Golfbollsstora klumpar av väderbiten råolja som härstammar från Deepwater Horizon-katastrofen 2010 kan förbli begravda i sandiga Gulf Coast-stränder i årtionden, enligt en ny studie av ekologer vid Florida State University.

I en artikel publicerad i tidskriften Vetenskapliga rapporter , FSU-professorn i oceanografi Markus Huettel och doktorand Ioana Bociu avslöjade att dessa stora klumpar av olja och sand – kallade sediment-olje-agglomerat – tar minst 30 år att sönderfalla.

"Denna olja innehåller ämnen som är skadliga för miljön och för människor, ", sa Huettel. "Att förstå ödet för denna begravda olja är avgörande, eftersom det kan pågå under långa perioder."

Olja från Deepwater Horizon-utsläppet förorenade uppskattningsvis 965 kilometer sandstränder längs Mexikanska golfens kust. Delar av den oljan togs snabbt bort:Tidigare forskning utförd av Huettel, hans kollega Joel Kostka från Georgia Institute of Technology, fann att mindre oljedroppar från Deepwater Horizon bröts ned av mikrober i sand, eller genomträngande mikroskopiska organismer, inom bara ett år efter att ha sköljts iland.

Förutom den snabba nedbrytningen av mindre droppar, betydande mängder större oljepartiklar extraherades genom svepande mekaniska grävningsansträngningar. Men dessa muskelsaneringsoperationer kunde inte gräva fram all skadlig olja, varav några begravdes så djupt som 70 centimeter i sanden.

För att undersöka vad som kan bli av de återstående oljeföroreningarna, Huettel och hans team genomförde ett treårigt experiment med sediment-olja-agglomerat begravda i den vita sanden på Pensacola Beach i nordvästra Florida.

De fann att dessa begravda klumpar av olja och sediment, vanligtvis mindre än 10 centimeter i diameter, det tar ungefär tre decennier att sönderfalla helt – ett resultat av deras mindre förhållande mellan ytarea och volym och det begränsade syrehalten, fukt och näringsämnen tillgängliga för deras levande mikrober.

Medan klumpar i golfbollsstorlek var de vanligaste agglomeraten som begravdes längs Gulf Coasts stränder, Övrig, mer extrema föroreningar som upptäckts av forskarna skulle kräva ännu längre perioder för att fullständigt brytas ned.

"Efter utsläppet av Deepwater Horizon, vi hittade sediment-oljeagglomerat vid Pensacola Beach som var lika stora som en kontorsskrivare, och ännu större, " sa Huettel. "Efter begravningen, dessa skulle finnas kvar på stranden mycket längre än våra agglomerat i golfbollstorlek."

Trettio år från begravning till fullständig nedbrytning kan tyckas vara en farligt förlängd period av förfall, men Huettels studie visade att utan de unika ekologiska egenskaperna hos en sandstrand, det skulle ta mer än 100 år att bryta ner samma agglomerat i golfbollsstorlek.

Den där, Huettel sa, understryker strandsandens centrala biokatalytiska filterroll, som han jämförde med sandfilter som används för vattenrening, simbassänger eller akvarier.

"Den mikrobkoloniserade strandsanden som spolas av vågorna som sköljer in på stranden fungerar på liknande sätt och kan därför rena mycket stora volymer vatten, " han sa.

Längre upp på stranden, utom räckhåll för brytande vågor, regelbundna tidvattensvängningar i grundvatten spelar en lika viktig roll. När grundvattennivån sjunker, värma, syrerik luft dras in i sanden, ger näring till oljenedbrytande mikrober och stimulerar deras biologiska nedbrytningsaktivitet. När grundvattnet stiger, fukt, som är avgörande för biologisk nedbrytning, transporteras till mikroberna, och koldioxid som härrör från den biologiska nedbrytningen drivs ut.

"Stranden, andas i tidvattenrytm, kan alltså jämföras med en stor organism som aerobt "smälter" det organiska materialet – inklusive olja – genom att andas in syre och andas ut koldioxid, "Sa Huettel. "Den uppenbara renheten i sanden som vi alla njuter av när vi går till stranden är en återspegling av den effektiva biokatalytiska nedbrytningsprocessen på stranden som tar bort nedbrytbart material på relativt kort tid."

Utan denna naturliga "andningsprocess" oljeagglomerat och annat giftigt material skulle samlas på stranden, äventyrar områdets ekologi och förruttnande kustvatten.

Dock, det biokatalytiska sandfiltret är inte ofelbart.

Om belastningen av organiska och oorganiska partiklar växer ohållbart, en gång orörd strand och kustsand kan bli en lerig röra, ogenomtränglig för syre och därför ogästvänlig för aeroba nedbrytare. Denna ekologiska försämring kan resultera i hypoxiska zoner – områden som saknar syre – som blir allt vanligare runt om i världen.

"Att skydda stränderna är därför avgörande för att upprätthålla en hälsosam strandmiljö, " sa Huettel.