李 濤，田玉軍，文嘉鵬

（交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究所，北京 100088）

0 引言

依據(jù)交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院核算，2016年我國(guó)船舶壓艙水輸出量分別為長(zhǎng)江三角區(qū)域29 700萬(wàn)噸、環(huán)渤海地區(qū)41 400萬(wàn)噸、珠江三角區(qū)域14 500萬(wàn)噸、東南沿海地區(qū)4 900萬(wàn)噸以及西南地區(qū)5 200萬(wàn)噸。其中環(huán)渤海區(qū)域輸出到境外的壓艙水量最大，占全國(guó)總量的42%。環(huán)渤海區(qū)的船舶需重點(diǎn)關(guān)注國(guó)際航行船舶到他國(guó)排放壓艙水的達(dá)標(biāo)情況，以防出現(xiàn)排放不達(dá)標(biāo)而造成船舶滯留或處罰，從而影響國(guó)際貿(mào)易的進(jìn)展。按照國(guó)際海事組織要求，在壓載水管理公約經(jīng)驗(yàn)積累期階段，對(duì)已安裝壓載水管理系統(tǒng)的國(guó)際航行船舶進(jìn)行取樣、快速檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，通過(guò)樣品數(shù)據(jù)采集和分析對(duì)現(xiàn)有的壓載水處理技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證。

本文針對(duì)壓載水管理的相關(guān)技術(shù)和流程進(jìn)行了初步梳理，對(duì)壓載水的取樣、快速檢測(cè)現(xiàn)有技術(shù)方法進(jìn)行了調(diào)研和分析。

1 壓載水快速檢測(cè)設(shè)備適用性研究

1.1 壓載水PSC監(jiān)管需求

《壓載水公約》在MEPC71次會(huì)議最終審議批準(zhǔn)了公約B-3條關(guān)于D-2標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施日期的一個(gè)折中方案，其中要求所有400總噸以上的國(guó)際航行船舶的壓載水處理系統(tǒng)均需在2017年9月8日之后的相應(yīng)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的IOPP證書(shū)換證檢驗(yàn)時(shí)，滿足IMO A.1088（28）和海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第69屆會(huì)議（MEPC 69）的要求，對(duì)壓載水的排放需滿足D-2標(biāo)準(zhǔn)[1]，即需安裝壓載水處理系統(tǒng)，處理后的壓載水需要滿足公約中規(guī)定的壓載水性能標(biāo)準(zhǔn)（Ballast Water Performance Standard）：船上的壓載水在排放到港口海域之前，必須通過(guò)一定的設(shè)備對(duì)壓載水中的水生生物進(jìn)行滅殺處理，使壓載水中的有害生物存活率達(dá)到一定的限定指標(biāo)（見(jiàn)表1），從而不再對(duì)接收港（排放港）水域造成不利影響[2]。

表1 壓載水排放性能標(biāo)準(zhǔn)（D-2標(biāo)準(zhǔn)）Tab.1 Ballast water discharge performance standard（D-2 standard）

另外，MEPC70會(huì)議支持構(gòu)建壓載水公約實(shí)施路線圖的經(jīng)驗(yàn)積累期。經(jīng)驗(yàn)積累期分為數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析和公約審議及修訂三個(gè)階段。在經(jīng)驗(yàn)積累期內(nèi)，需要收集眾多數(shù)據(jù)。其中，試用期期間使用的取樣分析方法及結(jié)果是一個(gè)重要的內(nèi)容。

1.2 主流技術(shù)及原理概述

目前國(guó)際主流的壓載水快速檢測(cè)技術(shù)，主要包括脈沖調(diào)制葉綠素?zé)晒夥?、流式?xì)胞技術(shù)、FDA染色脈沖計(jì)數(shù)法和ATP法這四種技術(shù)，基本涵蓋了全球各國(guó)研發(fā)設(shè)備的基本情況[3]。目前掌握該技術(shù)并已推出產(chǎn)品的主要有美國(guó)、德國(guó)、丹麥、日本、韓國(guó)和我國(guó)，其中各國(guó)主要技術(shù)路線基本相似。表2對(duì)不同壓載水快速檢測(cè)原理的方法從原理、優(yōu)缺點(diǎn)、檢測(cè)時(shí)間、可信度、對(duì)化學(xué)品試劑的需求等方面進(jìn)行了對(duì)比。

表2 壓載水快檢設(shè)備檢測(cè)原理比較Tab.2 Comparison of detection principles of ballast water quick detection equipment

2 壓載水快速檢測(cè)設(shè)備的影響

依據(jù)公約D-2的排放標(biāo)準(zhǔn)，壓載水檢測(cè)需要包含不同粒徑的生物（含浮游動(dòng)植物）、指標(biāo)微生物等。但目前的快速檢測(cè)設(shè)備主要滿足浮游動(dòng)植物等生物的檢測(cè)，針對(duì)微生物（細(xì)菌）的快檢設(shè)備目前國(guó)際上設(shè)備極少且可靠性不高。

從監(jiān)管工作的實(shí)際出發(fā)，本文采用了快檢設(shè)備的比對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試設(shè)備對(duì)10～50 μm粒徑的水中生物的檢測(cè)能力，因?yàn)楝F(xiàn)有掌握設(shè)備都只具備檢測(cè)10～50 μm區(qū)間的能力。同時(shí)50 μm以上樣品區(qū)間需要對(duì)1立方樣品進(jìn)行濃縮，1立方樣品中含有生物數(shù)量是否小于或大于10個(gè)存在較大的偶然性。細(xì)菌檢測(cè)是壓載水快速檢測(cè)無(wú)法完成的。因此，只有10～50 μm區(qū)間才是反映壓載水是否滿足D-2標(biāo)準(zhǔn)的處理效果的最可靠的檢測(cè)區(qū)間。從取樣的便捷度考慮，以后國(guó)內(nèi)港口國(guó)監(jiān)督檢查也將聚焦在10～50 μm區(qū)間。所以實(shí)驗(yàn)方案將只針對(duì)10～50 μm進(jìn)行檢測(cè)，不設(shè)置50 μm以上和微生物的檢測(cè)。

國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有設(shè)備中采用脈沖調(diào)制葉綠素?zé)晒夥ǖ脑O(shè)備數(shù)量最多。實(shí)驗(yàn)中雖然采用了3種脈沖調(diào)制葉綠素?zé)晒夥?，但?shí)驗(yàn)結(jié)果并沒(méi)有呈現(xiàn)均一化。這和估算技術(shù)、計(jì)算數(shù)據(jù)庫(kù)、產(chǎn)品硬件調(diào)校有關(guān)。所以單一看一種技術(shù)并沒(méi)有特別的突出優(yōu)點(diǎn)。

補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)DA染色脈沖計(jì)數(shù)法表現(xiàn)出了較好的結(jié)果一致性，但因?yàn)閮纱螌?shí)驗(yàn)采用的水樣不同，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)不同，所以無(wú)法對(duì)兩次實(shí)驗(yàn)中的快檢設(shè)備進(jìn)行直接比較。另外每家快檢設(shè)備廠家都在不斷更新設(shè)備，所以所做實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅作為判斷某種技術(shù)原理方法可行性的依據(jù)，不對(duì)技術(shù)原理和快檢設(shè)備做出優(yōu)劣性的評(píng)判。

現(xiàn)有主流快檢設(shè)備中，分別采用脈沖調(diào)制葉綠素?zé)晒夥ǎ≒AM）、微流控法、ATP法和FDA染色脈沖計(jì)數(shù)法。由于ATP法采用6種品名的化學(xué)試劑，試劑未經(jīng)過(guò)人體安全性和環(huán)境危害性檢驗(yàn)，前處理容器過(guò)多且復(fù)雜，前處理環(huán)節(jié)每一個(gè)步驟都有可能造成操作誤差，對(duì)操作人員操作技術(shù)要求較高。因此課題組認(rèn)為ATP法目前不適合作為未來(lái)港口國(guó)監(jiān)督采用的快檢設(shè)備。其余三種技術(shù)原理，即脈沖調(diào)制葉綠素?zé)晒夥ǎ≒AM）、微流控法和FDA染色脈沖計(jì)數(shù)法都是可行的技術(shù)方法。

設(shè)備供應(yīng)商技術(shù)服務(wù)量化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是評(píng)估設(shè)備的使用、維護(hù)、費(fèi)用等一系列條件的量化指標(biāo)體系。為了保證快檢設(shè)備設(shè)施的服務(wù)應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)高效性和可持續(xù)性，該評(píng)估指標(biāo)范圍應(yīng)與海事部門(mén)應(yīng)用過(guò)程中的主要問(wèn)題具有良好的一致性。

3 我國(guó)經(jīng)驗(yàn)積累期壓載水檢測(cè)結(jié)果

交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院與江陰海關(guān)合作，在2021年開(kāi)展經(jīng)驗(yàn)積累期港口國(guó)督查船舶壓載水D-2排放標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)。包括國(guó)際航線船舶和國(guó)內(nèi)航線船舶，部分船舶沒(méi)有安裝壓載水管理裝置。如圖1所示，2021年累計(jì)檢測(cè)23艘次船舶，其中超標(biāo)船只達(dá)14艘次；此輪檢測(cè)匯總船舶壓載水港口國(guó)督查中D-2排放，船舶不合格率達(dá)到61%，不合格率較高是由于大部分船舶還未加裝船舶壓載水處理設(shè)備。

圖1 船舶壓載水D-2排放標(biāo)準(zhǔn)符合性檢測(cè)Fig.1 Compliance test of D-2 discharge standard for ship ballast water

如圖2所示，檢測(cè)的23艘次船舶中腸球菌和有毒霍亂弧菌合格情況良好，均符合D-2標(biāo)準(zhǔn)，大腸桿菌僅1艘次不達(dá)標(biāo)。10～50 μm活體浮游生物計(jì)數(shù)超標(biāo)船只有6艘次，占比26%，大于50 μm浮游生物活體計(jì)數(shù)超標(biāo)船只有14艘次，占比61%，其中有一個(gè)原因可能是大于50 μm活體浮游生物取樣體積較大，達(dá)到1立方米，因此超標(biāo)率要大于10～50 μm活體浮游生物計(jì)數(shù)超標(biāo)率。

圖2 船舶壓載水D-2排放標(biāo)準(zhǔn)分項(xiàng)目檢測(cè)情況Fig.2 Inspection of sub items of D-2 discharge standard for ship ballast water

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)壓載水帶來(lái)生物入侵風(fēng)險(xiǎn)防控檢測(cè)措施來(lái)提高港口綠色水平，依據(jù)船舶壓載水PSC監(jiān)測(cè)過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的監(jiān)測(cè)設(shè)備選取原則，提出不同類(lèi)型設(shè)備存在的問(wèn)題和需要考慮的條件。并對(duì)經(jīng)驗(yàn)積累期國(guó)際航行船舶檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析。如果快檢結(jié)果證明壓載水排放超標(biāo)，需要對(duì)水樣進(jìn)行保存并盡快提交有資質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)認(rèn)定，才可作為處罰的依據(jù)。