船舶压载水港口接收处理设施应用研究

船舶压载水公约已于2017年9月8日生效实施,规定了船舶压载水排放标准。目前,船舶需要通过安装压载水处理设备的方式满足公约的排放要求。但是,船用压载水处理设备性能的不稳定性及港口国监督检查的严苛,成为现阶段制约船舶有效履行公约的最大障碍。试从航运业的实际操作出发,结合压载水公约应急措施导则的要求,探讨使用压载水港口接收处理设施作为补充,来提升船舶履行公约能力的可行性。通过对压载水港口接收处理设施技术的必要性和可行性分析,对该技术与传统压载水处理技术进行了详细比较,并对其优势及应用前景进行了客观地探索和分析。可以预见,压载水港口接收处理设施作为一种新型的船舶压载水处理技术和港口应急技术,有着更为绿色、经济和高效的特点,在为船舶提供新的选择方案的同时,也为进一步保护海洋生态环境提供了有力的保障,体现了社会、经济及生态效益的高效统一。     

基于国际公约要求的压载水生物检测技术

《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》D-2排放标准对排放压载水中10~50μm生物、大于等于50μm生物、大肠埃希氏菌、肠道球菌和霍乱弧菌的活体数量提出了具体的要求。目前各国已重视并针对压载水处理做了大量研究,但如何对压载水中活体生物开展有效检测,尤其是快速检测尚存在问题。介绍了目前国际上使用的几种主要检测方法,如显微镜观察法、流式细胞技术、微流控芯片技术、分子生物学技术、MPN法、平板法等,以及几种方法的原理、使用特点和在压载水快速检测中的限制性。基于快速、准确、样品消耗量小、自动程度高的特点,流式细胞术法是目前最适合发展用于港口压载水生物快速检测的方法。公约未对排放压载水中孢囊的数量有详细规定,相应的研究也很少,但孢囊对压载水排放地生态系统潜在破坏性更大,因此建议加强对孢囊方面的研究。     

基于SRA法的中韩船舶压载水生物入侵风险研究

2017年实行的《国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》(以下简称《压载水公约》)要求400总吨及以上国际航线船舶需安装压载水处理系统。为了免除部分短途航线船舶的压载水处理系统的安装责任,《压载水公约》A-4条款针对在指定港口间航行的船舶免除安装压载水处理系统提出了要求。为了满足《压载水公约》的要求、降低黄海水域航行的中韩航线船舶投入,近年来中韩双方通过学术交流和技术评估来分析压载水排放对黄海水域造成的生物入侵风险。本研究采用丹麦和Interferry首先提出的相似风险区评价方法进行生物入侵风险的评估。本研究建立了相似风险区模型:通过建立黄海二维水动力模型和基于介质的模型(Agent Based Modelling),模拟中肋骨条藻在投放港投放的自然生物扩散过程,并在扩散过程中叠加水温和盐度对生物行为的影响。模拟结果显示,中韩港口水域之间具有一定的生物自然扩散连通性;但从中肋骨条藻的扩散结果来看,从时间上和空间上不能确定测试港口之间的连接性。目前的研究成果尚不能支持中韩大黄海水域为一个相似的风险区。     

生物絮团对养殖水体水质和微生物群落功能的影响

为探讨生物絮团对养殖水体水质和微生物代谢功能的影响,采用水质分析和Biolog-ECO技术,分析了葡萄糖强化养殖水体培育生物絮团的过程中水质指标和微生物碳代谢变化特征。结果显示:(1)成熟的生物絮团有效降低了养殖水体氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮水平,并显著提高了养殖水体的总固体悬浮物(TSS)含量。(2)对照组和生物絮团组水体微生物样品平均颜色变化率(average well color development,AWCD)在培养108 h后趋于稳定,生物絮团组AWCD高出对照组18%;同时生物絮团系统水体微生物提高了对聚合物类和碳水化合物类的代谢强度;对比2组水体微生物代谢多样性指数发现,生物絮团组Shannon-Wiener指数和丰富度指数明显高于对照组(P0.05)。(3)2组水体微生物群落碳代谢特征PCA分析表明,主成分1(PC1)贡献度为66.9%,主成分2(PC2)贡献度为12.4%,2组水体微生物差异较大,碳代谢功能差异显著。因此,养殖水体应用生物絮团技术可以有效控制水质,增加水体微生物的代谢活性,影响水体微生物代谢功能。     

生物强化技术在河道水体治理中的应用

以琼江河潼南区小渡段为试验段,研究了以投加复合微生物菌剂为主、底泥曝气为辅的生物强化技术对水体中COD_(Cr)、NH_3-N、TP的降解效果。结果表明,对试验水体进行生物强化之后,COD_(Cr)、NH_3-N、TP的去除率分别达51.72%、41.44%、52.38%,水质稳定达到《GB 3838—2002》地表水环境质量标准的Ⅲ类水标准。说明生物强化技术可以有效地解决自然水体中污染物含量超标、水环境状况差等问题,为河道水体治理提供新的思路。     

牙鲆对海水中铜的吸收、积累和排放规律

研究了牙鲆Paralichthysolivaceus内脏、肌肉、鳃组织对海水中Cu的吸收、积累和排放规律,以及海水中总有机碳(TOC)浓度和不同种类配体对Cu吸收的影响。试验结果表明,当Cu浓度为0 5mg/L时,各组织内Cu蓄积量随暴露时间的增加而增大,第13d均达到吸收平衡,各组织Cu蓄积量为内脏(971 89mg/kg干重)>肌肉(204 99mg/kg干重)>鳃(90 04mg/kg干重)。试验进行13d后,将牙鲆移入清洁海水中排放,结果表明,随着排放时间的增加,各组织Cu蓄积量下降,第8d接近排放平衡,各组织Cu排出率为肌肉(89%)>鳃(86 5%)>内脏(83 7%)。海水中TOC浓度及不同种类的配体对牙鲆吸收、蓄积Cu有明显影响,当TOC浓度相同时,孔石莼Ulvapertusa分泌物比牙鲆分泌物更能降低Cu的生物有效性;当配体相同时,随着TOC浓度的升高,各组织Cu蓄积量均明显下降,表明海水中TOC能降低Cu的生物有效性;海水中Cu2+的表观络合容量(ACu)随着TOC浓度的增加有明显上升趋势,并与TOC浓度呈线性相关。     

三江源星星海水体中碳氮磷化学计量特征

【目的】研究三江源星星海水体中碳氮磷化学计量特征,为揭示隆宝湖湿地的潜在富营养化进程提供依据。【方法】在星星海设置3个采样点采集水样,研究水体中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)的含量,对照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002),采用超标率和超标倍数对水质进行了评价,分析了TOC与TN、TN与TP的相关性。【结果】星星海水体中TN含量为0.326 mg/L,NH4+-N含量为0.100 mg/L,NO3--N含量为0.109 mg/L,TP含量为0.014 mg/L,TOC含量为0.406 mg/L。对照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)TOC、TN、TP超过Ⅰ类水质标准,TN、TP超标倍数分别为0.63、0.4,超标率分别为66.7%、33.3%。相关性分析表明,TOC与TN、TN与TP的相关系数分别为R12﹦0.930 5,R22﹦0.693 2,说明碳、氮含量变化趋势相关性较好,氮、磷含量变化趋势相关性较差,水体中TN、TP来源不同。研究表明,C/N约为1.263,N/P约为23.28,表明有机质来源具有单一性,磷是星星海潜在营养化的限制因子。【结论】TN、TP的含量超过了《地表水环境质量标准》的Ⅰ类水质标准,达到了《地表水环境质量标准》的II类水质标准。星星海水体未达到富营养化状态。     

池塘淤泥过厚的综合治理

池塘的淤泥是池塘养殖过程中残饵、鱼类排泄物、死亡的生物及流入泥沙沉积于:池底形成的.一般来说,池底保持一定厚度的低质,不仅可提供养分,稳定水质,而且有益于低栖生物及鱼类的生长繁殖.但淤泥过厚会给养殖水体带来极大危害:     

扎陵湖水体TOC、TN、TP分布特征

以三江源高寒湖泊扎陵湖为研究对象,在扎陵湖湖泊设置3个采样点,分别对扎陵湖水体中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、硝酸盐氮(NO3--N)、亚硝酸盐氮(NO2--N)分布特征进行了研究,对总氮、总磷的相关性进行分析,对照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002),并采用超标率和超标倍数的评价方法对水质进行了评价。结果表明,扎陵湖水体中总氮含量为0.58 mg/L,总磷含量为0.018 mg/L,氨氮含量为0.115 mg/L,硝酸盐氮含量为0.150 mg/L,亚硝酸盐氮含量为0.001 3 mg/L,TOC含量为0.382 mg/L。总氮和总磷的相关系数R2=0.313 9,说明总氮总磷的相关性较差,总氮、总磷含量高于《地表水环境质量标准》规定的Ⅰ类水质标准,氨氮含量低于《地表水环境质量标准》规定的Ⅰ类水质标准。     

水体氮磷浓度对水葫芦厌氧发酵特性的影响

对生长在人工配制的3种不同氮磷浓度水体(富营养化湖河水、一级排放水A、一级排放水B)的水葫芦进行了中温批式厌氧消化产气比较,研究水体氮磷浓度对水葫芦厌氧发酵的影响。结果表明:水葫芦生长水体的氮磷浓度与水葫芦的产气量有明显的正相关性。水体氮磷浓度越高,生长的水葫芦产气潜力越高。TS、VS、纤维素和半纤维素的降解率以及生物转化率均有相同趋势,不同水体生长的水葫芦的营养特性不同造成水葫芦产气差异,其中木质素含量对水葫芦厌氧降解特征影响较大。     

防控船舶压载水造成的生物入侵的管理问题

船舶压载水携带大量生物到地理隔绝水域可能引起严重的生态问题,成为引入海洋外来入侵生物的主要途径之一。2004年IMO通过了《控制和管理船舶压载水和沉积物国际公约》,制定了压载水管理的国际规则。尽管该公约尚未达到生效条件,美国、澳大利亚等国家已经开始通过国内立法单方面实施船舶压载水管理。我国现有涉及船舶压载水管理的立法主要限于防止污染和卫生防疫,尚未有从防止生物入侵的角度的专门或具体的法律规定,未能实施相应的管理。建议:(1)尽快完善船舶压载水管理立法;(2)先行要求入境船舶压载水深海置换;(3)加强港口和近岸水域本地生物本底调查;(4)加强压载水管理技术研究;(5)建立管理部门多方协调机制;(6)及早准备对本国船舶的压载水管理。     

上海口岸入出境船舶压载水的致病微生物携带情况调查

据国际海事组织统计,每年在全球运输的压载水超过100亿吨,每天约有超过7 000种生物随船舶压载水在全球范围内迁移,这些迁移的生物极易造成生物入侵。为了评估上海及附近海域受外来生物"侵袭"的风险,尤其是上海口岸入境的国际航行船舶压载水中致病微生物携带情况,我们采用自制采样器采集洋山、崇明及外高桥等港口入境船舶压载水样,参照国标GB/T5750.12—2006和生活饮用水规范(2001),对样品进行实验室培养和检测。结果显示在调查的20艘来自国外船舶的压载水中,检测到了肠致病性的气单胞菌和肠球菌,在某些船的压载水中还检测到了铅黄肠球菌。在3艘外来船舶的4个样本中检测到大肠菌群,细菌总数检测在10~3~10~4cfu/m L,霍乱弧菌未检出。研究结果说明当前上海口岸入境船舶压载水中存在风险,也警示我们应该加强压载水的管理。对于新发现的单胞菌,也应加强检测方法及标准的建立。为更好地应对实施的国际压载水海洋公约,我们应该针对入境的船舶压载水,展开更广泛地调查,采集更多的数据,对外来微生物进行更详细的风险评估。     

中国大陆到港船舶压载水生物研究

随着中国外向型经济的发展,从20世纪80年代初,加快了沿海港口的建设。港口和航运业的快速发展,导致世界各地大量的船舶压载水到达中国沿海港口,提高了压载水生物入侵的风险。有关中国大陆港口到港船舶压载水的研究,早期从卫生防疫的角度关注病原菌的入侵,从赤潮防控的角度关注有害藻类的入侵,在此基础上逐渐扩展到压载水生物多样性的研究,但主要是在压载水生物种类调查的层面。随着《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》的生效,必将推动船舶压载水生物的研究逐步深入到压载水生物适应机制和入侵机制方面,并推动船舶压载水检测技术的研发创新,为公约履约和港口国监督检测提供技术支撑和保障。     

压载水转移外来物种区域化生态风险管理研究

2016年国际海事日主题"航运业:之于世界,不可或缺。"高度概括了航运业与世界经济之间的关系。航运业作为国际贸易的桥梁,连接了全球80%以上的货物往来,在助推全球化经济高速发展的同时,也随之带来了一些海洋环境问题。其中船舶压载水携带的各类水生物和病原体对港区水域的生态环境有潜在的破坏性影响,据统计,每天有超过7 000个物种被船舶压载水转移至新地区,其中有一些致病菌和赤潮生物。这些外来物种的入侵,能够破坏当地水域的生态平衡,影响海洋生物的多样性,危害渔业资源,甚至威胁当地居民的健康。就此,国际层面出台了一系列的国际性公约,如联合国(UN)的《联合国海洋法公约》、《国际卫生条例(2005)》、《生物多样性公约》等,而其中国际海事组织(IMO)制定的《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》(下称《压载水公约》),已于2017年9月8日正式对航运界生效。本文结合《压载水公约》,探讨压载水转移外来物种区域化生态风险评估方法,为港口国履约提供新的生态环境管理思路。     

国际海事组织压载水公约立法发展研究

全球海洋总面积约为3.6亿平方公里,约占地球表面积的71%,其作为地球最大的生态系统,蕴藏着极为丰富的资源,是人类可持续发展的宝贵财富。进入21世纪以来,伴随着全球化的发展和工业化的升级,各类全球性海洋问题日益增多且日趋严重,其中由船舶压载水携带的外来生物和病原菌造成的经济、环境、卫生和安全等问题越来越受到国际组织和各国的关注。就此,2004年2月国际海事组织(IMO)通过了全球第一部拟构建具有约束力的压载水管理制度的国际公约—《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》(以下称《压载水公约》),为了在全球范围内一致地履行该公约,IMO又陆续通过了一系列导则。本文对IMO压载水公约立法发展进行深入分析,涵盖结构及内容、发展历程和特点等方面,同时结合相关公约及导则预测未来IMO立法发展动态,为中国正式加入该公约后的充分履约提供参考。     

浅析《压载水公约》履约准备

《2004年国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》的生效是2017年国际航运界的重要事件,被国际海事组织(IMO)称为在海洋环境保护工作中具有里程碑意义的事件。就我国即将加入并实施公约的背景下,本文分析了我国履行《压载水公约》将面临的法律和制度等问题,并提出了相应的建议。一是针对我国在生态入侵立法缺位的情况,建议有关部门通过制定专门立法或修改现行法律的方式,完善相关的法律法规体系;二是针对履行公约涉及的各项管理制度,建议主管部门整个各部门力量,建立和完善从源头管理、过程管理到应急管理的完整的压载水管理制度;三是针对研发活动与应用实践脱节的情况,建议相关领域的部门、机构和企业加强合作,引导科研活动向应用领域发展;四是针对国内压载水管理系统生产企业大量使用国外核心元件的情况,鼓励自主知识产权的开发和推广。《压载水公约》的实施将带动国际航运业又一轮的产业调整和运力淘汰,船舶和配套产业的技术实力仍然是航运强国必备的条件。     

“21世纪海上丝绸之路”航线船舶压载水浮游植物群落特征

2015年4月至2016年7月采集了停泊于上海洋山港的9艘"21世纪海上丝绸之路"航线船舶压载水水样,压载地隶属于中国南海区、阿拉伯海区、红海区和地中海区。对其浮游植物的种类组成和丰度进行了分析,共检出压载水中浮游植物30种,隶属于4门18属。其中硅藻门12属21种,甲藻门4属7种,蓝藻门和绿藻门各1种。各船舶压载水中浮游植物种类数变化范围为2~7种,优势种为星形明盘藻(Hyalodiscus stelliger)、具槽直链藻(Melosira sulcata)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和具尾翅甲藻(Dinophysis caudata),其中具尾翅甲藻出现频率最高。春季压载于香港港的样品中浮游植物丰度最高,为(3.983±1.695)×103cells/L;夏季压载于新加坡港的样品中浮游植物丰度最低,为(0.317±0.347)×103cells/L。此外鉴定到赤潮藻13种,包括3种有毒藻类,分布于8艘船舶压载水中。结果显示,来自中国南海区的压载水样品中浮游植物种类数和丰度较其他海区高,4个海区的压载水均具有潜在的生物入侵风险,若部分赤潮藻种随压载水排入洋山港区,赤潮发生潜在风险增大,进而危害当地海域的生态环境。