Oil spill effects on marine environment

Oh the occasion of the accident of the Russian fishing boat called Oleg Naydenov close to Grand Canary (Spain), the article of this week is about the effects of petroleum on marine environment. Here, I am going to talk about the origin of the petroleum in the sea, which are the transformations that suffer and the effects on marine fauna and flora. 

INTRODUCTION

The accident of the Russian fishing boat called Oleg Naydenov off of Grand Canary, which has finished with its sinking, is causing the appearance of oil in an area of 12 square km. The reason is that it sank with more than 1,400 tonnes of oil, 30 of diesel oil and 65 more of lubricant.

ORIGIN OF HYDROCARBONS IN THE SEA

Despite oil tanker accidents have a huge impact in the media, they represent a small portion of the amount of hydrocarbons that get in the sea. In general terms, these are the main sources of petroleum in the sea:

• Industrial discharges and urban dredging: 37%.
• Boat’s operations: 33%.
• Oil tanker accidents: 12%.
• Atmosphere: 9%.
• Natural sources: 7%.
• Exploration and production of hydrocarbons: 2%.

Although this values can vary depending of the sources, in general they represent quite good the proportions. It has been estimated that, each year, are poured into the sea 3,800 millions of litres of hydrocarbon, equivalent to 1,500 Olympic pools.

HYDROCARBON TRANSFORMATIONS IN THE SEA

When hydrocarbons are spilled into the sea (accidentally or deliberately), their features and shape change. This changes are physical, chemical and biological. This are the mechanisms:

1. Evaporation: it allows that certain substances of the hydrocarbons go to the atmosphere, reducing about 40% its volume just in the first day. In any case, the surrounding atmosphere will be flammable.
2. Dispersion: it consists on the fragmentation of the oil patch into small drops. When these drops are small enough, they remain in suspension and they mix with water and favours the biodegradation and sedimentation.

   

   Oil dispersion is positive because it allows the biodegradation (Picture from Ecosfera)

3. Emulsification: consists on the absorption of water so the hydrocarbon’s volume increases between 3 and 4 times. This hampers the oxidation and biodegradation.
4. Solution: depending on the product’s composition, the water temperature and its agitation. Only the more volatile components can be dissolved.
5. Oxidation: the effect of the oxidation can produce a compound that is easier or more difficult to degrade.
6. Sedimentation: consists on the down vertical displacement of the hydrocarbon’s particles. Depending on its density (with respect to water), the size and the agitation of the sea.
7. Biodegradation: consists on the elimination of hydrocarbons by living beings, like bacteria and fungus.

PETROLEUM’S EFFECTS ON MARINE ENVIRONMENT

As we have said in the beginning of the post, the main goal of this is to comment which are the effects of petroleum (and other hydrocarbons) on marine fauna and flora. Let’s start!

The effects of petroleum on fauna are wide due to the high diversity of marine organisms. The main effects on the marine biodiversity are:

1. Direct contamination: petroleum sticks on feathers, fur and scales, what make difficult the thermal isolation, movements and other important functions. As a consequence, this kills fishes, marine mammals and birds.

   

   Marine mammals are effected by petroleum pollution (Picture from Channel Island)

2. Modification of gas exchange: the petroleum sheet reduces the content of oxygen in the water, what produce the dead of the plankton and fishes, what produce the dead of the organisms that feed on them.
3. Alteration of seafloor: when petroleum is placed over the seafloor kills and produce sublethal effects on benthonic flora and fauna.
4. Intoxication: petroleum poisons marine fauna, soaking into its digestive system and its skin and mucosa. The result is, on the one hand, the dead for suffocation and genetic disruptions on fishes, molluscs, marine mammals, reptiles and birds; and, on the other hand, the intoxification of other organisms like humans when they feed on them.

   

   Only a quarter part of the contaminated marine birds achieve the earth, the rest dead (Photo: Marine Photobank, Creative Commons).

5. Increase of the infections: because petroleum produces a reduction of the resistance to infections. This is specially important in birds because when they clean the feathers theirself, they swallow petroleum, so they present sublethal concentrations.
6. Negative effects on fertility, reproduction and propagation of fauna and flora.
7. Modification of the behaviour.
8. Destruction of food sources.
9. Incorporation of cancerous substances on food webs. 
10. Effects on the availability of light: we cannot forget that the petroleum patch in the sea surface produce an important reduction of light in the water column. This causes a reduction or elimination of photosynthesis, essential process for the maintenance of food webs because the algae growth depends on light, which is consumed by herbivorous (and so on) and produce an oxygen input into the water. Moreover, we have to take in consideration that algae communities are shelter for many larvae and youthful fishes.
11. Marine communities alteration: at community level, there is a gradient of vulnerability of oil spills. From less to more vulnerability, the communities are: exposed cliffs, exposed rock platforms, fine sand beaches, middle to big sand beaches, exposed tidal planes, big sand beaches, gravel beaches, protected rocky beaches, protected tidal planes, marshlands and mangroves, subtidal seafloors of sand and gravel, mud subtidal seafloors, batial and abyssal seafloors, infralittoral and circalittoral seafloors and reef corals.

REFERENCES

• Notes of the subject Ecotoxicology and marine pollution of the Master in Oceanography and Marine Environment Management of the University of Barcelona.
• EmerCoast Coast. “Training on marine pollution risks. Environmental risks in the littoral and marine environments”.
• Course”Marine Pollution” from EuroInnova.
• Greenpeace (2012). Environmental impact of petroleum (Brochuere).

Efecte dels abocaments de petroli al medi marí

En motiu de l’accident del pesquer rus Oleg Naydenov prop de Gran Canària, l’article d’aquesta setmana tracta sobre els efectes que té el petroli al medi marí. Aquí s’explicarà quin és l’origen del petroli al mar, quines transformacions pateix i els seus efectes sobre la fauna i flora. 

INTRODUCCIÓ

L’accident del pesquer rus Oleg Naydenov a 25 km al sud de Gran Canària, que ha acabat amb el seu enfonsament, està provocant l’aparició de combustible en una àrea d’uns 12 km quadrats. El motiu és que es va enfonsar amb més de 1.400 tones de fuel, 30 de gasoil i 65 més de lubricant. Recorda que en aquesta entrada vam parlar del què són les prospeccions sísmiques (un métode d’exploració d’hidrocarburs) i els seus impactes en la biodiversitat marina.

ORIGEN DELS HIDROCARBURS AL MAR

Malgrat els accidents de petrolers i altres embarcacions tenen un gran ressò als mitjans de comunicació, representen una petita part del total dels hidrocarburs que arriben al mar. A grans trets, aquestes són les principals fonts de petroli al mar:

• Descàrregues industrials i drenatge urbà: 37%.
• Operacions de les embarcacions: 33%.
• Accidents de petrolers: 12%.
• Atmosfera: 9%.
• Fonts naturals: 7%.
• Exploració i producció d’hidrocarburs: 2%.

Tot i que aquests valors poden variar d’unes fonts a unes altres, en general representen prou bé les proporcions. S’ha estimat que, cada any, entren al mar 3.800 milions de litres d’hidrocarburs, equivalent a 1.500 piscines olímpiques.

TRANSFORMACIÓ DELS HIDROCARBURS AL MAR

Un cop els hidrocarburs han estat abocats al mar (accidentalment o deliberadament), les seves característiques i forma canvien amb el temps. Aquests canvis són tant físics, químics com biològics. En conjunt es coneixen com a processos de intemperització. Aquests mecanismes són:

1. Evaporació: permet que certes substàncies dels hidrocarburs passin a l’atmosfera, permetent la pèrdua del 40% del seu volum el primer dia segons els casos. De tota manera, l’atmosfera de l’entorn serà inflamable.
2. Dispersió: consisteix en el trencament de la taca en petites gotes menors. Quan són suficientment petites, romanen en suspensió i es barregen amb la columna d’aigua i afavoreix que hi tingui lloc la biodegradació i la sedimentació.

   

   La dispersió del petroli té un efecte positiu, doncs afavoreix la seva biodegradació (Foto extreta de Ecosfera).

3. Emulsionament: consisteix en l’absorció d’aigua per l’hidrocarbur de manera que augmenta el seu volum entre 3 i 4 vegades. Això impedeix que es pugui evaporar, no es dispersa ni es degrada per oxigenació o biodegradació.
4. Dissolució: depèn de la composició del producte de que es tracti, de la temperatura de l’aigua i de la seva agitació. Només els components més volàtils es poden dissoldre.
5. Oxidació: l’efecte de l’oxidació pot ser que es formi un compost que es degradi més fàcilment o que ho dificulti encara més.
6. Sedimentació: consisteix en el desplaçament vertical cap avall de les partícules d’hidrocarbur. Depèn de la seva densitat (respecte de l’aigua), de la mida de les partícules i de l’estat d’agitació del mar.
7. Biodegradació: consisteix en la eliminació d’hidrocarburs pels éssers vius, com ara bacteris i fongs.

EFECTE DEL PETROLI AL MEDI MARÍ

Com hem comentat al principi de l’article, l’objectiu principal és comentar quins són els efectes del petroli (i altres hidrocarburs) a la fauna i flora marines. Doncs som-hi!

Els efectes del petroli sobre la fauna són molt amplis degut a la gran diversitat d’organismes marins.  Els efectes principals del petroli sobre la biodiversitat marina són:

1. Contaminació directa: el petroli s’adhereix a les plomes, pelatge i escames, el que impedeix l’aïllament tèrmic, els moviments i altres funcions vitals dels éssers vius. Com a conseqüència, produeix la mort de peixos, mamífers marins i aus.

   

   Els mamífers marins es veuen efectats per la contaminació per petroli (Foto extreta de Channel Island)

2. Alteració de la circulació de gasos: la pel·lícula de petroli redueix el contingut d’oxigen a l’aigua, el que causa la mort del plàncton i peixos, que a la vegada provoca la mort dels organismes que s’alimenten d’ells.
3. Afectació dels fons marins: quan el petroli es diposita sobre el fons, mata i provoca efectes subletals sobre la fauna i flora bentòniques.
4. Intoxicació: El petroli enverina la fauna marina, penetrant al seu sistema digestiu, la seva coberta cutània i les mucoses. El resultat és, d’una banda, la mort per asfíxia i trastorns genètics de peixos, mol·luscs, mamífers marins, rèptils i aus; i, de l’altra, la intoxicació d’altres organismes com l’ésser humà, a l’ingerir animals que els acumulen als seus teixits. Per posar un exemple, en el cas de les aus marines, només una quarta part de les contaminades arriben a terra (ja siguin vives o mortes); la resta s’enfonsen al mar.

   

   Només una quarta part de les aus marines contaminades arriben a terra, la resta moren (Foto de Marine Photobank, Creative Commons).

5. Augment de les infeccions: degut a que el petroli causa una disminució de la resistència front a aquestes. Això es fa especialment important en aus ja que al netejar-se les plomes s’empassen petroli, de manera que poden presentar concentracions subletals.
6. Efectes negatius en la fertilitat, reproducció i propagació de la fauna i flora marina.
7. Alteracions del comportament. 
8. Destrucció de les fonts d’aliment.
9. Incorporació de substàncies cancerígenes a les xarxes tròfiques. 
10. Efectes sobre la disponibilitat de llum: No hem d’oblidar que una taca de petroli a la superfície del mar produeix una reducció important de llum en tota la columna d’aigua. Això produeix una reducció o impediment de la fotosíntesi, procés indispensable pel manteniment de les xarxes tròfiques doncs d’ella en depèn el creixement dels vegetals, que serveixen d’aliment als herbívors (i així successivament) i genera un aportament d’oxigen a l’aigua. A més, hem de tenir present que les comunitats algals són refugi per a moltes larves i juvenils de peixos.
11. Afectació de les comunitats marines: A nivell de comunitat, hi ha un gradient de vulnerabilitat als abocaments de petroli. De menys a més vulnerabilitat, les comunitats són: penya-segats exposats, plataformes rocoses exposades, platges de sorra fina, platges de sorra mitjana a grossa, planes mareals exposades, platges de sorra grossa i grava, platges de grava, costes rocoses protegides, planes mareals protegides, marismes i manglars, fons submareals de sorra i grava, fons submareals de fang, fons batials i abissals, fons infralitorals i circalitorals i esculls coral·lins.

REFERÈNCIES

• Apunts de l’assignatura Ecotoxicologia i contaminació marina del Màster en Oceanografia i Gestió del Medi Marí de la Universitat de Barcelona
• Curs EmerCoast. “Capacitació front a riscos per contaminació marina. Els riscos ambientals al medi litoral i marí”.
• Curs “Contaminació marina”, de EuroInnova.
• Greenpeace (2012). Impactes ambientals del petroli (Fulletó).

Efecto de los derrames de petróleo en el medio marino

En motivo del accidente del pesquero ruso Oleg Naydenov cerca de Gran Canaria, el artículo de esta semana trata sobre los efectos del petróleo sobre el medio marino. Aquí se explicará cuál es el origen del petróleo en el mar, qué transformaciones sufre y sus efectos sobre la fauna y flora. 

INTRODUCCIÓN

El accidente del pesquero ruso Oleg Naydenov a 25 km al sur de Gran Canaria, que ha terminado con su hundimiento, está provocando la aparición de combustible en un área de unos 12 km cuadrados. El motivo es que se hundió con más de 1.400 toneladas de fuel-oil, 30 de gasóleo y 65 más de lubricante. Recuerda que en una entrada hablamos de lo qué son las prospecciones sísmicas (un método de exploración de hidrocarburos) y sus impactos en la biodiversidad marina.

ORIGEN DE LOS HIDROCARBUROS EN EL MAR

A pesar de que los accidentes de petroleros y otras embarcaciones tienen un gran impacto en los medios de comunicación, representan una pequeña parte del total de los hidrocarburos que llegan al mar. A grandes rasgos, éstas son las principales fuentes de petróleo en el mar:

• Descargas industriales y dragado urbano: 37%.
• Operaciones de las embarcaciones: 33%.
• Accidentes de petroleros: 12%.
• Atmósfera: 9%.
• Fuentes naturales: 7%.
• Exploración y producción de hidrocarburos: 2%.

Aunque estos valores pueden variar de unas fuentes a otras, en general representan bastante bien las proporciones. Se ha estimado que, cada año, entran en el mar 3.800 millones de litros de hidrocarburos, equivalente a 1.500 piscinas olímpicas.

TRANSFORMACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS EN EL MAR

Un vez los hidrocarburos han estado derramados al mar (accidentalmente o deliberadamente), sus características y forma cambian con el tiempo. Estos cambios son tanto físicos, químicos como biológicos. En conjunto, se conocen como procesos de intemperización. Estos mecanismos son:

1. Evaporación: permite que ciertas sustancias de los hidrocarburos pasen a la atmósfera, permitiendo la pérdida del 40% de su volumen el primer día según los casos. De todos modos, la atmósfera del entorno será inflamable.
2. Dispersión: consiste en la fragmentación de la mancha en pequeñas gotas menores. Cuando son suficientemente pequeñas, permanecen en suspensión y se mezclan con la columna de agua y favorece que tenga lugar la biodegradación y la sedimentación.

   

   La dispersión del petróleo tiene un efecto positivo, pues favorece la biodegradación (Foto extraída de Ecosfera)

3. Emulsionamiento: consiste en la absorción de agua por el hidrocarburo de manera que aumenta su volumen entre 3 y 4 veces. Ésto impide que se pueda evaporar, no se dispersa ni se degrada por oxigenación o biodegradación.
4. Disolución: depende de la composición del producto de que se trate, de la temperatura del agua y de su agitación. Sólo los componentes más volátiles se pueden disolver.
5. Oxidación: el efecto de la oxidación puede ser que se forme un compuesto que se degrade más fácilmente o que lo dificulte aún más.
6. Sedimentación: consiste en el desplazamiento vertical hacia abajo de las partículas de hidrocarburo. Depende de su densidad (respecto del agua), del tamaño de las partículas y del estado de agitación del mar.
7. Biodegradación: consiste en la eliminación de hidrocarburos por los seres vivos, como bacterias y hongos.

EFECTO DEL PETRÓLEO EN EL MEDIO MARINO

Como hemos comentado al principio del artículo, el objetivo principal es comentar cuáles son los efectos del petróleo (y otros hidrocarburos) sobre la fauna y flora marinas. Vamos a ello!

Los efectos del petróleo sobre la fauna son muy amplios debido a la gran diversidad de organismos marinos. Los efectos principales sobre la biodiversidad marina son:

1. Contaminación directa: el petróleo se adhiere en las plumas, pelaje y escamas, lo que impide el aislamiento térmico, los movimientos y otras funciones vitales de los seres vivos. Como consecuencia, produce la muerte de peces, mamíferos marinos y aves.

   

   Els mamífers marins es veuen efectats per la contaminació per petroli (Foto extreta de Channel Island)

2. Alteración de la circulación de gases: la película de petróleo reduce el contenido de oxígeno del agua, lo que causa la muerte del plancton y peces, que a la vez provoca la muerte de los organismos que se alimentan de ellos.
3. Afectación de los fondos marinos: cuando el petróleo se deposita en el fondo, mata y provoca efectos subletales sobre la fauna y flora bentónicas.
4. Intoxicación: El petróleo envenena la fauna marina, penetrando en su sistema digestivo, su cobertura cutánea y las mucosas. El resultado es, por un lado, la muerte por asfixia y trastornos genéticos de peces, moluscos, mamíferos marinos, reptiles y aves; y, por el otro, la intoxicación de otros organismos como el ser humano, al ingerir animales que los acumulan en sus tejidos. Por poner un ejemplo, en el caso de las aves marinas, sólo una cuarta parte de las contaminadas llegan a tierra (vivas o muertas); el resto se hunden en el mar.

   

   Sólo una cuarta parte de las aves marinas contaminadas llegan a tierra, el resto mueren (Foto de Marine Photobank, Creative Commons).

5. Aumento de las infecciones: debido a que el petróleo causa una disminución de la resistencia frente a éstas. Ésto se hace especialmente importante en aves ya que al limpiarse las plumas tragan petróleo, de manera que pueden presentar concentraciones subletales.
6. Efectos negativos en la fertilidad, reproducción y propagación de la fauna y flora marina.
7. Alteraciones del comportamiento. 
8. Destrucción de las fuentes del alimento.
9. Incorporación de sustancias cancerígenas en las redes tróficas. 
10. Efectos sobre la disponibilidad de luz: no hay que olvidar que la mancha de petróleo en la superficie del mar produce una reducción importante de luz en toda la columna de agua. Ésto produce una reducción o eliminación de la fotosíntesis, proceso indispensable para el mantenimiento de las redes tróficas pues de ella dependen el crecimiento de los vegetales, que sirven de alimento para los herbívoros (y así sucesivamente) y genera un aporte de oxígeno al agua. Además, hemos de tener presente que las comunidades algales son refugio para muchas larvas y juveniles de peces.
11. Afectación de las comunidades marinas: a nivel de comunidad, hay un gradiente de vulnerabilidad de los derrames de petróleo. De menos a más vulnerabilidad, las comunidades son: acantilados expuestos, plataformas rocosas expuestas, playas de arena fina, playas de arena mediana a grande, planas mareales expuestas, playas de arena grande y grava, playas de grava, costas rocosas protegidas, planas mareales protegidas, marismas y manglares, fondos submareales de arena y grava, fondos submareales de lodo, fondos batiales y abisales, fondos infralitorales y circalitoriales y arrecifes coralinos.

REFERENCIAS

• Apuntes de la asignatura Ecotoxicología y contaminación marina del Máster en Oceanografía y Gestión del Medio Marino de la Universidad de Barcelona
• Curso EmerCoast. “Capacitación fronte a riesgos por contaminación marina. Los riesgos ambientales en el medio litoral y marino”.
• Curso “Contaminación marina”, de EuroInnova.
• Greenpeace (2012). Impacto ambientales del petróleo (Folleto).