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Auswirkungen von Ölkatastrophen durch die Schifffahrt auf die marine Umwelt

   
 
 

Tankerunfall vor der spanischen Küste


I Grundsätzliches

Erdöl besteht aus einer Mischung aus Tausenden verschiedener Stoffe (Kohlenwasserstoffe, Schwefelverbindungen, Heterocyclen), die sich in ihren Eigenschaften z.T. erheblich unterscheiden. Das Verhalten des Öls in der Umwelt ist abhängig von

  • physikalischen Eigenschaften (Siedepunkt, Wasserlöslichkeit)
  • chemischen Eigenschaften (chemische und photochemische Abbaubarkeit, Toxizität)
  • biochemischen Eigenschaften (biol. Abbaubarkeit, Bioakkumulationsfähigkeit).

Da sich Öle aus verschiedenen Abbauregionen in ihrer Zusammensetzung unterscheiden, sind auch die Gesamteigenschaften der Öle unterschiedlich. Das Verhalten von Öl in der Umwelt folgt immer den gleichen Gesetzmäßigkeiten, doch kann die Bedeutung einzelner Prozesse von Öl zu Öl unterschiedlich sein.

II Verhalten von Öl in der marinen Umwelt

Erdöl, das in die Meeresumwelt gelangt, schwimmt zunächst auf der Wasseroberfläche, da sein spezifisches Gewicht (0,7 bis 0,99 g/cm3) geringer ist als das von Meerwasser (> 1) und bildet dort einen mehr oder weniger dicken Ölfilm aus.

Durch Wellenbewegung und Strömungen findet ein horizontaler Transport auf dem Wasser statt, bei dem sich das Öl außerdem flächenmäßig ausdehnt, der Ölfilm wird dadurch dünner.

In Abhängigkeit von den physikalischen und chemischen Eigenschaften gehen Teile dieses Öl-Films in die benachbarten Umweltkompartimente (Luft und Wasser) über. Das Ausmaß und die Geschwindigkeit dieser Übergänge - also Verdampfung und Lösung des Öls - hängen von den Eigenschaften des Öls und in entscheidendem Maß von den herrschenden Umweltbedingungen (Wind, Wellen, Temperatur) ab.

Je höher die Temperatur, je größer die Windstärke und je höher die Wellen sind, desto größer wird der Anteil des Öls sein, der verdampft, gelöst und dispergiert wird (feine Verteilung im Wasser). Als Folge davon wird umso weniger Öl in dem auf dem Wasser schwimmenden Ölfilm verbleiben.

Neben diesen Verteilungsprozessen können einige der auf der Wasseroberfläche schwimmenden Ölbestandteile chemisch und photochemisch abgebaut werden. Der größte Teil des Öls unterliegt außerdem einem biologischen Abbau durch spezielle, ölabbauende Bakterien. Dieser Vorgang ist vor allem für die im Wasser gelösten und dispergierten Öl-Anteile von Bedeutung.

Die beschriebenen Prozesse haben den Effekt, dass insbesondere die leicht flüchtigen und leicht löslichen Bestandteile aus dem Ölfilm entfernt werden und das zurückbleibende Öl immer zähflüssiger (viskoser) und schwerer wird. Schließlich klumpt es zu Teerklumpen (tar balls) zusammen, die zunächst noch klebrig, im Laufe der Zeit jedoch immer fester werden, so dass letztlich eine Art organischer Stein übrig bleibt.

Die Prozesse im Einzelnen:

Verdampfung

Die Verdampfung ist vor allem in den ersten Stunden und Tagen von Bedeutung. Rohöl verdampft zwischen 30 und 50 % (Gewichtsteile). Dadurch können einige der Stoffe (z.B. aromatische Kohlenwasserstoffe) ihre toxische Wirkung in der Luft ausüben (z.B. gegenüber der Bevölkerung an der Küste oder den Öl-Bekämpfungsmannschaften).

Lösung

Besser wasserlöslich sind insbesondere aromatische Kohlenwasserstoffe mit geringem Molekulargewicht. Der Anteil dieser Stoffe im Rohöl liegt zwischen 1 und 10 %. Diese Stoffe weisen zugleich auch eine hohe akute Toxizität gegenüber Meeresorganismen auf, werden aber auch relativ leicht abgebaut.

Dispergierung, Emulsionsbildung

Die feine Verteilung von Öl in Wasser bzw. umgekehrt von Wasser in Öl führt zu feinen Tröpfchen bzw. zu einer relativ zähflüssigen Masse (chocolate mousse), die aufgrund des größeren spezifischen Gewichts unter die Wasseroberfläche absinken kann. Auch das dispergierte Öl ist dem biologischen Abbau zugänglich. Der Vorgang der Dispergierung ist in den ersten Stunden und Tagen von größter Bedeutung.

Mit Hilfe bestimmter Chemikalien (Dispergatoren) ist es möglich, den Dispergierungsvorgang zu beschleunigen und den Anteil des dispergierten Öls zu erhöhen. Der Vorteil davon ist, dass das Öl von der Wasseroberfläche verschwindet. Durch die Dispergierung wird jedoch die Ölkonzentration im Wasser erhöht, wodurch hier Probleme durch die Toxizität des Öls verstärkt werden. Andererseits kann hierdurch der Abbau auch wieder beschleunigt werden. Aufgrund des zweifelhaften Nutzens wird der Einsatz von Dispergatoren von deutschen Ölbekämpfern abgelehnt.

Biologischer und chemischer Abbau

Mengenmäßig am bedeutendsten ist der biologische Abbau. Diesem Abbau besonders leicht zugänglich sind die (wenig toxischen) Alkane und die stärker toxischen leichten Aromaten. Zusammen entsprechen diese Gruppen etwa 60 % des Öls. Der Ölabbau ist temperaturabhängig; bei einer Wassertemperatur von 20° C ist er ca. 4 mal schneller als bei 0° C.

Es ist nicht notwendig, das Öl oder Wasser mit speziellen Bakterien zu impfen, da die Bakterien überall in der Umwelt vorhanden sind. Bei Vorliegen eines Öl-Angebots (durch einen Unfall) haben diese Bakterien einen Selektionsvorteil und vermehren sich bevorzugt. Da die Bakterien für den Abbau sowohl Sauerstoff als auch Nährstoffe benötigen, kann ein Mangel limitierend wirken. Besonders rasch wird daher Öl in verdünnter Lösung abgebaut, in der sowohl Sauerstoff als auch Nährstoffe ausreichend vorhanden sind. So werden Öl-Konzentrationen in der Größenordnung der nach dem MARPOL-Übereinkommen zulässigen Einlassrate für ölhaltige Gemische (15 bis 100 ppm) innerhalb weniger Stunden bis Tage zu über 90 % abgebaut. Ca. 5 bis 10 % des Öls (höher molekulare Bestandteile) können biologisch nicht abgebaut werden.

III Auswirkungen von Öl in der Umwelt

Öl kann die Umwelt auf zwei sehr unterschiedliche Weisen schädigen:

1. physikalisch, durch Überziehen empfindlicher Oberflächen von Flora und Fauna mit einem undurchlässigen, klebrigen Ölfilm

2. chemisch, aufgrund der toxischen Eigenschaften seiner Bestandteile.

Die erste Wirkung ist der primäre für jedermann sichtbare Effekt, der auch in der Öffentlichkeit hauptsächlich beachtet wird. Betroffen werden hierdurch alle Organismen, die auf der Wasseroberfläche leben und dadurch mit dem Ölfilm in Kontakt geraten (Vögel, Seehunde), sowie die Organismen, die an den Küsten mit angestrandetem Öl in Berührung kommen (Vögel, Krebse, etc., aber auch Pflanzen). Die Wirkung beruht nicht auf der Giftigkeit des Öls, sondern darauf, dass lebenswichtige Poren und Membranen verstopft werden. Die Wirkung setzt unmittelbar nach Auslaufen des Öls ein und wirkt mittelfristig nach - solange, bis das Öl nicht mehr klebt. Feste, gealterte Teerklumpen sind dagegen harmlos.

Die toxischen Eigenschaften des Öls entfalten sich vor allem im Wasser und wirken i.a. langsamer. Sie sind weniger spektakulär und schwieriger nachzuweisen. Insbesondere Langzeiteffekte, subtoxische Effekte oder krebserregende Wirkungen sind nicht unmittelbar sichtbar und erfordern aufwendigere Untersuchungen. Da die toxischen Effekte praktisch nur im Wasser auftreten, dort aber auch der Abbau am schnellsten ist, sind die akuten Effekte relativ kurzfristig.

Die Auswirkungen und Schäden von Tankerunfällen sind von vielen Umweltbedingungen abhängig, die sich zum Teil gegenseitig beeinflussen, sie sind daher nicht exakt zu berechnen. Es ist leicht nachvollziehbar, dass die Schädigungen umso höher sind, je länger und je massiver hohe Ölkonzentrationen auf die Umwelt einwirken. Alle Faktoren, die zu einer Verringerung der Ölkonzentration führen können, sind folglich von Vorteil. Dazu zählen zum einen die Bekämpfung einer Ölverschmutzung durch Abschöpfen des Öls, zum anderen die Selbstreinigungskräfte der Natur. Diese werden durch hohe Temperaturen (Verdampfung, Abbau), starke Winde und hohe Wellenenergien (Verdampfung, Verteilung, Lösung, Dispersion) verstärkt.

Da die Auswirkungen von Ölverschmutzungen von so vielen Umweltbedingungen abhängen, müssen sie für jeden Fall einzeln betrachtet werden.

Wattenmeer-Küste

Die deutsche Nordsee-Küste mit seinen vorgelagerten Wattengebieten zählt zu den besonders gefährdeten und sensitiven Küsten. Es liegt hier ein besonders wertvolles und empfindliches Ökosystem vor, in dem eine hohe biologische Vielfalt herrscht. Aufgrund des hohen Nahrungsangebotes überwintern und brüten zahlreiche Vögel. Dieses Gebiet würde besonders nachhaltig von einer Ölkatastrophe beeinflusst. Durch die flache, sandige Küste verölt eine weitaus größere Fläche als bei einer Steilküste, außerdem wird dadurch die Wellenenergie gebremst ("low energy coast"), so dass die Auswaschwirkung der Brandung schwächer ausgeprägt ist. Dadurch, dass durch die Gezeiten weite Gebiete immer wieder trocken fallen, kann das Öl in den Untergrund einsickern oder von Sand überdeckt werden, wodurch der biologische und chemische Abbau des Öls stark verlangsamt wird.

 

Tanker-Unfall vor der spanischen Küste Mitte November

Bei dem Öl handelt es sich um Schweröl der russischen Klassifizierung M-100 (Masud). Dieses ist ökologisch gesehen besonders problematisch, da es sich um ein hochsiedendes Rückstandsöl mit einem sehr hohem Gehalt an Aromaten handelt. Solche schweren Heizöle weisen eine höhere Persistenz in der Umwelt auf. Eine Verringerung des Öls in der Meeresumwelt durch Verdampfung ist aufgrund des hohen Siedebereichs gering (geschätzt 2 bis 5 %). Auch mit einem raschen biologischen Abbau kann nicht gerechnet werden, da der Anteil an leicht abbaubaren Stoffen geringer ist als beispielsweise bei Rohölen. Durch den hohen Aromatengehalt ist von einer hohen Toxizität auszugehen.

Eine Analyse des Öls wurde von dem französischen Institut Le Cedre, Brest, durchgeführt und ist im Internet unter
"Connaissance du produit Analyses et étude du comportement du fuel du Prestige"
zu finden.

Bemerkenswert ist eine dort angegebene Tabelle, die zeigt, dass bei den Tankerunfällen der jüngsten Zeit ähnliche Produkte beteiligt waren:

Gesättigte KW

Aromaten

Extrem hochsiedende Verbindungen (Asphaltene)

Prestige (November 2002)

30,5

40,1

29,4

Erika (Dez. 1999)

22,2

55,6

22,2

Baltic Carrier (März 2001)

40,9

37,9

21,2

Bekämpfungsschiffe, u.a. die "Neuwerk", die bereits bei den beiden vorangegangenen Unfällen eingesetzt war, konnten sich vorher auf die zu erwartenden Verhältnisse einstellen (Aufnahme von sehr zähflüssigem Öl). Nach Presseberichten sollen Anfang Dezember von den Bekämpfungsschiffen bereits 5000 t Öl aufgenommen worden sein.

Meldungen über die ausgelaufene Ölmenge liegen weit auseinander (10000 bis 20000 t). Es ist allerdings zu bedenken, dass die auf dem Meer treibende und an die Strände gelangende schwarze Masse eine Wasser-in-Öl-Emulsion darstellt. Nach den von Le-Cedre durchgeführten Analysen beträgt der Wasseranteil 45% (5-7 Tage nach Auslaufen des Öls). Das Volumen des ausgelaufenen Öls hat sich damit praktisch verdoppelt.

Es war zunächst nicht vorher zu sehen, was, was mit dem Öl passiert, das beim Untergang des Schiffes mit in die Tiefe gerissen worden ist. Die spanischen Behörden gingen zunächst davon aus, bzw. sie hofften, dass sich das Öl verklumpt und auf dem Meeresboden bleibt.

Vom einem U-Boot aufgenommene Bilder zeigen allerdings wenige Tage später, dass an einigen Stellen langsam Öl aus dem Wrack ausläuft und nach oben steigt. Die Zahl der beobachteten Löcher und Risse, aus denen Öl austrat, vergrößerte sich ständig. Drei Wochen nach dem Untergang des Schiffes wurde geschätzt, dass pro Tag etwa 125 t Öl auslaufen und nach oben steigen.

Von der "Neuwerk" wurden Ölproben gezogen, die im BSH analysiert wurden. Damit wurde ein "Fingerabdruck" des Öls gespeichert. Über einen Probenvergleich kann damit die Frage beantwortet werden, ob spätere Verschmutzungen von dem gesunkenen Schiff stammen oder nicht.

Abbildung 1 Ölverunreinigung, Copyright Wasser- und Schifffahrtsamt Cuxhaven

Abbildung 2 Ölverunreinigung, Copyright Wasser- und Schifffahrtsamt Cuxhaven

Abbildung 3 Ölverunreinigung, Copyright Wasser- und Schifffahrtsamt Cuxhaven
 

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 © 2017 Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie Aktualisiert am: 01.08.2011 13:06:36  
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