船舶港口防污染

船舶压载水的处理方法综述

摘要：船舶带来的诸如“海域污染趋势加重、赤潮等灾害事件频繁发生、海洋剧、生物多样”等一系列环境问题引起人们的广泛关注。本文介绍了压载水的危害,综述了近年来国内外船舶压载水处理技术的现状及发展趋势，指出上述船舶污水处理技术存在的问题及今后的研究方向,保护海洋环境和资源，防治船舶溢油事故的污染损害，维护生态平衡，保障人体健康和社会公众利益，促进海洋经济的可持续发展。

关键词：压载水污染；处理技术及展望

压载水污染带来的灾难性后果

我国是国际海事组织成员国，也是世界十大海洋运输国之一。现有沿海港口230多个，海运船舶7600多艘， 30多万标准箱位，净载重3000多万吨。据有关方面对渤海湾船舶压载水入侵生物现状调查发现，4种有毒藻类通过船舶压载水传播到我国，并造成大面积赤潮灾害。国际自然资源保护联合会公布的世界上100种最危险外来生物物种中约有一半已入侵我国。最近国家环保总局公布，我国由于生物入侵造成的直接经济损失高达574亿元，其中海洋入侵生物是主要成因之一。近些年来，我国沿海岸赤潮越来越严重，其重要原因之一外来生存能力较强的赤潮生物的危害。

1990年，美国的栉水母侵入黑海，吞噬了那里大量的浮游生物。致使黑海鱼苗几乎枯竭。不久这种水母又入侵了地中海。1999年的考察报告中证实，栉水母已经入侵到了黑海，到2000年已破坏了当地的生态系统，并给经济带来严重损失，导致了黑海生态系统的崩溃。目前，有450种生物物种入侵到地中海，其中半数以上是通过压载水传播的。据澳洲检疫局报告，计至1997年止已有超过172种生物侵入澳大利亚海域，大部分是通过压载水传播的，仅腰鞭毛藻类就造成8000万美元的损失。同时又通过贝类进入人类的食物链，损害了人们的健康，致使澳洲近岸水产养殖业遭到严重破坏。上世纪90年代人们在美国的五大湖泊中相继发现了波罗的海产的一种叫斑马贝的动物，它在密西西比河流域繁殖得很快，使当地渔业、旅游业损失惨重，引起了公众对压载水造成的外来人侵的关注。1990年国际联合会和五大湖渔业组织向美国和加拿大政府提交了一份报告，宣布五大湖生态系统处于危机状态。1996年侵入美国和加拿大交界的五大湖生物就有139种，而入侵美国和加拿大交界的五大湖的斑马贝大量繁殖，阻塞水下结构和管路，给当地造成的经济损失已达数十亿美元。而美国西海岸的旧金山湾是世界上最大的外来人侵生物集居区，目前已经发现有2l2种外来生物物种。种种的数据显示，由船舶压载水原因使外来生物四处传播蔓延已给当地生态环境造成了巨大的经济损失，因此，专家们警告，如果再不对船舶压载水加以控制管理，自由放任下去，这些“心狠手辣”的外来小怪物肯定会给世界各国的港口、内海、内河、湖等生态系统造成毁灭性的重创，整个生态系统很快就会变得面目全非。

预防对策

①机械处理法

机械处理法:用过滤法和改善船舶设计。过滤可去除压载水中的生物和病原体,但问题是:像病毒和细菌最小的只有0.02µm和0.1µm,原生动物最小的是2µm,双鞭毛藻最小的是3µm 滤网网目越多,过滤需要的压力就越大,而且很快就需要反冲洗,实际上沿海的压载水本身含有许多悬浮物,会使过滤更加困难。目前日本的研究技术为25µm 以上可清除74%～94%,50µm 以上可清除82%～95%,其作用原理不纯粹是过滤,还包括在管路内部产生剪应力和空穴。以色列和美国最近采用盘分离、紫外照射和高级氧化处理结合的技术,做了两级实验,处理流量均为10m3/h,用地中海的原生海水作为压载水实验,结果93%的微米级浮游生物(Microplankton)、100%皮米级浮游生物(Picoplankton)和62%的纳米级浮游生物(Nanoplankton)被抑活。旋流分离法:利用水流在管路中高速流动产生的分离作用,将液体的水和固体的生物和病原体分离开。OPtiMar 漩流分离器安装在“豪华公主”上以每小时200m3/h 流量运行可滤除40µm以上微生物,实验室实验可滤1µm以上微生物。

②物理处理法

物理处理法:即采用热、紫外线、超声波、银离子、磁化等。最新研究表明,40℃～45℃通常足以杀死或抑活压载水中有害水生物。低温长时间比高温短时间更有效。温度在38℃～50 , ℃加热持续时间为2～4 小时,可杀灭大部分生物,但是如果生物是以休眠胞子的形式存在,可能需要更高的温度,而且很难达到杀灭的效果。在船上实现加热处理存在的主要问题是,必须改装管系,产生热应力,热源不足,冬季处理效果差等。

紫外线处理时，在波长为240～260nm处,尤其在253.7nm处对压载水中的生物和病原体有杀灭的作用。该方法应用的主要问题是,因为沿岸水中因含有大量的悬浮物质会阻挡紫外线对生物和病原体的照射,含有的另一种“黄色物质”,对波长为254nm紫外线的有强烈的吸收作用,这两者都会影响处理效果。而且能耗很大。如果压载水含铁量高的话,会沉积在石英灯管上,也影响处理效果。最近美国人在实船的实验显示:32kW 的UV 装置能在压载水流量为340m3/h 时抑制浮游植物的生长和造成浮游动物95%以上的死亡率。紫外线处理的效果并不是光照强度和曝光时间的简单函数,对浮游植物的实验表明:高强度光照短曝光时间比低强度长曝光时间更有效。这种处理方法另一缺点是一些较小的生物可能在较大生物的影响下未经处理就离开了紫外线处理单元,而且混浊的水会降低紫外线的穿透力。

超声波:用超声波通过各种间接反应对海洋生物有致命作用。它可以产生热量、压力波的偏向,形成真空或半真空状态从而脱氧导致浮游生物的死亡。

③化学处理法

化学处理法即采用臭氧、抽氧、氯化处理等。氯化处理是直接加氯或次氯酸钠,最近的研究是巴西做的实船实验投加次氯酸钠的研究,以1、3、5、10mg/L 有效氯处理,结果显示:所有浮游动物和浮游植物最高死亡率为76.4%。不同浓度间差别甚微,小于5%。“Peraclean ○ROcean”是德国研制的一种以过氧乙酸(PAA)为基础的产品,它能杀死细菌、病毒、胞子、藻类、原生动物和较高等的生物,其中一个试验,用卤虫的成体、幼体、无节幼体期、孵化期前的卵和包囊四个时期,使用该产品达350mg/L可达到100%的致死率。

应用臭氧氧化技术深度处理油船含油压载水的实验研究中,通过强电离放电技术制取高浓度臭氧,应用臭氧氧化方法来深度处理含油压载水,模拟实验表明在臭氧投加浓度达到120mg/L,在较短的接触时间(2min)内,臭氧对不同浓度的含油压载水中的油去除率可达到50%以上,同时使芳香族类物质显著减少,降低含油污水的生物毒性,处理方法具有可观的应用前景。从实验结果中可看出,在含油压载水的臭氧氧化处理中,对除油效果具有重要影响的