בעקבות הנפט הבלתי נראה
20/05/2020
פיצוץ אסדת קידוח הנפט Deepwater Horizon היה אסון אקולוגי מטלטל. ב-20 באפריל 2010 פרצה שריפה על אסדת הקידוח ומאות מיליוני ליטרים של נפט גולמי נשפכו לתוך מפרץ מקסיקו מעומק של כ-1500 מ' [1]. האסון הסביבתי היה מהגדולים שנראו בעולם, וכל האזור נסגר לפעילות דייג למשך זמן רב. על מנת ללמוד על מפגעי הנפט בשטח כל כך גדול, ולנהל את פעילויות הדייג, נסתמכו הרשויות על תצלומי לוויין להערכת נזקי הדליפה. לפי תמונות הלוויין הנחו הרשויות את הדייגים היכן ניתן עוד לדוג והיכן אסור לדוג עקב סכנת הרעלה [2].
נפט, ובמיוחד תרכובות משניות שלו, רעיל למגוון יצורים חיים. שרשראות פחמן-מימן ארומטיות (Polycyclic aromatic hydrocarbon, או PAH) לדוגמה, גורמות לסרטן ולמוות של מגוון אורגניזמים ימיים, ובייחוד שלבים צעירים של דגים וחסרי חוליות [3]. חלקן גורמות לנזקים בדנ"א ובכך מעודדות מוטציות - שגורמות לסרטן. חלק אחר אמנם לא מפעיל את המוטציות אך מעודד את התפתחות הסרטן לשלבים המתקדמים ע"י חסימת התקשורת הבין-תאית. כך או כך, לא כדאי להחשף לנפט גולמי, לא במאכל ושתיה, לא על העור ואפילו לא בנשימה [4]. בעיה ייחודית של כתמי הנפט שצפים על פני המים היא חשיפתם לקרינת השמש (UV), הגורמת לאפקט הגברת הרעילות (Photo-enhanced toxicity). בחשיפה לאור, תרכובות ה-PAH הופכות למגוון רחב של תרכובות אחרות בתהליך שנקרא photo-modification. התרכובות החדשות הן מגוונות ורעילות בהרבה - עד פי 100 יותר! - וקשה למדוד אותן בכלים סטנדרטיים [5].
ממצאים שנתגלו לאחר אסון אסדת הקידוח מצאו שדגים שנתפסו באזורים שהוגדרו כ"בטוחים" היו מזוהמים באופן מסוכן. משרד הבריאות האמריקאי, מצא את הזיהומים רק בבדיקות מזון לאחר שהדגים כבר נתפסו [6]. הממצאים עוררו דאגה רבה ברחבי ארה"ב ושפכו אור על הבעייתיות של הערכת הנזק בים באמצעות לוויינים. נראה שקיימת כמות גדולה של "נפט בלתי נראה" שלא מזוהה על ידי הלווינים, אך בדיקה של המים בשטח כל כך גדול לאחר אירוע שכזה היא מסובכת איטית ויקרה מאוד.
מספר חוקרים ניסו לפתור את הבעיה – כיצד נוכל לזהות את הזיהום בשטח כל כך גדול, אם לא ניתן לראות את הזיהום בלוויין? מודלים שונים תוכננו על מנת לנסות ולחזות לפי זרמי המים ותמונות לוויין לאן הנפט אמור להגיע [7]. אך שוב ושוב הממצאים בשטח הראו שהמודל היה צנוע ושמרן. הנפט נשאר במים בריכוזים מסוכנים גם הרבה אחרי שנעלם מכל מודל.
מחקר חדש של ד"ר יגאל ברנשטיין, פוסט דוקטורנט ישראלי באוניברסיטת מיאמי, מראה שהערכת גודל הדליפה והנזק שביצעו הרשויות הייתה נמוכה בהרבה מהמציאות. במחקרם [8], שהתפרסם לאחרונה במגזין Science Advances, השתמשו החוקרים במודלי הסעת נפט מורכבים על מנת לחזות את התפשטות הנפט במים. החוקרים אימתו את ממצאיהם אל מול נתוני הלווין ונתוני דיגום שטח שהצביעו על נוכחות של נפט מעבר לטווח נתוני הלווינים.
המודל של ברנשטיין ושותפיו שילב בין מספר רב של גורמים, ביניהם זרמי האוקיינוס, המליחות והצפיפות, קצב אידוי הנפט ועוד. הגורם הייחודי שהוסיפו החוקרים קשור ליחס בין כלל הנפט לתרכובות ה-PAH. החוקרים הצליחו לחשב את היחס בין כלל הנפט ל-PAH במהלך הדליפה, מה שאפשר להם להכניס שני גורמים ייחודיים למודל: הרעילות של PAH בחשיפה לאור וערך סף גילוי הלווינים מבחינת כמות הנפט הכללית.
על-ידי שימוש בנתונים שנאספו בשטח בזמן האסון יכלו החוקרים לחשב את חלקן של PAHs מתוך כלל הנפט, ולכלול במודל את השפעת קרינת השמש על הגברת הרעילות. כאשר הזינו החוקרים את כל הפרמטרים למודל, הם דימו שחרור נפט למשך 87 ימים, בדומה למה שקרה במהלך האסון, ועקבו אחרי התפשטות הנפט באוקיינוס דיגיטלי.
החוקרים מצאו שכאשר מתייחסים לאפקט הרעילות המוגברת עקב קרינת UV, השטח שמכיל ריכוזי נפט רעילים גדול בהרבה ממה שנראה בתצלומי הלוויין. משטחי נפט שנעלמו לכאורה מעיני הלוויין תוך מספר ימים השאירו מאחוריהם כמויות רעילות של נפט עד חודשים לאחר שהאזור הוגדר כבטוח. הדמיית הדליפה תוך התייחסות לתנועת הנפט והשפעת קרינת השמש אפשרו לחוקרים לחשוף את הגודל האמיתי של האסון.
בעזרת המודל המתמטי שפיתחו, המאפשר הערכה של האזורים הרעילים "הבלתי נראים", מקווים החוקרים שיוכלו בעתיד לייעץ לרשויות כיצד להבין טוב יותר את ההפצה של אותם תוצרים מזהמים, ואת הנזק שלהם לסביבה הימית. הממצאים חשובים במיוחד היות והם מאפשרים לנו לחזות באסונות הבאים להיכן יגיע הנפט גם במקומות שבהם הלווינים אינם רואים את הזיהום, ובכך לזהות את "הנפט הבלתי נראה".
הטקסט נכתב על ידי אמיר נקר מעמותת ScienceAbroad בשיתוף מדע גדול, בקטנה. אמיר נקר הינו דוקטורנט במכון לייבניץ לחקר טכנולוגיות פוטוניות ביינה (Jena) גרמניה. הוא עוסק במחקר אינטרדיסיפלינרי בו מנסים לייצר שיטה מהירה לזיהוי חיידקים עמידים לאנטיביוטיקה בבתי חולים. בעבר למד חקלאות באוניברסיטה העברית, והוא מאוד אוהב לעסוק בנקודות ההשקה שבין ביולוגיה, כימיה, הנדסה, בריאות הציבור והסביבה.
ד"ר יגאל ברנשטיין, ממחברי המאמר, נמצא במהלכו של פוסט-דוקטורט באוניברסיטת מיאמי (UM) (RSMAS Rosenstil School of Marine and Athmospheric Sciences) בקבוצת המחקר של פרופ' קלייר פאריס. ד"ר ברנשטיין למד אקולוגיה, תחילה בתואר ראשון במכללת רופין במכמורת, ולאחר מכן באוניברסיטה העברית ובאוניברסיטת בבן גוריון, במכון הבינאוניברסיטאי באילת.
עמותת סיינסאברוד (ScienceAbroad) היא ארגון ללא כוונת רווח הפועל משנת 2006 לאיגוד מדעניות ומדענים ישראלים בחו"ל. מטרתה לחזק את הקשרים עם חוקרות וחוקרים ישראלים בעולם והשבת מוחות לישראל. קהילת המדעניות והמדענים של סיינסאברוד מונה יותר מ-3000 אנשי מחקר מהאוניברסיטאות הטובות בעולם. ארגון סיינסאברוד מעניק כלים, מפתח קשרים ופותח דלתות למדעניות ומדענים ישראלים המבקשים לשוב לישראל, על מנת שיביאו עימם את הידע, הניסיון והקשרים שצברו בחו"ל אל האקדמיה והתעשייה הישראלית, כמנוע צמיחה . בנוסף, חברי הארגון מעורבים בפרויקטים לשיפור תדמיתה של ישראל ומיתוגה של ישראל כמרכז מחקר ופיתוח, וכן להנגשת המדע לקהל הרחב בישראל ובעולם.
קישורים לקריאה נוספת ומקורות:
[1] -
I. R. MacDonald, O. Garcia-Pineda, A. Beet, S. Daneshgar Asl, L. Feng, G. Graettinger, D. French-McCay, J. Holmes, C. Hu, F. Huffer, I. Leifer, F. Muller-Karger, A. Solow, M. Silva, G. Swayze, Natural and unnatural oil slicks in the Gulf of Mexico. J. Geophys. Res. Ocean. 120, 8364–8380 (2015)
[2] -
G. M. Ylitalo, M. M. Krahn, W. W. Dickhoff, J. E. Stein, C. C. Walker, C. L. Lassitter, E. S. Garrett, L. L. Desfosse, K. M. Mitchell, B. T. Noble, S. Wilson, N. B. Beck, R. A. Benner, P. N. Koufopoulos, R. W. Dickey, Federal seafood safety response to the Deepwater Horizon oil spill. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109, 20274–20279 (2012)
[3] -
Bostrom, C.-E.; Gerde, P.; Hanberg, A.; Jernstrom, B.; Johansson, C.; Kyrklund, T.; Rannug, A.; Tornqvist, M.; Victorin, K.; Westerholm, R. (2002). "Cancer risk assessment, indicators, and guidelines for polycyclic aromatic hydrocarbons in the ambient air". Environmental Health Perspectives. 110 (Suppl. 3): 451–488. doi:10.1289/ehp.02110s3451. ISSN 0091-6765. PMC 1241197. PMID 12060843
[4] -
Baird, W. M.; Hooven, L. A.; Mahadevan, B. (2015-02-01). "Carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbon-DNA adducts and mechanism of action". Environmental and Molecular Mutagenesis. 45 (2–3): 106–114. doi:10.1002/em.20095. ISSN 1098-2280. PMID 15688365.
[5] -
Environ Toxicol Chem. 2006 Apr;25(4):1079-87.
Photoinduced toxicity of polycyclic aromatic hydrocarbons to Daphnia magna: ultraviolet-mediated effects and the toxicity of polycyclic aromatic hydrocarbon photoproducts.
Lampi MA1, Gurska J, McDonald KI, Xie F, Huang XD, Dixon DG, Greenberg BM
[7] - C. H. Barker, A statistical outlook for the Deepwater Horizon oil spill, in Monitoring and Modeling the Deepwater Horizon Oil Spill: A Record Breaking Enterprise, Y. Liu, A. MacFadyen, Z.-G. Ji, R. H. Weisberg, Eds. (John Wiley, 2013), vol. 195, pp. 237–244
[8] - Invisible oil beyond the Deepwater Horizon satellite footprint, Science Advances 12 Feb 2020: Vol. 6, no. 7, eaaw8863 DOI: 0.1126/sciadv.aaw8863
סטודנט לדוקטורט בכימיה במכון לייבניץ לפוטוניקה בגרמניה. בעל תואר ראשון בחקלאות ושני בתזונה מהאונ' העברית. חוקר שימושים חדשים של פיזור אור לזיהוי מחלות. אוהב מחקר רב-תחומי ואת דאגלס אדמס.
