Guidelines for the use of dispersants for combating oil pollution at sea in the Mediterranean region

Guidelines for the use of dispersants for combating oil pollution at sea in the Mediterranean region 

Part II: Basic information on dispersants and their application 

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Figure 11: The Sea Empress incident (UK) 

 

Various  studies  have  been  carried  out  to  devise  toxicity  test  methods  which  expose  test 

organisms  in  conditions  closer  to  their  real  environment.  Toxicity  tests  performed  with  more 

realistic “spike

-

exposure” regimes show that th

e use of dispersants does not cause significant 

effects at dispersed oil concentrations of lower than 5-10 ppm with embryos and larvae. A level 

of  10-40  ppm-hours  (concentration  in  ppm  multiplied  by  exposure  in  hours)  was  found  to 

produce no significant effects on higher marine life, such as older larvae, fish and shellfish. 

 

However, recent studies (e.g. Discobiol), show that:  

 



  lethal  concentration  on  adults  and  juveniles  are  much  higher  than  the  concentration 

observed in real incidents; 

 



  sub-lethal  effects  can  be  observed  after  the  exposure  time  (bio-accumulation, 

metabolites in leaver, stress indicators…); however most of these observed effects are 

reversible  in  a  relatively  short  delay:  after  2  weeks  of  recovery  the  observed  effects 

disappeared or reduced close to the background level. 

 

 

 

Figure 12: Assessment of the impact of dispersed oil on fish 

–

 (Discobiol program) 

Provided that dispersants are used to disperse oil in water where there is adequate depth and 

water  exchange  to  cause  adequate  dilution,  there  is  little  risk  of  dispersed  oil  concentrations 

reaching  levels  for  prolonged  periods  that  could  cause  significant  effects  to  most  marine 

creatures. 

 

Generally  speaking,  after  incidents  where  large  quantities  of  oil  were  dispersed  at  sea  (e.g. 

“Sea  Empress”),  the  environmental  impact,  when  observed,  has  been  much  lower  than 

expected, and the overall advantages resulting from the use of dispersants confirmed. 

 

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Part II: Basic information on dispersants and their application 

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7.2 

Microbial Degradation 

 

Dispersion  of  oil,  either  mechanically  or  chemically,  renders  oil  more  available  to 

microorganisms  present  in  the  sea  water.  The  influence  of  dispersants  on  microbial 

degradation of oil is hence of prime importance. 

 

Microorganisms capable to grow on petroleum hydrocarbons are present in all sea waters, and 

the  rate  of microbial  degradation  is  directly  related  to  the  degree  of  oil  dispersion.    Paraffinic 

and  high  and  medium  aromatic  fractions  of  oil  are  biodegradable,  while  for  polyaromatic 

hydrocarbons (4, 5 cycles) and asphaltenes it has not been proven beyond doubt. There is no 

evidence  of  biodegradation  of  polar  fractions,  nitrogen-,  sulphur-  and  oxygen-containing 

compounds. 

 

Dispersants increase the rate of oil biodegradation through: 

 



  increasing surface to volume ratio of oil; 

 



  increasing oil bioavailability, (reduce the tendency of oil to form tar balls or mousse; 

stabilization of oil droplets in the water column instead of beaching or sedimenting). 

 

However,  dispersants  may  also  reduce  the  rate  of  biodegradation  by  adding  new  bacterial 

substrate (the dispersant) that may be more attractive to microorganisms than oil or possibly 

increasing dispersed oil concentrations in the water column, which may have temporary toxic 

or inhibitory effects on the natural microbial populations. 

 

As  for  toxicity,  most  of  the  knowledge  of  dispersed  oil  degradation  is  limited  to  results  of 

laboratory  or  other  small  scale  studies.  Some  laboratory  studies  and  all  mesocosm  studies 

have shown an increase in rates of oil biodegradation when dispersants are used. Temporary 

inhibition of biodegradation with dispersed oil was also recorded in laboratory tests. However, it 

appears to occur at higher dispersed oil concentrations than expected in the field.  Data from 

pond and mesocosm studies strongly indicate that effective use of dispersants would increase 

the biodegradation rate of spilled oil. The question whether dispersants enhance the extent of 

biodegradation  needs  to  be  further  studied,  although  available  information  suggests  that 

refractory compounds would not be degraded despite the addition of dispersants. 

 

7.3 

Effects on Seabirds and Marine Mammals 

 

Oil affects seabirds and marine mammals due to: 

 



  toxic effects of either direct ingestion of oil from the sea surface or indirect ingestion 

through grooming or preening; 

 



  effects on the water-repellency of feathers or fur needed for thermal insulation. 

 

Reduction of these effects by use of dispersant has not been studied extensively. 

 

Review  of  available  studies  did  not  indicate  differences  of  the  toxicity  to  seabirds  of  oil 

components in chemically and mechanically dispersed oil. However, there is an obvious need 

to reduce surface oiling for bird protection. Exposure to dispersants and dispersed oil seems to 

be a greater problem than enhanced toxicity of oil. 

 

It is known that marine mammals are affected by exposure to oil. The effects reported include 

the dysfunction of physiological processes such as thermoregulation, balancing and swimming 

ability  as  well  as  impairment  of  biochemical  processes  such  as  enzyme  activity.  Other  overt 

effects  such  as  eye  irritation  and  lesions  have  also  been  reported.  Exposure  of  marine 

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