Produced water fractionation and advanced chemical and toxicological characterization using sensitive life stages of marine fish species

Produsertvann fra olje- og gassindustrien representerer det største direkte utslippet av forurenset vann til marint miljø. Omtrent 130 millioner kubikkmeter produsertvann slippes årlig ut på norsk sokkel fra offshore produksjonsplattformer. PW-Exposed, som har satt søkelys på effekter av produsertvann på tidlige utviklingsstadier av fisk, har studert produsertvann fra flere plattformer og funnet at de varierer mye i giftighet. Et representativt produsertvann ble studert i detalj for å undersøke hvilke komponenter som bidrar mest til giftighet. Fraksjoner av produsertvann, som til en viss grad representerer ulike komponentgrupper, ble studert i detalj for biologiske effekter som affinitet til transkripsjonsfaktorer, ekspresjon av gener på vevsnivå, og hjerteskader og deformiteter i fiskelarver. Selv om det var utfordrende å isolere en bestemt fraksjon som forårsaket all giftighet, så fant vi på alle biologiske nivå at komponentgrupper som hadde affinitet til arylhydrogen reseptor var assosiert med giftighet. Det er en rekke komponenter som har affinitet for denne reseptoren, felles for de fleste er at de er polyaromatiske, og spesielt metylerte, metoksylerte, and hydroksylerte polyaromatisk forbindelser bør inkluderes i risikovurdering for produsertvann fordi de er i dag ikke en del av overvåkningsprogrammer. Dette er komponentgrupper som finnes i oljefraksjonen av produsertvann, og derfor vil reduksjon av mengden olje som slippes ut med produsertvann begrense risikoen for skader på fiskeegg og larver. Til sammenligning, viste fraksjoner som inneholdt organiske syrer, alkylfenoler og produksjonskjemikalier mer begrenset risiko for skader på fiskeegg og larver, men i kombinasjon med hverandre og med oljefraksjonen var skadene større enn summen av fraksjonene hver for seg (blandingsgiftighet). Resultater fra PW-Exposed er presentert flere ganger årlig både for myndigheter og industri, samt i faglige fora og konferanser.

PW-Exposed has established a workflow involving chemical fractionation and analytical chemistry coupled to screening bioassays to identify toxicity-driving components in produced water PW-Exposed has identified key component groups of produced water causing short-term toxicity and potential long-term effects on early life stages of marine fish eggs and larvae PW-Exposed has developed field methodologies to assess potential toxicity of produced water and other effluents to the marine environment using in situ fish egg exposure. PW-Exposed has provided input to industries and authorities to improve regulations, risk assessment and impact assessment of produced water discharges on the Norwegian continental shelf PW-Exposed has supported the development of software used by industries and authorities to improve environmental risk and impact assessment of produced water discharges

The PW-Exposed project addresses the urgent need identified to provide a detailed understanding of the chemical composition and toxicological impacts of the produced water (PW) routinely discharged from platforms along the Norwegian coast. The project takes on this challenge by bringing together a consortium of experienced scientists that have the analytical and toxicological knowledge and instrumentation needed for this task. The project is divided into four interlinked work packages (WPs). By utilizing a combination of standard analytical techniques, sophisticated fractionation approaches and cutting-edge high-resolution chromatography and mass spectrometry, WP-1 will provide a thorough chemical characterization of PW. WP-1 will provide a series of PW fractions, which will be tested in WP-2 utilizing an expanded in vitro toxicity screening toolbox. This will specify which component groups are the main drivers for PW toxicity and their potential involvement in different adverse outcome pathways (AOPs). Together, WP-1 and WP-2 will prioritize and select the most potent toxic fractions for the final toxicological investigations in WP-3. Here, in vivo exposure studies using embryos of both a pelagic (cod) and a benthic (lumpsucker) fish species will validate the contribution from toxicity-driving component groups at the organism level, phenotypically anchor and identify AOPs in fish life stages exposed to PW fractions. WP-4 is devoted for administration, for coordinating dissemination, and furthermore to draw on experiences with previous and ongoing NFR projects working on similar topics. Three consortium workshops are planned to assist communication and exchange of results between WPs, and to communicate with relevant end users. By directly engaging with key stakeholders such as oil companies and the Norwegian Environment Agency at these workshops, the data generated in the project will be used as a basis for improving current PW risk assessment approaches.