NEWS | 28.07.2022

La­bor­ex­pe­ri­ment iden­ti­fi­ziert Asphalt als Quel­le schwer ab­bau­ba­re­rer Schwe­fel­ver­bin­dun­gen und Koh­len­stoff

MARUM-Pu­bli­ka­ti­on: Na­tür­li­che Asphalt­ab­la­ge­run­gen als En­er­gie­quel­le in der Tief­see

Ge­langt Erd­öl in das Meer, ist das nicht im­mer die Fol­ge ei­nes Ölun­glücks. Es gibt na­tür­li­che Aus­tritts­stel­len, an de­nen Mi­kro­or­ga­nis­men das si­ckern­de Öl als En­er­gie- und Nah­rungs­quel­le nut­zen. For­schen­de vom MARUM – Zen­trum für Ma­ri­ne Um­welt­wis­sen­schaf­ten der Uni­ver­si­tät Bre­men und des In­sti­tuts für Che­mie und Bio­lo­gie des Mee­res (ICBM) der Uni­ver­si­tät Ol­den­burg, beide Mitglieder der DAM, ha­ben erst­mals in ei­nem La­bor­ver­such her­aus­ge­fun­den, was mit dem na­tür­lich aus­tre­ten­den was­ser­lös­li­chen Teil des Öls ge­schieht: Wäh­rend ein Teil als En­er­gie- und Nah­rungs­quel­le für Mi­kro­or­ga­nis­men dient, wer­den auch bio­lo­gisch nicht ab­bau­ba­re Kom­po­nen­ten frei­ge­setzt, die in den Ozea­nen für Jahr­tau­sen­de ver­wei­len. Die Er­geb­nis­se ih­res La­bor­ex­pe­ri­ments hat das Team im Fach­jour­nal Environmental Science & Technology ver­öf­fent­licht.

„Öl in den Ozea­nen stammt zur Hälf­te aus na­tür­li­chen Aus­tritts­stel­len. Die an­de­re Hälf­te stammt von men­schen­ge­mach­ten Ver­un­rei­ni­gun­gen. Wenn wir ver­ste­hen, wie lan­ge es dau­ert, im Öl ent­hal­te­ne To­xi­ne ab­zu­bau­en und zu er­set­zen, dann kön­nen wir von der Na­tur ler­nen“, er­klärt Er­st­au­tor Jo­nas Brün­jes. Dem Team der For­schen­den vom MARUM und der Uni­ver­si­tät Ol­den­burg ging es dar­um, was­ser­lös­li­che Ölkom­po­nen­ten und de­ren mi­kro­bi­el­len Ab­bau in der Tief­see zu iden­ti­fi­zie­ren. Bei men­schen­ge­mach­ten Ölaus­trit­ten sind die Men­gen oft so groß, dass das Öko­sys­tem stark be­las­tet und über­las­tet wird. Bei na­tür­li­chen Aus­trit­ten aber han­delt es sich um klei­ne Men­gen und grö­ße­re Zeits­ka­len, in de­nen das Öl aus­tritt und die ein Öko­sys­tem in der Tief­see bes­ser ab­bau­en kann. Was ge­nau da­bei ge­schieht, ha­ben Brün­jes und sei­ne Kol­leg:in­nen in ei­nem La­bor­ver­such ge­tes­tet.

Sie ha­ben den Fo­kus da­bei auf Schwer­öl be­zie­hungs­wei­se Asphalt ge­legt. Solch ein so ge­nann­ter Asphalt­vul­kan wur­de erst­mals im Golf von Me­xi­co be­schrie­ben, von dort – ge­nau­er vom Cha­po­po­te-Asphalt­vul­kan im süd­li­chen Golf – stam­men auch die Pro­ben für den La­bor­ver­such. Sie wur­den bei ei­ner ME­TE­OR-Ex­pe­di­ti­on 2015 ge­won­nen.

Für den Ver­such ha­ben sie das Ma­te­ri­al aus ei­ner Was­ser­tie­fe von etwa 2.500 Me­tern über vier Wo­chen in künst­li­chem Meer­was­ser auf­be­wahrt. Künst­li­ches Meer­was­ser des­halb, weil es im Ver­gleich zu ech­tem Meer­was­ser zwar die Nähr­stof­fe be­inhal­tet, nicht aber or­ga­ni­sche Stof­fe. Folg­lich ka­men als Quel­le für or­ga­ni­sche Ver­bin­dun­gen im La­bor­ver­such nur der Asphalt und des­sen Ab­bau­pro­duk­te in Fra­ge. „So konn­ten sich im La­bor die Bak­te­ri­en auf dem Asphalt an­sie­deln, die auch in der Na­tur in Ge­mein­schaf­ten an solch ei­gent­lich to­xi­schen Or­ten le­ben. Sie bil­den die Nah­rungs­grund­la­ge in der Tief­see für an­de­re Le­be­we­sen“, fasst Dr. Flo­rence Schu­botz zu­sam­men. Sie hat das Pro­jekt ins Le­ben ge­ru­fen und war auch bei den Pro­ben­nah­men da­bei.

Das Öl, das an so ge­nann­ten Asphalt­vul­ka­nen aus­tritt, ist kom­plex und ent­hält für uns Men­schen hoch gif­ti­ge Ver­bin­dun­gen. In der was­ser­lös­li­chen Frak­ti­on des Asphalts fan­den die Wis­sen­schaft­ler:in­nen ne­ben schwer ab­bau­ba­ren Schwe­fel­ver­bin­dun­gen auch so­ge­nann­ten schwar­zen Koh­len­stoff (Black Car­bon), der als bio­lo­gisch nicht ab­bau­bar gilt. Bis­lang war als Quel­le für die­se über zehn­tau­sen­de Jah­re im Meer sta­bi­len Ver­bin­dun­gen nur Ruß, der zum Bei­spiel bei Wald­brän­den ent­steht, be­kannt.

Die Stu­die bil­det die Grund­la­ge für wei­te­re Un­ter­su­chun­gen, vor al­lem mit Blick auf Stoff­kreis­läu­fe in der Tief­see und Ele­ment­zy­klen, die bis­lang nicht voll­stän­dig ver­stan­den sind. Ne­ben dem rein quan­ti­ta­ti­vem An­satz, bei dem Bud­gets be­zif­fert wer­den, geht es auch dar­um, in ei­nem qua­li­ta­ti­ven An­satz zu er­for­schen, was mit schwer ab­bau­ba­rem Ma­te­ri­al in der Tief­see ge­schieht.

Den Wis­sen­schaft­ler:in­nen geht es dar­um, von der Na­tur zu ler­nen, dar­um wird am MARUM und im Rah­men des Ex­zel­lenz­clus­ters „Der Oze­an­bo­den – un­er­forsch­te Schnitt­stel­le der Erde“ der Ab­bau un­ter an­de­rem von Schwer­öl un­ter an­ae­ro­ben und ae­ro­ben Be­din­gun­gen un­ter­sucht. Mit Letz­te­rem hat sich Jo­nas Brün­jes ex­pe­ri­men­tell in sei­ner Dis­ser­ta­ti­on be­schäf­tigt.

Originalpublikationen

Jo­nas Brün­jes, Mi­cha­el Sei­del, Thors­ten Ditt­mar, Jut­ta Nig­ge­mann, and Flo­rence Schu­botz: Na­tu­ral Asphalt Seeps Are Po­ten­ti­al Sour­ces for Re­cal­cit­rant Ocea­nic Dis­sol­ved Or­ga­nic Sul­fur and Dis­sol­ved Black Car­bon. En­vi­ron­men­tal Sci­ence & Tech­no­lo­gy Ar­ti­cle ASAP. DOI: 10.1021/acs.est.2c01123


Weitere Informationen


Kontakt

MARUM – Zen­trum für Ma­ri­ne Um­welt­wis­sen­schaf­ten, Uni­ver­si­tät Bre­men
Jo­nas Brün­jes | jo­nas.bru­en­jes@uni-bre­men.de

MARUM – Zen­trum für Ma­ri­ne Um­welt­wis­sen­schaf­ten, Uni­ver­si­tät Bre­men
Dr. Flo­rence Schu­botz | fschubotz@marum.de


Header-Bild: Wei­ße Mi­kro­ben­mat­ten sie­del­ten sich be­reits nach we­ni­gen Ta­gen auf den Asphaltstü­cken in künst­li­chem Meer­was­ser an. Foto: MARUM / J. Brün­jes

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