Diagramme schématique des conditions spécifiques à l'Arctique qui affectent la dégradation microbienne des déversements de pétrole :A) La glace de mer et les icebergs entravent le mélange induit par le vent/les vagues dans la colonne d'eau supérieure et provoquent une nappe de pétrole plus épaisse, lequel, en combinaison avec une basse température, réduit l'évaporation, dispersion et dissolution. Tous ces effets se traduisent par des gouttelettes d'huile plus grosses, que les microbes ne peuvent pas dégrader.B) La plupart des composés pétroliers ne sont pas solubles dans l'eau. Par conséquent, les bactéries forment un biofilm sur les gouttelettes d'huile afin de pouvoir consommer les composés pétroliers. Une petite fraction des composés pétroliers est soluble dans l'eau et donc consommée à la fois par le biofilm et les bactéries libres.C) Agrégats huile-minéral et huile-phytoplancton, ce qui peut favoriser la sédimentation du pétrole (« blizzards sales »), se forment lors de l'interaction avec les panaches de sédiments des glaciers et les efflorescences phytoplanctoniques, respectivement. D) La photooxydation par le rayonnement ultraviolet de la lumière solaire peut être importante, surtout pendant l'été. La lumière ultraviolette aide à dégrader les molécules d'huile, mais en même temps, la toxicité des hydrocarbures vis-à-vis des organismes marins peut augmenter.E) Le mélange profond de la colonne d'eau et la remontée des eaux provoquent une reconstitution des nutriments. Les conditions océanographiques peuvent donc être importantes pour fournir des nutriments frais aux microbes mangeurs de pétrole. Crédit :Leendert Vergeynst
Nouveaux développements économiques dans l'Arctique, comme la navigation transarctique et l'exploitation pétrolière, entraînera des risques sans précédent de déversements d'hydrocarbures en mer. Le monde appelle donc à une compréhension approfondie de la résilience et de la capacité « d'auto-nettoyage » des écosystèmes arctiques à se remettre des marées noires.
Bien que de nombreux efforts soient déployés pour nettoyer les grandes marées noires, seulement 15 à 25 pour cent de l'huile peuvent être efficacement éliminés par des méthodes mécaniques. Ce fut le cas lors de catastrophes pétrolières majeures telles que la marée noire de l'Exxon Valdez dans le détroit du Prince William, Alaska, et le Deepwater Horizon dans le golfe du Mexique. Le déversement futur ne sera pas différent. Les microbes mangeurs de pétrole ont joué un rôle majeur dans la dégradation du pétrole et la réduction de l'impact du pétrole déversé lors de ces catastrophes pétrolières passées.
« Nous présentons aujourd'hui une première évaluation du potentiel de dégradation microbienne dans les eaux marines au large du Groenland, " dit le post-doctorant Leendert Vergeynst, Centre de recherche arctique de l'Université d'Aarhus.
Le groupe de recherche a identifié six facteurs défiant les microbes dans les mers arctiques.
Basses températures, glace de mer et peu de nutriments
Les basses températures modifient les propriétés chimiques du pétrole déversé et ralentissent la biodégradation. Par exemple, l'huile froide est plus visqueuse, qui entrave la dispersion de l'huile. L'efficacité de la dégradation microbienne est diminuée lorsque l'huile n'est pas dispersée en petites gouttelettes.
Nous avons besoin d'une compréhension approfondie de la résilience et de la capacité « d'auto-nettoyage » des écosystèmes arctiques pour se remettre des déversements de pétrole. Crédit :Janne Fritt-Rasmussen
Les vagues jouent également un rôle important dans la fragmentation du pétrole en gouttelettes. Cependant, là où il y a de la glace de mer, il y a moins de vagues.
L'Arctique est généralement un environnement avec de très faibles quantités de nutriments tels que l'azote et le phosphore. Ces nutriments ne sont pas présents dans l'huile et les bactéries mangeuses d'huile doivent donc les trouver dans l'eau. Peu de nutriments entraînent une réduction de l'activité des bactéries mangeuses d'huile.
Formation de particules, ensoleillement et adaptation
Des proliférations massives de phytoplancton (algues) et de particules minérales en suspension libérées par les glaciers se produisent pendant le printemps et l'été de l'Arctique. Les concentrations de particules provenant des exutoires des glaciers et des proliférations d'algues dans les eaux arctiques peuvent être bien plus élevées que dans le golfe du Mexique, où le phytoplancton, les particules et les gouttelettes d'huile se collent et coulent au fond de la mer, qui a formé un « blizzard sale » lors des marées noires de Deepwater Horizon en 2010. La dégradation microbienne du pétrole sur le fond marin est beaucoup plus lente que dans la colonne d'eau.
Les catastrophes pétrolières passées ont montré que seulement 15 à 25 pour cent du pétrole peut être efficacement retiré des environnements marins. Crédit :Janne Fritt-Rasmussen
L'ensoleillement de 24 heures pendant l'été arctique peut aider les microbes à briser les molécules d'huile en plus petits morceaux. Cependant, il peut également rendre les composés pétroliers plus toxiques pour les organismes aquatiques. D'autres études sont nécessaires pour bien comprendre l'effet de la lumière du soleil sur les déversements de pétrole dans les écosystèmes arctiques.
Les petites marées noires régulières dans d'autres eaux marines ont adapté ('appris') des microbes pour manger des molécules d'huile. Cependant, l'Arctique est encore un environnement très vierge. Les chercheurs étudient donc actuellement si les populations microbiennes présentes dans l'Arctique se sont adaptées à la dégradation des composés pétroliers.
« Nous sommes particulièrement préoccupés par le fait que les molécules les plus toxiques du pétrole, tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques, peut être le plus difficile à dégrader », explique Leendert Vergeynst.
