Schematiskt diagram av arktiska specifika förhållanden som påverkar mikrobiell nedbrytning av oljeutsläpp:A) Havsis och isberg hindrar vind/våginducerad blandning i den övre vattenpelaren och orsakar ett tjockare oljeflak, som, i kombination med låg temperatur, minskar avdunstning, dispersion och upplösning. Alla dessa effekter resulterar i större oljedroppar, som mikrober inte kan brytas ned.B) De flesta oljeföreningar är inte lösliga i vatten. Därför, bakterierna bildar en biofilm på oljedropparna för att kunna konsumera oljeföreningarna. En liten del av oljeföreningarna är vattenlösliga och konsumeras därför av både biofilm och frilevande bakterier.C) Oljemineral och oljefytoplanktonaggregat, som kan förstärka oljesedimentationen ('smutsiga snöstormar'), bildas vid interaktion med sedimentplymer från glaciärer och växtplanktonblomningar, respektive. D) Fotooxidation genom ultraviolett strålning från solljus kan vara viktig, speciellt under sommaren. Ultraviolett ljus hjälper till att nedbryta oljemolekyler, men samtidigt, oljetoxiciteten mot marina organismer kan öka.E) Djup blandning av vattenpelaren och uppströmning orsakar näringspåfyllning. Oceanografiska förhållanden kan alltså vara viktiga för att ge färska näringsämnen till oljeätande mikrober. Kredit:Leendert Vergeynst
Ny ekonomisk utveckling i Arktis, såsom transarktisk sjöfart och oljeutvinning, kommer att medföra oöverträffade risker för marina oljeutsläpp. Världen efterlyser därför en grundlig förståelse för de arktiska ekosystemens motståndskraft och "självrenande" förmåga att återhämta sig från oljeutsläpp.
Även om många ansträngningar görs för att sanera stora oljeutsläpp, endast 15 till 25 procent av oljan kan effektivt avlägsnas med mekaniska metoder. Detta var fallet vid stora oljekatastrofer som Exxon Valdez-utsläppet i Prince William Sound, Alaska, och Deepwater Horizon i Mexikanska golfen. Framtida utsläpp kommer inte att vara annorlunda. Oljeätande mikrober spelade en viktig roll för att bryta ner oljan och minska effekten av den spillda oljan under dessa tidigare oljekatastrofer.
"Vi presenterar nu en första bedömning av den mikrobiella nedbrytningspotentialen i havsvatten utanför Grönland, "säger postdoc Leendert Vergeynst, Arctic Research Center vid Aarhus Universitet.
Forskargruppen har identifierat sex faktorer som utmanar mikroberna i arktiska hav.
Låga temperaturer, havsis och få näringsämnen
Låga temperaturer förändrar de spillda oljornas kemiska egenskaper och bromsar biologisk nedbrytning. Till exempel, kall olja är mer trögflytande, vilket hämmar oljespridningen. Effektiviteten av mikrobiell nedbrytning minskar när olja inte dispergeras i små droppar.
Vi behöver en grundlig förståelse för de arktiska ekosystemens motståndskraft och "självrenande" förmåga att återhämta sig från oljeutsläpp. Kredit:Janne Fritt-Rasmussen
Vågor spelar också en viktig roll för att bryta oljan till droppar. Dock, där det finns havsis, det är färre vågor.
Arktis är generellt sett en miljö med mycket låga mängder näringsämnen som kväve och fosfor. Dessa näringsämnen finns inte i oljan och oljeätande bakterier behöver därför hitta dem i vattnet. Få näringsämnen resulterar i minskad aktivitet hos de oljeätande bakterierna.
Partikelbildning, solljus och anpassning
Massiva växtplankton (alger) blommar och suspenderade mineralpartiklar som frigörs av glaciärer förekommer under den arktiska våren och sommaren. Koncentrationerna av partiklar från glaciärutlopp och algblomningar i arktiska vatten kan vara magnituder högre än i Mexikanska golfen, där växtplankton, partiklar och oljedroppar håller ihop och sjunker till havsbotten, som bildade en "smutsig snöstorm" under oljeutsläppet Deepwater Horizon 2010. Mikrobiell nedbrytning av olja på havsbotten är mycket långsammare än i vattenpelaren.
Tidigare oljekatastrofer har visat att endast 15 till 25 procent av oljan effektivt kan avlägsnas från de marina miljöerna. Kredit:Janne Fritt-Rasmussen
24-timmars solljus under den arktiska sommaren kan hjälpa mikroberna att bryta upp oljemolekyler i mindre bitar. Dock, det kan också göra oljeföreningarna mer giftiga för vattenlevande organismer. Mer studier krävs för att korrekt förstå effekten av solljus på oljeutsläpp i arktiska ekosystem.
Regelbundna små oljeutsläpp i andra marina vatten har anpassat ('lärt') mikrober att äta oljemolekyler. Dock, Arktis är fortfarande en mycket orörd miljö. Forskarna undersöker därför för närvarande om de mikrobiella populationerna som finns i Arktis har anpassat sig till nedbrytande oljeföreningar.
"Vi är särskilt oroade över att de giftigaste molekylerna i oljan, såsom polycykliska aromatiska kolväten, kan vara det svåraste att bryta ner, säger Leendert Vergeynst.
