内容提要:压载水在保证船舶在港口间安全航行的同时，也带来了水域间的水生物物种人侵问题，为港口国带来巨大的损失。论文回顾了压载水管理相关公约法规的发展过程，介绍了压载水管理方法及现行管理标准，给出了压载水管理计划包含的主要内容，阐述了如何选择压载水交换方法及其注意事项，为实际编制压载水管理计划工作给出参考和借鉴。

关键词:船舶压载水 压载水管理计划(BWMP) 压载水交换 安全评估

引言

随着世界贸易和经济全球化的发展，世界各港口水域间的船舶来往越来越频繁同时也带来了水域间的水生物物种入侵问题。船舶将携带的压载水从一个水域排入另外一个水域就会对当地的水域环境、人类健康、财产或资源带来危害破坏当地水生物的多样性或妨碍该水域其它方面的合理使用。据统计，世界上80%的货物是通过船舶运输的，每年全球船舶携带的压载水有100多亿吨，存在船舶压载水中随船舶航行于世界各地的水生物物种至少有7000种{110船舶携带的压载水量正随着船舶运输量的快速增加而日益增加。预计到2013年，随着海运货物量的翻倍，船舶携带的压载水量理论上也将是目前的两倍[习。目前，水生物通过船舶压载水入侵到新的环境中已被全球环境基金组织(Global Environment Facility，GEF)确认为危害海洋的四大威胁之一。压载水携带有害水生物问题已引起了各港口国政府和有关当局的重视。国际海事组织(IMO)先后起草制定了一系列公约指南，以致力于帮助各港口国政府和有关当局在保护船舶安全的同时来防止、减小直到最终消除由船舶压载水引人的有害水生物和病原体所带来的危险。

1压载水问题

这里的"压载水"是指船上主要用于控制船舶纵倾、横倾、吃水、稳性或应力的水及其悬浮物。船舶空载航行时，压载水对船舶的安全航行是至关重要的，一般船舶空载出港时需装载一定重量的压载水，到达目的港后装货的同时再排泄掉压载水。从表1[1]可看出，船舶压载航行时所携带的压载水的重量约占船舶载重量的30%~60%，随着船舶尺寸的增大和运输航次的增加，压载水的异地交换量也将日益增加，由此所引起的水生物入侵的"压载水问题"也就日趋严重和扩大化。

表1主要船型压载水容量分布表

2压载水相关公约的发展

很多水生物入侵事件为当地造成了巨大的损失，如入侵大湖区的欧洲斑马贝(Dreissena polymorpha)，入侵黑海和亚速海的柿水母(Mnemopsis leidyi)等。压载水引起的水生物入侵问题引起了各港口国政府的高度重视，由此如何管理船舶压载水问题很快进入了国际立法进程。

1988年，IMO首次提到了压载水有害水生物问题随后IWO的MEPC(海上环境保护委员会)和MSC(海上安全委员会)以及其他技术委员会就开始致力于压载水有害水生物事宜起草制定相关公约。1992年UNCED(联合国环境与发展会议)要求IMO通过压载水排放的适当规定，以防止外来水生物的入侵。1993年11月4日IMO第A.774(18)号决议通过了MEPC提交的《防止排放船舶压载水和沉积物传入有害水生物和病原体指南》。1997年11月27日IMO第A.868(20)号决议通过了《为减少有害水生物和病原体传播的对船舶压载水控制和管理的指南》。2004年2月13日在英国伦敦召开的关于船舶压载水管理的外交大会通过了。。04年国际船舶压载水及沉积物控制和管理公约》，以下简称《2004公约》。2005年7月22日MEPC.124(53)决议通过了《压载水交换导则》，MEPC.127(53)决议通过了《压载水管理及压载水管理计划制定导则》。

3压载水管理方法

压载水管理方法一般可分为两类:预防性操作和专门响应操作。预防性操作主要是对压载水隔离，即采取不排放、带回原地或者排人目的港口的专门接收装置等方法，从而尽量避免吸取有潜在危害的水生物、病原体或沉积物，以及避免不必要的排放。专门响应操作可分为压载水处理和压载水交换两种方法。压载水处理方法又可分为机械处理法(如过滤隔离等)、物理处理法(如采用热、超声波、紫外线等进行处理)、化学处理法(如臭氧、加氯处理等)和生物处理法(如在压载水中加入肉食性或寄生性生物等)。压载水交换方法则是用远离目的港一定距离的深海海域的海水与船舶携带的压载水进行交换来减少不同港口之间压载水交换带来的危害。'目前，经IMO评估并接受的压载水交换方法有三种:顺序法、溢流法和稀释法。

随着IMO相关公约的出台，目前《2004公约》虽然还没有生效，但很多港口国先后采取了相应的单边政策，强制性实施压载水管理措施以减少压载水对本地水域带来的危害。目前，多数港口国对驶入本地水域的船舶所携带的压载水均采用了深海压载水交换的方法进行压载水管理。表2是部分港口国采取压载水管理措施的时间及方法一览表。

表2部分港口国压载水管理方法一览表

4压载水管理计划

根据《2004公约》及相关导则压载水管理计划(Ballast Water Management Plan，BWMP)的作用在于在保持船舶安全的同时，帮助船舶满足国际海事组织的指南和检疫标准，从而使船舶压载水及沉积物所带来的有害水生物和病原体的转移风险降到最小。同时，该计划还为港口国和其他授权官员提供关于船舶压载水处理系统、取样点和压载水管理系统方面的信息。目前，对于驶入有压载水管理要求的港口国的船只，均需具有相关的压载水管理计划。

压载水管理计划是针对某一具体船舶而专门编制的。由于船舶存在许多可变因素，，如船舶的类型和尺度、压载舱的布置、压载水体积、压载水泵排量、航次类型和航程、船舶的典型操作要求以及船上在用的压载水管理技术等，因此应根据每艘船舶的具体情况来考虑压载水管理措施，以编制相应的压载水管理计划。

4.1压载水管理计划基本内容

根据MEPC.127(53)决议通过的《压载水管理及压载水管理计划制定导则》，压载水管理计划一般需包括以下内容:①船舶主要参数②压载水管理计划的目的，③压载水系统图，④压载系统描述，⑤压载水取样点，⑥压载水管理系统操作，⑦船及船员的安全程序，⑧操作及安全限制，⑨压载水管理及沉积物控制方法说明，⑩沉积物处理程序，⑩沟通方法，⑩压载水管理官员的职责，⑩记录要求，⑩船员培训和熟知事项，⑧免除事项。其中第①、③、④、⑤、⑦、⑧、⑨和⑧项一般需要根据具体船舶实际情况具体处理，其它各项具有一般通用适应性。

4.2压载水管理标准

压载水管理计划中压载水管理标准有两种[3][4]，即DV和D2*标准，对不同的船舶压载水管理标准执行时间期限有所不同。目前一般采用压载水交换进行压载水管理，即满足D1标准，但所有船舶均要求在2017年开始执行D2标准，参见表3。

表3压载水管理时间表

注:D1:压载水交换标准压载水置换率至少95%或泵人/泵出3倍压载舱舱容的水。

D2：压载水性能标准，每立方米中最小尺寸≥50μm的可生存生物少于10个，每毫升中最小尺寸<50μm且>10μm的可生存生物少于10个。且指示微生物浓度符合:有毒霍乱弧菌(01和0139):每100ml中少于1个cfu或每克(湿重)浮游动物样品中少于1个cfu;大肠杆菌:每100ml中少于250个cft1;肠道球菌:每100ml中少于100个cfu。

4.3压载水交换方法的选择及注意事项

目前，多数港口国采纳D1标准进行压载水管理。压载水交换的海域按如下要求进行:可能时，船舶均应在距最近陆地至少200n mile，水深至少为200m的地方进行压载水交换。若无法实现，则应在尽可能远离最近陆地的地方，并在所有情况下距最近陆地至少50n mile、水深至少为200m的地方进行压载水交换。船舶一般在正常航行过程中进行压载水交换，不同的交换方法和方式所需要的交换时间及其所带来的问题也有所不同。应根据具体船舶的具体情况来选择压载水交换方法，在此总结给出各种压载水交换方法的选择及其注意事项。

4.3.1顺序法(Sequential method)

顺序法也称排空注入法是指先将用于装载压载水的压载舱抽空然后用替换的压载水重新注满的过程，以达到置换率至少为压载水体积的95%。使用顺序法，压载水几乎被完全有效地置换压载水泵的负荷小，交换时间短。但在船舶动态航行状况下使用顺序法进行压载水交换，海上的附加载荷取决于海况，可能同时影响船舶结构，若对多个舱室同时顺序法操作，排空和注满过程中的状态多样，安全评估复杂。采用顺序法进行压载水交换一般需要进行以下方面的安全评估:

(1)总纵强度。采用顺序法的压载舱存在排空和注满交替状态，压载水载荷沿船长的分布也随之变化随之导致船体梁的弯矩和切力分布变化，在进行每一步的排空或注满操作前均应校核当前的船体总纵强度是否满足要求。

(2)动载荷(晃荡)。采用顺序法的压载舱在排空和注满的过程中，由于压载舱处于部分装载状态，若风浪较大，会导致压载舱的液体剧烈晃荡，尤其风暴压载时的重压载舱，在75%~95%装载时会导致过大的晃荡载荷，严重时会损伤液舱内的结构构件。

(3)吃水和纵倾。由于压载水分布的变化，导致首尾吃水变化，过度首尾吃水差会导致船舶纵倾过大，对船舶的航行安全带来隐患。

(4)脑部船底砰击。舶尖舱等脂部压载舱排空时，使自首吃水急剧减小在风暴海况下导致脑部船底砰击。

(5)螺旋桨浸深。尾尖舱等尾部压载舱排空时，使自尾吃水急剧减小，导致螺旋桨露出水面打空车，同时也会产生强烈的船体振动。

(6)完整稳性。压载舱排空和注满过程中，重心和自由液面发生变化尤其重压载舱会产生很大的自由液面，对船舶稳性带来不利影响。

(7)驾驶室视野范围。脑吃水较小时，船首部抬高，导致首部的盲区过大，影响驾驶室的可视范围，给航行安全带来隐患。

由此，采用顺序法应特别注意以下事项:

(1)顺序法操作带来船体梁弯矩及切力的变化和船舶浮态及稳性的变化，需进行多方面的安全评估，至少在每一步骤开始和结束时均须重复评估以上安全评估内容，必要时应增加操作过程中的安全评估。

(2)风暴天气下具有较大自由液面的压载水舱一般不宜采用顺序法进行压载水交换对于部分压载舱若条件限制只能采用顺序法在安全评估时应增加操作过程中评估，或者在操作过程总是考虑最大自由液面的影响。

(3)晃荡评估比较复杂，一般压载水管理计划中不进行详细的晃荡评估。应避免能够引起晃荡载荷的压载水操作。所以风暴天气下重压载水舱一般避免采用顺序法进行压载水交换。

(4)单独对艏部或艉部舱室进行顺序法压载水交换，会导致艏艉吃水急剧变化，若引起不满足安全评估事项，一般可结合远离的其它舱室同时进行压载水交换操作来平衡艏艉吃水。

(5)不对称地排空压载水舱，会导致船舶横倾，并引起扭矩载荷。完全左右对称地排空压载水舱，有时会引起弯矩急剧增加。一般需根据船舶的实际情况具体考虑，或者对部分舱室避免使用顺序法进行压载水交换。

4.3.2溢流法(Flow-through method)

溢流法是指将替换的压载水泵入用于装载压载水的压载舱，而允许水从溢流口或其他装置流出的过程。每一压载舱连续泵入水量达到三倍舱容视为符合至少交换95%体积的压载水的标准要求闷。若能够证明至少交换了95%体积的压载水则可接受连续泵水量少于三倍的舱容。三倍的交换水量压载水泵的负荷大，交换时间长。由于压载舱总是处于满舱状态，压载水交换时对船舶的稳性和强度的影响可忽略，主要对舱室的超压或负压进行评估采用溢流法进行压载水交换需要进行以下方面的安全评估:

(1)压载舱内压力超压或负压。一些压载舱的布置使压载水很难有效地流动，尤其格栅式双层底和艏艉尖舱，若溢流装置溢流不充分，就会带来压载舱超压的危险。一般需进行溢流管路阻力评估，通常溢流管的总横截面不小于注水管的总横截面积的两倍，可不予对溢流管路进行溢流阻力评估。

(2)压载水泵数量、排量和压头。采用溢流法，压载水泵的负荷大，压载水交换时间长。需对压载水泵的数量、排量及压头综合评估来决定是否采用溢流法进行压载水交换。

(3)溢流管的流量和可用性。对现有船舶，一般船上不设有专门的溢流装置，若采用溢流法，一般利用甲板上人孔等大的开口作为溢流口。而空气管不宜于用作交换压载水时的溢流管。一方面一般空气管直径较小，容易导致舱室超压所以不宜采用;另一方面，对于带有自动关闭装置的空气管头，长期用作溢流管易损坏空气管头，因此也不宜采用。

由此，采用溢流法应特别注意以下事项:

(1)溢流法会带来舱室内部的压力变化，需进行舱室超压或负压的安全评估多个压载舱同时使用溢流法更换压载水可减小溢流阻力避免压载舱内压力过高，但需保证各压载舱均能达到3倍的交换体积。

(2)由于溢流法对船舶的强度和稳性的影响甚微，所以在风暴天气下对于较大液舱(如重压载舱等)宜采用溢流法进行压载水交换。

(3)溢流法一般适用于舱顶为主甲板的压载水舱，如顶边舱、重压载舱等;对于底边舱及舱顶不是主甲板的艏艉尖舱一般不具备溢流法的条件，在选择方法时应综合仔细考虑。，

(4)采用溢流法压载水交换时间长，应充分考虑交换时间以保证有足够的时间在适合的水域完成压载水的交换。

(5)若压载舱结构不是根据溢流管顶的压头进行设计，应避免采用此溢流法。尤其对于部分装载的压载舱，使用溢流法注满舱室会增加液舱内压力，可能损坏舱内结构构件。若采用溢流法须增加强度和稳性等方面的安全评估。强度评估可以参照IACS共同规范进行，在计算压载舱静水压力时，油船和散货船共同规范均对采用溢流法进行压载水交换的压载舱增加了25KN/m2的超压。

(6)使用溢流法往往导致甲板积水，尤其冬季结冰天气下会对甲板上的工作人员带来危险。应避免通过非专门溢流管(如人孔，小舱口等开口)直接溢流，一般需要对这些开口进行局部改造增加排泄管头等来引导压载水排向舷边对于新造船在设计时应充分考虑这些方面。

(7)在压载水交换期间可能打开的水密门和风雨密门(例如人孔)，在压载水交换完毕时应注意重新锁闭。

4.3.3稀释法(Dilution method)

稀释法是指将替换的压载水从用于装载压载水的压载水舱顶部注入并同时以相同流速从底部排出的过程，舱内水位在压载水更换作业全过程中保持不变。每一压载舱连续泵入水量达到三倍舱容视为符合至少交换95%体积的压载水的标准要求问。若能够证明至少交换了95%体积的压载水，则可接受连续泵水量少于三倍的舱容[3]。稀释法具备溢流法的优点，几乎所有的舱都可以采用稀释法进行压载水交换。采用稀释法进行压载水交换需进行以下方面的安全评估:

(l)压载水泵数量、排量和压头。同溢流法一样，需核查评估压载水泵的数量、排量和压头来决定是否采用稀释法进行压载水交换。

(2)泵入和泵出速率的一致性。

由此，采用稀释法应特别注意以下事项:

(1)稀释法需要两套泵系单独地进行顶部泵入压载水和底部泵出压载水，而且需要保持泵入和泵出的流速相等，这样才能保持压载舱内水位保持不变。否则，会使压载舱内产生压力或液位变化从而导致其它安全问题。

(2)管系改造复杂，现有船不宜采用稀释法进行压载水交换。

5结束语

船舶压载水问题日益引起各港口国的重视，IMO《2004公约》虽然还未生效，但很多港口国已经单边使之生效。我国是海运大国，发达国家对船舶压载水排放的严格要求给我国提出了亟待解决的问题。2017年之后所有船舶的压载水均至少满足D2标准，我国作为IMO的A类理事国，应加紧各方面技术的研究和相关法规的制定实施，从而减少直至消除压载水对我国海洋环境所带来的危害。

作者：蔡尊德  来源：航海技术