压舱水的危害及其解决方法研究现状
时间：2021-04-12 20:00:13 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要:船舶携带的压舱水引起全球性的生物入侵,严重影响海洋生态。目前国际组织与世界各国在解决压舱水问题方面做了大量的工作,包括制定国际性的法规和管理方法,加强国际协作,研究处理技术和工艺等。
关键词:压舱水;生物入侵;海洋生态
中图分类号:TU991
文献标识码:A
文章编号:1009-2374(2009)19-0028-03
船舶压舱水是指船舶为稳定重心,使船舶处于适航状态,在船舶底舱注入的适量水体。如图1所示。为了船舶安全航行,压舱水是必备之物,但同时也对环境造成了严重危害。
一、压舱水对环境所造成的危害
据国际海事组织(International Marine Organization,IMO)1999年统计,全世界的船只每年携带约100亿吨压舱水在世界各地往来。每天压舱水中至少有七千至一万多种海洋微生物和动植物在全球流动,随压舱水被带到“不属于他们的地方”。本地物种被船只载到一个新的地方释放到当地的生态环境中。由于新环境中缺少天敌,这些外来物种会消耗原住生物的食物及其它生存所需。迅速蔓延,威胁当地的生态系统的平衡。
据介绍,生活在欧洲的斑马贝被不小心带到了北美洲五大湖地区,使得当地40%的水域受到了侵害,仅用于治理斑马贝的投入就达到了7.5亿美元。北美水母给亚洲黑海地区的生态系统带来了灾难,同样亚洲的海藻也威胁着澳大利亚的生态系统。加利福尼亚的圣弗朗西丝科河口是北美西海岸最大港口,从2000年1月到2002年6月,大约排放了3百万吨压舱水。由于过往船只大量排放压舱水,其生物系统已经被外来的浮游动物和底栖无脊椎动物所改变。研究人员检测了18个压舱水和48个存水箱,来自亚洲的压舱水含有大量入侵物种,这些物种已经成为该河口的主要物种,并且正在大量蔓延。
最近的研究发现,地中海地区生物入侵的情况十分严重。大约3000～4000物种通过压舱水被带到地中海。其中,30%的物种已经在地中海安家落户。印度国家海洋研究院对印度最大的港口Mumbai港的水质进行了评估。评估结果表明,港口的水中含有大量的Coli.O157和志贺氏菌(引起腹泻),甚至含有霍乱弧菌和沙门氏菌。因此必须严格禁止在此地排放压舱水,如果排放压舱水,必须经过处理。
对于那些满载货物的船舶,也并不是没有生物入侵的危险。由于管理和工艺方面的原因,压舱水并不能完全排放,还有一些压舱水及其沉积物,但这些船舶经常被认为是没有压舱水(NOBOB,No ballast on board)而疏于管理。美国在五大湖区域对压舱水管理比较严格,但在该区域仍然不断发现新的物种,五大湖环境研究学院对五大湖港口船舶压舱水残余物中的生物物种进行了研究。提取压舱水沉淀物中处于休眠滞育状态的卵进行孵化,考察这些物种对本地生物入侵的可能性和潜在危险。研究发现,92%左右休眠滞育状态的卵具有繁殖能力,存在生物入侵的危险和可能性。有学者对切萨皮克湾(Chesapeake Bay)船只的压舱水对环境的生物入侵危险性进行了评估。结果表明,残余压舱水中仍含有大量的生物物种,对该地区的生物入侵。
世界自然基金会英国代表西蒙·克里普斯认为:“外来生物入侵是远洋运输对环境造成的最大破坏。”将有害的水生生物和病原体引入新环境,包括通过船舶的压舱水引入,已被确定为全球海洋面临的四大威胁之一(另外三大威胁分别是:陆地为海洋污染源,对现有海洋资源的过度利用,沿海和海洋栖息地的自然变更和破坏)。虽然入侵海洋物种对全球经济的影响还未得到量化,但可能是每年几十亿美元。
二、针对压舱水问题所做的工作
针对压舱水引起的严重环境问题,国际组织和世界各国都积极采取行动。所作的工作主要包括以下两方面的内容:制定国际性、地区性的法律、法规,严格控制压舱水的处理和排放;积极探索减少压舱水生物入侵的有效途径,研究压舱水的处理方法和处理设备。另外,还有专家在改良船体方面进行了研究,使船舶不用压舱水和少用压舱水,以此避免生物入侵的危害。
(一)制定法律、法规,控制压舱水水质和排放量
压舱水的严重危害引起了国际相关组织和全球各国的广泛重视。为了减轻压舱水引起的全球性的生物入侵问题,迫切需要压舱水标准化的研究和管理方法。
国际海事组织(IMO)是联合国的专门机构,致力于管理海洋事务,维护海洋安全。IMO在防止船舶污染海洋这一领域具有全球托管权。IMO对压舱水问题已做出反应:在其海洋环保委员会下设压舱水工作组;采用《控制和管理船舶压舱水,减少有害水生生物和病原体迁移指导方针》[A.868(20)号大会决议];发展新的有关压舱水管理公约。公约规定,为了控制压舱水引起的生物入侵,压舱水必须在公海进行交换。目前仍然是唯一比较有效的防治由于压舱水引起生物入侵的方法;与全球环境基金会(GEF)以及联合国开发计划署(UNDP)合作,通过全球压舱水管理课题(Glo Ballast)协助发展中国家贯彻IMO指导方针。在2005年2月召开的国际海事组织船舶设计与设备分会上,船舶压舱水的管理问题及其油污水处理问题引起了广泛关注。压舱水公约统一实施导则的发展计划被正式执行,几个导则的草案被提交到分会征求意见,包括压舱水管理系统导则、压舱水交换设计实施标准导则、压舱水沉淀物管理导则和压舱水处理技术及程序等。
另外,还设立了专门的压舱水网页,公布相关信息和最新研究成果。已经按压舱水管理要求实施的国家有阿根廷、澳大利亚、加拿大、智利、以色列、新西兰、英国、美国及美国国内的一些独立的州和港口。
世界各国为了避免本国的海洋环境不受外来物种入侵,保护本国的海洋生态系统,也出台了一系列的法律、法规和相关环保措施。美国将禁船舶排放压舱水。每年在美国境入排放的压舱水来自世界各地,多达210亿加仑,极易引起生物入侵。为此,靠泊美国港口(包括美加之间的五大湖的美方港口)的每艘船舶,以后如要排放压舱水,都要先向美国政府申领准许证;澳大利亚加强压舱水的管理力度。其AQIS(检疫及检查服务部)自2004年10月1日起,开始对任何违反国家新出台的压舱水管理规则的船舶从严处理。处罚将适用于任何违反规定的船舶,所有造访澳大利亚港口的船舶必须完成压舱水报告单,同时还需出示船舶检疫声明。
(二)研究压舱水处理方法,杜绝压舱中水生物入侵的可能
目前,为了减少生物入侵,国际组织和一些国家对压舱水的水质和排放量要求越来越严格,并进行了广泛深入的研究。
目前比较有效的控制生物入侵的方法是船舶在航行途中,根据海域生物情况,有计划的更换压舱水。有研究表明,在海洋更换压舱水后,其中含有的浮游动物种类大大减少。因此,在航行途中,根据地域情况更换压舱水仍然是控制外来物种传播的有效途径。但也有研究表明,这种方法也不十分有效。美国五大湖地区从1993年开始实行更换压舱水方法,但近几年,仍不断发现新的入侵物种。
随着世界各国对压舱水问题的日益重视,很多研究人员开始致力于压舱水处理的研究,试图通过灭活压舱水中的生物,达到控制生物入侵的目的。
目前提出的压舱水处理方法绝大多数采用生活饮用水的处理方法。简单的过滤方法可以去除压舱水中的大颗粒原生动物和有机物。有研究人员用25um的过滤孔径处理压舱水,但不能去除病毒和细菌。我国大连海事大学环境工程研究院采用强氧化的方法处理压舱水。O2和气态水混合电离,产生大量的HOo基,这些HOo基溶于水中,能够迅速杀死细菌、藻类和原生动物。芬兰学者使用臭氧氧化、紫外线照射(UV)、超声波(US)和H2O2对压舱水进行处理,考察单一处理方法和组合方法对压舱水中浮游生物(主要包括桡脚类动物、水蚤和轮虫类动物)的处理效果。研究结果表明,在低盐度的条件下,这几种水处理方法对浮游生物的灭活效果都很好。相比较来说,US+UV和UV+H2O2处理效果最好。瑞典的Bead AB公司发明了自己的专利技术——Bead AOT(advanced oxidation technology),该技术采用紫外线杀菌的原理,灭活压舱水中的生物。应用该技术研制的设备,有望在2006年装备船舶。日本邮船公司和东京海洋大学联合在东京海洋大学的大型实验室进行运用净化压舱水装置的实验。他们开发的净化压舱水装置是安装在抽排压舱水的管道内,利用蒸汽产生的空泡冲击波来杀死压舱水里的有害水生生物。
