收稿日期:2008-10-27作者简介:李福海(1969- ),男,副教授文章编号:1671-7996(2008)04-0036-03船舶压载水的处理与进展李福海(青岛远洋船员学院机电系,山东 青岛266071) 提 要:船舶压载水的随意排放是造成外来生物入侵的主要途径,本文阐述了船舶压载水的管理现状和处理方法,以及世界上该领域的最新进展。
关键词:压载水 海生物 处理 进展中图分类号:U674文献标识码:A 随着对海洋环境保护意识的日益提高,人们已经意识到船舶压载水的随意排放是造成海洋间有害水生物和病原体传播的最主要途径,破坏了全球海洋生物物种的多样性。
每年全球船舶携带的压载水有一百多亿吨,全球每天在压载水中携带的生物有3000～4000种。
到目前为止,全球已确认有500种左右的外来生物物种是由船舶压载水传播的。
因压载水引起的外来生物入侵,已成为海洋面临的“四大危害”之一。
1 船舶压载水的管理现状《国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约》已于2004年2月13日国际海事组织在伦敦召开的成员国外交大会上通过,成为强制性国际法律公约。
该公约要求部分新造船舶在2009年达到船上压载水处理的生物和卫生标准,且到2016年所有船舶都要满足这些标准。
该公约已于2004年6月1日开放供各国正式批准接受,根据公约生效条款的规定,公约在合计不少于世界商船总吨位35%的至少30个国家批准之后12个月后生效。
目前已有16个国家和地区认可该公约,但离生效还需要几年时间。
虽然公约还没有生效,但世界上一些国家早已采取单边行动通过本国立法来对船舶压载水实施控制和管理。
如澳大利亚要求抵澳船舶制定《船舶压载水管理计划》,船舶航行途中要在大洋上更换压载水,对未经更换且需在澳大利亚水域排放的压载水要进行消毒处理。
美国要求船舶应在美国专属经济区外的深海水域更换压载水,以确保压载水的盐分在3%以上;若不更换压载水,港方会封掉有关舱室。
智利要求所有进入智利港口的船舶都应至少在智利海岸12海里外更换压载水,并将日期、地点、更换数量及其所占总压载水数量的百分比等都要记入航海日志和轮机日志;若无更换压载水的记录,船舶进港前要等候24小时,并按每吨压载水100克的比例投入次氯酸钠或按每吨压载水14克的比例投入漂白粉。
另外,加拿大、新西兰等国家也有自己的规定。
我国目前还没有关于防止船舶压载水污染的统一立法或规定,只有对来自疫区船舶的检疫控制,部分港口要求压载水的排放申请。
2 船舶压载水的处理方法根据《国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约》的规定,所谓压载水的处理是指为杀灭、清除压载水和沉积物中的有害水生物和病原体,或使其失去繁衍能力而采取的机械的、物理的、化学的或生物的方法。
目前世界上许多学者致力于船舶压载水处理方法的研究,主要有机械法、物理法、化学法三大类超过20种方法,现介绍其中的几种。
2.1机械法2.1.1过滤法过滤法可直接滤去外来生物。
通过选择合适・63・网目的滤网,可以去除不同的生物种群。
一般说来,50μm的滤网可滤掉浮游动物,20μm的滤网能滤去大部分浮游藻类。
问题是因为压载水,尤其是近海打入的压载水中含有大量的絮状物,容易阻塞滤网,需要经常对滤网进行反冲洗,既耗能又花费太多的时间。
因此,过滤法虽然被认为是一种对环境危害最小的压载水处理法,但很难用于处理大量的压载水,通常将其作为其他处理方法的预处理。
用于预处理压载水的过滤,网目可大一些,主要滤除絮状物,以有利于进一步过滤处理、氯化处理或紫外线处理等。
2.1.2更换压载水一般情况下,船舶压载水的注入与排出都是在沿海水域进行的,如果船舶在航行途中,在深海中更换压载水,将有效地防止有害水生物和病原体的传播,被认为是目前最有效、最实用的压载水的处理方法。
更换压载水的方法有两种,一种是先将压载舱里的沿海港口压载水排空,然后注入深海海水。
考虑到更换压载水的过程会使船舶的装载状况发生很大变化,因此必须事先计算船舶在每个更换步骤的稳性、吃水差、强度等情况,使之保持在安全范围内。
在恶劣的天气条件下,为了保证船舶强度和稳性,保证船舶安全航行,这种方法不适用。
另一种方法是直接向已经满舱的压载舱泵入深海海水,使原来的沿海压载水从甲板的透气孔溢出。
此法不改变船舶的稳性强度和吃水差,因此可在相对较恶劣的天气条件下进行。
根据《国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约》的规定,船舶进行压载水的更换,一般情况下均应在距最近陆地至少200海里、水深超过200米的水域进行。
当船舶不能按以上要求进行压载水更换时,应在尽可能远离最近陆地的地方,并在所有情况下距离最近陆地至少50海里、水深至少为200米的水域进行。
采用第一种方法更换压载水的船舶,要求压载水的容积更换率至少为95%,若使用第二种方法,则泵入三倍于每一压载舱容积即可视为达到上述标准。
2.2物理法2.2.1加热法加热法从实用性、经济性两方面分析都是一种非常好的压载水处理方法。
把海水加热到38～45℃,并保持一段时间,可杀灭大部分的水生物,但如果生物以休眠孢子的形式存在,可能不一定被杀灭。
利用船舶柴油机冷却水的余热加热压载水,达到杀灭有害水生物的目的,不仅可以合理利用能量,不会产生化学副产品和残余物造成二次污染,设备的营运费用也较低,但是受到航线长短、压载水的数量、环境温度等影响。
另外当海水温度达到50～55℃时,会引起大量盐分析出,并在冷却空间形成积垢,金属舱壁腐蚀现象也会加重。
2.2.2紫外线照射法用紫外线照射压载水,可以杀灭水中细菌和其他微生物,处理过程不会产生二次污染,装置操作管理简便,运行成本低。
但是该方法不能杀死所有有害水生物,当海水浊度较大或灯管表面被沉积物污染时,其有效性更是大受影响,该方法与过滤法联合使用将会收到较好的效果。
对仅携带少量压载水或不需要快速排出的船舶如邮轮、军舰、集装箱船等,这种处理方式是比较可行的。
2.3化学法2.3.1臭氧法臭氧(O3)是一种强氧化剂,在环境中产生氧原子(O),能迅速杀死压载水中的微生物和病原体,而且不存在二次污染问题。
但由于臭氧处于高度不稳定状态,只能通过臭氧发生设备现场制备,费用较高,投加量不易调节,需要具有较高的技术水平进行管理和维护,且臭氧会加快压载舱的腐蚀,因此臭氧法并不适于船上压载水处理。
2.3.2氯化法利用漂白粉、氯气及其衍生物杀灭水中的微生物,在陆地被广泛采用。
实验结果表明,氯浓度达到5mg/l时能杀灭海水中99.85%的异养细菌、100%的弧菌和85.2%的粪大肠菌群;氯浓度达到20mg/l时能杀灭海水中几乎所有的细菌。
针对不同海域含有不同生物种类的海水,只要相应调整氯的浓度即可有效地处理压载水。
这是比较可行的方法,但它的不足之处是会加快舱壁的腐蚀,并放出氯臭味。
2.3.3强电离放电法大连海事大学白希尧教授利用强电离放电法进行压载水的研究,实现了在输送管道中治理压载水的目的,有望成为船舶治理压载水有效可行的绿色新方法。
其基本原理是,采用强电场电离氧、水分子,使H2O、O2发生电离、分解电离和电荷交换反应,在分子层次上加工成羟基溶液,再把它・73・加入压载水主输送管道内,在较低浓度(0.6mg/l)就能有效杀灭压载水中的原生动物、藻类、胞囊、细菌等微生物,剩余羟基药物和微生物尸体分解为无害物质水、二氧化碳、氧以及微量无机盐,大幅度净化了压载水水质,而且加工羟基药剂设备小、操作方便、运行成本远低于航行更换压载水的费用。
3 最新进展I M O要求所有在船上使用的压载水处理技术都必须经过认证。
只有经过了按I M O公约和导则要求的严格测试之后才能颁发证书,测试包括岸基测试和船上测试。
岸基测试对处理设施处理能力要求至少是200m3/小时,所以对岸基测试要求的舱容至少是200m3。
此外,岸基测试针对水质和生物组成也有要求。
为满足不同尺寸种类数量、物种多样性的要求,岸基测试的设施需要大规模培养藻类和浮游动物,还需要捕捞海水表面的天然生物,准备广泛的生态物理学和风险评估证明文件。
截止目前,全球已经有三种压载水管理系统获得了型式认可证书,分别是瑞典A lfa Laval公司研发的Pure Ballast压载水管理系统(挪威签发型式认可证书)、美国的NE I公司研发的文氏管脱氧T M压载水管理系统(利比里亚签发型式认可证书)和德国Ha mann AG公司研发的SE DNAµ压载水管理系统(德国联邦海事和水利局颁发形式认可证书)。
其中瑞典A lfa Laval公司研发的Pure2 Ballast压载水管理系统其压载水处理过程分为两个阶段:预处理和最终处理(过滤加AOT技术)。
当向船舱内注入压载水时,首先让压载水通过孔径50μm的过滤器以除去海水中的絮状物和大于50μm的生物,然后送入Benrad AOT Purifier。
在光触媒装置中,用紫外线照射二氧化钛(Ti O2)产生羟基(OH),从而杀死微生物。
小于50μm的生物在压载水通过光触媒装置时被杀死。
经过AOT 处理过的压载水,通过管路送入各压载舱。
每次加装压载水结束时,要用海水对过滤器反冲洗。
在排出压载水时,压载水再次通过光触媒单元,消灭航行期间在船舱中滋生的微生物。
压载水排出时不再通过过滤器,以避免造成二次污染。
试验表明,该系统可消除99%以上的自然浮游生物,且AOT装置也是一种不会产生永久毒性的、用电量极少的环保装置。
4 结束语世界上船舶压载水的污染已经越来越受到人们的重视,应该更加全面地分析压载水处理技术的有效性,减少外来海生物入侵的风险,使处理后的压载水满足《国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约》中的压载水排放性能标准。
参考文献:[1]李芳,李伟船舶压载水污染的处理方法研究进展[J].中国水运2007年第05期[2]李成玉一种唯一通过I M O最终认可的船舶压载水处理系统[J].中国水运2008年第01期[3]陈宏控制船舶压载水污染的措施[J].环境与可持续发展2007年第6期[4]孙明主编轮机管理[M].大连海事大学出版社2005年5月第1版The Trea t m en t and Advance of Sh i p’s Ba ll a stW a terL I Fu-ha i(Eng i n eer i n g D epart m en t,Q i n gdao O cean Sh i pp i n g M ar i n ers College,Q i n gdao266071,Ch i n a)Abstract:The random discharge of shi p’s ballast water is the main app r oach of invasi on of har mful bi ol ogi2 cal s pecies.This paper gives a summary on shi p’s ballast water manag ment actuality,treat m ent methods and latest advances.Keywords:ballast water,marine organis m,treat m ent,advance・83・。