Asphalt als Quelle für nicht abbaubare Kohlenstoff- und Schwefelverbindungen im Ozean identifiziert

Wenn Öl ins Meer gelangt, ist dies nicht immer das Ergebnis einer Ölpest. Es gibt natürlich vorkommende Kohlenwasserstoffquellen auf dem Meeresboden, wo Mikroorganismen das austretende Öl als Energie- und Nahrungsquelle nutzen. In einem Laborexperiment haben Forscher des MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen und des Instituts für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) der Universität Oldenburg herausgefunden, was mit den natürlich austretenden wasserlöslichen Stoffen passiert Teil des Öls. Während ein Teil davon als Energiequelle und Nahrung für Mikroorganismen dient, gibt es auch nicht biologisch abbaubare Bestandteile, die freigesetzt werden und Jahrtausende in den Ozeanen verbleiben. Die Ergebnisse ihres Laborexperiments hat das Team in der internationalen Fachzeitschrift veröffentlicht Umweltwissenschaft und -technologie.

„Die Hälfte des Öls in den Ozeanen stammt aus natürlichen Quellen. Die andere Hälfte stammt von menschengemachten Schadstoffen. Wenn wir verstehen, wie lange es dauert, bis die Giftstoffe im Öl abgebaut und umgewandelt sind, können wir von der Natur lernen.“ erklärt Erstautor Jonas Brünjes. Ziel des Forscherteams vom MARUM und der Universität Oldenburg war es, die wasserlöslichen Bestandteile des Öls und deren mikrobiellen Abbau in der Tiefsee zu identifizieren. Wenn Öl durch menschliche Aktivitäten freigesetzt wird, sind die Mengen oft so groß, dass das Ökosystem stark kontaminiert und überlastet wird. Bei natürlichen Sickerstellen sind die freigesetzten Mengen jedoch geringer und die Zeitskala viel größer, sodass das Ökosystem in der Tiefsee sie besser abbauen kann. Was genau dabei passiert, haben Brünjes und seine Kollegen in einem Laborexperiment getestet.

Sie konzentrierten sich hauptsächlich auf Schweröl oder Asphalt. Die Existenz eines Asphaltvulkans wurde erstmals im Golf von Mexiko mit der Entdeckung des Asphaltvulkans Chapopote im südlichen Golf beschrieben, und hier wurden die Proben für ihr Laborexperiment gewonnen. Sie wurden während einer Expedition des FS METEOR im Jahr 2015 geborgen.

Für das Experiment wurde Material aus einer Wassertiefe von etwa 2.500 Metern eingetaucht und anschließend für vier Wochen in künstlichem Meerwasser gelagert. Es wurde künstliches Meerwasser verwendet, da es keine zusätzlichen organischen Kohlenstoffquellen enthält, aber alle Nährstoffe enthält, die für das mikrobielle Leben benötigt werden. Der Laborversuch ergab, dass der Asphalt als einzige Kohlenstoffquelle verwendet wurde. „Die Bakteriengemeinschaften, die an solchen natürlich toxischen Standorten leben, konnten im Labor den Asphalt besiedeln. Sie bilden die Grundlage des Nahrungsnetzes für höhere Organismen in der Tiefsee“, fasst Dr. Florence Schubotz zusammen. Sie war die Initiatorin des Projekts und sammelte auch die Proben.

Das Öl, das aus den Asphaltvulkanen sickert, ist komplex und enthält Verbindungen, die für den Menschen hochgiftig sind. In der wasserlöslichen Fraktion des Experiments wurden nicht abbaubare Schwefelverbindungen sowie Ruß gefunden, von dem bekannt ist, dass er Tausende von Jahren im Meerwasser verbleibt. Bisher war als einzige Quelle für diese Verbindungen der Ruß bekannt, der beispielsweise bei Waldbränden entsteht.

Diese Studie bildet die Grundlage für weitere Untersuchungen, insbesondere zu den noch nicht vollständig verstandenen Stoffkreisläufen in der Tiefsee. Neben dem rein quantitativen Ansatz, Massenbudgets zu quantifizieren, gibt es bei der Untersuchung des Schicksals von schwer abbaubarem Material in der Tiefsee auch einen qualitativen Aspekt.

Das Ziel der Wissenschaftler ist es, von der Natur zu lernen. Deshalb wird am MARUM im Exzellenzcluster „The Ocean Floor – Earth’s Uncharted Interface“ unter anderem der Abbau von Schweröl unter anaeroben und aeroben Bedingungen untersucht. Mit letzterem hat sich Jonas Brünjes in seiner Dissertation experimentell auseinandergesetzt.

Das MARUM erarbeitet grundlegende wissenschaftliche Erkenntnisse über die Rolle des Ozeans und des Meeresbodens im Gesamtsystem Erde. Die Dynamik der Ozeane und des Meeresbodens beeinflusst das gesamte System Erde maßgeblich durch das Zusammenspiel geologischer, physikalischer, biologischer und chemischer Prozesse. Diese beeinflussen sowohl das Klima als auch den globalen Kohlenstoffkreislauf, wodurch einzigartige biologische Systeme entstehen. Das MARUM bekennt sich zu einer grundlagenorientierten und unvoreingenommenen Forschung im Interesse der Gesellschaft, der Meeresumwelt und im Einklang mit den Nachhaltigkeitszielen der Vereinten Nationen. Es veröffentlicht seine qualitätsgesicherten wissenschaftlichen Daten, um sie öffentlich zugänglich zu machen. Das MARUM informiert die Öffentlichkeit über neue Entdeckungen in der Meeresumwelt und vermittelt praktisches Wissen durch den Dialog mit der Gesellschaft. Die Zusammenarbeit des MARUM mit Unternehmen und Industriepartnern erfolgt im Einklang mit seinem Ziel, die Meeresumwelt zu schützen.

Bereitgestellt vom MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen