上海海洋大学学报  2018, Vol. 27 Issue (3): 455-459    PDF    
中国大陆到港船舶压载水生物研究
吴惠仙1,2, 边佳胤3, 王飞飞1,2, 马金1,2, 袁长春1,2, 薛俊增1,2     
1. 上海海洋大学 海洋生态与环境学院, 上海 201306;
2. 上海海洋大学 港航生态安全研究中心, 上海 201306;
3. 国家海洋局东海分局 舟山海洋工作站, 浙江 舟山 316000
摘要:随着中国外向型经济的发展,从20世纪80年代初,加快了沿海港口的建设。港口和航运业的快速发展,导致世界各地大量的船舶压载水到达中国沿海港口,提高了压载水生物入侵的风险。有关中国大陆港口到港船舶压载水的研究,早期从卫生防疫的角度关注病原菌的入侵,从赤潮防控的角度关注有害藻类的入侵,在此基础上逐渐扩展到压载水生物多样性的研究,但主要是在压载水生物种类调查的层面。随着《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》的生效,必将推动船舶压载水生物的研究逐步深入到压载水生物适应机制和入侵机制方面,并推动船舶压载水检测技术的研发创新,为公约履约和港口国监督检测提供技术支撑和保障。
关键词中国大陆    港口    船舶压载水    微生物    浮游植物    浮游动物    

中国海为西北太平洋的陆缘海,大陆海岸线自鸭绿江口至北仑河口,长约18 000 km,岛屿海岸线长约14 000 km[1],在漫长的海岸线上,规划建设了众多港口。随着中国外向型经济的发展,从20世纪80年代初,加快了沿海港口的建设。根据《2016年交通运输行业发展统计公报》报道,到2016年末,沿海港口生产用码头泊位5 887个,其中万吨级及以上泊位1 894个,完成货物吞吐量84.55亿吨,完成外贸货物吞吐量34.53亿吨。2016年共引领中外船舶38.2万艘次,其中引领外贸船舶32.9万艘次[2]。大量外贸船舶到港,也带来了严重的船舶压载水问题。

船舶压载水指为控制船舶纵倾、横倾、吃水、稳性或应力而在船上加装的水及其悬浮物[3]。据报道,世界上每年由船舶转移的压载水有100亿吨之多[4]

压载水中含有细菌、微型生物、小型无脊椎动物、卵、孢子和各类幼体,这些被转运到世界各地的生物可能在新的栖息环境中存活并建立繁殖种群成为外来入侵物种,有可能会引起严重的生态、经济和人类健康问题[5-7],为了防止船舶压载水导致的外来生物入侵,防控船舶压载水和沉积物的无控制排放导致有害水生物和病原体转移,对环境、人体健康、财产和资源造成损伤或损害,2004年国际海事组织通过了《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》, 该公约已于2017年9月8日正式生效。

中国海事部门负责管理到港船舶压载水的排放和污染防控,检验检疫部门负责来自疫区的压载水的检测和处理。因而,中国有关船舶压载水生物的早期研究,主要关注压载水中的微生物(细菌),后来随着国家贸易的发展,促进了航运业的繁荣和港口的建设,压载水到港量也随之增加,外来物种的发现和潜在生态风险日益增加,外来物种通过船舶压载水入侵问题日益引起重视,相关压载水生物的研究逐渐开展起来。有关中国到港船舶压载水生物的研究,曾以港口[8]和压载水浮游生物[9]为对象进行整理概述,本文依据生物类群总结了中国大陆到港船舶压载水生物的检测和研究概况,为后继压载水研究提供参考。

1 微生物(细菌)检测

中国对压载水微生物(细菌)的检测历来重视,尤其是来自疫区的船舶压载水致病菌的检测,1980-1982年曾在大连港检测了来自非霍乱疫区和霍乱疫区的210艘次的油轮压载水样品401份,26.93%的样品检测到大肠菌群,没有检测到霍乱弧菌(Vibrio cholerae),但检测到5份NAG弧菌[10]。2001—2003年采集珠海港58份压载水,其中50份样品中分离到致病性弧菌,检出率为86.20%,共分离到126株12种致病性弧菌,包括非O1非O139霍乱弧菌、拟态弧菌(V.mimicus)、梅氏弧菌(V.metschnikouii)、海鱼弧菌(V.damsela)、河弧菌(V.fluvialis)、弗氏弧菌(V.furnissii)、溶藻弧菌(V.alginolyticus)、副溶血弧菌(V.parahaemolyticus)、创伤弧菌(V.vulnificus)、沙鱼弧菌(V.carchariae)、舒伯特气单胞菌(Aeromonas schubertii)和类志贺邻单胞菌(Plesiomonas shigelloides),其中溶藻弧菌、副溶血弧菌和沙鱼弧菌的检出率为最高[11]。2001—2004年在对湛江港来自16个国家和地区的63艘船舶的压载水调查中,58艘的大肠杆菌(Escherichia coli)为小于3 MPN/mL,2艘为23 MPN/mL,2艘为6 MPN/mL,1艘为14 MPN/mL[12]。2005年检测了秦皇岛港来自日本和韩国的26艘船舶的52份压载水样品,细菌总数超过2 000个/mL的14份,占检测总数的26.90%,大肠菌群阳性的2份, 阳性率为3.90%[13]。2007年8—10月秦皇岛港监测69艘次入境船舶压舱水, 检出大肠菌群的阳性船舶11艘次,阳性率为15.94%, 其中大肠菌群数量达第四类海水水质标准的9艘次[14]。曾有报道,采自舟山远洋船舶压载水水样中, 检测到vvhhlyA基因, 显示压载水样品中含有霍乱弧菌和创伤弧菌的毒力基因[15]。对宁波港压载水的细菌结构特征进行比对和分析,结果表明印度洋水样中存在假交替单胞菌属(Pseudoalteromonas sp.)、交替单胞菌属(Alteromonas sp.)、海杆菌属(Marinobacter sp.)和玫瑰杆菌属(Roseobacter sp.)、肠杆菌属(Enterobacter sp.)细菌;新加坡水样中存在人苍白杆菌属(Ochrobactrum sp.)、甲基杆菌属(Methylobacterium sp.)、鞘鞍醇单胞菌(Sphingomonas sp.)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter sp.)、伯克霍尔德氏菌(Burkholderia sp.)和葡萄球菌属(Staphylococcus sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.);而美洲水样中存在弧菌属(Vibrio sp.)、军团菌属(Legionella sp.)、莫拉氏菌属(Moraxella sp.)和不动杆菌属(Acinetobacter sp.)细菌[16]。对厦门港货轮压舱水进行检测, 结果显示货轮压舱水中检出大肠菌群、非O1和非O139霍乱弧菌和副溶血弧菌,检出率分别为40%、20%、15%[17]。检测深圳盐田港船舶压载水水样49份,其中来源于公海海域32份,分别为印度洋15份、太平洋14份、大西洋3份;来源于不同国家和地区港口的17份,分别为中国台湾5份、马来西亚3份、韩国2份、中国香港2份,荷兰、法国、美国、日本、新加坡各1份。检出大肠杆菌计数大于250 CFU/100 mL为10份,检出率为20.41%;检出肠球菌计数大于100 CFU/100 mL为4份,检出率为8.16%。在对49份船舶压载水样品进行致病菌检测时,共检出12种致病菌56份次,分别为:溶藻弧菌、副溶血性弧菌、鲨鱼弧菌、拟态弧菌、创伤弧菌、海鱼弧菌、河弧菌、弗尼斯弧菌、嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)、类志贺邻单胞菌、霍利斯弧菌(V.hollisae)和梅氏弧菌[18]。结果显示,到达中国港口的压载水细菌污染严重,潜在致病菌风险性高。

2 浮游植物(藻类)研究

中国沿海近年来赤潮爆发频繁,有些赤潮藻为外来入侵物种,因而有关压载水的藻类检测及研究受到重视,相关工作近年逐渐展开。2001—2004年在对湛江港来自16个国家和地区的63艘船舶的压载水调查中,采集到藻类37种,其中17种为当地未曾分布过的种类[12];2002—2003年曾对宁波港52艘远洋船舶采集压载水进行浮游生物分析,采集到浮游植物48种, 包括硅藻38种、甲藻4种、蓝藻3种、绿藻2种、金藻1种,其中13种为与赤潮发生密切相关的藻种,此次检测到的旋链角刺藻,在随后的2004年宁波渔山列岛和象山港海域爆发的赤潮中均有检出[19];2003—2004年对日照港23艘入境船舶压载水采样分析,共采集到浮游植物41种,其中赤潮藻种23种,种类组成以硅藻为主[20];2004年3—5月采集停靠烟台港的17艘船舶的压载水,采集到浮游植物31种, 其中硅藻17属20种、甲藻5属11种[21];2004年开始,有报道关注厦门港船舶压载水引入赤潮藻的风险情况[22];2006—2008年对福建沿海4个主要港口的12艘国际航船所携带的压载水进行浮游植物调查,共检测出浮游植物7个门86属239种(含变种和变型)[23];2006—2008年采集停泊于厦门港、福州港、江阴港、湛江港、防城港和洋浦港等港口的17艘外来船舶(含8条集装箱船和9条散货船)压载水的生物样品,采集到藻类7门87属257种,其中60种赤潮藻[24];以上2个报道有部分数据为共享数据;2007年10—12月, 采样分析了厦门港5艘国际货轮压载水中的硅藻,采集到111种硅藻,其中赤潮藻28种,潜在有毒种1种,外来种6种[25];2007 —2011年,采样分析了上海港60艘外来船舶压载水样品的赤潮藻类,发现62种赤潮藻,分别隶属5门32属[26]。分析2013年采集的20艘上海港国际航线船舶压载水,共检出浮游植物3门32属83种(含变种或变型),包括硅藻门30属80种,金藻门1属2种,甲藻门1属1种,其中赤潮藻21种,全部属于硅藻门[27]。就目前而言,中国沿海港口船舶压载水中的浮游植物对中国沿海港口及其邻近水域具有较严重的生态威胁。

3 浮游动物研究

浮游动物是船舶压载水中生物的重要组成成分,有关船舶压载水浮游动物的研究,国内相关工作起步较迟。2002—2003年曾对宁波港52艘远洋船舶采集压载水进行浮游生物分析,采集到浮游动物18种, 包括桡足类10种, 浮游幼虫3种, 海洋昆虫1种, 端足类1种, 介形类1种, 水母类1种, 被囊类1种[28];2001—2004年在对湛江港来自16个国家和地区的63艘船舶的压载水调查中,采集到浮游动物27种,其中8种为当地未曾分布过的种类[12];2006—2008年采集停泊于厦门港、福州港、江阴港、湛江港、防城港和洋浦港等港口的17艘外来船舶(含8条集装箱船和9条散货船)压载水的生物样品,采集到浮游动物5门30属52种(包括16种通常无法鉴定到种的不同门类浮游动物幼体和无脊椎动物卵)[24];2008—2009年采集分析了19艘停靠在上海洋山深水港的入境船舶压载水水样的浮游动物, 共检出压载水中浮游动物39种, 其中桡足类37种、淡水枝角类1种、海洋枝角类1种[29]。2013—2014年调查上海港的30艘外来船舶压舱水,共采集到浮游动物5门8纲59种[30]

4 展望

随着《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》的生效,船舶压载水生物的研究将进一步地深入和扩展,国内到港船舶压载水的研究,在前期以压载水生物种类调查为主的基础上,将逐步推进到压载水生物多样性、压载水生物适应机制、压载水生物的入侵机制以及对港口及邻近海域生态影响等方面。在压载水检测领域,有关压载水生物快速检测技术的研发、检测体系的建立及标准的制定,为公约规定的港口国监督检测提供技术支撑和保障。

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Research of organisms in ballast water of ships arriving in the mainland of China
WU Huixian1,2, BIAN Jiayin3, WANG Feifei1,2, MA Jin1,2, YUAN Changchun1,2, XUE Junzeng1,2     
1. College of Marine Ecology and Environment, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China;
2. Centre for Research on the Ecological Security of Ports and Shipping, Shanghai 201306, China;
3. Marine Workstation of Zhoushan SOA, Zhoushan 316000, Zhejiang, China
Abstract: With the development of China's export-oriented economy, from the early 1980s, the construction of coastal ports was accelerated. The rapid development of the port and shipping industry has led to the arrival of a large amount of ship ballast water around the world to China's coastal ports, raising the risk of biological ballast water intrusion. Research on ballast water from ships arriving at ports in mainland China focused on the invasion of pathogenic bacteria from the perspective of hygiene and epidemic prevention, focused on the invasion of harmful algae from the perspective of red tide prevention and control, and gradually extended to the biological diversity of ballast water on this basis. However, it mainly focused on the survey toward the biological species in ballast water. With the entry into force of the International Convention on the Control and Management of Ships' Ballast Water and Sediments, the study of ballast water organisms will inevitably step into the ballistic water bio-adaptation mechanism and intrusion mechanism. It also promotes the development and innovation of ship ballast water detection technology and provides technical support and guarantees for the performance of the Convention and port State supervision and inspection.
Key words: China mainland     port     ship ballast water     microorganism     phytoplankton     zooplankton