Особенности предотвращения загрязнения водной среды балластными водами

Предотвращение загрязнения морских экосистем судовыми балластными водами: проблемы и пути решения

Авторы: Хорошев В.Г., Петров М.В., Дроздов В.В., Попов Л.Н., Гатин Р.И.

Обосновывается практическая значимость обезвреживания судовых балластных вод с целью предотвращения трансграничного биологического загрязнения морских экосистем. Анализируются требования Международной конвенции о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими, направленные на недопущение трансграничного биологического загрязнения морской среды, и перспективы их реализации в России. Рассматриваются структура, методы и технологии, используемые при создании отечественной системы управления балластными водами морских судов и судов смешанного (река-море) плавания.

1. Global program of management of a water ballast (GloBallast) [Официальный сайт]. URL: http://globallast.imo.org/poster4_english.pdf (дата обращения 04.07.2015).
2. Решетов Н., Парфенов Л. Проблемы ограничения сброса балластных вод //Морской флот, № 5. – 2002. – С. 28 – 29.
3. Ассоциация морских торговых портов [Электронный ресурс]. URL: http://www.morport.com/rus (дата обращения: 15.09.2015)
4. Международная конвенция о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими 2004 года». – СПб.: Издательство ЗАО ЦНИИМФ, 2005. – 120 с.
5. План Комплексного применения международной Конвенции о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими в порту Новороссийск. Изд. ФГУ «Администрация морского порта Новороссийск». 2009. – 49 с.
6. Сообщение пресс-службы Министерства транспорта РФ [Официальный сайт]. URL: http://www.mintrans.ru/news/detail. php?element_ID=17998 (дата обращения: 04.08.2015).
7. Российский морской регистр судоходства, факсимильное сообщение №002-20-32877 от 17.11.2009 [Официальный сайт]. URL: http://info.rs-head.spb.ru/public/BWM2004r.pdf (дата обращения 04.07.2015).
8. Хорошев В.Г., Погодин Н.П., Гатин Р.И., Шалларь А.В., Герасимов А.В., Дроздов В.В. Разработка технологии и создание опытного образца отечественной системы управления балластными водами морских судов и судов класса «река-море» // Судостроение. 2015. – № 4. – С. 35 – 40.

Хорошев Виталий Геннадьевич – д.т.н., профессор, ФГУП «Крыловский государственный научный центр», Санкт-Петербург
тел. +7 (812) 386-67-69
v_horoshev@ksrc.ru

Петров Михаил Владимирович – ФАУ «Российский морской регистр судоходства», Санкт-Петербург
тел. +7(812) 570-43-11
petrov.mv@rs-class.org

Дроздов Владимир Владимирович – к.г.н., доцент, ФГУП «Крыловский государственный научный центр», доцент ГОУ ВПО «Российский государственный гидрометеорологический университет», Санкт-Петербург
тел. +7 (812) 748-63-91
v_drozdov@ksrc.ru

Попов Леонид Николаевич – к.т.н., начальник отдела ФГУП «Крыловский государственный научный центр», Санкт-Петербург
тел. +7 (812) 748-63-17
l_popov@ksrc.ru

Гатин Рамис Ильмирович – ФГУП «Крыловский государственный научный центр», Санкт-Петербург
тел. +7 (812) 415-47-02

Ссылка для цитирования: Хорошев В.Г., Петров М.В., Дроздов В.В., Попов Л.Н., Гатин Р.И. Предотвращение загрязнения морских экосистем судовыми балластными водами: проблемы и пути решения// Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2015. — № 40/41. — С. 15-19.

УДК: 574.636
Выпуск №: 40/41 (2015)
Страницы: 15-19
Ключевые слова: трансграничное биологическое загрязнение морских экосистем, судовой балласт водяной, система управления балластными водами, механическая фильтрация воды, ультрафиолетовое обезвреживание воды

Источник

Что такое балластная вода и почему она является проблемой?

PhilAugustavo / Getty Images

Балластная вода – это пресная или океанская вода, хранящаяся в корпусе судна для обеспечения устойчивости и улучшения маневренности во время рейса. Когда судно достигает места назначения, балласт сливается в воду в новом порту, иногда наполненный потоком незваных гостей в виде бактерий, микробов, мелких беспозвоночных, яиц или личинок различных видов, которые приехали из первоначального пункта назначения и могут стать инвазивными видами.

Когда судно принимает или доставляет груз в несколько разных портов, оно принимает или сбрасывает балластную воду в каждом из них, создавая смесь организмов из нескольких различных экосистем. Некоторые суда не предназначены для перевозки водяного балласта, в то время как другие могут перевозить балластную воду в герметичных танках, чтобы полностью обойти этот процесс. В целом, однако, почти все морские суда будут использовать балластную воду.

Что такое балластные воды

Балласт – это вода, доставленная на борт для управления весом судна. Это практика, которая стара, как сами корабли со стальным корпусом, и помогает снизить нагрузку на судно, компенсировать изменение веса при изменении грузовой нагрузки и повысить производительность при плавании в бурном море. Балластная вода также может использоваться для увеличения нагрузки, чтобы судно могло погружаться в воду достаточно низко, чтобы пройти под мостами и другими сооружениями.

Судно может нести от 30% до 50% всего груза в балласте, от нескольких тысяч литров до более 10 миллионов литров, в зависимости от размера судна. Согласно Руководству Всемирной организации здравоохранения по санитарии судов, около 11 миллиардов тонн балластной воды ежегодно перевозятся судами по всему миру. (1)

Почему это является проблемой? Если организм, перенесенный с балластной водой, выживет достаточно долго, чтобы создать репродуктивную популяцию в новой среде, он может стать инвазивным видом. Это может нанести непоправимый ущерб биоразнообразию, поскольку новые виды вытесняют местные или размножаются до неконтролируемых количеств. Инвазивные виды не только влияют на животных, которые там живут, но также могут нанести ущерб экономике и здоровью местных сообществ, которые полагаются на этот баланс для еды и воды.

PhilAugustavo / Getty Images

Воздействие на окружающую среду

Многие из этих чужеродных водных видов несут ответственность за один из самых серьезных уронов, нанесенных водоемам в истории человечества. Например, вторжение моллюсков Речная дрейссена в пресноводные озера может привести к замедлению роста местных видов рыб на 14% в первый год их жизни. Бычок-кругляк, еще один печально известный инвазивный вид, настолько быстро меняет пищевую цепочку в своей новой среде обитания, что может увеличить биоаккумуляцию токсичных веществ в более крупных хищных рыбах, подвергая риску людей, употребляющих их. (2, 3)

И, по данным Международной морской организации (ИМО), скорость биоинвазий растет «тревожными» темпами: (4)

«Проблема инвазивных видов в водяном балласте судов в значительной степени связана с расширением торговли и объема перевозок за последние несколько десятилетий, и, поскольку объемы морской торговли продолжают расти, проблема, возможно, еще не достигла своего пика. Последствия во многих регионах мира были разрушительными.»

Балластная вода угрожает не только морской среде – корабли, идущие через открытый океан к озерам, не менее опасны. По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), по крайней мере 30% из 25 инвазивных видов, занесенных в Великие озера с 1800-х годов, проникли в экосистемы через балластную воду судов. (5)

ИМО разработала руководящие принципы для водяного балласта в 1991 году в рамках Комитета по защите морской среды и после многих лет международных переговоров приняла Международную конвенцию о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими (также известную как Конвенция УБВ) в 2004 году. В том же году Береговая охрана США установила правила контроля за сбросом организмов из судового балласта в Соединенных Штатах Америки. (6)

Правила Береговой охраны США, запрещающие судам сбрасывать неочищенный балласт в воды США, вступили в силу в 2012 году, в то время как программа Конвенции УБВ 2004 года по разработке руководящих принципов и процедур для водяного балласта вступила в силу в 2017 году. В 2019 году EPA предложило новое правило в соответствии с Законом о случайном сбросе с судов, хотя он был подвергнут критике со стороны природоохранных организаций, поскольку он содержит исключение для крупных судов, которые работают в Великих озерах. (7, 8, 9, 10)

Некоторые виды, переносимые в балластных водах

• Ветвистоусые: завезены в Балтийское море.
• Китайский мохнаторукий краб: завезен в Западную Европу, Балтийское море и на западное побережье Северной Америки.
• Различные штаммы холеры: завезены в Южную Америку и в Мексиканский залив.
• Различные виды токсичных водорослей: завезены во многие регионы.
• Бычок-кругляк: завезен в Балтийское море и Северную Америку.
• Североамериканский гребневик мнемиопсис: завезен в Черное, Азовское и Каспийское моря.
• Амурская морская звезда: представлена в Южной Австралии.
• Речная дрейссена: завезена в западную и северную Европу и восточную половину Северной Америки.
• Ундария перистая: завезена в Южную Австралию, Новую Зеландию, Западное побережье США, Европу и Аргентину.
• Европейский зеленый краб: завезен в Южную Австралию, Южную Африку, США и Японию.

Системы управления балластными водами

В соответствии с Конвенцией УБВ 2004 года, во всем мире были реализованы различные стратегии управления балластными водами с использованием как физических (механических), так и химических методов. Во многих ситуациях необходимы различные комбинации систем очистки для борьбы с различными видами организмов, живущих внутри одного балластного танка. (8)

antoni_halim / Getty Images

Некоторые химические вещества, хотя и способны на 100% инактивировать организмы в водяном балласте, создают высокие концентрации токсичных побочных продуктов, которые могут быть вредными для самих местных организмов, которые они пытаются защитить. Уменьшение количества этих биоцидов может добавить еще один шаг к процессу обработки, делая использование одних химикатов дорогостоящим и неэффективным методом. Даже химическая обработка, о которой известно, что она действует быстрее, чем механическая, скорее всего, нанесет окружающей среде больше вреда от токсичных побочных продуктов в долгосрочной перспективе.

С экологической точки зрения, использование первичной механической обработки, такой как удаление частиц дисковыми и сетчатыми фильтрами во время загрузки или использование УФ-излучения для полного уничтожения или стерилизации организмов, считается лучшим вариантом – по крайней мере, на данный момент.

Методы механической обработки могут включать фильтрацию, магнитную сепарацию, гравитационную сепарацию, ультразвуковую технологию и нагрев, все из которых, как было установлено, инактивируют организмы (особенно зоопланктон и бактерии). Исследования показали, что фильтрация с последующим использованием гидроксильного радикала является наиболее энергоэффективным и экономичным методом очистки, плюс он может инактивировать 100% организмов в водяном балласте и производить небольшое количество токсичных побочных продуктов. (11)

Методы замены балластных вод

Начиная с 1993 года, международные суда были обязаны заменять пресную балластную воду соленой, еще находясь в море, что было эффективным для уничтожения любых организмов, которые могли проникнуть в корпус в исходном порту. К 2006 году грузовые суда даже меньшего размера, не содержащие балластной воды, должны были принимать ограниченное количество морской воды и сбрасывать ее перед заходом в порт, чтобы предотвратить непреднамеренную транспортировку инвазивных видов.

Для замены водяного балласта судно должно находиться на расстоянии не менее 200 морских миль от ближайшего участка суши и находиться в воде на глубине не менее 200 метров. В некоторых случаях с лодками, которые совершают более короткие рейсы или работают в закрытых водах, судно должно заменять балластную воду на расстоянии не менее 50 морских миль от ближайшего берега, но все еще находится в воде глубиной 200 метров.

Методы замены балластной воды наиболее эффективны, если исходная вода поступала из пресноводного или солоноватого источника, поскольку резкое изменение солености смертельно для большинства пресноводных видов. Учитывая тот факт, что эффективная замена зависит от конкретных условий окружающей среды, таких как изменения солености или температуры, суда, путешествующие из пресной воды в пресную или из океана в океан, не получат такой же выгоды от замены балластной воды. Однако есть исследования, которые показывают, что комбинация или замена плюс обработка более эффективны, чем одна обработка, когда порты назначения пресноводны. Замена с последующей обработкой также служит важной стратегией на случай выхода из строя бортовых систем очистки. (12)

Работает экологическим и научным журналистом более 15 лет. Пишет о науке, культуре, космосе и устойчивом развитии. Внештатный автор сайта «Знание – свет».

Источник

Особенности предотвращения загрязнения водной среды балластными водами

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ОБРАЩЕНИИ С БАЛЛАСТНЫМИ ВОДАМИ

Бухарицин П.И., Беззубиков Л.Г.

Астраханский государственный технический университет

По данным Международной морской организации (ИМО), ежегодно на судах, плавающих во всех районах Мирового океана, используется в качестве балласта до 10 млрд. тонн воды. Она берется в прибрежных водах акваторий портов, насыщенных бесчисленным количеством частиц минерального, растительного и животного происхождения, живыми планктонными организмами и их личинками. Во время штормов вода у побережий сильно взмучивается, насыщается значительным количеством механических взвесей: битой ракушей, песком, глиной, илом и т.д.

После использования по назначению балласт с судов, как правило, сбрасывается в акваториях портов захода, где чужеродные организмы, не встречая особого сопротивления, быстро размножаются и начинают угрожать существованию местных, постоянно живущих там видов. Взвеси же, принятые с балластными водами и оседая в балластных емкостях, постепенно накапливаются после каждой балластировки, что приводит к значительному снижению провозоспособности судов [2].

В июле 1991 года в Лондоне на заседании 31-й сессии Комитета защиты морской среды Международной морской организации (КЗМС ИМО) был рассмотрен проект международного Руководства по предотвращению привнесения нежелательных организмов и патогенов при сбросе балластных вод и осадков и приложения к нему.

Руководство это носит рекомендательный характер и не дает технических решений, касающихся способов обезвреживания балластных вод от осадков и обеспечения безопасности судов и их экипажей при реализации этих способов.

В ноябре 1998 года в Лондоне на заседании 42-й сессии КЗМС ИМО самым важным был вопрос об обращении с балластными водами судов. Обсуждался конкретный механизм, который позволил бы надежно защитить прибрежные экосистемы от вредных организмов, переносимых с балластными водами.

На Каспийском море с проблемой загрязнения балластными водами столкнулись в 1985 году, когда ввели в эксплуатацию нефтеналивные суда с емкостями изолированного водного балласта. В мелководных портах Каспия балластные воды во время шторма часто принимаются непосредственно в порту у причала разгрузки и, естественно, содержат большое количество загрязнений и нежелательных примесей.

Удаление загрязнений из балластных емкостей – сложный и трудоемкий технологический процесс, который увеличивает простои и стоимость ремонта судов. Трудоемкость его вызвана тем, что балластные емкости расположены, как правило, в бортовых, носовых и кормовых оконечностях судна с сложным конструктивным набором.

Анализ эксплуатации нефтеналивных судов Каспийского морского пароходства с емкостями изолированного балласта позволил предложить эффективное техническое решение проблемы.

Для предотвращения попадания загрязнений в балластные емкости предлагается производить очистку балластных вод при приеме с помощью специальных гидроциклонов, установленных на приемном трубопроводе балластных насосов.

Использование гидроциклонов для очистки балластных вод признано изобретениями с наименованием «Балластная система судна» (авторское свидетельство № 1567441) и «Судовое устройство для приема забортной воды» (авторское свидетельство № 1791269). Экспериментальные работы по очистке балластных вод с помощью специальных гидроциклонов показали, что спроектированные для этих целей Каспийским центральным проектно-конструкторским бюро (Баку) гидроциклоны обеспечивают очистку балластных вод от твердых фракций, содержащих частицы диаметром более 0,1 мм. Анализ же твердых остатков в толщах изолированного балласта нефтеналивных судов проекта 1677М показал содержание в них отдельных фракций в зависимости от величины частиц (табл. 1).

Характеристики твердых осадков в танках.

Примечание: Анализы выполнены лабораторией «Каспморниипроекта» в августе 1989 года.

Как видно, основная масса твердых фракций (около 86%) не очищается гидроциклоном и поступает в балластные отсеки судна.

Проведенные исследования процесса осаждения твердых частиц в балластных емкостях показали, что осаждение пылевых и глинистых фракций начинается только после 4-х часов пребывания балласта в судовых емкостях. Поэтому удаление балласта в течение первых 4-х часов его пребывания в балластной емкости практически полностью предотвращает осаждение пылевых и глинистых фракций.

Таким образом, для предотвращения загрязнения балластными водами емкостей и акваторий процесс балластировки предлагается осуществлять следующим способом.

Принимаемый в емкости судна водяной балласт предварительно, при приеме, очищают от крупных фракций при помощи гидроциклонов. Затем, во время выхода судна в открытое море, откачивают за борт загрязненный мелкими фракциями балласт (не ухудшая при этом параметры остойчивости судна), а в освобождающиеся балластные емкости принимают чистый балласт. На предложенный способ подана заявка № 4928855/11 от 17.04.91г. на изобретение с наименованием «Способ очистки балластных отсеков судна от загрязнений (признано изобретением 05.08.92г., но авторское свидетельство не получено). Использование данного технического решения позволило бы увеличить эксплуатационный период работы судна и сохранить его провозоспособность.

Кроме того, исключается загрязнение моря в местах выкачки балласта вредными морскими организмами, перевозимыми в судовом балласте, так как основная часть чужеродных морских и пресноводных организмов в новые для них места прибывают с балластной водой транспортных морских судов. Примером такого нежелательного вселения является появление гребневика Mnemiopsis leidyi в Каспийском море.

Гребневики (Ctenophora) – небольшие желетелые, медузовидные сферические планктонные формы. Они встречаются в биологически продуктивных районах Мирового океана, часто очень многочисленны и активно питаются более мелкими видами планктона.

Впервые необычный для Каспийского моря организм был обнаружен в единичных экземплярах рыбаками в ставных сетях и визуально, по люминисцентным вспышкам в ночное время в кильватерной струе рыболовных лодок и килечных судов в1996-1997гг. До этого времени на побережье Каспия из желетелых организмов встречались медузы родов Blackfordia и Moeresia, а также изредка, в восточной части моря, Aurelia aurita. Исследованиями было установлено, что их численность невелика, и они не оказывают существенного влияния на общую биомассу кормовых организмов Каспийского моря.

Осенью 1999г. научные сотрудники Каспийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства (КаспНИРХ), выполнявшие подводные исследования в средней и южной частях Каспийского моря, впервые обнаружили и засняли на видеокамеру под водой необычное существо. Им оказался гребневик семейства Bolinopsidae – Mnemiopsis leidyi, (рис. 1) [1]. Рис. 1.

Ранее это животное в Каспийском море не встречалось и, видимо попало сюда из Средиземного или Черного моря с балластными водами на каком-то судне. В отличие от многих других желательных или нежелательных переселенцев, ранее проникших из других морских бассейнов, гребневик является хищником и представляет серьезную опасность для рыбных запасов Каспия, поскольку питается икрой сельдей и килек (известно, что 90% общих уловов рыбы в Каспийском море составляет именно килька).

Следует отметить, что проблемам, связанным с оценкой и охраной биологического разнообразия наземных и водных экосистем, проникновением чужеродных видов и разработкой мер контроля и прогноза инвазийных процессов, в последнее время во всем мире уделяется большое внимание. Об этом свидетельствует ряд важных конференций, прошедших за рубежом ( Monaco , 1992; New York , 1997; Athens , Greece , 1999). В России этой проблеме была посвящена Международная научная конференция, которая проходила в Южном научном центре РАН (Ростов-на-Дону, 2007).

Следует отметить, что «на 49-ой сессии Международной морской организации в Лондоне», после многих лет поисков идеального решения экономисты, портовики, моряки, ученые и экологи сошлись на простой идее: смена балласта в океане [3].

Таким образом, предложенный способ находит всемирное использование и открывает новое направление работы в части предотвращения загрязнения морской среды.

1. Бухарицин П.И. Незваный гость в Каспийском море, Журнал «Энергия» №8, 2001. С.71.

2. Несес К. Морские суда как «транспортный конвейер» для чужеродных организмов- вселенцев, Журнал «Природа» №7, 1994. С. 90.

3. Супрунова И. Война с морскими терминаторами. «Российская газета (научная)» № 31 20.08.2003. С. 111.

Источник