船舶壓載水取樣方法探討

中國船級社南京分社 南京 210011

近10年來，船舶排放壓載水造成有害水生物和病原體傳播，對港口國水域的生態(tài)平衡和居民健康造成危害已引起高度關(guān)注。外來生物的入侵性傳播已被世界環(huán)?；?GEF)認(rèn)定為海洋面臨的四大威脅之一。20世紀(jì)80年代，人們已經(jīng)開始對壓載水進行研究，認(rèn)為壓載水是傳播有害物種和病原體的首要來源。為了更好地對壓載水的風(fēng)險性進行評估，及時制定有效的壓載水管理措施，對壓載水進行取樣是非常關(guān)鍵的一步；壓載水樣品的真實性直接決定了壓載水風(fēng)險評估的準(zhǔn)確性，從而也影響壓載水管理決策的正確性?？偟膩碇v，取樣有以下三個目的：更好地了解壓載水的生物和化學(xué)特性；識別船舶壓載水包含的水生物；評定是否符合壓載水管理要求。目的不同，壓載水取樣的設(shè)計、取樣方法和所使用的設(shè)備就有區(qū)別。含有不同種類水生物的壓載水可能要求選擇不同的取樣方法和設(shè)備。前南斯拉夫?qū)W者Matej David等提出通過測深管的取樣方法[1-4]，這里提出通過消防系統(tǒng)的取樣方法。

1 取樣方法

1.1 通過測深管取樣

Matej David等對20艘不同類型船舶進行取樣點調(diào)查，提出一種新的取樣方法，要求使用專門的取樣設(shè)備，通過測深管對壓載水進行存取。

1.1.1 取樣設(shè)備

Matej David選取三種專門取樣設(shè)備：氣動井泵、水斗取樣器和底部沉積物取樣器，見圖1～3。在10種不同類型船舶上進行試驗，取樣效果良好。它們可以單獨使用，也可以聯(lián)合使用。另外，此種新型設(shè)備也可以通過壓載艙檢修孔或貨艙艙口進行取樣。

1.1.2 工作原理

1) 氣動井泵。它是一種由防火防爆材料做成的氣動活塞泵，與兩個管路相連：一個通壓縮空氣，另一個用來泵出壓載水。它可以沿著探測管下降到所預(yù)想的深度甚至達到壓載艙的底部，泵出壓載水或沉淀物泥漿。在不同類型船舶上進行試驗，首先將船上供應(yīng)的壓縮空氣連接到井泵上，井泵沿測深管放入壓載艙，開始工作，工作期間的流量是1.3～2.0 L/min。在雙層底壓載艙壓載水位為2.0 m的條件下(水頭是17.5 m)最大測試深度是19.5 m；理論上它也可以抽取更深的壓載水，進行取樣。

圖1 船用氣動井泵進行取

圖2 水斗取樣器

圖3 底部沉淀物取樣

2) 水斗取樣器。它是由防火防爆材料做成，其直徑為33 mm，容積為250 mL。頂端開口；末端用不能扭動的螺絲帽固定，內(nèi)有球形閥。水斗取樣器放低后隨時可以再提起。在放低過程中要保證很好地更換內(nèi)容，應(yīng)幾次將取樣器提高0.5 m。它適用于幾乎所有類型的船舶，沿探測管進入壓載艙，進行水柱取樣。

3) 底部沉積物取樣器。由防火防爆材料做成，它可以在某一深度取樣或者在艙室底部抽取含沉淀物的壓載水。假如在某一深度取樣，取樣器應(yīng)該配有兩條繩，一條拉住取樣器，另一條用來在預(yù)想的深度觸動閥門。在底部進行取樣，取樣器放到艙室底部時，閥門將自動打開，壓載水及其沉淀物將自動從下邊沿3.0 mm開口流入取樣器(開口的大小限制了抽取水生物的大小)，同時空氣從取樣器上邊沿排出，充滿取樣器的時間是1 min,每拉一次可以抽取0.225 L的壓載水，多次操作將增加其容量。

1.2 通過消防系統(tǒng)進行排放取樣

某些船舶的消防系統(tǒng)和壓載管系相連，因此，可以在消防系統(tǒng)中進行排放取樣。消防系統(tǒng)取樣不要求有專門或附加的取樣設(shè)備，消防泵可以直接抽取壓載水進行取樣。但要求有兩個船上人員配合，對泵和閥進行操作。對10艘不同類型的船舶進行了取樣試驗，其中有6艘適用本方法。試驗分析認(rèn)為此種取樣方法存在許多缺陷。首先，管道的高壓可能會對一些水生物產(chǎn)生負(fù)面影響，影響取樣結(jié)果；其次，取樣時一般只有一個消防泵被打開，消防管系統(tǒng)的高壓可能會損害系統(tǒng)；另外，一些船舶，尤其是新建的成品油船，壓載與消防系統(tǒng)并不相連，而對老舊船舶由于泵和閥沒有明顯的標(biāo)識出來，又很難確定消防系統(tǒng)是否與壓載艙相連，從而難于通過此種方法進行取樣操作。以前在艙內(nèi)抽取小量的壓載水樣品和用消防系統(tǒng)水龍頭抽取的少量水樣進行鹽分比較，能夠部分克服這個問題。

2 對取樣的進一步

思考

1) 取樣點。取樣點的可用性是壓載水取樣的重點。如果船舶沒有專門的壓載水取樣點，可以在分析船舶結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，尋找可能的壓載水取樣點以供使用，對取樣點的要求主要考慮適宜操作和易得到。

2) 取樣設(shè)備和方法。壓載水樣品能否符合規(guī)范的要求,能否反應(yīng)出整個壓載水的性質(zhì)，選取合適的取樣設(shè)備和取樣方法是非常關(guān)鍵的，必須注意：

(1) 取樣設(shè)備應(yīng)該能夠在壓載艙不同深度進行取樣；

(2) 取樣設(shè)備大小適中，能夠保證適用于幾乎所有船舶；

(3) 取樣設(shè)備不能給壓載水水樣內(nèi)的水生物帶來影響，以保證壓載水樣品的代表性。

3) 取樣管系的設(shè)計。由于在國際上沒有對壓載水取樣方法進行統(tǒng)一規(guī)定，許多國家對取樣點和取樣設(shè)備的選取有所不同。通過測深管進行取樣是一種方便快捷的取樣渠道，因為在各種船舶上其測深管的口徑大小相差無幾；但是，有些測深管離船舷較近，其形狀將隨船舷線性的變化而彎曲，測深管的彎度很大程度上也會影響取樣的順利進行，雖然這種彎曲不影響正常的測深，但對一些專門的取樣設(shè)備卻很難通過測深管到達壓載艙底部，況且取樣設(shè)備在國際上并沒作出統(tǒng)一的要求，在不同港口其性能、形狀、大小等差異很大，這就大大制約了壓載水試樣的提取，從而影響了對壓載水所進行的風(fēng)險評估結(jié)果的準(zhǔn)確性。

對壓載和消防系統(tǒng)相連接的船舶來講，也可以通過消防系統(tǒng)進行取樣，但這種方法對取樣結(jié)果和消防系統(tǒng)存在很大的負(fù)面影響，建議盡量避免使用此方法。

基于以上兩種取樣方法存在的缺陷，建議在船舶設(shè)計過程中考慮在壓載艙適當(dāng)位置設(shè)計一套抽樣管系，其位置應(yīng)適宜操作，且能保證管路不存在彎度，管徑能保證一般取樣器的正常取樣，同時，建議船檢相關(guān)部門對抽樣管系進行統(tǒng)一規(guī)范。

3 結(jié)束語

科學(xué)的船舶壓載水取樣方法為壓載水的準(zhǔn)確性風(fēng)險評估和及時制定有效的壓載水管理措施奠定了堅實的基礎(chǔ)，能夠更好地規(guī)范對壓載水的管理，確?！秶H船舶壓載水和沉積物管理與控制公約》的有效實施，從而更加有效地遏制有害物種和病原體通過壓載水進行傳播。

[1] Hayes K R, Sliwa C. Identifying potential marine pests-a deductive approach applied to Australia[J]. Marine Pollution Bulletin, 2003: 91-98.

[2] Oemcke D, (Hans) van Leeuven J. Chemical and Physical Processes and Sampling Methods[R]. CRC Reef Research, Technical Report,1998(23):44

[3] Sutton C A, Murphy K, Martin R B, Hewitt C L. A review and evaluation of ballast water sampling protocols[R]. CSIRO, Technical report number,1998,18: 56.

[4] Matej David , Marko Perkovi_c . Ballast water sampling as a critical component of biological invasions risk management[J]. Marine Pollution Bulletin,2004,49:313-318