkruste und ändert ihre Farbe. Nach starken Regenfällen sank etwa die Hälfte des Öls auf den Boden.

Im Falle einer Verschüttung?

Nach einer Ölpest im Wasser entfernen die Reinigungskräfte Ausleger, Abschäumer und manchmal sogar Feuer, um die Schadstoffe von der Wasseroberfläche zu entfernen. Nichts davon ist möglich, wenn das Öl fließt.

In diesem Fall müssen das Öl und das eingetauchte Sediment ausgegraben werden. Diese invasive Methode ist sowohl kostspielig als auch schädlich für das Ökosystem, da sie die Gefahr birgt, ganze in den Sedimenten lebende Gemeinschaften zu eliminieren und die Kohlenwasserstoffe in der Wassersäule zu resuspendieren. Sobald das Öl nicht mehr auf der Oberfläche ist, ist dies erhöht die Kosten erheblich und die Dauer der Reinigung und verringert die Möglichkeiten der Wiederherstellung.

Wenn das verschüttete Bitumen zu viskos wird, funktionieren herkömmliche Skimmer nicht gut, aber wenn es zu dicht wird, sinkt es.

Unsere Ergebnisse zeigen, dass verdünntes Bitumen nach einer bestimmten Zeit im Wasser versinkt und unterstreicht die Notwendigkeit, unterschiedliche Wetterszenarien bei der Risikobewertung zu berücksichtigen.

Leben unter einem Ölteppich

Plankton ist eine Gruppe mikroskopisch kleiner Organismen, die die Grundlage für marine Nahrungsketten bilden. Sie reagieren sehr empfindlich auf Umweltveränderungen wie Ölverschmutzungen, was sie zu einer interessanten Untersuchungsgruppe macht.

Bemerkten wir dass verdünntes Bitumen die Gesamtmenge an Zooplankton und Algen im Wasser reduziert, aber nicht alle Arten sind in gleichem Maße betroffen.

Einige Algenarten haben Anzeichen einer Erholung gezeigt, sobald das Öl auf den Boden gesunken ist, während Zooplankton auf lange Sicht stärker betroffen zu sein schien. Da großes Zooplankton ein wichtiges Futter für Fische ist, können die Fische verhungern, wenn ihre Anzahl über einen längeren Zeitraum abnimmt. Unsere erste Studie dauerte 11 Tage, daher wissen wir nicht, ob dies der Fall wäre.

Die Bakterienhäufigkeit nahm jedoch nach dem Verschütten zu. Die Zusammensetzung der Bakteriengemeinschaft hat sich geändert und enthält nun mehr ölabbauende Mikroben, was die Auswirkungen von Ölresten verringern kann.

Dies ist ein Phänomen, das im Ozean beobachtet wurde. Nach einer Ölpest ist es üblich,Zeuge einer Verbreitung von ölfressenden Mikroben.

Der Abbau von Öl durch Bakterien ist ein attraktiver Weg zur Beseitigung von Verschüttungen, aber wahrscheinlich keine schnelle Lösung, insbesondere für Schweröl wie verdünntes Bitumen. Nach einer Verschüttung von Bitumen ist es unwahrscheinlich, dass die meisten schweren Erdölverbindungen abgebaut werden Öl fressende Mikroben bevorzugen leichte und zugängliche Kohlenwasserstoffe.

Aktuelle Forschung

Wir wissen, dass verschüttetes Süßwasser unterschiedliche Auswirkungen auf die Reinigung haben kann und das Wasserleben kurzfristig erheblich beeinträchtigen kann, aber wir müssen die langfristigen Auswirkungen von verdünntem Bitumen in verschiedenen Medien und Umgebungen noch verstehen. unterschiedliche Mengen.

Im Jahr 2018 führten wir eine große Studie mit Gehäusen in der IISD Experimental Lakes Region, eine Forschungseinrichtung im Nordwesten von Ontario, die weltweit für ihre Experimente in Seen anerkannt ist. Die dortige Forschung hat die Wasserqualitätspolitik wie saurer Regen und Phosphate beeinflusst und genauere Ergebnisse geliefert als die in einem Reagenzglas erzielten.

Die Forscher fügen 2018 verdünntes Bitumen zu einem großen Gehege im See 260 des IISD Experimental Lakes Area hinzu.
José Luis Rodriguez-Gil

Für diese Studie haben wir jedoch nicht nur verdünntes Bitumen über einen ganzen See gesprüht. Dank großer Gehäuse haben wir geschaffen sieben Leckagen von verschiedenen Größen, während mehrere Ölrückhaltemaßnahmen angewendet werden, um zu verhindern, dass eine Erfahrung zu einem schweren Unfall wird.

Letzten Sommer a Folge-Studie Dank dieser Art von Gehäuse konnten verschiedene Optionen für die Reinigung von Kohlenwasserstoffen in einem See bewertet werden, um festzustellen, welche Methoden am besten funktionieren. Die Ergebnisse dieser Studien werden dazu beitragen, die Risiken einer Verschüttung von verdünntem Bitumen zu bewerten, Reinigungsmethoden und Umweltrichtlinien zu planen und hoffentlich die Auswirkungen künftiger Verschüttungen abzuschwächen.

Niemand möchte eine Ölverschmutzung in seinem Hinterhof, aber die Wiederherstellung dieser Katastrophen mit kleinen, kontrollierten Verschmutzungen ist vielleicht der beste Weg, sie zu verstehen.

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