Требования к балластной воде танкеров для сброса в акватории. Предотвращение загрязнения водной среды балластными водами Компоновка дисковых элементов

Международная конвенция по балластным водам - важнейшая международная мера по охране окружающей среды, которая направлена на прекращение распространения потенциально инвазивных водных видов в балластной воде судов, вступает в силу 8 сентября 2017 года, говорится в пресс-релизе Международной морской организации (IMO).

Международная конвенция о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими (BWMC), по которой требуется, чтобы суда были оснащены системами для очистки балластной воды путем удаления, обезвреживания или предотвращения поступления или сброса морских организмов и патогенов в балластных водах и осадках.

Конвенция BWMC была принята в 2004 году IMO, специализированным учреждением ООН, отвечающим за разработку глобальных стандартов безопасности и охраны судов, а также для защиты морской среды и атмосферы от любых вредных последствий судоходства.

«Это важный шаг в направлении прекращения распространения инвазивных водных видов, который может вызвать катастрофические последствия для местных экосистем, повлиять на биоразнообразие и привести к существенным экономическим потерям», - заявил Генеральный секретарь IMO Китак Лим.

«Вступление в силу Конвенции об управлении балластными водами не только сведёт к минимуму риск вторжения чужеродных видов через балластные воды, но и обеспечит международную площадку для международного судоходства, обеспечивая четкие и надежные стандарты управления судовыми балластными водами», добавил руководитель IMO.

Балластная вода используется судами для обеспечения остойчивости судна и его структурной целостности. В ней могут содержаться тысячи водных микробов, водорослей и микроорганизмы, которые затем переносятся через мировые океаны и попадают в экосистемы, для которой они являются чужеродными.

Расширение объема морских перевозок судами за последние несколько десятилетий увеличило вероятность попадания инвазивных видов через балластную воду. Уже зафиксированы случаи разрушительных последствий для местной экосистемы, экономики и инфраструктуры от попавших инвазивных видов.

Балластная конвенция требует, чтобы все суда участвующие в международной торговле заменяли водяной балласт или очищали эти воды и осадки в соответствии с планом управления балластными водными ресурсами. Все суда должны иметь журнал балластных вод и международно признанный сертификат на установку управления водяным балластом, одобрение типового образца соответствующими организациями.

Первоначально будут действовать два стандарта, соответствующих двум вариантам.

Стандарт D-1: требует от судов замену балластной воды в открытом море, вдали от прибрежных вод. В идеале это означает расстояние не менее 200 морских миль от берега и в воде глубиной не менее 200 метров. Таким образом, это уменьшает шансы для микроорганизмов на выживание, и поэтому меньше возможностей к попаданию потенциально опасных видов при сбросе балластной воды.

Стандарт D-2: это показатель эффективности, который определяет максимальное количество жизнеспособных организмов, которое может находится в сливаемой воде, включая определенные индикаторные микробы, вредные для здоровья человека.

С сегодняшнего дня строящиеся суда должны будут соответствовать стандарту D-2, в то время как уже эксплуатируемые суда должны соответствовать стандарту D-1. Вовлеченными организациями был согласован график внедрения стандарта D-2, основанный на дате проведения повторного освидетельствования на подтверждение Международного свидетельства о предотвращении загрязнения нефтью (IOPPC), который должен проводиться не реже одного раза в пять лет.

В конечном итоге, в будущем все суда должны будут соответствовать стандарту D-2. Для большинства судов это означает установку специального бортового оборудования.

IMO занимается проблемой инвазивных видов в судовых балластных водах судов с 1980-х годов, когда государства-члены организации, испытывающие особые проблемы, обратились в Комитет IMO по защите морской среды (МЕРС). Рекомендации для решения этой проблемы были приняты в 1991 году, и затем IMO работала над разработкой Конвенции BWMC, которая в целом была принята в 2004 году. Требовалось договоренность о единообразной реализации Конвенции и решения проблем различных заинтересованных сторон: о наличии соответствующих систем управления балластной водой, испытания и утверждение типового образца установки.

Системы управления судовыми балластными водами должны быть одобрены национальными органами власти в соответствии с регламентом, разработанным IMO. Системы очистки должны пройти испытания на береговых объектах и на борту судов, для подтверждения соответствия стандарту эффективности. Например, они могут включать технологии с использованием фильтрации, УФ излучения или электрохлорирования. Системы УБВ, которые используют активные вещества для очистки балластной воды, должны пройти строгую процедуру утверждения и быть проверены IMO. Существует двухуровневый процесс, чтобы гарантировать, что такая система не создает необоснованного риска для безопасности судна, здоровья человека и водной среды.

На сегодняшний день более 60 систем очистки балластных вод уже получили официальное утверждение типового образца.

Начиная с 2000 года, в рамках программы развития ООН - Глобальный экологический фонд (ГЭФ), проект партнерства GloBallast оказывается помощь развивающимся странам для снижения рисков вторжения водных инвазивных организмов путем создания необходимого потенциала для реализации Конвенции. Более 70 стран выиграли от этого проекта, получившего несколько международных наград за свою работу. Программа GloBallast также реализовывалась при партнерстве с частным сектором через Global Industry Alliance (GIA) и Фонд GIA, созданный с партнерами из крупных морских компаний.

Международная морская организация (IMO, ИМО), головной офис которой находится в Лондоне, является специализированным учреждением Организации Объединенных Наций (ООН). Главной задачей ИМО является обеспечение безопасности и надежности судоходства, а также предотвращение загрязнения морской среды судами.

К морским инвазивным биорганизмам, в частности, относится североамериканский гребневик (Mnemiopsis leidyi) попавший вместе с судовыми балластными водами из восточного побережья Америки в Черное, Азовское и Каспийское моря. Это вид может истощать зоопланктон; нарушать пищевую цепочку и функции экосистемы. Этот вид значительно повлиял на катастрофическое падение промысла в Азовском, Черном и Каспийском морях в 1990-х и 2000-х годах с большими экономическими и социальными последствиями.

Дрейссена речная, или мидия-зебра (Dreissena polymorpha) попала ​​из Черного моря в западную и северную Европу, включая Ирландию и Балтийское море, и восточную часть Северной Америки. Двустворчатый моллюск перемещаясь в личиночной форме в балластной воде, при сбросе воды демонстрирует быстрый репродуктивный рост без естественных хищников в Северной Америке. Мидия умножается и загрязняет все доступные твердые поверхности в массовых количествах. Вытесняя местную водную жизнь, этот вид изменяет среду обитания, экосистему и пищевую цепь и вызывает серьезные проблемы с загрязнением гидротехнической инфраструктуры и судов. Отмечены высокие экономические издержки, связанные с очисткой водозаборных трубопроводных систем, шлюзов и оросительных канав.

Амурская морская звезда (Asterias amurensis) попала в балластной воде из северной части Тихого океана в южную Австралию. Морской организм воспроизводится в большом количестве, быстро достигая критического порога в оккупированных средах. Этот инвазивный вид привел к значительным экономическим потерям, поскольку питается моллюсками, в том числе коммерчески ценными видами гребешка, устрицы и моллюсков.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Академия экологии, морской биологии и биотехнологии

Отделение экологии

Кафедра общей экологии

Курсовая работа, 3 курс

Научный руководитель:

к. б. н., доцент кафедры общей

экологии ДВГУ, И. П. Безвербная

ЛЕТЯГИНА АЛЕНА ВАСИЛЬЕВНА

Владивосток

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1Микробиологические исследования переноса чужеродных микроорганизмов с судовым балластом

2Формы существования микроорганизмов в водных микробных сообществах, методы их анализа и количественного учета

3Сохранение и изменение патогенных свойств микроорганизмов в водной среде

ГЛАВА 2. Материалы и методы

ГЛАВА 3. Результаты и обсуждение

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Одной из серьезных экологических проблем является проблема биологической инвазии. То есть вселение, несвойственных данной акватории, организмов в новые местообитания. Одним из способов попадания микроорганизмов в новые акватории осуществляется путем их сбрасывания с балластными водами. Чужеродные организмы могут перемещаться через океаны в водяном балласте судов, адаптироваться к новым условиям и в результате создавать значительные проблемы для морской среды, государственного имущества и здоровья человека. В забортной воде могут содержаться различные живые существа - от бактерий и мелких водорослей до моллюсков, медуз и даже небольших рыб. Эти живые существа попадают на борт судна в порту выгрузки, путешествуют вместе с судном на многие тысячи морских миль и сбрасываются за борт в порту погрузки.

Одним из путей попадания чужеродных морских организмов в акватории портов является транспортировка их с балластными водами. В частности это характерно и для портов города Владивосток. Природные воды могут загрязняться микроорганизмами кишечной группы (холерный вибрион, бациллы брюшного тифа, паратифов, дизентерии), лептоспирами (возбудителями инфекционной желтухи, водяной лихорадки), возбудителями туляремии, бруцеллеза, некоторыми вирусами (Коксаки, ЕСНО, полиомиелита, трахомы и др.). Следует отметить, что вредными могут являться в данных обстоятельствах не только возбудители инфекций, но и вполне мирные в своей нормальной среде обитания существа (Сагайдак, 2003).

Микроорганизмы обладают уникальной способностью к адаптации. Для них характерна высокая экологическая пластичность и способность сохранять свою жизнеспособность в широком диапазоне различных абиотических факторов - влажность, температура, органический состав, рН и др. (Бухарин, Литвин, 1997). Благодаря чему риск загрязнения акваторий портов возрастает. Микроорганизмы вступают в сложные отношения с другими обитателями экосистем. Отсюда их способность вырабатывать субстанции, которые называются «факторами патогенности». Борьба с переносом водных организмов с водяным балластом является большой и трудной задачей.

В настоящее время еще не приняты международные правила по контролю над переносом и внесением вредных водных и патогенных организмов посредством водяного балласта судов. Микроорганизмы, транспортируемые с балластными водами могут находиться в трех формах: в планктонной, в осадках и биопленках. Остается проблемой оценка количества и особенностей этих микроорганизмов. Методы отбора и микробиологического анализа балластных вод до сих пор недостаточно разработаны. Кроме того, в Приморье, где функционируют несколько крупных портов, деятельность которых связана с экспортом грузов, до сих пор не проводилось изучение переноса микроорганизмов с судовым балластом. В связи с этим актуальным является проведение поисковых микробиологических исследований для анализа ситуации с переносом микроорганизмов в балластных танках судов и подбор методик для выполнения последующих масштабных мониторинговых исследований.

Поэтому целью курсовой работы было: подобрать методы и провести микробиологический анализ балластных вод, отобранных на судах, работающих на наиболее интенсивных судоходных линиях. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

) изучить существующие методы оценки численности и состава планктонных микробных сообществ, сообществ осадков и биопленок, в которых могут существовать микроорганизмы в балластных танках судов;

) проанализировать литературные данные о микробиологических исследованиях проб из балластных танков судов;

) изучить известные факты и условия проявления микроорганизмами, изолированными из водной среды, патогенных свойств;

) выполнить микробиологический анализ проб балластной воды и составить коллекцию штаммов для последующих исследований.

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1 Микробиологические исследования переноса чужеродных микроорганизмов с судовым балластом

Вселение опасных морских видов с балластными водами судов в новую окружающую среду, было идентифицировано как одна из четырех самых больших угроз океанам в мире. Другие три - наземные источники морского загрязнения, чрезмерное использование морских ресурсов и физическое изменение/разрушение морской среды обитания (Сообщение №4 AGPS, 1993).

У привнесенных водных видов есть потенциал вызывать крупные экологические и экономические изменения (Carlton et. al., 1990; Mills et. al., 1993) и микробные компоненты могут представлять опасность для здоровья человека (McCarthy, Khambaty, 1994; Hallegraeff, 1998). Главное направление в мировом транспорте чужеродных водных видов - это перенос их с балластными водами, сбрасываемыми с судов (Carlton, 1985; Ruiz et. al., 1997). Например, известно, что Соединенные Штаты Америки ежегодно получают более 79 млн. тонн балластных вод из-за границы (Carlton et. al., 1995). Когда суда берут воду в одном порту и сбрасывают в другом, балластные воды могут включать в себя различный состав планктона, нектона и бентоса (Carlton, Geller, 1993; Lavoie et. al., 1999).

Исследование балластных вод сосредоточилось в значительной степени на многоклеточных, однако в изобилии среди водных организмов находятся микроорганизмы. Было подсчитано, что бактерии и вирусы естественного происхождения в прибрежных водах имеют высокие концентрации (Ducklow, Shiah, 1993; Wommack, Colwell, 2000). Учитывая такой удельный вес, высокую репродуктивную способность и широкий диапазон устойчивости к физическим факторам - микроорганизмы являются частыми захватчиками прибрежных экосистем (Ruiz et. al., 2000).

Исследования микроорганизмов в балластных водах были ограниченны до настоящего времени и сосредоточились главным образом на Vibrio cholerae (McCarthy, Khambaty, 1994), динофлагелятах (Hallegraeff, 1993, 1998) и протистах (Galil, Hulsmann, 1997). Примером наиболее вероятного транспорта с балластными водами, среди микроорганизмов, является Vibrio cholerae O1. Этот вид вызывает у человека заболевание холеры. В 1991 Vibrio cholerae был найден в устрицах и кишечнике рыб в заливе Mobile Bay, Алабама (DePaola et. al., 1992). Этот вид Vibrio cholerae не отличался от вида, отвечающего за эпидемию холеры в Латинской Америке, которая была в это же время. Когда же балластные воды судов, покинувших Латинскую Америку и прибывших в Mobile Bay, были проверены на бактерию холеры, то было обнаружено, что они содержали вызывающий эпидемию вид Vibrio cholerae (McCarthy et. al., 1992). Это предполагает, что балластная вода способствовала вселению в прибрежные воды залива Соединенных Штатов вызывающего эпидемию вида. Впоследствии, Береговая охрана Соединенных Штатов организовала Международную Морскую организацию по контролю за Балластными водами. Моряки предпринимают меры по снижению распространения патогенных микроорганизмов в балластных водах (Federal Register 1991).

Сейчас единственный широко распространенный метод для управления распространением чужеродных водных микроорганизмов - это обмен балластными водами открытого океана. Эта процедура заключается в том, что судно, которое взяло балластную воду в прибрежном порту, сбрасывает эту воду в открытом океане и заменяет ее океанической водой. В свою очередь эта океаническая вода выпускается в следующем порту захода. Уменьшая плотность прибрежных организмов, и заменяя их океаническими видами, процент успеха вторжения микроорганизмов теоретически ниже. Различия между океанической водой и водой в порту получения, где происходит ее сбрасывание, обеспечивают большую вероятность гибели океанических видов (Smith et. al., 1999).

Однако есть несколько проблем с этой обменной процедурой; в первую очередь опасность для судна и команды из-за волнений в море или вследствие выполнения процедуры ненадлежащим образом. Кроме того, много судов предпринимают только частичный обмен (Carlton, 1995); даже когда обмен предпринят, это не всегда полностью эффективно (Zhang, Dickman, 1999), так как осадок в основании резервуаров судов не может быть полностью удален во время обмена (Williams et. al., 1988). Наконец, изменения в солености воды могут немного затронуть микроорганизмы и особенно их покоящиеся стадии, или вообще никак на них не повлиять.

Объемы переноса бактерий и степень их выживаемости в новой среде могут быть значительными. Так, например, анализ результатов микробиологических исследований БВ и осадков 69 судов, прибывающих в Чесапикский залив (США), и экстраполяция экспериментальных данных показали, что в заливе ежегодно выживает до 1018-1019 клеток бактерий, перенесенных с балластом (Drake et. al., 2007).

Неоднократно также сообщалось о выявлении и высокой выживаемости патогенных и условно-патогенных бактерий в пробах из балластных танков судов, в частности, энтерококков, Listeria monocytogenes, Aeromonas spp., Providencia rettgeri, Salmonella spp., Escherichia coli и других представителей сем. Enterobacteriaceae, Mycobacterium spp., Clostridium perfingens, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas putrefaciens, Vibrio algynolyticus, Vibrio cholerae, Vibrio spp. (Burholder et. al., 2007; Dobbs et. al. 2003; Drake et. al., 2003; Ivanov, 2006; Knight et. al., 1999; Whitby et. al., 1998).

Томсон с соавторами показали высокий уровень антибиотикорезистентности среди патогенных бактерий, обнаруженных в БВ и опасность этих особенностей превносимых бактерий для сообществ Чесапикского залива (США) (Thomson et. al., 2003).

В настоящее время сведений о микроорганизмах балластных вод не так уж и много, универсальных методов анализа и количественного учета не разработано. Известно, что микроорганизмы могут сохраняться в балластных танках в воде, в осадках и в виде биопленок. Каждое из этих типов сообществ - специфично, для каждого существуют свои методы и особенности исследования.

1.2 Формы существования микроорганизмов в водных микробных сообществах, методы их анализа и количественного учета

микроорганизм водный патогенный перенос

Микробные сообщества в воде могут находиться в различных видах. Они могут быть в планктонной форме, в виде биопленок или в осадках.

Биопленки. Микроорганизмы предпочитают жить, будучи прикрепленными к твердой поверхности, нежели свободно плавающими - как в водной среде, так и в воздухе. Они организованы в так называемые биопленки (Biofilm), сбалансированные по видовому составу и функциональному распределению членов сообщества. Микроорганизмы в биопленке существуют и ведут себя не так, как свободно плавающие бактерии.

Это взаимодействующая общность разных типов микроорганизмов, которые сгруппированы в микроколонии, окруженные защитным матриксом. Матрикс пронизан каналами, по которым циркулируют питательные вещества, продукты жизнедеятельности, ферменты, метаболиты и кислород. Все микроколонии имеют свои микросреды, отличающиеся уровнями рН, усваиванием питательных веществ, концентрациями кислорода. Бактерии в биопленке общаются между собой посредством химических раздражений (сигналов). Микроорганизмы в биопленке более устойчивы к антибиотикам, антимикробным средствам и другим активным агентам.

В биопленке по-иному, в сравнении с чистыми культурами бактерий, происходят их многочисленные физиологические процессы, в том числе продукция метаболитов и биологически активных веществ. Сообщество организует единую генетическую систему в виде плазмид - кольцевых ДНК, несущих поведенческий код для членов биопленки, определяющих их пищевые (трофические), энергетические и другие связи между собой и внешним миром. Реакция микроорганизмов на изменение условий окружающей среды в биопленке существенно отличается от реакции каждого отдельного вида в монокультуре. Такая организация обеспечивает ее физиологическую и функциональную стабильность и, следовательно, является залогом конкурентного выживания в экологической нише.

Микроорганизмы в донных осадках. Важнейшая из экологических зон - это водное пространство или пленка на поверхности донных осадков, где происходит массовое развитие фототрофных сообществ и осуществляется первичная продукция органического вещества. Продукция органического вещества в результате фотосинтеза является необходимым условием обеспечения жизни в водоеме. Конечные продукты фотосинтеза обычно имеют большую молекулярную массу. К этой группе веществ относят углеводы, пептиды, целлюлоза, растворимые и летучие вещества - прямые субстраты для роста микроорганизмов, а также ряд веществ ингибиторов или стимуляторов роста. Осадки характеризуются присутствием форм, способных к скользящим движениям, либо прикрепленным к субстрату. К их числу относят многие цианобактерии, диатомеи, зеленые фототрофные нитчатые бактерии, флексибактерии, нитчатые серные бактерии (Нетрусов А.И., Бонч-Осмоловская Е.А. и др., 2004). В балластных водах микроорганизмы могут содержаться в донных осадках.

Микроорганизмы в планктонной пленке. Поверхностная пленка воды характеризуется обилием питательных веществ, преимущественно липидов, которые вследствие высокого поверхностного натяжения накапливаются здесь из водной массы и из воздуха. Поверхностная пленка представляет собой аналог твердого субстрата, к которому прикрепляются в массовом количестве микроорганизмы.

В создании первичной продукции Мирового океана значительную роль играет фотосинтез пикопланктона. Для него характерны некоторые виды цианобактерий, фотосинтезирующие зеленые серобактерии.

Методы количественного учета микроорганизмов.

О росте микроорганизмов в естественных субстратах или в питательных средах судят по изменению количества их клеток или биомассы в единице объема. Методы определения этих показателей могут быть прямыми (подсчет клеток под микроскопом, взвешивание) или косвенными. Косвенные методы основаны на измерении параметров, величина которых зависит от количества или биомассы микроорганизмов (число колоний, выросших после посева суспензии клеток на питательную среду, рассеяние или поглощение суспензией света, содержание в ней белка и т.д.). Выбор метода зависит от целей исследования, свойств питательной среды или субстрата, а также особенностей роста и морфологии микроорганизмов.

Большинство микроорганизмов, растущих в природных образцах, еще ждут своей очереди быть выделенными в чистые культуры. По некоторым оценкам, можно культивировать меньше 0,1% всего микробного разнообразия.

Десятки тысяч видов микроорганизмов нуждаются в выделении и идентификации. Хотя многие из таких микроорганизмов относятся к так называемым «некультивируемым» и, таким образом остающимся недоступным классическим микробиологическим методам идентификации, существует несколько способов, позволяющих оценить их разнообразие и распространение.

Культивируемые микроорганизмы обладают способностью к росту на плотных и жидких питательных средах (Нетрусов А.И., Егорова М.А. и др., 2005); а некультивируемые - организмы, которые не прорастают на обычно пригодных для них средах. Эта категория относится к физиологическому состоянию известных организмов, а не организмам, для которых не подобраны методы культивирования (Заварзин Г.А., Колотилова Н.Н., 2001).

Поэтому выделяют следующие методы количественного учета для некультивируемых форм:

Определение количества клеток микроорганизмов под микроскопом. Метод позволяет определить общее количество клеток в единице объема (как живых, так и мертвых). Основное ограничение метода - необходимость довольно высоких концентраций клеток в единице исследуемого субстрата.

1. Подсчет клеток в счетных камерах. Это метод рекомендуется использовать для подсчета некоторых относительно крупных бактерий.

2. Капиллярный метод прямого счета микроорганизмов. Позволяет подсчитывать мелкие микроорганизмы. Применяется для подсчета микробных клеток и контроля роста бактерий.

Подсчет клеток на фиксированных окрашенных мазках (метод Виноградского-Брида). Этот метод применяется в различных модификациях для определения численности микроорганизмов в разнообразных естественных субстратах. Преимущество метода заключается также в том, что фиксированные окрашенные препараты могут долго храниться.

Подсчет клеток на мембранных фильтрах. Данный метод рекомендуется использовать для определения численности микроорганизмов в субстратах с низкой плотностью клеток.

При выявлении и количественном учете микроорганизмов широко применяют люминесцентную микроскопию. Люминесцентная микроскопия дает также возможность выявить и оценить в исследуемой пробе численность отдельных групп микроорганизмов (Нетрусов А.И., Егорова М.А. и др., 2005).

Методы количественного учета для культивируемых форм:

Определение числа клеток микроорганизмов высевом на питательные среды. В отличие от подсчета микроорганизмов под микроскопом этот метод дает возможность определить только число жизнеспособных клеток в популяции. Поскольку сред, пригодных для роста всех микроорганизмов, не существует, метод высева дает возможность определить лишь число микроорганизмов, способных расти на среде данного состава, причем не позволяет учесть те микроорганизмы, которые не растут (например, так называемые жизнеспособные, но не культивируемые формы) или растут очень медленно.

1. Определение количества клеток высевом на плотные питательные среды (метод Коха). Метод широко применяют для определения численности жизнеспособных клеток в различных естественных субстратах и в лабораторных культурах. В его основе лежит принцип Коха, согласно которому каждая колония является потомством одной клетки.

2. Определение количества клеток высевом в жидкие среды (метод предельных разведений). Метод используют для подсчета микроорганизмов, которые плохо или совсем не растут на плотных питательных средах.

Определение биомассы взвешиванием. Этот метод широко применяют для оценки роста микроорганизмов в жидких питательных средах. Можно использовать его и для определения массы клеток, выращенных на плотной питательной среде.

Определение количества клеток и биомассы нефелометрическим методом. Позволяет быстро и довольно точно определить концентрацию клеток в суспензии или культуральной жидкости. Нефелометрический метод пригоден лишь для тех микроорганизмов, рост которых вызывает равномерное помутнение среды и не сопровождается заметным изменением формы и размеров клеток, образованием мицелия, пленок или других скоплений (Нетрусов А.И., Егорова М.А. и др., 2005).

.Структура сообществ на основе липидного анализа. Информация, полученная с помощью липидного анализа, позволяет частично проникнуть внутрь микробного сообщества. ЖК образцы из природных микробных сообществ представляют в основном широкий спектр сложных молекул в которых эти образцы ЖК обеспечивают количественный анализ, но интерпретация отдельных специфических компонентов сообщества может быть трудной. Количественные сравнения суммарных образцов ЖК могут дать информацию о структуре сообщества в целом, но не могут обеспечить более детальный анализ на уровне (внутри) отдельных специфических микробных групп.

Липидный анализ может быть чрезвычайно полезен, когда основные физические параметры или экология системы известны. В особенности, ЖК анализ обеспечивает оценку гетерогенности образцов или гетерогенность внутри образца и оценку структуры сообществ. Липидный анализ дает такую информацию о сообществах, которую невозможно получить другими методами.

.Структура сообществ на основе анализа нуклеиновых кислот. Анализ ДНК в образцах был использован успешно для усиления ЖК анализа.

Такой подход позволяет определить физиологический потенциал микробного сообщества. По сравнению с ЖК анализом это более детальный подход для изучения структуры микробных сообществ, он представляет собой комбинацию следующих методов: амплификацию с помощью ПЦР, следующие затем денатурирующий градиентный гель электрофорез (DGGE) или температурный градиентный гель электрофорез (TGGE) - анализ генов рРНК.

Сочетание ЖК анализа и анализа НК может быть очень полезным для характеристики биомассы и структуры микробного сообщества. Липидный анализ является показателем фенотипических свойствам сообщества, которые показывают существующую в настоящий момент микробиологическую активность, скорость роста, действие токсикантов, несбалансированный рост, дефицит некоторых питательных веществ, метаболический баланс между аэробами и анаэробами, в то время как анализ НК позволяет более детально оценить структуру и физиологический потенциал микробного сообщества.

3.BIOLOG. Автоматизированная система идентификации микроорганизмов, основанная на аэробной метаболической активности, используется для определения сравнительной структуры микробных сообществ. Система основана на оценке дифференциальной бактериальной метаболической активности в отношении 92 углеродсодержащих субстратов и может показать различия в метаболизме микробных сообществ.

Структура сообществ на основе анализа изолированных штаммов. Для идентификации культивируемых микроорганизмов в настоящее время широко используется анализ содержания distinctive ester-linked FA (преимущественно для фосфолипидов и липополисахаридов клинических изолятов). Образцы уникальных (выдающихся ЖК из микроорганизмов, выращенных на стандартной среде используются для дифференцировки более чем 2000 организмов с использованием стандартной системы MIDI идентификации (MIDI, Newark, Del.). Использование этой системы требует предварительной изоляции и культивирования штаммов. Как результат этого, некультивируемые организмы, составляющие значительную часть микробного сообщества не могут быть идентифицированы(Hurst, 2002).

Многие патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, сохраняясь в балластной воде как в культивируемом, так и в некультивируемом состоянии, могут представлять угрозу для водных сообществ акваторий, куда идет сброс балласта.

1.3 Сохранение и изменение патогенных свойств микроорганизмов в водной среде

Приведем некоторые факты переноса с балластными водами условно-патогенных и патогенных микроорганизмов.

Было изучено бактериологическое качество балластных вод судов приходящих из иностранных портов в порты Сингапура. В результате, из-за безудержной разгрузки балластных вод и осадка от судов, была объявлена угроза вселения опасных патогенных микроорганизмов. Образцы балластных вод с судов Сингапурской гавани были сравнены по концентрации таких бактерий, как enterobacteria, Vibrio spp. и Escherichia coli. Концентрация факультативно-анаэробных бактерий, которые часто являются агентами болезней, в балластной воде судов, была выше, чем в морской воде. Образцы проб балластных вод дали следующие результаты: 0,7 - 39,5% eubacteria; 0 - 2,5% enterobacteria; 0,2 - 35,8% Vibrio spp.; 0 - 2,5% E. coli. Существенный процент Vibrio spp. в некоторых образцах балластных вод увеличивает риск вторжения патогенных микроорганизмов в прибрежные области. Так же было показано фекальное загрязнение воды. Из-за содержания в балластных водах патогенных микроорганизмов, за ними был введен регулярный контроль.

Так же известны случаи сброса балластных вод содержащих патогенные микроорганизмы, в гавани Мумбай (Индия). По микробиологическому анализу проб, содержание таких патогенных бактерий, как Escherichia coli Shigella-Alkaligens группы Dispar были в изобилии по сравнению с другими частями гавани Мумбай, где не происходило сброса вод. Даже Vibrio cholerae, V. parahaemolyticus, Salmonella spp., campylobacters и aeromonads присутствовали в больших количествах.

Есть и еще ряд случаев переноса с балластными водами патогенных микроорганизмов. Которые способны не только выживать в новых условиях, но и передавать свои гены другим микроорганизмам.

Многие вирусы обладают способностью мутировать и благодаря этому постоянно образуют новые эпидемические и эпизоотические варианты.

Вирусы, бактерии обладают способностью переносить участки генов от одного организма к другому. Это явление получило название горизонтального переноса генов. У бактерий перенос генов плазмидами, переходящими от одной бактериальной клетки к другой, служит механизмом рекомбинации. Благодаря этому механизму полезные для бактериальной популяции свойства, например устойчивость к антибиотикам, очень быстро становятся всеобщим достоянием.

Возможно три варианта переносов: 1) Приобретение нового гена, для которого нет гомолога в собственном геноме и в геномах филогенетически родственных организмов. В этом случае возникает принципиально новое качество; 2) Приобретение паралогичного (структурно похожего) гена с генетически отдаленным родством. В результате такого переноса увеличивается функциональное разнообразие белков в клетке; 3) Приобретение нового гена ксенолога, функционально замещающего свой собственный ген, который при этом, как правило, элиминируется. Новый и старый гены структурно различаются между собой, но обеспечивают аналогичные физиологические функции.

В результате горизонтального переноса организм может получить следующие преимущества:

) Новый путь биосинтеза или катаболизма, обеспечивающий организму преимущества в изменившихся условиях; например, появление способности утилизировать новый субстрат.

) Повышение устойчивости к антибиотикам, токсинам, патогенам, подавляющим рост клеток данного вида; через горизонтальный перенос могут быть получены и гены, ответственные за средства "нападения", характерные, например, для патогенных микроорганизмов.

) Замещение предсуществующих генов такими генами, продукты которых увеличивают эффективность функционирования клеточных систем: например, повышение термоустойчивости, резистентности к ингибиторам, оптимизация кинетических характеристик белка, интеграция в сложные комплексы и т.п.

) Приобретенные гены могут оказаться и функционально нейтральными, дублирующими уже имеющиеся гены; такие дополнительные гены являются страховкой для организма в тех случаях, когда свой собственный ген будет поврежден мутацией или "замолчит" из-за нарушения в системах регуляции.

Приобретение "чужих" генов может изменить направление эволюции вида, существенно повлиять на фенотип организма, на его способность к адаптации в экологическом сообществе. Новый ген может дать начало новой субпопуляции, которая способна вытеснить предсуществующий вид. Горизонтальный перенос генов способствует ускорению эволюционного процесса, по сравнению с градуальным накоплением мутаций или внутригеномными перестройками. Конечно, при этом не отрицается селективное значение мутационных утрат какой-то функции и важная эволюционная роль мутаций в генах, контролирующих стабильность генома (системы репликации, репарации, модификации ДНК и т.д.) и механизмы регуляции и координации генного действия.

Поскольку гены являются сложными структурами и содержат различные домены, ответственные за разные функции в белковом продукте, то, очевидно, что через горизонтальный перенос могут передаваться не только целые гены или блоки генов, но и фрагменты генов, содержащие отдельные домены.

Микроорганизмы привнесенные в прибрежные акватории вступают в сложные отношения с другими обитателями экосистем, вмещающих их резервуары (конкуренция, симбиоз, отношение «хищник - жертва»). Отсюда их способность вырабатывать «факторы патогенности». Каждый из них ответственен за проявление конкретных свойств микроорганизма в инфекционном процессе. К ним относят: факторы адгезии и колонизации - с их помощью бактерии распознают рецепторы на мембранах клеток, прикрепляются к ним и колонизируют клетки (различные поверхностные структуры клеточной стенки); факторы инвазии - благодаря им бактерия проникает в клетку (белки наружной мембраны); факторы, препятствующие фагоцитозу - либо маскируют бактерию от фагоцитоза (капсула), либо подавляют фагоцитоз (различные белки - белок А у стафилококков, белок М у стрептококков); факторы, подавляющие фагоцитоз - вещества, подавляющие окислительный взрыв фагоцитов (например, V-W-антигены Y. pestis); ферменты «защиты и агрессии» бактерий - способствуют распространению бактерий по тканям хозяина (гиалуронидаза, лецитиназа, протеазы и др.); эндотоксины - представлены только у грамотрицательных микроорганизмов (липосахариды и связанные с ними белки клеточной стенки). Высвобождаются в среду организма после гибели клетки и обладают многообразным воспалительным и пирогенным действием неспецифического характера; экзотоксины - токсические молекулы, активно секретируемые в окружающую среду с помощью специальных секретируемых систем (Коротяев А.И., Бабичев С.А., 1998).

Таким образом, микроорганизмы способны приобретать новые гены, переходить от условно-патогенных к патогенным, быть устойчивыми к антибиотикам, и тем самым представлять угрозу как для водных сообществ, так и для человека.

ГЛАВА 2. Материалы и методы

Микробиологический анализ проб воды проводится с использованием чашечного метода Коха. Для детальной оценки опасности транспортируемого балласта параллельно используются методики прямого подсчета микроорганизмов с использованием эпифлуоресцентного окрашивания реактивом DAPI (2,4,6-диамидино-, 2- фенилиндол), анализ структуры сообществ с использованием спектра утилизируемых углеводородных субстратов (метод BIOLOG) и оценки факторов патогенности у изолируемых штаммов.

Флуоресцентные методы общего учета бактерий. Здесь используется краситель, который флуоресцирует, специфически связываясь с соответствующими компонентами клетки. Это нуклеиновые кислоты или белки независимо от того, метаболически активна клетка или нет. К такому красителю относится 4,6-диамидино-2-фенилиндол (4,6-diamino-2-phenylindole, DAPI). Этот краситель связывается с ДНК и РНК. Он специфичен и химически связывается с двойной цепочкой ДНК, особенно с участками, богатыми аденином и тимином, и в меньшей степени с неклеточными структурами. DAPI, как катионный краситель, адсорбируется негативно заряженными частицами почвы, глины, а также фосфолипидами. Он наиболее и подходит для окрашивания микроорганизмов в водных образцах.

ГЛАВА 3. Результаты и обсуждение

Бактериологический анализ проб БВ лесовоза «Timber Star», отобранной в п. Саката (Япония), показал, что на основе общего количества КОЕ гетеротрофных бактерий, варьирующего в диапазоне 103-104 кл/мл (Таблица 1), воды характеризуются как умеренно-загрязненные (Гидрохимические показатели…, 2007). Для сравнения, аналогичные данные для вод б. Золотой Рог в августе-сентябре 2007 г. составляли 106 - 107 кл/мл, что характеризует воды как грязные (Гидрохимические показатели…, 2007).

Таблица 1

Численность КОЕ гетеротрофных бактерий, кл/мл, в пробах воды из балластных танков лесовоза «Timber Star»

Дата (время нахождения в балластном танке, суток)1.09.2007 (10)14.09.2007 (23)Гетеротрофные бактерии(4,2 ± 0,3)×103(3,8 ± 0,5)×103

В период с 1.09.2007 по 14.09.2007 судно не осуществляло замену балласта. Это позволило проанализировать влияние продолжительности хранения БВ на численность бактерий. Отмечено, что значимого изменения количества КОЕ гетеротрофных бактерий за 13-дневный период хранения БВ не произошло (Таблица 1). Полученные данные хорошо согласуются с известными сведениями о том, что продолжительность хранения балласта от 2 до 176 дней существенно не влияет на изменение численности бактериопланктона (Burkholder et. al., 2007; Hess-Nilsen et. al, 2001). Хотя в литературе есть информация, что концентрация бактерий в БВ за 15-дневный период может снижаться более чем в 2 раза (Drake et. al., 2003).

Нами обнаружено, что за время хранения балласта снизилось морфологическое разнообразие микроорганизмов. В культуру было выделено из 1-ой пробы (1.09.2007) 28 морфологически отличающихся штаммов. Во 2-ой пробе (13 дней хранения БВ) отмечено только 12 морфологически отличающихся колоний. На значительное снижение разнообразия бактерий при хранении БВ указывают также исследования Дрейка с соавторами (Drake et. al., 2003).

В целом в пробах БВ из п. Саката (Япония) доминировали грам-отрицательные подвижные палочковидные бактерии с окислительным типом метаболизма (Таблица 2). Для сравнения, среди штаммов, выделяемых из б. Золотой Рог, также преобладают палочковидные грам-отрицательные формы бактерий, но с ферментативным типом метаболизма (до 65 % от общего количества), что связывают со значительным загрязнением канализационными стоками и недостаточной насыщенностью вод бухты кислородом (Калитина и др., 2006).

Таблица 2

Некоторые морфологические и физиолого-биохимические особенности штаммов, выделенных в коллекцию из балластной воды судна «Timber Star»

Морфология клетокПалочки - 90 % Кокки - 10 %ПодвижностьПодвижные - 85 % Неподвижные - 15 %Тип клеточной стенки (окраска по Граму)Грам-положительные - 28 % Грам-отрицательные - 72 %Тип метаболизмаОкислительный - 76 % Ферментативный - 15 % Не используют глюкозу - 9 %Результаты бактериологического анализа проб воды, отобранных из балластных танков танкера «Минотавр» в течение октября-декабря 2007 г., показали, что средняя численность КОЕ гетеротрофных бактерий изменялась в диапазоне 2,5·103-4,1·104 кл/мл (Таблица 3), что характеризует образцы как умеренно-загрязненные или загрязненные (Гидрохимические показатели…, 2007). Эти показатели соответствуют, а в ноябре-декабре даже превышают среднее содержание колониеобразующих гетеротрофных бактерий в водах Амурского залива. Для сравнения численность гетеротрофных КОЕ на станции мониторинга в р-не Первой речки, где танкер осуществляет сброс БВ, варьировала в диапазоне 1,8·104-9,2·102 кл/мл в период октябрь-ноябрь 2007 г.

Таблица 3

Численность КОЕ гетеротрофных бактерий
в пробах воды и осадков из балластных танков танкера «Minotaur»
Дата (время нахождения в балластном танке, суток / порт забора БВ, Китай)3.10.07(2 / п. Лайджоу)12.11.07 (6 / п. Лайджоу)23.11.07 (4 / п. Ланшан)19.12.07 (6 / п. Лайджоу /) (вода / осадки*)водаГетеротрофные бактерии (кл/мл)(2,5 ± 0,3)×103(7,9 ± 0,5)×103(4,1 ± 0,2)×104(1,8 ± 0,3)×104 ___________ (1,3 ± 0,2)×106Примечание: * - количество КОЕ микроорганизмов определено в 1 см3 осадков

Таким, образом, микробиологический анализ проб воды, проведенный с использованием чашечного метода Коха показал, что количество КОЕ гетеротрофных бактерий в БВ судов, прибывших из портов Японии и Китая в сентябре-декабре 2007 г., характеризует эти воды как умеренно-загрязненные или загрязненные. В большинстве случаев не было значимой разницы в численности КОЕ между морской водой в месте сброса балласта и пробами балластной воды. В осадках балластных танков численность КОЕ на 2 порядка выше, чем в воде. Очевидно, что для детальной оценки опасности транспортируемого балласта требуется параллельное использование методики прямого подсчета микроорганизмов с использованием эпифлуоресцентного окрашивания реактивом DAPI (2,4,6-диамидино-, 2- фенилиндол), анализа структуры сообществ с использованием спектра утилизируемых углеводородных субстратов (метод BIOLOG) и оценки факторов патогенности у изолируемых штаммов. В ходе исследований была также отработана методика отбора и анализа образцов из балластных танков судов.

ВЫВОДЫ

1.Существуют различные методы оценки численности и состава микробных сообществ. Одним из основных методов остается чашечный метод Коха. Прямой подсчет микроорганизмов проводится с использованием эпифлуоресцентного окрашивания.

.Литературные данные показали, что объемы переноса бактерий и степень их выживаемости в новой среде могут быть значительными. Ежегодно может выживать до 1018-1019 клеток бактерий, перенесенных с балластом. Для микроорганизмов характерна уникальная способность адаптироваться в новых условиях, переходить от условно-патогенных к патогенным.

.Микроорганизмы способны не только сохранять патогенные свойства в новых условиях, но и изменять их. Патогены могут «приобретать» новые гены резистентности.

.Пробы БВ лесовоза «Timber Star», отобранные в п. Саката (Япония), характеризуют воды как умеренно-загрязненные. Доминанты - грамм-отрицательные подвижные палочковидные бактерии с окислительным типом метаболизма.

Бактериологический анализ проб воды танкера «Минотавр», охарактеризовал образцы как умеренно-загрязненные или загрязненные.

В большинстве случаев не было значимой разницы в численности КОЕ между морской водой в месте сброса балласта и пробами балластной воды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Гидрохимические показатели состояния окружающей среды / Под ред. Т. В. Гусевой. - М.: Форум: ИНФРА-М. 2007. - 192 с.

.Заварзин Г. А., Колотилова Н. Н. Введение в природоведческую микробиологию: Учебное пособие. - М.: Книжный дом «Университет», 2001. - С. 71 - 73.

.Калитина Е. Г., Безвербная И. П., Бузолева Л. С. Динамика численности гидролитически-активной микрофлоры в условиях комплексного загрязнения бухты Золотой Рог // Электронный журнал «Исследовано в России». 2006. № 6. C. 56-66. #"justify">.Международная Конвенция о контроле судовых балластных вод и осадков и управлении ими 2004 года. Правило D-2.

.Методы общей бактериологии. Т.1 / Под ред. Ф. Герхардта и др. -
М.: Мир, 1983. - 536 с.
.Нетрусов А. Н. Практикум по микробиологии: Учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / А. Н. Нетрусов, М. А. Егорова, Л. М. Захарчук и др.; Под редакцией А. Н. Нетрусова. - М.: Издательский центр «Академия», 2005. - С. 101 - 155.

.Нетрусов А. Н. Экология микроорганизмов: Учеб. для студ. вузов / А. Н. Нетрусов, Е. А. Бонч - Осмоловская, В. М. Горленко и др.; Под ред. А. И. Нетрусова. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - С. 65 - 71.

8.Burkholder, J.M., Hallegraeff, G.M., Melia, G., Cohen, A. et. al. Phytoplankton and bacterial assemblages in ballast water of U.S. military ships as a function of port of origin, voyage time, and ocean exchange practices // 2007. Harmful Algae. Vol. 6. Is. 4. P. 486-518

.Dobbs F.C., Diallo A.A., Doblin M.A., Drake L.A. et. al. Pathogens in Ships Ballast Water and Sediment Residuals // Proceedings of the Third International Conference on Marine Bioinvasions. La Jolla. California. March 16-19. 2003. P. 29.

.Drake L.A., Baier R.E., Dobbs F.C., Doblin M.A. et al. Potential Invasion of Microorganisms and Pathogens Via Interior Hull Fouling: Biofilms Inside Ballast-Water Tanks // Proceedings of the Third International Conference on Marine Bioinvasions. La Jolla. California. March 16-19. 2003. P. 35.

.Drake, L.A., Doblin, M.A., Dobbs, F.C. Potential microbial bioinvasions via ships" ballast water, sediment, and biofilm // Marine Pollution Bulletin. Vol. 55. Is. 7-9. 2007. P. 333-341.

.Hess-Nilsen O.K., Jelmert A., Enger I. Effects on the Microbial Community from Ballast Water Discharge at the Norwegian West Coast, Austevoll Aquaculture Research Station // Proceedings of the Second International Conference on Marine Bioinvasions. New Orleans. La. April 9-11. 2001. P. 69-70.

.Ivanov, V. Bacteriological monitoring of ships" ballast water in Singapore and its potential importance for the management of coastal ecosystems / /WIT Transactions on Biomedicine and Health. 2006. Vol. 10. P. 59-63

.Knight I. T., Wells C. S., Wiggins B., Russell H. et al. Detection and enumeration of fecal indicators and pathogens in the ballast water of transoceanic cargo vessels entering the Great Lakes // Proceedings of the General Meeting of the ASM. Chicago. IL. 1999. P. 546.

.Manual of environmental microbiology / ed. Christon J. Hurst. Washington: ASM Press, 2002. P. 35-167.

.McCarthy, S.A., Khambaty, F.M. International dissemination of epidemic Vibrio cholerae by cargo ship ballast and other nonpotable waters // Applied and Environmental Microbiology. Vol. 60, Is. 7, 1994. P. 2597-2601.

.Thomson, F.K., Heinemann S.A., Dobbs F.C. Patterns of Antibiotic Resistance in Cholera Bacteria Isolated From Ships Ballast Water // Proceedings of the Third International Conference on Marine Bioinvasions. La Jolla. California. March 16-19. 2003. P. 118.

.Whitby G., Elliot I., Lewis P., Shafer M., Christopher J. A Microbiological chemical and physical survey of ballast water on ships on the Great Lakes 1998 // Abstracts from the 8-th International Zebra Mussel and Other Nuisance Species Conference. Sacramento. California. March 16-19. 1998. P. 14.

19.Youchimizu M., Kimura T. Study of intestinal microflora of Salmonids // Fish. Pathol. 1976. V. 10. № 2. P. 243.

Приказ ГОСКОМРЫБОЛОВСТВА РФ от 27.05.99 N 134

• 1. Ответственность за выполнение на судне комплекса мероприятий по предотвращению загрязнения с судов возлагается на капитана судна.
• 2. Капитан судна должен воспитывать экипаж в духе ответственности за выполнение положений по обеспечению чистоты вод и постоянно заботиться о повышении знаний членов экипажа в этой области.
• 3. При обеспечении мер по предотвращению загрязнения с судов необходимо руководствоваться указаниями настоящего Наставления, в котором изложены требования законодательных актов Российской Федерации, правила контролирующих организаций по охране окружающей среды, международные договоры Российской Федерации, а также указаниями и требованиями правил технической эксплуатации, техники безопасности, приказов и инструкций Государственного комитета Российской Федерации по рыболовству, предписаний контролирующих организаций по охране морской среды от загрязнения.

При нахождении судна в водах, находящихся под юрисдикцией других государств, следует также выполнять требования национальных законов и действующих правил этих государств по охране вод от загрязнения.

4. Ответственность за техническое оснащение судов устройствами и приборами, обеспечивающими предотвращение загрязнения с судов нефтью, вредными веществами, не являющимися нефтью, сточными водами и мусором, несет судовладелец.

Судовладелец также отвечает за своевременную поставку запасных частей и расходных материалов, обеспечивающих нормальную работу указанных устройств.

• 5. На груз, перевозимый на судне, капитан обязан получить у грузоотправителя транспортные документы, свидетельствующие отом, что предъявляемый к перевозкам груз надлежащим образом упакован, маркирован, снабжен ярлыками и находится в пригодном к перевозке состоянии, обеспечивающим сведение к минимуму опасности для морской среды в соответствии с действующими Правилами перевозки грузов на судах флота рыбного хозяйства.
• 6. Государственный контроль за рациональным использованием и охраной вод осуществляют специально уполномоченные на то государственные органы Госкомэкологии, Минздрав РФ (в объеме и порядке, предусмотренном положением о них). По отношению к судам, следующим по трассе Северного морского пути и трассам смежных с ним районов, такой контроль осуществляет Администрация Северного морского пути через Гидрографическое предприятие Департамента морского транспорта.
• 7. Ведомственный контроль за выполнением судовыми экипажами флота рыбного хозяйства конвенционных требованийвозложен на Управление мореплавания, развития флота и портов Госкомрыболовства.
• 8. Функции государственного санитарного надзора судов в части предотвращения загрязнения с судов осуществляются на местах представителями бассейновых санэпидстанций.
• 9. Функции технического надзора в части предотвращения загрязнения морской среды с судов осуществляет Российский Морской Регистр Судоходства (далее - Регистр). Требования Регистра изложены в действующих Правилах по предотвращению загрязнения ссудов изд. 1993 г.
• 10. В соответствии с общими положениями о надзорной деятельности в функции Регистра входят:
  • - надзор за проектированием, изготовлением, испытанием и эксплуатацией судового оборудования по предотвращению загрязненияморя;
  • - выдача на оборудование по предотвращению загрязнения моря сертификатов Регистра и свидетельств о типовом испытании, предусмотренных резолюциями ИМО и Комитета защиты морской среды ИМО;
  • - надзор за строительством и переоборудованием судов в соответствии с требованиями Конвенций МАРПОЛ 73/78 и ХЕЛКОМ 92;
  • - выдача судам международных свидетельств, предусмотренных Конвенциями МАРПОЛ 73/78, ХЕЛКОМ 92 и Правилами Регистра.
• 11. Надзору Регистра подлежат:
  • - фильтрующее оборудование;
  • - системы автоматического замера, регистрации и управления сбросом балластных и промывочных вод и сигнализатор;
  • - приборы для определения границы раздела "нефть - вода";
  • - стандартное сливное соединение для сдачи нефтесодержащих вод;
  • - система перекачки, сдачи и сброса нефтесодержащих вод, включая сборные емкости;
  • - система удаления остатков вредных жидких веществ;
  • - установки для обработки и обеззараживания сточных вод, включая сборные цистерны;
  • - стандартное сливное соединение для выдачи сточных вод;
  • - установки для обработки и сжигания мусора;
  • - устройства для сбора мусора.
• 12. Периодичность и порядок освидетельствования оборудования, систем, устройств и приборов, предназначенных для предотвращения загрязнения моря с судов, устанавливаются Регистром.
• 13. Администрация судна обязана:
• 1) соблюдать сроки освидетельствования и заблаговременно готовить к нему судно, оборудование, системы, устройства и приборы, предназначенные для предотвращения загрязнения с судов, а также заявить Регистру о всех имевших место в период между освидетельствованиями авариях и выходах из строя указанного оборудования, систем, устройств и приборов;
• 2) до предъявления Регистру предъявить органам Государственного санитарного надзора установку для обработки и обеззараживания сточных вод;
• 3) при подготовке к ежегодным и очередным освидетельствованиям судна Регистром обеспечить проведение испытаний нефтеочистного оборудования согласно Программе испытаний нефтеводяного сепарационного оборудования, сигнализаторов и систем контроля за сбросом трюмных вод на судах.

Можно назвать несколько путей поступления нефти и нефтепродуктов:

• · бросы в море промывочных, балластных и льяльных вод с судов (23%);
• · сбросы в портах и припортовых акваториях, включая потери при загрузке бункеров наливных судов (17%);
• · сброс промышленных отходов и сточных вод (10%);
• · ливневые стоки (5%);
• · катастрофы судов и буровых установок в море (6%)
• · бурение на шельфах (1%);
• · атмосферные выпадения (10%);
• · вынос речным стоком во всем многообразии форм (28 %)

Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей.

Транспортировка чужеродных организмов на судах с балластной водой является не только экологической проблемой, но и проблемой безопасности мореплавания, рыболовства и рыбоводства, сельского хозяйства, а, в конечном счете, - большой экономической проблемой.

Сброс балласта, как правило, не заметен зрительно, его трудно обнаружить без применения специальных исследований (в отличие, например, от сброса нефтесодержащих вод), однако последствия могут быть неизмеримо более катастрофическими.

Осознание мировым научным сообществом глобального характера этой экологической проблемы стало причиной создания в 1990-х гг. международной программы по перемещаемым с балластными водами судов видам (The Global Invasive Species Program), «Руководства по контролю водяного балласта судов и управлению им для сведению к минимуму переноса вредных водных и патогенных организмов» (Резолюция А.868(20)) 1991г., а в 2004г. «Международной Конвенции по контролю и обработке судового водяного балласта и осадков» (International Convention for the Control and Management of Ships" Ballast Water and Sediments, 2004) (далее Конвенция) .

По данным ИМО на конец февраля 2012 года Конвенцию приняли 33 государства (из 30-ти необходимых), процент мировых грузоперевозок которых составляет 26,46 % (необходимо не менее 35 %), что говорит о необходимости быть готовыми к выполнению стандартов обращения с балластными водами судов уже в 2013-2014 годах.

Затянувшийся процесс подписания обусловлен техническими сложностями при реализации требований, предъявляемых к системам управления судовыми балластными водами, а также организационными мероприятиями по контролю выполнения требований.

Экологическая безопасность балластных вод до вступления Конвенции в силу обеспечивается национальными требованиями к качеству балласта в разных странах: Америке, Японии, Канаде, Австралии, Бразилии, Новой Зеландии, Израиле, Украине и др.

Для разъяснения требований Конвенции и порядка их применения при проектировании, постройке и эксплуатации морских судов ИМО подготовила 15 специальных руководств по применению правил Конвенции: по замене судовых балластных вод, по одобрению систем управления балластными водами, по разработке судовых руководств по безопасной замене балласта в море, по обеспечению эквивалентного соответствия требованиям Конвенции и др.

Принимая во внимание, что замена балласта в открытом море применяется в качестве временной меры, действующей в течение переходного периода, многие классификационные общества собирают и систематизируют информацию о методах, средствах и устройствах по обеспечению экологической безопасности балластных вод, прошедших испытания и одобренных международной морской организацией (ИМО). В таких справочниках содержится информация о фирмах, оборудовании и методах, обеспечивающих биологическую очистку воды до стандартов, описанных в Конвенции.

Германский Регистр Ллойда (Lloyd"s Register) выпустил в феврале 2010 года справочник Ballast Water Treatment Technology , который содержит информацию об одобренных Регистром коммерчески доступных и развивающихся технологиях по обращению с балластными водами судов для оказания помощи судовладельцам и другим заинтересованным лицам в решении одной из самых существенных экологических и эксплуатационных проблем, стоящих перед ними сегодня, - обеспечение экологической безопасности балластных вод.

Норвежский Веритас (Det Norske Veritas (DNV)) также регулярно публикует на своем сайте информационные бюллетени (Technical eNewsletter ) о работе комитета защиты морской среды, сведения о местах и условиях замены балласта в Балтийском, Северном и Норвежском морях, а также разработано добавление к символу класса, если на судне применяется план управления балластными водами.

Для того чтобы подготовить судовладельцев к вступлению этого документа в силу, Российский морской регистр судоходства проводит оперативное рассмотрение документации и при необходимости разъясняет порядок применения обобщенной практической методики оценки безопасности судна при замене балласта в море и разработке проекта судового Руководства (Плана) (с помощью которого подтверждается эффективность и безопасность замены балласта в открытом море).

Требования к содержанию и оформлению судовых руководств по безопасной замене балласта содержатся в соответствующей Инструкции Российского регистра судоходства , которая была представлена в 2006 году с учетом результатов работы ИМО и практического опыта Регистра в части одобрения руководств.

В символ класса судов, осуществляющих управление судовыми балластными водами и осадками посредством замены балласта в море, вносится специальный знак BWM, подтверждающий их соответствие требованиям Регистра в отношении безопасной замены балласта в море. Для судов в классе регистра, не имеющих на борту руководства по безопасной замене балласта в море, одобренного Регистром, замена водяного балласта в море запрещается.

На территории России Государственный надзор за предотвращением загрязнения внутренних водных путей (ВВП) при эксплуатации судов осуществляют ряд учреждений, такие как: региональные Центры Госсанэпиднадзора на транспорте, Минздрава России, территориальные органы Госкомэкологии России и территориальные органы Министерства природных ресурсов России, Администрации портов и др. В ряде документов по санитарно- эпидемиологическому благополучию населения при эксплуатации водных объектов предусматриваются системы и устройства, обеспечивающие предотвращение загрязнения водной среды неочищенными и необеззараженными сточными водами, неочищенными нефтесодержащими водами, бытовым и другим мусором, а также пищевыми отходами. В требованиях к качеству вод портов указываются правила плавания и управления движением судов, лоцманское обслуживание, информация о подходе, стоянка судов в порту, санитарный режим в порту, предотвращение загрязнения портовых вод сточными водами. Известны Правила предотвращения загрязнения с судов Российского Речного Регистра , в которых рассматривается система автоматического измерения, регистрации и управления сбросом балластных и промывочных вод с точки зрения загрязненности их нефтью и нефтепродуктами.

Однако перечисленные нормативные документы не рассматривают возможность биологического загрязнения водоемов балластными водами судов. Нигде не встречаются рекомендации по очистке балластных вод от перевозимых водных организмов. Не затрагивают вопросов стандартов качества и управления судовыми балластными водами.

Кроме того, целью целого ряда международных и отечественных документов является сохранение и защита местных видов флоры и фауны от необоснованных потерь, но среди источников опасности балластные воды судов не рассматриваются.

Так же следует отметить, что в Федеральном Законе «Об охране окружающей природной среды» от 10.01.2001 года прописан запрет на ввоз, производство, разведение и использование растений, животных и других организмов, не свойственных естественным экологическим системам без разработки эффективных мер по предотвращению их неконтролируемого размножения. А юридические и физические лица, осуществляющие деятельность, связанную с возможностью негативного воздействия организмов на среду, обязаны обеспечивать экологически безопасное производство, транспортировку, использование, хранение, размещение и обезвреживание организмов, разрабатывать и осуществлять мероприятия по предотвращению аварий и катастроф, предупреждению и ликвидации последствий их негативного воздействия на среду. Так как в законе не уточняется конкретный источник воздействия, то судоводители и судовладельцы могут оказаться ответственными за транспортировку вредных водных и патогенных организмов с балластными водами судов.

Таким образом, Конвенция впервые обязывает совершенствовать, сводить к минимуму и окончательно устранить опасность для окружающей среды, здоровья человека, имущества и ресурсов, связанную с переносом вредных водных и патогенных организмов. Это предполагается сделать посредством контроля качества судовых балластных вод и управления ими, применяя для этой цели механические, физические, химические и биологические процессы по отдельности или в сочетании.

Под термином управление качеством балластных вод, согласно Конвенции, понимают различные способы для удаления, обезвреживания или избежания приема на борт судна вредных и патогенных организмов.

Широко применяемым в настоящее время способом, соответствующим Конвенции, является замена балласта на удалении 200 морских миль от ближайшего берега, в местах с глубиной воды более 200 метров. Замена должна производиться с эффективностью, не менее 95 % по объему балластной воды на судне. Вместо единовременной замены балласта может применяться метод прокачки трехкратного объема балласта каждого танка.

Однако в литературе опубликованы результаты работы американских исследователей по изучению поведения жидкости внутри различных по конструкции танков при проточной замене балласта, в которых был использован программный комплекс Fluent. Было установлено, что некоторые конфигурации цистерн не позволяют использовать смену балласта без увеличения времени прокачки, которое должно быть определено в ходе дальнейшего тщательного гидродинамического анализа течения жидкости в цистернах.

Метод замены балласта не применим для судов смешанного «река-море» плавания, построенных по Правилам Речного Регистра в силу их конструктивных особенностей, эксплуатационных характеристик и ограниченности района плавания. Район плавания разных типов этих судов ограничен Классом Регистра до 50 или 100 миль, а для ряда судов и 20-ти мильной зоной.

Кроме того, указываются и условия волнения в баллах и ограничения по высоте волны, причём, при ходе судна с балластом эти условия могут быть жестче (например, волнение 5 баллов допускается для случая плавания судна с грузом и 4 балла - для плавания судна порожнем с балластом).

Конвенцией предусматривается ряд других способов для обезвреживания водяного балласта.

Однако в настоящее время этот способ не применяется и вряд ли будет применяться в будущем, т.к. строительство в порту очистных сооружений для обработки ввозимого балласта требует значительных финансовых затрат.

Сдавать балластные воды с помощью очистного судна на городские очистные сооружения можно рассматривать как вариант, если вода не имеет загрязнений по нефтепродуктам, но этот вариант будет, по-видимому, экономически невыгоден судовладельцам.

Способ сохранения балласта на судне в течение длительного времени (более 100 суток) приводит к гибели почти всех водных организмов ввиду отсутствия света и высокого содержания железа в воде, на стенках и в осадках балластного танка.

Однако средняя продолжительность рейса судов смешанного (река-море) плавания составляет в среднем до 10-14 суток, поэтому этот метод не может быть применен для рассматриваемого типа судна.

Слив балласта в специально назначенные зоны замены балласта возможен в исключительных обстоятельствах, если замена балласта оказывается невозможной вследствие состояния моря или в любых иных условиях, в которых, по мнению капитана, замена балласта может угрожать человеческим жизням или безопасности судна. В этом случае, по указанию должностного лица, соответствующей службы морской связи и управления движением судов может быть использованы специально назначенные зоны замены водяного балласта.

На сегодняшний день этот способ управления балластной водой неосуществим в связи с отсутствием таких зон. А их назначение требует детальной проработки и длительных согласований между разными заинтересованными сторонами (экологи, биологи, администрация порта, судовладельцы), что может затянуться на неопределенный срок.

Вариантов приёма балласта без нежелательных организмов может быть несколько: сертификация чистого балласта, приём на борт пресных субмаринных (субаквальных) вод и др.

Однако вышеперечисленные способы управления качеством балластной воды нужно рассматривать только как теоретические, так как их эффективность не доказана, а внедрение потребует большой по объему и длительной подготовительной работы. В связи с этим, можно сделать вывод о том, что перспективными для предотвращения биологического загрязнения водоемов могут быть только способы обработки балласта на борту судна, несмотря на возможные дополнительные затраты.

Методы обработки балластной воды

Поскольку балластировка судов является в настоящее время неотъемлемой частью морских перевозок и избежать этого процесса невозможно, то основным путем пресечения распространения нежелательных микроорганизмов является предотвращение их сброса с судов в портах. В соответствии с опубликованными в последнее время Записками Американского Бюро Судоходства, посвященным процедурам смены балласта, существует пять методов обработки балластной воды для минимизации риска сброса нежелательных организмов, причем каждый из них имеет свои недостатки.

При выборе метода обработки балласта всегда следует помнить, что он должен отвечать следующим критериям:

он должен быть безопасным;

он не должен наносить вред окружающей среде;

он должен быть экономичным;

он должен быть эффективным.

Первый метод - исключение сброса балласта вообще. Это самый надежный способ, он применяется в тех случаях, если сброс балластных вод запрещен полностью. Понятно, что этот способ не очень практичен.

Второй путь - уменьшение концентрации морских организмов, содержащихся в принимаемом на борт водяном балласте. Это может быть достигнуто путем ограничения количества принимаемого водяного балласта, а также путем выбора мест приема балласта (не следует принимать балласт на малых глубинах, районах застоя воды, поблизости от мест слива сточных вод и дноуглубительных работ и районов обнаружения патогенных микроорганизмов).

Третий метод заключается в обработке водяного балласта на борту судна. Уже разработаны определенные технологии этого процесса, рекомендуемые Руководством ИМО по обработке балласта. Такая обработка может осуществляться следующими способами:

физический (нагревание, обработка ультразвуком, ультрафиолетовым излучением, магнитным полем, ионизация серебром, и т.п.);

механический (фильтрование, внесение изменений в конструкцию судна, применение специальных покрытий танков и т.п.);

химический (озонирование, удаление кислорода, хлорирование, применение биореагентов и т.п.);

К сожалению, среди перечисленных способов пока нет достаточно эффективных и экономичных. Так, например, механическая обработка путем сепарирования или фильтрования занимает много времени и не обеспечивает отделение микроорганизмов. Есть необходимость удаления осадков, образующихся в результате фильтрования.

Применение химикатов (самый доступный пока способ) само по себе влечет ряд проблем: в первую очередь это очевидный риск для здоровья экипажа, неизбежная коррозия балластных насосов, трубопроводов, покрытий танков и других частей балластной системы, а также, разумеется, загрязнение этими химикатами морской среды в результате их сброса вместе с балластом.

Физическое же воздействие ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком, нагревание балластной воды также несет большой риск для здоровья экипажа, может вызвать эффект коррозии, а в случае сброса горячей воды - повредить местную морскую экосистему. Большой минус при использовании физического воздействия - оно не дает стопроцентной гарантии уничтожения патогенных микроорганизмов.

Четвертый метод - береговая обработка - по мнению Американского Бюро Судоходства имеет ряд преимуществ. Однако необходимо учесть, что многие суда не имеют возможности сдавать водяной балласт на береговые приемные сооружения. Что касается портов, то далеко не все из них могут предоставить судну соответствующие приемные сооружения. При этом мало вероятно, что в ближайшее время порты начнут строить приемное оборудование для водяного балласта, имея еще много не решенных проблем с приемным оборудованием, требуемым правилами Конвенции МАРПОЛ.

Существует также идея возврата балластной воды в тот порт, где она была принята на борт. Разумеется, серьезно об этом говорить не приходится, кроме, возможно, применения на пассажирских судах, где (пока теоретически) такой вариант можно рассмотреть.

Пятый метод заключается в смене балласта в водах открытого океана или его разбавлении.

Другие методы. Существуют и другие методы решения проблемы. К ним относятся:

Сертификация чистого балласта - заключается в получении судном лабораторного сертификата в порту приема балласта. В таком сертификате должно оговариваться, что в судовом балласте отсутствуют водные организмы, которые могут быть опасны в порту сброса. Очевидно, что не может быть достаточно эффективным.

Сохранение балласта на судне в течение длительного времени - в воде, которая находится в судовых танках более 100 суток практически все водные организмы погибают ввиду отсутствия света и высокого содержания железа в воде. Однако абсолютное большинство судов не имеет возможности сохранять балласт на борту в течение более чем трех месяцев.

Электролитическое генерирование ионов меди и серебра - метод достаточно эффективен, однако некоторые организмы могут адаптироваться к воздействию ионов меди и серебра, кроме того воздействие высокой концентрации этих веществ на природную среду еще недостаточно изучено.

Существуют и предложения по региональному решению проблемы: морская администрация Нидерландов, например, предложила странам Персидского залива организовать перевозку пресной воды в балластных танках танкеров во время балластных переходов из Европы в страны Залива.

(Справедливости ради необходимо отметить, что руководство программы GloBallast получает новые предложения по решению проблемы водяного балласта каждую неделю, среди которых есть и такие экзотические, как строительство судов с подъемным днищем (после выгрузки днище судна перемещается вверх до уровня твиндечной палубы для уменьшения погруженного объема корпуса).)

Анализируя приведенные пять основных методов, можно сделать вывод, что практически применимыми и эффективными являются в настоящее время только второй и пятый методы. Второй метод, безусловно, наиболее прост и логичен, а с точки зрения хорошей морской практики его необходимо применять во всех случаях планируемого приема балласта. Однако он не дает гарантированных 100-процентных результатов. Поэтому применять его нужно только в сочетании с другими методами. Что касается пятого метода, то он заслуживает более подробного рассмотрения

Проблема распространения инвазивных видов живых организмов, путешествующих в балластных водах, общеизвестна. «Совкомфлот» начал искать пути решения этой проблемы заранее, когда еще не было ясно, кто из производителей систем очистки балластных вод будет одобрен. Благодаря этому сейчас мы ушли далеко вперед в этом вопросе, но процесс установки необходимого оборудования на судах оказался довольно непростым. Об опыте компании рассказывают директор флота «СКФ Менеджмент Сервисиз (Кипр)» кандидат технических наук Олег Калинин и суперинтендант Сергей Минаков.

По материалам газеты «Вестник СКФ»

Законодательство

Международная конвенция по контролю и управлению судовыми балластными водами и осадками ИМО была одобрена в 2004 году и вступила в силу в сентябре 2017 года. К этому моменту документ ратифицировали 66 стран, на долю которых приходится 75% мирового торгового тоннажа.

Чтобы соответствовать требованиям конвенции, судовладельцам необходимо выполнить ряд условий, одним из которых является установка на судах систем управления балластными водами (СУБВ).

В середине 2017 года, за два месяца до вступления конвенции в силу, состоялась 71-я сессия Комитета по охране окружающей среды ИМО, на которой было принято несколько «компромиссных альтернативных поправок». В результате некоторые существующие суда получили послабление: если возобновляющее освидетельствование по предотвращению загрязнения нефтью было выполнено ранее 8 сентября 2014 года, то соответствовать требованиям конвенции необходимо не при первом освидетельствовании после вступления конвенции в силу, а при втором, что дает пять лет отсрочки.

Помимо конвенции в силу также вступили требования Береговой охраны США, регулирующие балластные операции в территориальных водах этой страны. Для получения типового одобрения Береговой охраны США система УБВ должна пройти тестирование в независимой одобренной лаборатории.

Отметим, что установка СУБВ не является обязательной для соответствия стандартам Береговой охраны США. Судовладельцу предоставлены и другие опции: сдавать балласт на береговые системы обработки (или другое судно), использовать в качестве балласта воду из системы коммунального водоснабжения США или Канады либо оставлять балласт на борту судна.

Береговая охрана США предоставляет отсрочку на 18 или 30 месяцев для судов, которые должны быть приведены в соответствие с правилами к декабрю 2018 года. Чтобы получить отсрочку, судовладелец должен доказать, что судно не может к этой дате начать применять ни один из указанных методов очистки балласта.

Рынок СУБВ

Сегодня рынок СУБВ уже достаточно конкурентен. Появляются как улучшенные версии более ранних систем, так и новые СУБВ, которые учитывают опыт эксплуатации продукции других марок.

На рынке доступны несколько десятков СУБВ. Однако лишь шесть из них получили типовое одобрение Береговой охраны США и допущены для использования в территориальных водах этой страны. Еще семь СУБВ находятся на рассмотрении. При этом если постоянная работа в регионе США не планируется, выбор систем будет существенно шире.

В основном работа современных СУБВ строится на одном из пяти принципов:

– обработка балласта ультрафиолетом;

– обработка балласта инертным газом;

– электролиз попутного потока;

– электролиз полного потока;

– впрыск химии (биоцидная система).

За последние годы индустрия морского транспорта накопила опыт водообработки, поэтому на рынке становится доступно все больше информации о надежности систем. Однако в конечном итоге ответственность за работоспособность системы несет сам судовладелец, ведь наличие сертификата одобрения не гарантирует бесперебойную работу системы на всех судах или во всех ситуациях.

Шесть лет подготовки

«Совкомфлот» начал подготовку к переоборудованию судов своего флота за шесть лет до вступления конвенции в силу. Хотя основу флота компании составляют нефтеналивные танкеры и танкеры-продуктовозы, все они различаются и по конструкции, и по району плавания. Возможность выбора единой СУБВ для всех типов судов отсутствует.

Специалисты группы «Совкомфлот» провели тщательную оценку всех доступных на рынке технологий и определили производителей, с которыми продолжили переговоры. Также был проведен анализ работы судов в зависимости от условий фрахта и определены те, на которые монтаж СУБВ желателен при ближайшем плановом доковании, чтобы не ограничивать район и режим работы.

По результатам этой подготовительной работы к 2018 году на танкеры разных типов и конструкций были установлены свыше двух десятков систем, и это в дополнение к новостроям, которые были оснащены СУБВ уже на верфи.

Перед подготовкой каждого проекта проводилось трехмерное сканирование тех частей судна, которые считались пригодными для установки СУБВ и ее компонентов. На базе трехмерной модели разрабатывалась предварительная компоновка нескольких систем, после чего компания делала окончательный выбор и начиналась проработка детального проекта и спецификации на работы.,

Влияние конструктивных особенностей судна

В первую очередь выбор СУБВ ограничен теми моделями, которые конструкция судна позволяет физически установить на борту.

Для танкеров одним из критериев «отсева» является наличие сертифицированного оборудования для установки в опасных зонах (взрывозащищенное исполнение).

Далее необходимо оценить реальные возможности электростанции: основная обработка балластных вод происходит при выгрузке – и без того самом энергоемком процессе на танкере. Если в качестве грузовых и балластных насосов применяются электрические приводы, свободной мощности может и не быть.

При оценке энергопотребления СУБВ нужно помнить, что предоставленная производителем информация может требовать уточнения. Если принцип действия системы зависит от свойств воды, энергопотребление часто указывается из расчета идеальных условий, хотя при работе в регионе с другими свойствами воды (низкая соленость, низкая температура, мутная вода и т.д.) энергопотребление некоторых типов систем будет расти.

Оценим энергопотребление различных типов СУБВ на примере условного танкера с балластными насосами суммарной производительностью 2 тыс. куб. м/ч. Меньше всего энергии будет потреблять биоцидная система – около 10 кВт. Этот уровень не зависит от свойств воды, поэтому система может серьезно рассматриваться для установки на суда с маломощной электростанцией.

Система обработки инертным газом также не зависит от свойств воды и имеет постоянное энергопотребление около 70 кВт (однако следует помнить о потреблении топлива газогенератором). УФ-системы в нормальных условиях будут «съедать» 100-150 кВт. Энергопотребление электролизной системы полного потока напрямую зависит от солености подаваемой воды: чем ниже соленость, тем выше энергопотребление. При уменьшении солености до 1 PSU требуемая мощность достигает 150 кВт и более.

Сложнее всего оценить энергопотребление СУБВ на электролизе малого потока. Эти системы физически не могут работать при соленостях ниже 10-15 PSU, где они потребляют 130-200 кВт, в то время как при нормальных условиях (соленость 36 PSU) потребляемая мощность опускается до 100 кВт и ниже. Влияние на энергопотребление также оказывает температура забортной воды. Важный фактор – наличие места на борту. Даже на танкере типа «суэцмакс» с насосным отделением установить габаритную систему можно только на палубе, в специально сконструированном помещении. Это повлечет за собой замену или модернизацию грузовых насосов или установку бустерного насоса для обеспечения достаточного напора.

Одним из самых слабых мест является фильтрующее оборудование. Его установка требует наибольшего объема модернизации балластной системы.

Монтаж

Опыт показывает, что при необходимости любая система может быть установлена на любом судне, вопрос лишь в объеме и стоимости сопутствующей модернизации. Поэтому так важно с самого начала анализировать предложенные производителем СУБВ чертежи установки и требования к монтажу.

Как правило, для установки СУБВ не требуется докование, однако обойтись без вывода судна из эксплуатации не удастся – по крайней мере в случае с крупными танкерами. Большинство сварочных и монтажных работ должно производиться в так называемых опасных зонах, и без полной или частичной дегазации танкера осуществить их невозможно.

При установке компонентов системы в насосном отделении не всегда удается смонтировать их рядом – не хватает места. Тогда приходится располагать их по вертикали. При этом зачастую необходимо вскрывать палубу, чтобы доставить габаритные элементы СУБВ в насосное отделение.

Важно помнить о совместимости выбранных материалов и СУБВ. Например, выбор материалов для трубопроводов подачи обеззараживающей смеси в системах попутного потока (как биоцидных, так и электролизных) ограничен из-за агрессивности среды.

При установке СУБВ биоцидного типа необходимо выбрать место для контейнеров с химикатами. Желательно, чтобы это место было доступно для обслуживания судовым краном. Обычно на танкерах подходящее место имеется в районе фальштрубы.

Эксплуатация

Эксплуатационные критерии базируются на операционном профиле судна. Некоторым СУБВ требуются химикаты – нужно гарантировать снабжение судна биоцидами. В некоторых системах время обработки воды (или самораспада окислителей) может составлять до трех дней. Такие СУБВ не подходят для судов, работающих на коротком плече.

Некоторые СУБВ не могут работать в пресной воде и в воде с низкой соленостью. Решение – заранее запасать соленую воду в специальном танке, что, конечно, сильно усложняет процесс планирования. В качестве альтернативы можно устанавливать дополнительный рассольный танк.

Еще один важный фактор – удобство системы для экипажа. В идеальном случае СУБВ не должна требовать вмешательства во время работы, включаться одной кнопкой, автоматически подстраиваться под балластную систему. Пока такое управление доступно далеко не во всех системах.

Для балластировки в критических ситуациях существует конструктивно заложенная возможность обойти систему. Однако после вступления конвенции в силу делать это стало труднее. Если балласт не был обработан при взятии на борт (из-за неисправности системы или неподходящих свойств воды), его необходимо обработать во время перехода (некоторые технологии это позволяют) или полностью сменить в рейсе, обработав уже новый балласт. Если переход короткий или погода штормовая, сделать это непросто.

Бюджет

Стоимость СУБВ неразумно высока, а эксплуатационные расходы, как правило, значительны. Это особенно чувствительно на фоне снижения фрахтовых ставок. Говорить об окупаемости СУБВ (за очень малым и довольно условным исключением) невозможно.

Для танкера с балластными насосами суммарной производительностью 2 тыс. куб. м/ч закупочная стоимость СУБВ колеблется в диапазоне $500-700 тыс. (зависит от выбранной технологии водообработки). Если суммарная производительность балластных насосов танкера достигает 5 тыс. куб. м/ч (это суда типоразмеров «афрамакс» и «суэцмакс»), стоимость СУБВ возрастет вдвое, а то и больше. Расходы на установку оборудования также значительны и порой превышают полную стоимость самой системы.

Также важно учесть постоянные расходы на эксплуатацию СУБВ. Например, некоторые типы СУБВ требуют менять фильтры каждые 5-7 лет, стоимость каждого фильтра составляет около $6 тыс., для системы производительностью 5 тыс. куб. м/ч необходимо 8 таких элементов. Помимо этого, большинство видов СУБВ требуют существенного расхода топлива (напрямую или для производства электроэнергии). Исключение – биоцидные системы, однако сэкономить на них сложно, ведь сами химикаты тоже стоят дорого. Например, на обработку 65 тыс. куб. м воды придется потратить около $7 тыс., что сопоставимо с расходами на работу УФ-системы, которая потребляет электроэнергию в полном объеме.

Еще одна статья расходов – получение одобрения классификационного общества.

Для получения типового одобрения Береговой охраны США также потребуется дополнительно оплатить тестирование системы в независимой лаборатории. По словам некоторых производителей, эта процедура стоит около $3 млн.

Сроки

Один из определяющих факторов – время изготовления системы, сейчас оно занимает примерно 4-6 месяцев. Около месяца отнимает доставка крупногабаритных компонентов СУБВ к месту монтажа.

Параллельно с изготовлением системы необходимо разработать проектную документацию для Регистра и судоремонтного предприятия, которое будет устанавливать СУБВ на судно. Ее подготовка может занять до трех месяцев. Эту работу может выполнить либо производитель системы, либо само судоремонтное предприятие, либо взятая на подряд независимая инженерная компания, либо штатное конструкторское бюро судовладельца. Мы выбрали работу с подрядчиком, который сопровождает весь проектный цикл от сканирования и теоретической проработки проекта до наблюдения за монтажом на судне. Помимо этого, несколько месяцев требуется на одобрение проекта Регистром.

Таким образом, практический опыт «Совкомфлота» подтверждает, что установка СУБВ – это долгий и трудоемкий процесс. Остается надеяться, что эти усилия реально позволят защитить морские экосистемы.

Морские вести России №6 (2018)

Компания "Норта МИТ" является представителем компании Headway Technology Co.Ltd , производителя систем управления и очистки балластных вод.

МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНВЕНЦИЯ О КОНТРОЛЕ СУДОВЫХ БАЛЛАСТНЫХ ВОД И ОСАДКОВ И УПРАВЛЕНИИ ИМИ 2004 ГОДА от IMO была создана в результате растущих фактов ущерба от появления чужеродных водных организмов, и хотя ее разработка заняла долгие годы, ее ратификация близится.

Это соглашение представляет разительные изменения в управлении балластными водами судов, и хотя оно руководствуется благими намерениями, существует большой потенциал для возникновения споров, задержки судов, отмены фрахтовых соглашений и наложения местных штрафов.

8 сентября 2016 года Финляндия присоединилась к Международной конвенции ИМО по контролю и управлению судовыми балластными водами и осадками 2004 года, . Финляндия стала 52 государством-стороной Конвенции. При этом суммарная валовая вместимость судов этих государств составила 35,1441%. Таким образом порог обратного отсчета до вступления в силу Конвенции достигнут, и документ вступит в силу 8 сентября 2017 года.

На сегодня РС уже проведено освидетельствование систем управления балластными водами 12 компаний и выдано 84 Свидетельства о типовом одобрении систем от имени Морской администрации РФ.

Регистром разработано Руководство по применению Международной конвенции по контролю и управлению судовыми балластными водами и осадками . Судам в классе РС, соответствующим требованию стандарта D-1 по безопасной замене балласта в море, при наличии на судне Руководства по безопасной замене водяного балласта в море, присваивается дополнительный знак BWM в символе класса. РС рекомендует всем судовладельцам оценить степень выполнения требований Конвенции на своих судах, произвести выбор одобренной системы управления балластными водами и разработать соответствующую техническую документацию

Система Управления Водяным Балластом
OceanGuard® Ballast Water Management System

OceanGuard® BWMS разработана и предоставлена компанией Headway Technology Co, Ltd совместно с Харбинским Инженерным Университетом. Её уникальная структура и оптимальная конструкция, позволяет судам, во время сдачи балластных вод, не представлять угрозы для морской жизни в окружающих водах, таким образом сохраняя морскую экологию.

Схема установки BWMS

Соответствие требованиям классификационных обществ

Система Управления Водяным Балластом OceanGuard® Ballast Water Management System получила одобрения классификационных обществ, таких как IMO , Lloyd’s Register (LR), ABS, BV , CCS , DNV , NK , RINA , Российского Морского Регистра Судоходства (RS) , и также свидетельство Alternate Management System (AMS), выпущенное USCG .

Передовая технология. Процесс электро-каталитического окисления AEOP

Гидроксильные радикалы, образующихся в процессе очистки с помощью технологии AEOP, исчезают в течение нескольких наносекунд. Эти радикалы имеют высокую эффективность стерилизации, которая способна эффективно убивать различные бактерии, вирусы, водоросли и спящие яйцеклетки в балластных водах (широкий спектр стерилизации) в режиме цепной реакции.

Процесс стерилизации может быть завершен внутри блока EUT. Концентрация TRO (общее остаточное окисление) может регулироваться в пределах 2 ppm, так что TRO может выполнять расширенные функции управления в балластных танках.

Отсутствие коррозии

Гидроксильные радикалы, образующихся в процессе очистки, исчезают в течение нескольких наносекунд. Процесс стерилизации полностью завершается внутри блока EUT. При этом концентрация TRO остаётся в пределах 2 ppm. По результатам длительной эксплуатации система показала себя безопасной и надежной, и вода, обработанная с помощью BWMS не вызывает коррозии корпуса.

Компактный дизайн; Высококачественные комплектующие

Компактная конструкция, небольшие размеры, простота установки и обслуживания. BWMS могут быть установлены на различных судах с различными внутренними структурами. Высококачественные материалы и комплектующие с длительным сроком службы используются для всех компонентов.

Обработка за один проход

Полный процесс очистки происходит при заборе балластных вод, нет необходимости производить очистку при выдаче балластных вод. Подходит для судов всех типов.

Энергоэффективность

Низкие эксплуатационные расходы. Для очистки 1000 м3 балластной воды потребление электроэнергии составляет около 17 кВт*ч.

Взрывобезопасность

BWMS имеет Сертификат взрывобезопасности. Это позволяет устанавливать её в помещениях насосных станций нефтеналивных судов и судов-перевозчиков сжиженного газа.

Широкий спектр применения

BWMS обеспечивает отличную производительность при использовании в пресной и морской воде. Выдаваемые обработанные балластные воды не наносят никакого вреда окружающей среде.

Линейка продуктов BWMS

На этом видео Вы можете посмотреть, как работает система очистки балластных вод от компании Headway.

Технология AEOP BWMS

Система BWMS разработана компанией Headway Technology Co., Ltd совместно с Харбинским Инженерным Университетом. BWMS использует передовой электро-каталитический процесс окисления (AEOP) для нейтрализации микробов, бактерий, вирусов и спящих яйцеклеток в воде с помощью специальных полупроводниковых материалов под действием электронного возбуждения и гидроксильных радикалов (-ОН), образованных молекулами воды. Гидроксогруппы (-OH) в процессе AEOP являются одним из наиболее активных веществ с очень сильными окислительными свойствами. Они с помощью различных видов химических реакций мгновенно воздействуют на все биологические макромолекулы, микроорганизмы и другие органические загрязнители. Кроме того, они имеют чрезвычайно высокую скорость реакции и сильный отрицательный заряд. Конечными продуктами реакции являются CO2, H2O и следы неорганической соли без каких-либо опасных остатков. Таким образом, обработанные воды могут быть сброшены за борт без опасности загрязнения окружающей среды. Химическая реакция, в которую вовлечены гидроксильные радикалы, является реакцией свободных радикалов, и это очень быстрая реакция. Обычно скорость реакции с микроорганизмами свыше 10Е9 л/мол*с. Кроме того, время существования форм гидроксогрупп достаточно короткое, менее 10Е-12 с, так что высокая эффективность BWMS гарантирована.

Блок EUT является основным элементом системы BWMS. Каждый отдельный блок имеет производительность от 100 до 3000 м3/час. Блок состоит из двух частей: Блок Электро-катализа и Ультразвуковой Блок. Блок Электро-катализа способен производить большое количество гидроксильных радикалов и других высокоактивных окисляющих веществ для нейтрализации всех организмов в балластных водах в течение нескольких наносекунд. В процессе обеззараживания, Ультразвуковой блок может регулярно чистить поверхность Блока Электро-катализа, что обеспечивает длительную эффективность электро-каталитического материала. Полностью процесс обеззараживания проходит внутри блока EUT.

Преимущества панели управления

· Местное и дистанционное управление;

· Неисправность может направляться в систему управления судном;

· Siemens LED монитор отображает состояние компонентов системы в режиме реального времени;

· Программируемый контроллер Siemens отслеживает показания датчиков в режиме реального времени;

· Хранение параметров в памяти в течение 24 месяцев. Параметры можно распечатать в любой момент;

· Простое управление.

Фильтр BWMS осуществляет полностью автоматическую обратную промывку фильтра, которая может происходить одновременно с фильтрацией и обратной циркуляцией. Точность фильтрации 50 μm. Это позволяет удалять организмы размером более 50 μm, чтобы предотвратить отложения осадка в цистернах.

Преимущества фильтра

· Обеспечивает максимальную фильтрацию;

· Автоматическая обратная промывка во время фильтрации;

· Высокая производительность доказана по результатам тестирования в различных водах;

· Надежная конструкция проста в эксплуатации;

· Низкие потери давления, нет необходимости устанавливать подпорный насос.

Стадия фильтрации имеет существенное значение в процессе очистки балластных вод.

В соответствии с требованиями Международной конвенции по контролю и управлению судовыми балластными водами и осадками, IMO 2004 год, как балластные воды, так и осадки являются важной составляющей. Таким образом, путём практического исследования осадков, в том числе осадков в балластных цистернах, определено, что осадки в балластных цистернах не только дают почву для развития организмов, но и могут привести к серьезной коррозии корпуса. На приведённых изображениях отложений и коррозии сравнивается один и тот же балластный танк.

Ко всему вышеперечисленному оборудованию мы поставляем СЗЧ согласно каталожным номерам производителя .