船舶压载水取样方法探讨

中国船级社南京分社 南京 210011

近10年来，船舶排放压载水造成有害水生物和病原体传播，对港口国水域的生态平衡和居民健康造成危害已引起高度关注。外来生物的入侵性传播已被世界环保基金(GEF)认定为海洋面临的四大威胁之一。20世纪80年代，人们已经开始对压载水进行研究，认为压载水是传播有害物种和病原体的首要来源。为了更好地对压载水的风险性进行评估，及时制定有效的压载水管理措施，对压载水进行取样是非常关键的一步；压载水样品的真实性直接决定了压载水风险评估的准确性，从而也影响压载水管理决策的正确性。总的来讲，取样有以下三个目的：更好地了解压载水的生物和化学特性；识别船舶压载水包含的水生物；评定是否符合压载水管理要求。目的不同，压载水取样的设计、取样方法和所使用的设备就有区别。含有不同种类水生物的压载水可能要求选择不同的取样方法和设备。前南斯拉夫学者Matej David等提出通过测深管的取样方法[1-4]，这里提出通过消防系统的取样方法。

1 取样方法

1.1 通过测深管取样

Matej David等对20艘不同类型船舶进行取样点调查，提出一种新的取样方法，要求使用专门的取样设备，通过测深管对压载水进行存取。

1.1.1 取样设备

Matej David选取三种专门取样设备：气动井泵、水斗取样器和底部沉积物取样器，见图1～3。在10种不同类型船舶上进行试验，取样效果良好。它们可以单独使用，也可以联合使用。另外，此种新型设备也可以通过压载舱检修孔或货舱舱口进行取样。

1.1.2 工作原理

1) 气动井泵。它是一种由防火防爆材料做成的气动活塞泵，与两个管路相连：一个通压缩空气，另一个用来泵出压载水。它可以沿着探测管下降到所预想的深度甚至达到压载舱的底部，泵出压载水或沉淀物泥浆。在不同类型船舶上进行试验，首先将船上供应的压缩空气连接到井泵上，井泵沿测深管放入压载舱，开始工作，工作期间的流量是1.3～2.0 L/min。在双层底压载舱压载水位为2.0 m的条件下(水头是17.5 m)最大测试深度是19.5 m；理论上它也可以抽取更深的压载水，进行取样。

图1 船用气动井泵进行取

图2 水斗取样器

图3 底部沉淀物取样

2) 水斗取样器。它是由防火防爆材料做成，其直径为33 mm，容积为250 mL。顶端开口；末端用不能扭动的螺丝帽固定，内有球形阀。水斗取样器放低后随时可以再提起。在放低过程中要保证很好地更换内容，应几次将取样器提高0.5 m。它适用于几乎所有类型的船舶，沿探测管进入压载舱，进行水柱取样。

3) 底部沉积物取样器。由防火防爆材料做成，它可以在某一深度取样或者在舱室底部抽取含沉淀物的压载水。假如在某一深度取样，取样器应该配有两条绳，一条拉住取样器，另一条用来在预想的深度触动阀门。在底部进行取样，取样器放到舱室底部时，阀门将自动打开，压载水及其沉淀物将自动从下边沿3.0 mm开口流入取样器(开口的大小限制了抽取水生物的大小)，同时空气从取样器上边沿排出，充满取样器的时间是1 min,每拉一次可以抽取0.225 L的压载水，多次操作将增加其容量。

1.2 通过消防系统进行排放取样

某些船舶的消防系统和压载管系相连，因此，可以在消防系统中进行排放取样。消防系统取样不要求有专门或附加的取样设备，消防泵可以直接抽取压载水进行取样。但要求有两个船上人员配合，对泵和阀进行操作。对10艘不同类型的船舶进行了取样试验，其中有6艘适用本方法。试验分析认为此种取样方法存在许多缺陷。首先，管道的高压可能会对一些水生物产生负面影响，影响取样结果；其次，取样时一般只有一个消防泵被打开，消防管系统的高压可能会损害系统；另外，一些船舶，尤其是新建的成品油船，压载与消防系统并不相连，而对老旧船舶由于泵和阀没有明显的标识出来，又很难确定消防系统是否与压载舱相连，从而难于通过此种方法进行取样操作。以前在舱内抽取小量的压载水样品和用消防系统水龙头抽取的少量水样进行盐分比较，能够部分克服这个问题。

2 对取样的进一步

思考

1) 取样点。取样点的可用性是压载水取样的重点。如果船舶没有专门的压载水取样点，可以在分析船舶结构的基础上，寻找可能的压载水取样点以供使用，对取样点的要求主要考虑适宜操作和易得到。

2) 取样设备和方法。压载水样品能否符合规范的要求,能否反应出整个压载水的性质，选取合适的取样设备和取样方法是非常关键的，必须注意：

(1) 取样设备应该能够在压载舱不同深度进行取样；

(2) 取样设备大小适中，能够保证适用于几乎所有船舶；

(3) 取样设备不能给压载水水样内的水生物带来影响，以保证压载水样品的代表性。

3) 取样管系的设计。由于在国际上没有对压载水取样方法进行统一规定，许多国家对取样点和取样设备的选取有所不同。通过测深管进行取样是一种方便快捷的取样渠道，因为在各种船舶上其测深管的口径大小相差无几；但是，有些测深管离船舷较近，其形状将随船舷线性的变化而弯曲，测深管的弯度很大程度上也会影响取样的顺利进行，虽然这种弯曲不影响正常的测深，但对一些专门的取样设备却很难通过测深管到达压载舱底部，况且取样设备在国际上并没作出统一的要求，在不同港口其性能、形状、大小等差异很大，这就大大制约了压载水试样的提取，从而影响了对压载水所进行的风险评估结果的准确性。

对压载和消防系统相连接的船舶来讲，也可以通过消防系统进行取样，但这种方法对取样结果和消防系统存在很大的负面影响，建议尽量避免使用此方法。

基于以上两种取样方法存在的缺陷，建议在船舶设计过程中考虑在压载舱适当位置设计一套抽样管系，其位置应适宜操作，且能保证管路不存在弯度，管径能保证一般取样器的正常取样，同时，建议船检相关部门对抽样管系进行统一规范。

3 结束语

科学的船舶压载水取样方法为压载水的准确性风险评估和及时制定有效的压载水管理措施奠定了坚实的基础，能够更好地规范对压载水的管理，确保《国际船舶压载水和沉积物管理与控制公约》的有效实施，从而更加有效地遏制有害物种和病原体通过压载水进行传播。

[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