2.8 Olía í sjónum

Talsvert magn af olíu fer í sjóinn á hverju ári. Talið er að magnið sé um 1,3 milljónir tonna (eða á bilinu 0,5-8,3 milljónir tonna). Þar sem uppspretturnar eru margar og dreifðar er mjög erfitt er að áætla heildarmagnið og því er óvissan veruleg. Eins geta einstök óhöpp vegið mjög þungt. Skipta má helstu uppsprettum olíumengunar í sjónum í þrjá flokka:

  • náttúrulegar uppsprettur,
  • losun frá sjávartengdri starfsemi og
  • losun frá starfsemi í landi.

Með náttúrulegum uppsprettum er átt við náttúrulegt aðstreymi olíu í sjóinn þar sem olía kemur upp á sjávarbotni eða á landi og rennur til sjávar.

Mynd 2.9. Olíuflekkur á sjó.

Undir losun frá sjávartengdri starfsemi falla í fyrsta lagi óhöpp vegna olíuflutningaskipa, annarra skipa, olíuborpalla og olíuleiðslna. Talið er að á áratugnum 1970-1980 hafi að meðaltali 3 milljónir tonna af olíu runnið í sjóinn árlega í um 25 slysum olíuflutningaskipa. Síðan þá hefur stórum óhöppum sem betur fer fækkað mikið og sömuleiðis hefur minni olía sloppið í sjóinn vegna óhappa olíuflutningaskipa (mynd 2.10), þrátt fyrir að olíuflutningar hafi aukist gríðarlega. Í öðru lagi er um að ræða viljandi losun tengda rekstri skipa, olíuborpalla og olíuleiðslna. Á síðustu áratugum hafa verið settar mun strangari reglur um losun olíu í sjó vegna slíkrar starfsemi og eftirlit aukið. Á móti kemur að skipaumferð og olíuvinnsla hefur aukist mikið. Væntanlega hafa hertar reglur skilað sér í minni losun, þó að erfitt sé að segja til um það þegar tölfræðin er ónákvæm. Í þriðja lagi er um að ræða loftborin mengunarefni (rokgjörn lífræn efni, fjölhringja arómatísk kolvetni) sem lenda í sjónum.

Mynd 2.10. Fjöldi stórra olíuslysa af völdum olíuflutningaskipa frá 1970 til 2019 (vinstra megin) og magn olíu sem lenti í sjónum á sama tímabili (hægra megin).

Undir losun frá starfsemi í landi fellur afrennsli með ám og úr skólpleiðslum, losun vegna ómeðhöndlaðs eða ófullnægjandi meðhöndlaðs affallsvatns frá iðnaði við strönd og losun vegna slysa og hefðbundins rekstrar olíuhreinsistöðva og olíubirgðastöðva. Þá falla loftborin mengunarefni frá landi í sjóinn vegna olíumeðhöndlunar og olíubrennslu (bílaumferð). Reglur varðandi losun frá starfsemi í landi hafa verið hertar mikið síðustu ár og áratugi.

2.8.1 Veðrun og afdrif olíu í sjó

Hluti olíunnar í sjónum kemur frá náttúrulegum uppsprettum annars vegar og dreifðum uppsprettum hins vegar. Sú mengun dreifist alla jafna yfir stórt svæði og langan tíma og veldur því ekki eins afgerandi áhrifum og olíumengun sem rekja má til slysa.

Þegar olía lendir í sjó fara af stað ýmis ferli sem stuðla að dreifingu og niðurbroti olíunnar. Dæmi um þetta eru útbreiðsla, uppgufun, dreifing, myndun kvoðulausnar, uppleysing, ljósniðurbrot og lífrænt niðurbrot. Vægi hvers ferlis er breytilegt eftir tíma, tegund olíu og fleiri þáttum. Skoðum nú afdrif olíuflekks sem lent hefur í sjónum vegna slyss.

Mynd 2.11. Afdrif olíuflekks í sjó.

Útbreiðsla

Olía byrjar að breiðast út á yfirborði sjávar um leið og hún lendir í sjónum. Hversu hratt það gerist fer eftir magni olíunnar og seigju hennar. Olía með litla seigju breiðist mun hraðar út en olía með mikla seigju. Til að byrja með breiðist olían út sem samfelldur flekkur en brotnar fljótlega upp. Sá hluti olíunnar sem er nánast fast efni (þyngstu eimingarefnin og tjöruhlutinn) eða vökvi með mikla seigju brotnar í búta eða hluta sem færast í sundur. Þessir bútar geta verið nokkrir cm á þykkt. Hraði útbreiðslunnar er háður öldugangi og hafstraumum. Mikill öldugangur og sterkir straumar leiða til hraðari útbreiðslu.

Uppgufun

Rokgjarnasti hluti olíunnar gufar upp í andrúmsloftið, en hraði uppgufunar er háður lofthita og vindhraða. Uppgufunin er hraðari eftir því sem olían hefur hærra hlutfall af eimingarefnum með lágt suðumark. Almennt má segja að þeir hlutar olíunnar sem hafa lægra suðumark en 200°C gufi upp innan sólarhrings við tempraðar veðuraðstæður. Eins og sjá má á mynd 2.8 er t.d. um 60% hráolíunnar í flokki 1 með suðumark undir 200°C en þetta hlutfall er aðeins um 5% hjá hráolíunni í flokki 4. Því stærra sem yfirborðsflatarmál olíuflekksins er, því meiri verður uppgufun léttu eimingarefnanna. Hraði útbreiðslu olíunnar fyrst eftir óhappið hefur því einnig áhrif á uppgufunina. Öldugangur, mikill vindur og hár loft- og sjávarhiti eykur einnig uppgufun. Þær olíuleifar sem eftir verða þegar uppgufun hefur átt sér stað, hafa meiri eðlisþyngd og meiri seigju. Þessir þættir hafa áhrif á frekari veðrun olíunnar sem og hvaða aðferðir hægt er að beita við hreinsun.

Olíuflekkur úr unnum olíuvörum (t.d. steinolíu eða bensíni) getur gufað algjörlega upp á nokkrum klukkutímum. Léttar hráolíur geta minnkað um helming að umfangi á fyrsta sólarhringnum. Þegar óhöpp verða á lokuðum svæðum með svona rokgjarnar olíur er eld- og/eða sprengihættan mikil, auk þess sem heilsu fólks getur stafað hætta af. Lítil sprengihætta er af völdum þungra olíuefna. Hins vegar getur eldhætta stafað af þeim, t.d. ef eldur kemur upp í rusli sem gæti verið til staðar í olíuflekknum.

Dreifing

Hraði dreifingar er aðallega háður eðliseiginleikum olíunnar og aðstæðum á sjó. Hraðast dreifist lágseigju-olía í brotsjó. Öldur og iðustraumar við yfirborð sjávar geta valdið því að hluti eða allur flekkurinn brotni upp í dropa af mismunandi stærðum, sem síðan blandast við efri lög sjávarins. Litlir dropar haldast í upplausn en stærri droparnir fljóta upp á yfirborð þar sem þeir annað hvort blandast öðrum dropum og endurmynda flekkinn eða breiðast út eins og þunn filma. Olía með mikla seigju hefur litla tilhneigingu til að dreifast.

Myndun kvoðulausnar

Mörg olíuefni taka upp vatn og mynda kvoðulausn þar sem vatn er í olíudropunum. Þetta ferli getur aukið rúmmál mengunarflekksins allt að fimmfalt. Olíur sem innihalda nikkel og/eða vanadíum í meira magni en 15 ppm eða asfalten í meira magni en 0,5% mynda kvoðulausn frekar en aðrar. Hraði kvoðumyndunar er háður vindhraða – því meiri sem vindurinn er því hraðar myndast kvoðan. Olíur með mikla seigju taka vatn síður upp en olíur með lægri seigju. Með tímanum, þegar olían hreyfist með öldum, minnka vatnsdroparnir inni í olíudropunum og kvoðan verður seigari. Á sama tíma falla tjöruefni út úr olíunni og mynda einskonar húð utan um vatnsdropana. Þetta eykur stöðugleika kvoðulausnarinnar. Stöðug kvoðulausn getur innihaldið 70-80% vatn (sjó) og er oft hálfpartinn eins og fast efni. Liturinn á „þroskaðri“ kvoðulausn er rauðbrúnn eða jafnvel út í appelsínugult. Slík kvoðulausn er afar þrávirk og getur viðhaldist í mjög langan tíma. Óstöðugri kvoðulausnir skiljast í sundur í olíu og vatn ef þær hitna fyrir tilstilli sólarljóss í ládauðum sjó eða þegar þær berast á strönd, ef það á annað borð gerist.

Myndun kvoðulausnar dregur úr áhrifum annarrar veðrunar og er helsta ástæða þess að létt og meðalþung hráolía verður þrávirk á yfirborði sjávar eða við strendur.

Mynd 2.12. Til vinstri má sjá kvoðulausn á rúmsjó og í miðjunni kvoðulausn við strönd. Á myndinni lengst til hægri má sjá hvernig hálfstorknaðir olíuflekkir hafa myndast þar sem olía hefur lent í sjó sem er kaldari en rennslismark olíunnar. Í þessu tilfelli er um að ræða hráolíu með rennslismark 33°C og sjó við 28°C.

Uppleysing

Hraði og umfang uppleysingar olíu í sjó er háð samsetningu olíunnar, útbreiðslu, sjávarhita, iðustraumum og umfangi dreifingar. Þyngri eimingarhlutar hráolíu eru nánast óleysanlegir í vatni. Léttari eimingarhlutarnir, sér í lagi arómatísk vetniskolefni eins og bensen og tólúen, leysast hins vegar upp að vissu marki. Á sama tíma eru þetta rokgjörnustu efnin og gufa yfirleitt upp um 10 til 1000 sinnum hraðar en þau leysast upp. Styrkur þeirra í sjó er því yfirleitt minni en 1 ppm. Uppleysing á því ekki stóran þátt í að fjarlægja olíu af sjávaryfirborði.

Ljósniðurbrot

Olía er gerð úr vetniskolefnum og vetniskolefni geta hvarfast við súrefni (oxun). Slík efnahvörf geta leitt annars vegar til myndunar á uppleysanlegum efnum og hins vegar á þrávirkum tjöruefnum. Sólarljós ýtir undir oxun en jafnvel þótt sólar njóti við eru heildaráhrif ljósniðurbrots lítil í veðrunarferlinu. Þykk lög af mjög seigri olíu, eða olíukvoðu oxast frekar í þrávirkar leifar en brotna lítið niður. Þetta stafar af því að í ferlinu verða til þung efnasambönd  sem mynda verndandi yfirborðslag (þ.e. yfirborðslag sem verndar olíuflekkinn fyrir frekara niðurbroti).

Setmyndun og botnfall

Setagnir og lífrænt efni í upplausn í sjónum geta sest á olíudropa sem dreifðir eru í sjónum – og þá geta olíudroparnir orðið nægilega eðlisþungir til að sökkva til botns. Grunnsævi og árósar hafa oft mikið magn slíkra svifagna og þar myndast því kjöraðstæður fyrir setmyndun olíukenndra agna. Plöntu- og dýrasvif geta tekið olíuna upp. Þannig getur olían endað sem hluti af úrgangsefnum svifsins og sokkið með þeim til botns. Vindborinn sandur eða aska getur einnig sest á olíudropa og valdið setmyndun.

Flestar olíur eru nægjanlega eðlisléttar til að fljóta á vatni nema þær verði fyrir áhrifum þyngri agna. Sumar olíur, þungar hráolíur, þungar eldsneytisolíur og olíukvoður hafa eðlisþyngd sem er nálægt eðlisþyngd sjávar, þannig að lítið þarf af setögnum eða áfoki til að þær botnfalli. Örfáar þungaolíur hafa meiri eðlisþyngd en sjór og þær botnfalla. Sumar olíur geta sokkið til botns eftir íkveikju, þar sem eldurinn brennir léttari efnunum á sama tíma og þung efni myndast vegna hitans.

Í ólgusjó getur lag af vatni flætt yfir eðlisþunga olíu. Viðkomandi olíuflekkur getur þá verið í talsverðan tíma fyrir neðan sjávarmál og því erfitt að finna hann. Þegar veður lægir og öldugangur minnkar flýtur flekkurinn aftur upp á yfirborð.

Setmyndun er ein helsta ástæða þess að olíumengun safnast fyrir í lífríki sjávar. Mjög fátítt er að setmyndun eigi sér stað annars staðar en á grunnsævi nálægt strönd, og þá aðallega vegna víxlverkunar við strandlengjuna og setagnir sem berast frá henni.

Lífrænt niðurbrot

Í sjónum lifa örverur sem geta nýtt sér olíu til vaxtar og viðhalds. Hér er um að ræða bakteríur, sveppi, þörunga og frumdýr, sem nýtt geta olíu sem kolefnis- og orkugjafa. Slíkar lífverur er að finna um heimshöfin en þær eru algengari þar sem náttúrlegt aðstreymi olíu á sér stað og á strandsvæðum þar sem stöðuga olíumengun er að finna. Eiginleikar olíunnar, hitastig og framboð súrefnis og næringarefna (N og P) hafa áhrif á hraða og umfang lífræns niðurbrots. Hver örverutegund brýtur yfirleitt niður ákveðin vetniskolefni, þannig að fyrir áframhaldandi niðurbrot þarf margar tegundir örvera sem vinna saman eða hver á eftir annarri. Úti á rúmsjó er yfirleitt lítið um þær örverur sem þarf í lífniðurbrotið, en þeim fjölgar þó tiltölulega hratt þegar olía er til staðar. Niðurbrot á sér þá stað þar til skortur verður á súrefni eða næringarefnum. Þó að örverur geti brotið niður mörg þeirra sambanda sem er að finna í hráolíu, eru stærstu og flóknustu sameindirnar illniðurbrjótanlegar.

Þar sem örverurnar þurfa næringarefni og súrefni til að geta nýtt sér olíuefnin, á lífrænt niðurbrot sér einungis stað í yfirborðslagi sjávar. Við myndun olíudropa úti á rúmsjó stækkar yfirborðið sem örverurnar geta athafnað sig á og því eykst niðurbrotið. Á hinn bóginn hefur þykkt olíulag við strandlengjuna eða fyrir ofan háfjöru takmarkað yfirborð og takmarkaða snertingu við vatn. Við slíkar aðstæður verður lífniðurbrot mjög hægt, þannig að olían getur verið til staðar í áratugi sé hún ekki fjarlægð.

Þar sem margir þættir hafa áhrif á lífniðurbrot er erfitt að spá fyrir um hversu miklu það skilar við niðurbrot á olíu. Lífniðurbrot getur ekki eytt olíu í miklu magni, en er til langs tíma ein helsta leiðin fyrir náttúrlega eyðingu á síðustu leifum olíu af strandlengjunni.

Samtvinnun mismunandi veðrunarferla

Þeir ferlar sem hér hafa verið nefndir fara allir í gang þegar olíuslys eiga sér stað, þó að hlutfallslegt vægi þeirra sé breytilegt eftir því sem tímanum vindur fram. Útbreiðsla, uppgufun, dreifing, myndun kvoðulausnar og uppleysing skipta mestu máli stuttu eftir slys. Ljósniðurbrot, setmyndun og lífniðurbrot eru hins vegar þeir ferlar sem ráða mestu um endanleg afdrif olíuflekksins. Dreifing annars vegar og myndun kvoðulausnar hins vegar hafa mjög ólík áhrif á afdrif olíuflekkja þar sem dreifing flytur olíu frá yfirborði sjávar og minnkar því olíuflekkinn en myndun kvoðulausnar eykur umfang hans og þrávirkni mengunarinnar. Þeir þættir sem hafa áhrif á hvort olía dreifist eða myndi kvoðulausn eru m.a:

  • aðstæður við slys (hraði og magn olíu sem sleppur út í umhverfið, hvort olían sé losuð í yfirborðslag eða á dýpi, o.fl.),
  • umhverfisaðstæður (hitastig, ástand sjávar, straumar, o.fl.) og
  • eðlis- og efnafræðilegir eiginleikar olíunnar.

Mikilvægt er að skilja víxlverkun mismunandi veðrunarferla til að hægt sé að sjá fyrir hvernig best er að bregðast við olíuleka.

2.8.2 Áhrif olíu á lífríki

Olía inniheldur sem fyrr segir mörg efnasambönd og eru sum þeirra skaðleg jafnvel í litlu magni en önnur ekki. Fjölhringja arómatísk vetniskolefni (PAH-efni) eru dæmi um eitruð innihaldsefni olíu, en þau geta m.a. valdið stökkbreytingum og krabbameini í mönnum og dýrum (sjá nánari umfjöllun um PAH í kafla 5.4). Hráolía, en einnig borvökvar og djúpvatn, geta innihaldið ýmsa eitraða málma, svo sem kvikasilfur, blý, arsen og kadmíum (sjá nánari umfjöllun um þungmálma í kafla 5.3). Þessir málmar hafa fundist í háum styrk í seti þar sem olíuslys hafa orðið. Efnasambönd á borð við PAH og þungmálma eru þrávirk og geta því safnast fyrir í lífverum. Olíuefni geta þannig haft eituráhrif á lífríki hafsins, spillt búsvæðum, skemmt sjávarfang og dregið verulega úr útivistargildi strandsvæða.

Sem fyrr segir leysast léttar og þunnfljótandi olíur á borð við bensín og dísilolíu betur upp í vatni en þyngri olíur (svartolía, hráolía), þó að líklegra sé að þessi efni gufi upp. Léttari olíurnar eiga fyrir vikið mun greiðari aðgang inn í lífríkið og geta þannig valdið miklum eituráhrifum. Arómatíski hluti olíunnar skerðir til að mynda virkni frumuhimna og hefur slæm áhrif á frjósemi hryggleysingja. Einnig hefur verið staðfest að ýmis olíuefni hafa áhrif á þróun hrogna og lirfa og hæfni þeirra til að lifa af.

Þyngri og seigari olía blandast vatnsmassanum mun verr. Hún flýtur ofan á og í efstu lögum sjávar og veldur mikilli yfirborðsmengun við strendur. Olían leggst á spendýr, fugla, skelfisk, fjörugróður, þara og lífríkið almennt.

Mynd 2.13. Olíumenguð skjaldbaka og höfrungur eftir slysið í Mexíkóflóa 2010.

Olía hefur einna mest áhrif á sjófugla. Fuglar þurfa að viðhalda háum og stöðugum líkamshita. Þegar olía klístrast á fjaðrir þeirra skemmast þær og hætta að vera vatnsheldar. Þar með minnkar einangrunin og fuglunum verður kalt. Olían þyngir auk þess fuglana og torveldar þeim þannig sund og fæðuöflun. Sé mengunin mikil verða fuglarnir á endanum svo þungir að þeir ná ekki til lands og sökkva þar af leiðandi og drukkna. Þá geta fuglar innbyrt eiturefni þegar þeir reyna að hreinsa fjaðrirnar með goggnum.

Mynd 2.14. Olíumengaðir fuglar.

Sem fyrr segir getur hluti olíunnar endað á botninum, þar sem hún getur haft umtalsverð áhrif á botndýralíf, bæði vegna eituráhrifa og vegna kæfingar. Kemísk efni sem hafa verið notuð til að fást við olíuflekki (sjá kafla 2.9) geta einnig borist með olíunni til botns og sum þessara efna eru eitruð. Fæst botndýr hafa mikla hreyfigetu og geta því sjaldnast fært sig frá menguðum svæðum eins og t.d. fiskar og spendýr geta oft gert. Sumar fisktegundir nærast á botndýrum og róta í botnseti og geta þannig fengið í sig mengunarefni frá hafsbotni. Botngróður er auðvitað botnfastur og verður því að taka því sem til hans berst.

Mynd 2.15. Kórallar, nær alþaknir brúnu efni sem inniheldur olíudropa eftir slysið í Mexíkóflóa 2010, en þar voru kemísk efni notuð til að fást við olíuflekkinn.

Olíumengun hefur mismunandi áhrif á sjávarfang. Þær sjávarlífverur sem við neytum eru mishreyfanlegar og verða fyrir mismikilli mengun. Fiskar geta synt frá menguðum stöðum og eru því ólíklegri til að komast í snertingu við fljótandi olíu. Þeir geta hins vegar orðið fyrir áhrifum uppleystrar olíu eða olíu sem dreifist í sjónum. Eins geta fiskar orðið fyrir áhrifum ef búsvæði mengast. Fiskar taka frekar upp smærri PAH-efni en þau stærri. Stærri PAH-efni eru eitraðri og geta valdið krabbameini. PAH-efnin skiljast að mestu leyti úr holdi fiska (fiskiflökunum) en geta safnast fyrir í lifur og gallblöðru. Krabbadýr eru tiltölulega lítið hreyfanleg, en geta þó oft fært sig frá olíumenguðum svæðum. Búsvæði krabbadýra og staðir sem þau næra sig á geta einnig verið mengaðir. Það á sérstaklega við um tegundir sem grafa sig ofan í botnset. Líkt og fiskar taka krabbadýr upp smærri PAH-efni, en þau skiljast hins vegar ekki eins vel frá holdinu og í fiskum. Lindýr á borð við ostrur, kræklinga og samlokur eru nánast óhreyfanleg og geta ekki fært sig frá menguðum svæðum, en olíuefni og önnur efni safnast einmitt oft fyrir á búsvæðum þeirra. Lífræn mengunarefni safnast iðulega fyrir í lindýrum.

Mynd 2.16. Olía hefur mismunandi áhrif á mismunandi sjávarfang.