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注。外來生物的入侵性傳播已被世界環(huán)保基金(GEF)認定為海洋面臨的四大威脅之一。20世紀80年代，人們已經(jīng)開始對壓載水進行研究，認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鍵的一步；壓載水樣品的真實性直接決定了壓載水風險評估的準確性，從而也影響壓載水管理決策的正確性。總的來講，取樣有以下三個目的：更好地了解壓載水的生物和化學特性；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，壓載水取樣的設計、取樣方法和所使用的設備就有區(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備。前南斯拉夫學者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查，提出一種新的取樣方法，要求使用專門的取樣設備，通過測深管對壓載水進行存取。

1.1.1 取樣設備

Matej David選取三種專門取樣設備：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容，應幾次將取樣器提高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，取樣器應該配有兩條繩，一條拉住取樣器，另一條用來在預想的深度觸動閥門。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)生負面影響，影響取樣結果；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，可以在分析船舶結構的基礎上，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) 取樣設備和方法。壓載水樣品能否符合規(guī)范的要求,能否反應出整個壓載水的性質，選取合適的取樣設備和取樣方法是非常關鍵的，必須注意：

(1) 取樣設備應該能夠在壓載艙不同深度進行取樣；

(2) 取樣設備大小適中，能夠保證適用于幾乎所有船舶；

(3) 取樣設備不能給壓載水水樣內的水生物帶來影響，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備卻很難通過測深管到達壓載艙底部，況且取樣設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險評估結果的準確性。

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果和消防系統(tǒng)存在很大的負面影響，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，建議在船舶設計過程中考慮在壓載艙適當位置設計一套抽樣管系，其位置應適宜操作，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，建議船檢相關部門對抽樣管系進行統(tǒng)一規(guī)范。

3 結束語

科學的船舶壓載水取樣方法為壓載水的準確性風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，能夠更好地規(guī)范對壓載水的管理，確保《國際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