Miljøeffekter av borekaks

Transkript

1 Miljøeffekter av borekaks Torgeir Bakke Norsk institutt for vannforskning NIVA

2 Borekaks Knust stein fra borehullet med vedheng av borevæske

3 Hovedtyper kaks Kaks fra boring med vannbasert borevæske (boreslam) Vannbasert kaks eller WBM-kaks (water based mud cuttings) Kaks fra boring med oljebasert slam Oljebasert kaks eller OBM-kaks Oljen kan være diesel eller et destillat med lavere aromatinnhold Kaks fra boring med syntetisk organisk slam Syntetisk basert kaks eller SBM-kaks Borevæsker brukt: estere, etere, olefiner, m.m.

4 Kort utslippshistorie Første boringer ble gjort med vannbasert slam Oljebasert slam (diesel) tatt i bruk ved avviksboring Utslipp av dieselbasert OBM-kaks på norsk sokkel til ca 1983 Erstattet av lavaromatisk OBM (mindre akuttoksisk) Utslipp av OBM-kaks med <1% olje forbudt på norsk sokkel fra1991 Erstattet av syntetisk organisk slam og mer bruk av vannbasert slams Utslipp med >1% organisk fase forbudt i 2000 (OSPAR) I dag så godt som bare utslipp av WBM-kaks kaks.. Alt annet taes til land eller reinjiseres.

5 Hvor mye slippes ut?

6 Dagens kaks-situasjon Ca registrerte kakshauger i Nordsjøen med til sammen ca tonn olje Finnes bare i sentrale og nordlige del av Nordsjøen Volumet variere fra 25 m 3 til m 3 Arealutbredelse 1500 m m 2 pr haug Maksimal høyde opp til ca 30 m Fysisk struktur og kjemisk sammensetning er lite kjent. Mengden borevæske varierer sterkt OBM-kaks ca 5-35 % olje SBM-kaks ca 5 15 % organisk borevæske

7 Miljøeffekter Kilder til informasjon Overvåking Felt- og mesocosmeksperimenter (Toksisitets-tester) UCOOA Drill Cuttings Initiative

8 Miljøovervåking offshore 35 Bakke og Nilssen Number of fields

9 Faunaeffekter på Gyda Fra Olsgard & Gray km

10 Areal påvirket (km 2 ) Bakke og Nilssen 2005 Km 2 impacted 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 The Veslefrikk field, North Sea THC Ba Fauna 0,

11 Endring i faunadiversitet etter avsluttet boring Change in diversity over time Schaanning og Bakke Shannon-Wiener Hs S5 S8 S9 S19 S16 G1 G2 G3 G4 G6 G7 Gy1 Gy2 Gy Year Statfjord B, Gullfaks C og Gyda

12 Totalt påvirket område norsk sokkel (km 2 ) THC Barium Fauna Fra Carrol et al. 2000

13 Kaks og koraller North West Hutton Decommissioning Project ENV03, BP Lophelia not to scale

14 Felt- og mesocosm-forsøk Schaanning et al Benthic Chamber Sea Water 60 m depth Drain Layered sediment with natural benthic community or mixed sediment with manipulated macrofauna Test substance

15 Nedbrytningstid Dose Layer Halflife mg cm -2 mm days n Mineral oil Mineral oil Mineral oil Ether Ether Olefin Olefin (-942) 24 Olefin Olefin Olefin Olefin Fish ester Fish ester Plant ester Plant ester Schaanning og Bakke 2005

16 Effekter på redoks og diversitet etter 180 dager Schaanning et al Oslofjord (7-8 C) 6 test substances 1 environment 1 dose 2 replicate treatments Control LAO olefin IO olefin SFAE ester FOE ester Mineral oil Study 1 ²Eh (mv) V "very bad" IV Study 1 III II CON IO SMO SMOIO LAO LAO I "good" CON -200 FOE SFAEFOE -300 SFAE Diversity (H)

17 Konklusjoner fra mesocosmer Estere degraderer raskere enn olefiner, men gir klare fauna-effekter Av alle kakstyper undersøkt har lineære alfa-olefiner mest optimalt forhold mellom rask degradering og små effekter på bunnfauna Degradering av borevæske på kaks gikk langsommere i sediment fra Porsangerfjorden enn fra Oslofjorden Bunnfaunasamfunn fra Porsangerfjorden var mer følsomme for ester- og olefin-kaks en samfunn fra Oslofjorden

18 Felt-eksperimenter

19 Felt-eksperimenter

20 UKOOA Drill Cuttings Initiative Identify the Best Environmental Practice/Best Available Techniques for the drill cuttings piles. Fase 1: , Fase 2: Til sammen ca 18 prosjekter gjennomført: Felt- og laboratorieforsøk Kartlegging av kakshauger Utvikling av modell for nedbrytning og spredning av kaksmateriale Prøvefjerning av kaks fra sjøbunnen Tekniske studier av kakshåndtering Litteraturstudier Stakeholder meetings Uavhengig Scientific Scientific Review Group

21 UKOOA Konklusjoner (1) Kakshauger er heterogene og sammensetning kan ikke forutsies ut fra utslippshistorie. Miljøvurdering krever derfor undersøkelser Hydrokarboner i overflatesjiktet degraderer meget langsomt, anaerob nedbrytning inni haugene er påvist men betyr lite. Beregnet oljelekkasje fra samtlige ca 200 kakshauger beregnet til l ca 330 tonn/år eller ca 0,5% av all oljetilførsel til Nordsjøen (ca 5 tonn THC/haug/år, eller litt mindre enn en dryppende kran). Numerisk modellering indikerer at erosjon ved over-tråling er ubetydelig i forhold til stormsituasjoner Naturlig erosjonstid for kakshauger på 70 m vanndyp er ut fra numerisk modellering år, på 120 m år Om en kakshaug på 150 m dyp fjernes (95%) vil man fortsatt finne forhøyet THC i anslagsvis 100 år. Stimulert bioremediering eller rensing er ikke praktisk mulig Tildekking mot utlekking og erosjon vil kreve ca m tykkelse, men vil likevel ikke tåle hyppig overtråling

22 UKOOA Konklusjoner (1) Totalt beregnet område med biologisk påvirkning fra kakshaugene utgjør ca 1625 km 2 (0,23% av Nordsjøens areal) Hydrokarboner og syntetiske borevæsker har de største biologiske effektene, andre stoffer (metaller m.m.) er ubetydelige. Metaller i kakshaugene er lite biotilgjengelig. På overflaten av kakshaugene finner man bakteriebelegg og tett forekomst av små opportunister børstemark og muslinger i symbiose med kjemosyntetiske bakterier Ved THC over 50mg/kg kan man forvente at effekter på bunnfauna vil forekomme. Effektene er tilsvarende de man finner ved organisk anrikning. Effekter i næringskjeden er forventet å være ubetydelige men lite e er undersøkt. Fysisk forstyrrelse av kakshauger vil sannsynligvis gi lokaleffekter kter gjennom frigivelse av H 2 S og NH 3

23 Anbefalinger Scientific Review Group Detailed characterisation of the piles, by means of periodic volumetric surveys, extensive full-depth coring, and mineralogical and chemical analysis. Measurements of geo-technical properties including shear strength, erodability,, and porosity. Characterisation of the local physical and biological environment (wave forced and tidal currents, sedimentary environment, benthos) Improvements to the model, and further work on the validation of its results. More emphasis on quantification of the environmental impacts of contaminants. Generate a time-series of observations of relevant processes (biodegradation, recolonisation, bioturbation,, surface loss) in the field.

24 Utfordringer Hva er viktige kunnskapshull for de kaksdeponiene som allerede finnes på norsk sokkel? Hva er viktigste kunnskapshull for de utslippene som foregår nå og framover?

25 Forskbare utfordringer - eksisterende deponier Det finnes svært lite publisert informasjon om opptak av kaks-komponenter komponenter i fauna, spesielt fisk og mobil fauna Vil Begiattoa og annet bakteriebelegg akkumulere metaller eller organiske kjemikalier fra kakset, og derved være bindeledd til næringskjeden? en? Hva betyr disse mattene der de ligger, for fluks av stoffer fra kakset? Vi vet intet om meiofauna på kaksoverflaten,, deres interaksjon med bakteriematter og transport til øvrig fauna Vil innvandrende fauna som immobiliseres av H 2 S være en transportveg via åtseletere til næringsnettet? Vi mangler undersøkelser som kan vise om rekoloniserings-mønsteret virkelig følger Pearson-Rosenberg modellen helt ut, eller om det etter eutrofi-fasen fasen vil være en fase med toksisk påvirkning. Hva er betydningen av de opportunistiske pionér-artene på bioturbasjon, fasefordeling/mobilisering av metaller, hydrokarbon-mineralisering og oksygenering av kaksoverflaten?

26 Nåværende og framtidige kaksutslipp Bare vannbaserte utslipp er realistiske Potensiell virkning både i vannsøylen og på bunnen WBM består av ferskvann/sjøvann tilsatt kjemikalier, de viktigste: barytt, leire, lignosulfonat,, lignin og kaustisk soda Noen tilsetningsstoffer kan ha miljøvirkning: sulfonatsalt fra asfalt smøreoljer (diesel, vegetabilsk olje) emulgatorer (tidligere inklusive alkylfenol-etoksylater etoksylater) organiske polymerer (akryl) biocid (glutaraldehyd( glutaraldehyd) sulfidfjernere (jernoksyd( jernoksyd, sinkoksyd) WBM-kaks kan også innholde naturlig lav-radioaktivt material fra formasjonene. Radionuklidene er lite biotilgjengelige. WBM-kaks synes generelt å ha ingen, eller lave og kortvarige, biologiske effekter

27 Forskbare utfordringer WBM-utslipp Kunnskap om effekter fra utslipp av WMB-kaks er svært fragmentarisk. Det meste er fra toks-tester, noe fra mesocosmer, og lite fra feltsituasjoner fordi svært få områder har ren WBM-belastning. Feltkunnskap fra Nordsjøen mangler. Hvor mye av metallinnholdet i WBM-kaks løses ut i sjøvannet under utsynking? Det man vet tyder på at en høy fraksjon løses ut. Hva er grunnen til ugunstige redoksforhold som er påvist i forsøk med WBM-kaks på naturlige sedimenter, og hva betyr det for metallfluks fra kaksdeponier? Det er behov for in situ informasjon om metallflukser fra WBM-kaks og reelt opptak i bunnfauna. Hva er risiko for metylering av kvikksølv under anaerobe forhold?