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压舱水

压舱水(Ballast H₂O),别名压载水,其是为了保持船舶平衡而专门注入的水,一般储存在船上专门的压舱水舱中或一些特别加固的货舱中。

压舱水是船舶安全航行的重要保证,特别是对于空载船舶。适量压舱水可保证船舶的螺旋桨吃水充分,将船舶尾波引发的船体震动降低到最低限度,并维持推进效率。它可通过调节船舶的重倾(重量分布)和水尺(吃水深度),使船舶符合当时的海洋条件,确保船舶在航运过程中的稳定和操作安全。压舱水的处理方法有:压舱水更换、航行中的热处理、过滤、紫外辐射、化学处理方法。

压舱水带来的海洋生物入侵,不仅对海洋的生态系统带来了严重的危害,甚至还危及到人类的健康、社会、经济的发展,造成了巨大的影响。

作用

油轮和装运大宗货物的货轮(如煤、矿石、木材等),常常是单程货载运行的,在返回途中,多数是空船航行。这时,由于船体露出水面部分较大,使船接受风的面积也较大,同时,用于控制船舶方向的舵浸入水中面积小,难以控制航向。因此,为了航行安全,要在船舶的某些舱内(压载舱)压入海水或在货舱内装载特殊重物来增加排水量,以稳定船舶,有利于航行,这就是所谓的压载航行。

危害性

全球海洋环境正面临越来越严峻的问题。压舱水带来的海洋生物入侵,不仅对海洋的生态系统带来了严重的危害,甚至还危及到人类的健康、社会、经济的发展,造成了巨大的影响。

对生态环境的影响

适应性强、繁殖速度快的入侵物种通过与本地生物竞争空间和食物、捕食本地物种等方式,使本地的生物多样性锐减甚至造成物种的灭绝。有害海洋生物入侵的另一个重要特征就是污染当地的遗传多样性,而且具有不可逆性,并且这种灾害随着时间的变迁愈演愈烈。然而海洋生物入侵造成的最初影响可能是不明显、不显著的,但是污染的危害会随着时间的流逝而放大,是一种潜在的、长期的、不可逆的影响。

对人类健康的影响

全球经济一体化带来了许多新的医学问题,其中一些是外来物种入侵所带来的。船舶压舱水对公众健康的危害,是因为船舶在河口、浅水区和邻近污水排放处加装的压舱水很可能含有一些致病的细菌和病毒,例如霍乱伤寒等。这些细菌和病原体能直接危及人们的健康,也可能进入并存活于某些水生物体如蛤、蚌、牡蜗及其他贝类中,人吃了也存在发病的可能,特别是在医疗保健条件差的地区。对于某些发展中国家更是如此。另外,腰鞭毛虫也会通过鱼类对人类健康造成危害。

对经济发展的影响

海洋生物入侵给人类社会造成了巨大的经济影响,主要包括由于入侵物种与本地鱼类生存竞争造成渔业产量的下降甚至渔业资源的枯竭;入侵生物猎食本地鱼种或取代本地鱼种,引起的栖息地生境和环境的改变;污损生物破坏沿海地质构造、工业设备造成的损失;对船舶运输造成的经济以及效率的损失;入侵的病原体和有毒生物对人类健康的损害由此产生的监测、检测、诊断以及治疗的费用,以及由于受染者发病或死亡造成的社会生产力的损失。

外来入侵种给人类带来的危害是巨大的,造成的直接经济损失也是显而易见的。而与直接经济损失相比,间接损失的计算十分困难。外来生物通过改变生态系统所带来的一系列火灾、水土、气候等不良影响从而产生的间接经济损失也是十分巨大的。

处理方法

压舱水更换

当船舶因航运需要必须在某港口加入压舱水,并在另一个港口排放时,港口当局一般要求或推荐该船接受某些处理过程,或在公海更换压舱水。在公海更换压舱水是公认的具实用性的压舱水管理方法,imo和世界许多国家己就此做出了不同程度的规定,并在实践中取得一定的效果。

一般认为,更换压舱水的操作应在远离大陆架和港湾的深海域中进行。有多项法律条文和建议指出,在离海岸200海里或水深在500m以上的海域进行更换比较合理(也有的认为水深应在2000m以上)。这种处理方法受目的港口所在地理条件限制。

航行中的热处理

部分船舶还可以利用自身资源对压舱水实施热处理。如来自船舶冷却系统和排气装置的废热是可免费获得的热气,从成本上看,这点使它有可能与在公海上更换压舱水大致持平。实验证明,这种方法可取得38℃左右的水温,并维持数个小时,它可有效地杀灭大多数的冷水生物。然而,由于这样的水温与人体体温接近,水中可能存在的一些重要病原体(如沙门菌、霍乱弧菌)并不受热处理的影响。另外,还需要对许多生物体进行耐热测试,以进一步判断热处理的效果。热处理不适用于航程短的船舶,这是因为将足够的热量传输到压舱水中需要一定的时间;它也无法在较冷的水域中起效,因为大量的热量将会流失到环境中去,导致处理成本高。

过滤

过程方法包括快速沙滤、筛漏、布质筛漏/过滤器和一系列的膜过滤器。50μm的过滤器可能可以去除大部分或所有的浮游动物;40μm的过滤器则可在处理压舱水里中量的固体混浊物的同时,还去除各个生命阶段的斑马贝以及Dreissena polymorpha;而20μm的过滤器则可能还能去除双鞭毛藻的包囊。使用过滤方法需要定期更换滤膜,过滤耗时久,成本较高。

紫外辐射

紫外辐射己经在海洋保护的领域单发挥其作用。例如,设在海岸边的石油生产企业在将其生产废水排放到海水之前,必须保证废水中的细菌和其他生物体的杀灭率达到100%,紫外辐射处理便是满足这种要求的重要方法之一。另外,在渔业界,人们也使用紫外辐射来处理大量的水。紫外辐射在船舶上的传统应用则包括消毒饮用水和排放的污水。受紫外线穿透能力所限,紫外辐射对于紫外灯管安装位置要求高,对于大量压舱水处理效果不理想。

化学处理方法

压舱水消毒剂品种多样,特性各异,它们对水中浮游生物或病菌的杀灭种类和作用效果各不相同。最常用的消毒剂是含氯化合物和臭氧,经常提到的还有胡桃醌、氧化还原电势消毒剂、过氧化物类消毒剂等,下面主要讨论含氯消毒剂、臭氧和胡桃醌这三种药剂。

含氯消毒剂是一种历史悠久、切实有效的水体消毒剂。它成本低廉,适用方便,可有效地杀灭水中大部分的病毒和细菌,是一种最为常用的消毒药剂。根据船舶上的条件,多采用含氯化合物来消毒压舱水,如漂白粉、漂粉精(ca(clo)2)、氯胺等。它们溶于水,能产生具有杀灭微生物活性的次氯酸。次氯酸分子量小,易扩散到细菌表面并穿透细胞膜进入菌体内,使菌体蛋白氧化导致细菌死亡。由此可见,药物浓度越高、作用时间越长,杀灭效果越好,直到杀灭率达到100%。但在使用时应注意,含氯消毒剂同时能与海水中的很多成分起复杂的化学反应,特别是与溴化物的反应,降低了含氯消毒剂对海水的消毒作用。所以在使用含氯化合物消毒剂时一定要根据海水的特性,综合各种因素来共同考虑。

臭氧作为一种消毒剂具有含氯消毒剂和其他化学物所不具备的优点,它可直接由船舶上的臭氧发生器制造而得,不受原材料的限制。但由于它也会与水中的溴化物迅速反应,故处理剂量需要很大,还可能会促进船体和设备的腐蚀以及在处理过程中可能出现臭氧供给不足现象,因此臭氧不可能成为一种特别有效的压舱水消毒剂。仅仅适用于压舱水为淡水的船舶。

胡桃醌黑胡桃树的天然产品。研究人员发现它在压舱水处理方面有着重要的价值,根据黑胡桃树的果壳和根部所产生的胡桃醌可抑制它周围其他植物生长的现象,研究了胡桃醌在压舱水处理方面的使用价值。初步研究结果显示,胡桃醌处理压舱水的效果与含氯消毒剂相当,而胡桃醌可以由人工合成,并且在环境中的生物降解速度很快,但是费用成本高。

排放标准规定

imo发布的《国际船舶压载水及沉积物管理与控制公约》条文中规定“船舶压舱水管理”是指用机械、物理、化学和生物方法,单独或联合使用以清除、无害化、或避免装载和排放压舱水和沉积物过程中的有害水生物病原体。公约就压舱水管理有关的定义、基本任务、适用范围,压舱水沉淀物传播,沉淀物接收设施,科学技术研究及监控,检验发证,船舶检查,发现缺陷及控制船舶,对船舶的不适当延迟,区域合作,通信联系,替代安排,和其他国际法及协定的关系,签字批准接受认可程序等都作出了详细的规定。该公约对船舶压舱水的管理及处理做出明确的规定,并为新技术和科研提供了研究标准。根据人类的健康标准,指标微生物应包括但不限于:致病性霍乱弧菌量(O1和O139)<1cfu/100mL;大肠杆菌量<250cfu/100mL;肠道球菌<100cfu/100mL。

《国际卫生条例(2005)》将国际航行船舶压舱水作为口岸主管当局的重要监管对象。该条例已于2007年6月15日正式生效《国际卫生条例(2005)》第二十二条第六款规定:主管当局应当采取与本条例相符的一切可行措施,监测和控制船舶排放的可污染港口、河流、运河、海峡、湖泊或其他国际河流的污水、垃圾、压舱水和其他有可能引起的疾病的物质。《中华人民共和国国境卫生检疫法实施细则》第七十八条规定,“人的排泄物、垃圾、废水、废物和装自霍乱疫区的压舱水,未经消毒,不准排放和移下”。国家环保总局和国家海洋局制订了海水水质标准,按照该标准,压舱水应为清洁海水,按照海水水质标准3类海水标准(GB3097-1997)规定的项目(化学耗氧量≤4.0mg/L;PH值6~9;大肠埃希菌群数≤2000个/L)。国家质量监督检验检疫总局对压舱水卫生学指标监测方法也有相应的标准。

相关案例

斑马贻贝入侵北美五大湖

斑马贻贝(Dreissena polymorpha),软体动物门瓣鳃纲,贝壳上具斑马花纹形条纹,长有根状的蛋白质线,可附着于船舶表面。斑马贻贝原产于欧洲,20世纪80年代中期,随船舶压舱水的排放进入北美五大湖,大量繁殖阻塞了城市和工厂的进水管,妨碍了休闲水域的使用,严重威胁当地生物多样性,对美国造成30亿~50亿美元的经济损失。

淡海栉水母入侵黑海、地中海

淡海栉水母(Mnemiopsis leidyi),栉大蚊属,触手亚纲,扁栉水母目,俗名海胡桃(Sea walnut),是一种不透明的梳状水母。淡海栉水母从墨西哥湾随压舱水进入黑海,随后扩散到整个里海和地中海。大规模爆发之初,鱼卵、幼苗和浮游生物被它们大量吞噬,导致当地海洋食物链崩溃,几乎摧毁了整个黑海的渔业

链状裸甲藻等藻类入侵澳大利亚

在澳大利亚水域至少发现4种外来入侵物种:链状裸甲藻、小亚历山大藻、塔玛亚历山大藻和链状亚历山大藻。这四种双鞭毛虫门都可能形成藻华且可形成存活数年的休眠孢子。这四种甲藻可产生麻痹性毒素,滤食性甲壳亚门(如牡蛎科青口贝扇贝等)在摄取食物时,这些毒素在甲壳动物体内富集,人类食用这些含有毒素的贝类造成中毒。在进入澳大利亚港口船舶的压载舱沉积物中曾发现链状亚历山大藻和塔玛亚历山大藻的存活孢子。

霍乱弧菌造成南美洲70余万人染病

霍乱弧菌是革兰氏阴性菌,菌体短小呈逗点状,有单鞭毛、菌毛,部分有荚膜。共分为139个血清群,其中O1群和O139群可引起霍乱。1961年,霍乱在苏拉威西岛东部(印度尼西亚)开始流行,后在全球传播蔓延。在南美洲,该流行病起始于秘鲁海岸,后来又在拉丁美洲其他国家港口出现,本次灾难造成73万多人染病,6000多人死亡。研究人员认为南美洲地区霍乱的元凶是来自亚洲船舶的压舱水。

参考资料

严防压载水携外来物种入侵—海关在行动.中华人民共和国福州海关办公室.2025-02-08