Home > Forschung und Lehre > Lehrangebote > Havarie in der Ostsee > Eigenschaften von Öl

Was ist Öl?

• Bestandteile: Aromaten, Alkene, Alkane (Paraffine), Naphtene, N,O,S,Na,Ni,Fe,Va u.a.
• Öl: Gemisch verschiedener Kohlenwasserstoffe und geringere Mengen an einzelnen Elementen, transportiert wird meist Rohöl
• Fraktionen: Benzin, Kerosin, Dieselöl, Heizöl, Schmieröl bzw Bunkeröl (Rückstände)
• Physikalische und chemische Eigenschaften ergeben sich aus der jeweiligen Zusammensetzung sowie den Milieubedingungen (Temp., etc.) dieser Komponenten
  • Variieren sehr stark > Schwierigkeiten bei der Bekämpfung von Ölkatastrophen, weil jedes Öl sich anders unter den jeweiligen Bedingungen verhält

• Dichte:
  • je geringer, desto höher der Anteil an leicht extrahierbaren KWs è teurer
  • Einfluß auf Viskosität (+), Adhäsionsvermögen (+), Emulsionstendenzen (-)
• Oberflächenspannung: Anziehungskraft zwischen Oberflächenmolekülen einer Flüssigkeit
  • Temperaturabhängig (-)
  • Beeinflußt die Ausbreitungsrate
• Viskosität:
  • Temperaturabhängig (-), Molekülgröße (+)
  • Verwitterung des Öls steigert die Viskosität, da niedermolekulare Bestandteile verdunsten
  • Einfluß auf Ausbreitungsrate, Adhäsionsfähigkeit, Eindringfähigkeit ins Sediment
• Pour Point: Temp., bei der Öl halbfest wird und nicht mehr fließt
  • Variiert zwischen -57° und +32°C
• Flash Point: Temp., bei der sich die Dämpfe eines Öls entzünden
• Löslichkeit:
  • Temperaturabhängig (+)
  • Sehr gering (nur einige Bestandteile sind überhaupt löslich: z.B. Aromaten)
  • Löslichkeit steigert Gefahr für Organismen, weil gelöste Stoffe leichter aufgenommen werden bzw. schon weiter unten in der Nahrungskette aufgenommen werden

Wie verhält sich Öl in (See-) Wasser und wie wird es abgebaut?

• Öl ist hydrophob, hat verschiedene Eigenschaften (s.o.)
• das Verhalten von Öl im Seewasser/Meer hängt von sehr vielen verschiedenen Faktoren ab, u.a.: Wasser- und Lufttemperatur, Windstärke und Seegang, Strömung, Art des Öls (Zusammensetzung, Dichte, Dampfdruck,...), Menge und Alter des Öls
• der natürliche "Abbau" eines Ölfilms geschieht durch folgende Prozesse:

aus: J.W. Doerffer (1992)

• Der Anteil des Öls, der in Lösung geht, hängt ab von der Ölkonzentration, der maximalen Löslichkeit des Öls und der Diffusionsgeschwindigkeit
• Rohöl hat eine sehr geringe Löslichkeit in Wasser ( <100 mg/l), die (giftigeren) niedermolekularen Bestandteile gehen eher in Lösung
• Öl diffundiert schnell, falls Strömungsrichtung = Windrichtung, langsam falls entgegengesetzt, außerdem je schneller, desto kleiner das Molekulargewicht des Öls
• Bei einer großen Menge ausgelaufenen Öls geht ungefähr 1% in Lösung
• Außerdem wird ein Teil des Öls durch UV-Licht in wasserlösliche Fettsäuren umgewandelt

• Die Verdunstung ist abhängig von vielen äußeren Faktoren: Windgeschwindigkeit, Seegang, Luft- und Wassertemperatur, Chemie des Öls, Dicke des Films bzw. Menge des Öls, etc.
• kurzkettige Anteile verdunsten innerhalb der ersten 2-3 Tage nach der Freisetzung
• die Verdunstung ist unabhängig von der Löslichkeit, sie ist der wichtigste Faktor beim Abbau eines Ölfilms (aber: Belastung der Atmosphäre)

• wichtigster Faktor nach Evaporation, Tröpfchenbildung von Öl in Wasser, es entsteht eine Öl-Wasser-Emulsion
• ohne Mischungsenergie (Seegang, turbulente Durchmischung) ist Menge des dispergierten Öls relativ gering, ca. 1,5 mg/l; mit Mischungsenergie ca. 10 mg/l; maximal 50 mg/l, dann allerdings nur kurzzeitig (Minuten-Stunden), da Zusammenballung zu Ölfilm
• je näher die Dichte von Öl und Wasser beieinander liegen, desto leichter kann die Vermischung stattfinden
• Vermischung falls die Geschwindigkeit der Wasserströmung unter dem Ölfilm einen bestimmten Wert überschreitet, diese kritische Geschwindigkeit nimmt mit der Dichtedifferenz zu.
• Je dicker ein Ölfilm, desto stabiler
• Die Tröpfchen (Größe: 1µm bis >1mm) spalten sich in immer kleinere auf, bis Oberflächenspannung und turbulente "Teilungsenergie" im Gleichgewicht
• Wasserbewegungen wirken der Tendenz des Öls entgegen, wieder zur Oberfläche zu steigen; je kleiner die Tröpfchen, desto länger die Verweilzeit und desto tiefer die Eindringtiefe (einige 10 Meter)
• Es kann zur Bildung von Öl-Wasser-Emulsionen kommen, die bis zu 80% Wasser enthalten, sog. "Mousse" = schwimmender Ölschlamm, wird häufig angespült
• Öltröpfchen können an Partikel (Detritus, etc) adsorbieren è Sedimentation; an der Stelle einer Havarie sind je nach Tiefe, Sediment, etc. noch über 2 Jahre später Ölrückstände zu finden
• Die Verweilzeit von Öltröpfchen wird durch extrazelluläre Produkte des Phytoplanktons erhöht (KARYDIS‚ 82)

• Nocardia, Corynebacterium, Pseudomonas, Acinetobacter, etc.
• Emulsionen bieten viel Angriffsfläche, Mousse und Teer (s.u.) werden kaum durch Bakterien abgebaut
• Problem: mikrobieller Abbau ist aerob, durch Öl auf der Wasseroberfläche wird der Gasaustauch stark verringert, auch ölverseuchte Sedimente sind meist anaerob

• Amphipathische Moleküle: hydrophober und hydrophiler Teil
• Änderung der Oberflächenspannung der Öl-Wasser-Grenzschicht, bei vorhandener Mischungsenergie bilden sich vom Dispersionsmittel umschlossene Öltröpfchen
• Verschiedene Mittel für verschiedene Öle, abhängig von Viskosität, Alter etc.
• Wirksamkeit nimmt über die Zeit ab, da Öl durch Vermischung mit Wasser weniger viskos
• Selbst toxisch, außerdem schädlich durch höhere Ölkonzentration im Wasser

• Langkettige, verzweigte und aromatische Bestandteile werden sehr schlecht abgebaut und verklumpen
• Mousse (Schlamm/Schaum) und Teerklumpen
• Je nach Alter und Ölsorte schwimmend oder sinkend, werden also dementsprechend mit der Strömung transportiert und sammeln sich in großen Wirbeln oder gelangen an die Küsten oder sinken zu Boden, wo sie bleiben

Aus: R.B. Clark (1992)

• wenig Gezeiten, rel. wenig Brandung
• umschlossene Lage, geringe Tiefe, niedriger Austausch
• wenig Verdünnung, langsame Emulsion
• wenig O2 (anoxische Bodenbereiche)
• niedrige Temperatur, langsame Verdunstung

  Wie breitet sich ein Ölfilm aus?

aktualisiert: 19.04.2001

Fragen und Anregungen zu dieser Seite an: stefan.forster@io-warnemuende.de