Tilbake til søkeresultatene

PETROMAKS2-Stort program petroleum

Marine snow flocculation and sedimentation in relation to oil spill responses

Alternativ tittel: Marin snø flokkulering og sedimentering relatert til oljevernaksjoner

Tildelt: kr 4,6 mill.

Etter et oljeutslipp til marint miljø vil man søke å redusere de miljømessige konsekvenser av utslippet. En slik oljevernmetode er bruk av kjemiske dispergeringsmidler som vil gi dispersjoner med små oljedråper. Etter et overflateutslipp vil slike dispersjoner bli pisket ned i vannsøylen av bølgeaktivitet, mens dispergeringsmidler brukt på undervannsutslipp kan gi en "plume" (samling av små oljedråper som har liten stigeevne, og som blir transportert med dyphavs-stømmene). Nylige studier har vist at kjemisk dispergert olje kan forårsake partikler som består av oljedråper, biologisk materiale (bakterier, alger, avføring fra zooplankton, polymermateriale) og/eller mineralpartikler), og at disse partiklene kan synke til havbunnen. Vi kaller disse partiklene olje-relatert marin snø (ORMS). Det er vist at disse partiklene er seter for kontinuerlig biodegradering av olje, noen som resulterer i reduksjon av biodegraderbare og løselige oljekomponenter (kraftig forvitring). I dette prosjektet har vi undersøkt dannelse og skjebne av av ORMS relatert til bruk av kjemisk dispergering som oljevernmetode. Vi har studert prosessene i eksperimentelle systemer som er relevante for arktisk, temperert og varmt sjøvann. Vi har utviklet eksperimentelle og analytiske metoder for å sammenligne biodegradering av olje i og utenfor ORMS. Data fra forsøk i kaldt, temperert og varmt sjøvann (simulering av hhv. betingelser i Arktis, utenfor norskekysten og i subtropiske/tropiske strøk) viste raskere dannelse av ORMS ved høyere vanntemperatur, og at opptil 50% av oljen ble assosiert med partiklene. I denne forbindelse ble det brukt relevante algekulturer for Arktis og Nordsjøen/Norskehavet og for varmt sjøvann som del av ORMS-dannelsen. Nedbrytingshastigheter av oljekomponentene ble også raskere ved øket temperatur, og disse ble ikke påvirket av om alger og/eller mineralpartikler var tilstede i aggregatene, sammenlignet med forsøk med kun olje og sjøvann. Analyser av mikrobielle samfunn i ORMS partiklene viste suksesjoner av mikrober assosiert med degradering av oljekomponenter, samt assosiasjon med alger når disse var til stede. Det ble utført forsøk for å sammenligne den biodegradering målt med kjemiske analyser og biodegradering målt med respirometriske analyser for å sammenligne primær og ultimat degradering. Det ble også inkludert studier av ORMS dannelse som funksjon av fortynning av oljen etter bruk av dispergeringsmidler, og resultatene viste at store aggregater kun ble dannet ved høye oljekonsentrasjoner, men at oljen bandt seg til småpartikler også i svært lave konsentrasjoner (<1 mg/L). Data fra disse forsøkene kan derfor indikere at bruk av dispergeringsmidler kan påvirke oljens skjebne gjennom øket assosiasjon med partikler i sjøvannet. Et synkekammer ble bygget, og forsøk viste at partiklene sank med hastigheter på ca. 50-100 m/dag ved 20°C, men at synkehastigheter ikke nødvendigvis var en funksjon av partikkelstørrelse. Det har blitt utført en litteraturstudie for å beskrive skjebnen til synkende olje etter sedimentering på havbunnen, med fokus på skjebne etter hhv. sedimentering på havoverflata og etter nedgraving i sedimentene. Vi har dessuten foretatt en vurdering av hvordan ORMS dannelser vil påvirke planlegging av oljevernberedskap (SIMA) ved ulike vanntemperaturer og for hhv. kystnær og offshore beredskap. Det benyttes ofte modellverktøy for å forutsi oljens skjebne etter et utslipp, og i Norge benyttes OSCAR modellen som en standard. Denne modellen inneholder data for biodegradering, og våre studier viste at ORMS ikke påvirket biodegraderingsdataene signifikant. Imidlertid kan modellering av oljens transportveier bli påvirket, der vanntemperatur, algeoppblomstring, konsentrasjoner av mineralpartikler og ORMS synkehastigheter blir viktige parametre å ta hensyn til.

After the Deepwater Horizon (DWH) oil spill in the Gulf of Mexico (GoM) in 2010, oil-related marine snow (ORMS) flocculation was suggested to play an important role for the long-term fate of the oil. It was further suggested that the use of subsurface dispersant injection (SSDI) was a driver for the ORMS processes, eventually resulting in seabed sedimentation of parts of the spilled oil. In this project we will use experimental and litterature data to investigate ORMS processes related to biological and mineral particles. We will focus on processes involving oil/biological particles (oil-degrading bacteria and phytoplankton producing extracellular polymer material), oil aggregated to mineral particles, and combinations of biological and mineral particles. Essential in the aggregation processes will be the use of chemical dispersants as oil spill response methods, since dispersants generate small oil droplets with near-to neutral buoyancies that easier come in contact with biological and mineral particles than a floating oil slick. In this context, the use of chemical dispersants may also increase oil biodegradation, and the impacts of flocculation on oil biodegradation will therefore also be important to investigate. Biological ORMS processes will be of particular relevance for oil spills during algal blooming seasons (Spring/Summer), while mineral particle processes will be relevant for oil spills in coastal and shallow water. For these studies selected scenarios will be simulated, including Arctic oil spills, spills in temperate regions of the Norwegian Continental Shelf (NCS), and oil spills in warm seawater regions where Norwegian oil companies are involved. Conditions relevant for dispersant treatment of surface spill will be focused, but conditions relevant for subsurface oil spills will also be included, as well as the influences of oil dilutions after dispersant treatment. Sinking velocities of various ORMS particles in the seawater column will be determined. Fate processes related to the ORMS processes will be focused, primarily by determination of oil biodegradation in the ORMS particles, but also by determination of succcessions of microbes involved in oil biodegradation. Finally, fate/biodegradation processes after oil sedimentation on seabed surfaces will be reviewed from previous relevant studies with sedimented oil performed at SINTEF and at other laboraties. The data from these studies will be compared to field data where ORMS processes have been analyses, in particular during the DWH oil spill in the GoM. The review will also include evaluations of toxicity changes in the sediments during biodegradation processes. The data from this project will be used to evaluate the importance of ORMS processes after oil spill treatment and to determine if ORMS processes should be included in oil spill models like OSCAR. The data from the project will also be used to determine if ORMS processes will result in needs for changed oil spill response actions, compared to situations where ORMS processes are not involved.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Ingen publikasjoner funnet

Aktivitet:

PETROMAKS2-Stort program petroleum