Je länger ausgelaufenes Öl im Süßwasser verweilt, desto mehr persistente Verbindungen entstehen

Bewertung der Verwitterung polarer und unpolarer Erdölkomponenten mit Orbitrap- und Fourier-Transform-Ionen-Zyklotron-Resonanz-Massenspektrometrie

01.05.2024

Je länger das ausgelaufene Öl in der Umwelt verweilt, desto mehr Verbindungen bilden sich, die sich zunehmend auf Wasserorganismen auswirken können (symbolisches Bild).

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Öl ist eine wichtige Ressource für viele Industriezweige, kann aber zu schweren Umweltschäden führen, wenn es versehentlich ausläuft. Während große Ölverschmutzungen in der Öffentlichkeit große Beachtung finden, gibt es jedes Jahr viele kleinere Verschmutzungen in Seen, Flüssen und Meeren. Und je länger das Öl im Süßwasser verbleibt, desto mehr chemische Veränderungen macht es durch, wodurch Produkte entstehen, die in der Umwelt verbleiben können, so eine in der Zeitschrift Energy & Fuels von ACS veröffentlichte Studie.

Nach Angaben der International Tanker Owners Pollution Federation, einer Gruppe, die Ölverschmutzungen überwacht, wurden im Jahr 2023 etwa 600.000 Gallonen Öl versehentlich in die Umwelt verschüttet. Diese Zahl bezieht sich sowohl auf Ölverschmutzungen im Meer als auch auf Süßwasserverschmutzungen in Flüssen und Seen. Im Laufe der Zeit verwittert dieses Öl und unterliegt einer Reihe von chemischen Umwandlungen, die zu wasserlöslicheren Verbindungen führen können, die länger im Wasser verbleiben. Die Verwitterung in Salzwasser ist einigermaßen gut erforscht, aber was mit Öl in Süßwasser geschieht, wird noch untersucht. Daher untersuchten Dena McMartin und ihre Kollegen die chemischen Veränderungen, die mit dem Öl in Flüssen und Seen geschehen könnten.

Das Team simulierte im Labor einen Süßwasser-Ölaustritt, indem es Wasser und Flusssedimente, die direkt aus dem North Saskatchewan River in Alberta, Kanada, entnommen wurden, in einem Tank kombinierte und dann konventionelles Rohöl hinzufügte, das von einem Pipelinebetreiber in Alberta stammt. Der Test wurde 56 Tage lang bei etwa 75 Grad Celsius durchgeführt. Zu verschiedenen Zeitpunkten des simulierten Ölaustritts wurden Wasserproben entnommen und der Fourier-Transform-Ionen-Zyklotron-Resonanz- (FT-ICR) sowie der Ionenfallen-Massenspektrometrie unterzogen, die detaillierte Informationen über die chemische Zusammensetzung dieser komplizierten Mischungen lieferten.

Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass mit der Verwitterung des Öls mehr und mehr Sauerstoffatome in einige Verbindungen eingebaut wurden, wodurch diese in Wasser beständiger wurden. Infolgedessen konnten sich höhere Konzentrationen der sauerstoffbeladenen Chemikalien bilden, was möglicherweise die Auswirkungen auf Wasserorganismen verstärkte. Diese Zunahme der Sauerstoffatome wurde bei Schwefeloxidverbindungen sowie bei einigen anderen Verbindungsklassen im Rohölgemisch beobachtet. McMartin und seine Mitarbeiter sagen, dass diese Ergebnisse die Bedeutung einer schnellen Reaktion auf Ölverschmutzungen unterstreichen und dazu beitragen könnten, Maßstäbe für längerfristige Sanierungsmaßnahmen zu setzen.

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Originalveröffentlichung

Chukwuemeka Ajaero, Ian Vander Meulen, Nicole E. Heshka, Qin Xin, Dena W. McMartin, Kerry M. Peru, Huan Chen, Amy M. McKenna, Kiaura Reed, John V. Headley; "Evaluations of Weathering of Polar and Nonpolar Petroleum Components in a Simulated Freshwater–Oil Spill by Orbitrap and Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry"; Energy & Fuels, Volume 38, 2024-4-8

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