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压载水相似风险区技术研究

新闻来源:中国船检    浏览量:826 文嘉鹏 2017-03-08
        近几年来,北欧国家及其境内相关环保组织对船舶压载水管理互免管理做了一系列研究。丹麦环保部于2014年7月发布了相似风险区的报告,首次提出相似风险区的概念。指出物种可以凭借洋流、风力在海水中自由扩散到其他区域。而《压载水公约》G7导则并没有考虑到水动力这一影响因素。丹麦和Interferry于MEPC67次会议上以MEPC67-2-12和MEPC67/INF.23向IMO介绍这一观点并提出报告。2016年,丹麦和Interferry提出提案MEPC69-4-11,并在信息性文件MEPC69/INF.25中详细阐述了相似风险区的概念、程序和研究基础。
        新加坡于MEPC70上递交了基于《压载水公约》A-4条款的相似风险区研究报告(MEPC70/INF.21)。新加坡提出相似风险区法只是对压载水管理互免现有办法的补充,无需对A-4条款和G7导则进行修改。
        本文将详细介绍相似风险区法的概念、研究步骤并对相似风险区法和特殊物种法做出全面对比。
        压载水公约及相关导则概述
      《国际船舶压载水和沉积物控制和管理公约》以下简称《压载水公约》于2004年2月在国际海事组织(以下简称IMO)外交大会上获得通过。2016年9月8日,随着芬兰向IMO秘书长林基泽递交接受书,接受《压载水公约》的船舶总吨位达到35.1441%,加入该公约的缔约国总数达到52个,满足了该公约生效的先决条件,即该公约将在至少有30个缔约国加入,接受公约的船舶总吨位超过世界商船总吨位35% 之后的12个月生效。也就是说《压载水公约》将于2017年9月8日正式生效。根据公约要求,船舶需要对压载水进行相应的处理,以移除压载水中的有害物质,避免压载水带来的生物污染。
      《压载水公约》生效意义在于,其不仅能够有效减少通过船舶压载水及沉积物引起的外来生物污染,也为国际航运业提出了更高标准的运行规则,为船上压载水管理提供了清晰、严格的标准。《压载水公约》要求,所有船舶的压载水处理系统均需在2017年9月8日之后的第一次IOPP证书换证检验时,满足IMO A.1088(28) 和海上环境保护委员会第69 届会议(MEPC69)的要求,对压载水的排放,需满足D-2标准,即需安装压载水处理系统。
      《压载水公约》A-4条款对在指定港口间航行的船舶做出了免除安装压载水处理系统的规定。但此种免除需经过压载水公约的导则7(MEPC.162(56)),即“根据压载水公约第A-4条的风险评估指南”评估后,如确定为低风险,由所在国海事主管机关向IMO及各当事国发出通知后方为有效。
        船舶压载水管理免除风险评估方法
        为港口国在船舶压载水风险评估中参考,导则G7推荐了3种船舶压载水风险评估法,分别是环境匹配风险评估、物种生物地理风险评估、特定物种风险评估。另外,目前部分国家使用了“相似风险区法”来评估压载水风险。这里对4种评估方法进行介绍。
        1、环境匹配风险评估
        因为物种是广泛分布在一个地区,很少会限于一个港口,所以应考虑来源地区的环境条件,即环境匹配风险评估比较的是船舶压载水加装港所在的生物地理区与船舶压载水接收港生物地理区的环境相似程度,以决定在船舶压载水加装港生物地理区的任何物种在另一个生物地理区的船舶压载水接收港的生存可能性。
        因此,环境匹配风险评估适宜于评估两个不同生物地理区之间的船舶压载水转移导致外来海洋生物入侵的风险。对于生物地理区的划分,导则推荐了大型海洋生态系统计划。针对环境适配可以考虑的环境条件包括海水盐度、温度或其他环境条件,例如营养物质和氧气等。
        环境匹配风险评估存在几个困难,其一在于确定在什么样的环境条件下,有害外来物种能够在新地点下成功建立种群并导致危害;其二是确定排放船舶压载水的风险是否足够低至可被接受。
        如果两个港口所在的生物地理区之间的差别很小,则表明两个生物地理区之间成功建立种群的可能性较高,从而风险较高;如果两个生物地理区之间的环境条件差异较大,则表明是一个相对较低风险的情况。
        环境的匹配程度可以包括两方面内容来理解,环境的相似程度(环境相似的成分较大)和环境的差异程度(环境差异的成分较大)。两个港口的环境情况也应该加以比较,因为如果两个港口属于不同的生物地理区,那么这两个港口之间的相似及差异程度将比这两个港口所在生物地理区的相似及差异程度更能具体地体现环境的匹配程度。但是,如果两个港口属于同一个生物地理区,则只能体现出两个港口的相似程度,而较难说明其差异性,因为同在一个生物地理区的两个港口环境上本来就应该体现出一定的相似性,不然不划分在同一个生物地理区就欠科学。
        2、物种生物地理风险评估
        如果评估时比较的是当前存在于加装港、接收港以及所在生物地理区物种的生物地理分布,这些物种包括侵入的、隐源性的和有害的本土物种。如果加装港和接收港有重叠的物种,则表明他们环境条件足够相似。
        物种生物地理风险评估也可以用来确定高风险入侵物种,例如,存在于加装港所在生物地理区内的本土物种,已经成功入侵了另外类似的生物地理区,但是在接收港生物地理区,这种入侵还没有被发现,则可以考虑该物种是接收港所在生物地理区的高风险入侵物种。并且,若数量越多的生物地理区被该物种入侵,则该物种在接收港生物地理区入侵并建立种群的可能性就会越大。另一风险指标是该加装港生物地理区是否是其他生物地理区入侵物种的主要来源。
        如果接收港目前包含非本土的物种,而该物种的本土范围包括装载港生物地理区,则表明是高风险;如果装载港和接收港有共同的非本土物种,该物种来源是其他生物地理区,则表明是高风险;如果接收港所在的生物地理区目前包含非本土的物种,而该物种的本土范围包括装载港生物地理区,则表明是中高风险;如果装载港生物地理区对于其他生物地理区而言是一个入侵物种的主要来源,则表明是中高风险。
        3、特定物种风险评估
        目标物种,是指被界定到特定的港口或生物地理区的,符合特定的标准、并且能够损害或破坏环境、威胁人体健康、资源和财产安全的物种。特定物种风险评估通过比较目标物种的生活史信息和生理耐受信息,分析这些信息的重叠情况,来确定目标物种的生理极限,并通过对比该目标物种与就收港的环境条件,来预测目标物种在就收港环境条件下存活或完成生命周期的可能性。
        如果确定至少有一个目标物种满足下列所有条件,则认为是高风险。①很可能造成危害;②在装载港或生物地理区存在;③很可能通过压载水交换到接收港;④很可能在接收港存活。
        考虑到每种风险评估方法都有局限性,根据评估的区域的范围大小不同,三种风险评估方法可以单独使用,也可以几种联合使用。如果是评估不同生物地理区域,物种生物地理风险评估和环境适配风险评估最适合。如果在一个生物地理区内,并且是对数量有限的有害物种进行风险评估,特定物种风险评估最适合。
        4、相似风险区法
        相似风险区法(Same Risk Area Method)最早由丹麦和Interferry在MEPC 67-2-12和MEPC 67/INF.23中提出, 希望IMO能够重点关注短途航线的压载水互免问题。提案中提到丹麦的压载水研究团队在2014年完成了一份关于“压载水相似风险区”的报告。MEPC69次会议上,丹麦和Interferry再次抛出提案(MEPC 69-4-11),介绍相似风险区概念和压载水公约及其导则的关系, 并在MEPC69/INF.25中详细阐述了相似风险区法的程序和科学基础。
        相似风险区是一个基于风险评估后的区域的概念。该方法重点解决的是有限区域内两个或更多临近国家的几个港口间的短途航线的压载水互免风险评估问题,这种有限区域例如海岸线沿线区域、海峡周边区域、海湾或河口周边区域。
        相似风险区可以被描述为目标物种自然扩散下具有同等风险水平的有限水域。在一个相似风险区水域内,压载水的排放风险一定是可接受的。相似风险区应该是一个生物地理区内的一个区域,需要借助G7导则下的特殊物种法去评估。相似风险区法的核心是要评估目标物种在水文地理学或其他机制下的自然扩散,以及比较这种自然扩散和目标物种在压载水内的潜在转移情况。
        这种自然扩散可能由物种自身的运动导致,或者是依靠水流或风力所做的被动的迁移,或者由以上几种共同作用。自然扩散会导致临近港口有很高的入侵物种交换的概率。同时,目标物种的属性以及他们的周边环境对于自然扩散也是很重要的要素。
        A图:已知Port1的目标物种。该物种具有中等水平的扩散能力。经过一定时间的观察,物种在几代之后通过自然扩散抵达了Port2和Port3(黑色圆圈代表经过几代的繁殖)。因此这三个港口被认为属于一个相似风险区内。
        B图:已知Port2的目标物种。该物种无适应深海的幼虫阶段,自然扩散速度较慢。对该物种的自然扩散分析和历史数据标明在有限时间内几乎不可能抵达Port1和Port3。Port2就不属于含有Port1和Port3的相似风险区内。
        C图:已知Port3的目标物种。该物种具有极强的自然扩散能力。经过一定时间的观察,物种在一代之后通过自然扩散抵达了Port1和Port2。因此这三个港口被认为属于一个相似风险区内。
        相似风险区法是针对一个有限区域内的多个港口的船只往来进行评估,而不是A到B,B到A这种单一航线的评估。可以理解为有限区域内的多个压载水排出港乘以多个压载水接收港的矩阵。相似风险区法的核心元素总结如下:相似风险区法是基于压载水公约A-4条款下的免除程序;本方法基于识别目标物种的风险评估;本方法定义了一个区域,在该区域内随着时间推移,目标物种自然扩散到区域内有着相近的几率;可以对只在此区域内航行的船舶进行压载水管理互免,或者对没有从此区域外带入压载水和沉积物的船舶进行管理互免。
        相似风险区法的流程见下图,分成7步。
        步骤一:两个或更多的国家达成一致并对可能认作相似风险区的水域进行调查评估。首先通过建立水动力模型(HD Modelling)确定相似风险区的初始范围。初始的相似风险区边界可以参考IMO Globallast生物地理区及其子区的划分。只能作为压载水装载港和压载水排出港的港口将被从相似风险区的研究范围内拿出。以上的步骤可以帮助沿岸国判断哪些国家共同协商确定相似风险区。
        步骤二:港口国对有害目标物种达成一致。每个港口国提供一个目标物种清单并进行对比,选择己方已有而对方暂时没有记录的有害目标物种。如果两国提供的清单上有相同的目标物种,那么本次不对该物种进行评估。该方法的前提是有害目标物种可以在一定时间中,在相似风险区内通过自然扩散抵达对方港口。
        步骤三:选定有害目标物种后,建立水动力模型(HD Modeling)和基于主体模型(Agent Based Modeling),基于目标物种的生物属性和环境条件(例如温度和盐度)对目标物种的扩散情况进行评估,进一步明确相似风险区的边界。水动力模型相关参数也应由港口国提前达成一致,包括扩散时间,评估的月份和年数(针对目标物种的繁殖周期)。此步骤应由独立的第三方进行评估便于使港口国评估第四步中数据的有效性。
        步骤四:建模结果确定,明晰相似风险区边界后,与相似风险区内沿岸国协商,在沿岸国家间对相似风险区范围达成一致。
        步骤五:航行于相似风险区内的船舶可向港口国海事主管机关申请基于压载水公约A-4条款下的船舶压载水管理互免。
        步骤六:申请结果在相似风险区内国家商讨一致后(同意或者拒绝)并报备IMO。
        步骤七:船舶被授予压载水豁免并记录在压载水记录簿中。
        船舶压载水管理互免风险评估方法比较
        不同的压载水风险评估方法关注的角度有所区别,这也导致在相同的外在环境条件下会产生不同的分析结果。例如下表1所示,假设两个港口之间具有高生态关联性和不同目标物种,由于具有高生态关联性,依据相似风险区法分析,该两个港口的目标物种都可以通过一定时间自由扩散到对方港口,此港口间属于同一相似风险区,管理免除可以被批准。如果参照特殊物种法分析,因两港口具有不同目标物种,且此时均不在对方港口存活,那发生物种转移的风险是较高的,因此管理免除不能被批准。
表1:不同压载水风险评估方法结果对比
港口之间 高生态关联性 低生态关联性
相同目标物种 免除被批准  G7导则下:免除被批准
相似风险区下:不能被批准
不同目标物种 G7导则下:免除不能被批准
相似风险区下:目标物种可通过一定
时间的自由扩散抵达
免除不能被批准
        假设两个港口之间具有低生态关联性和相同目标物种,那么因为具有低生态关联性,在采用相似风险区法时,两港口之间物种很难通过幼虫阶段通过水体扩散抵达目的港。但是由于两港口目标物种相同,在特殊物种法评估机制下,该航线可以被评级为低风险,豁免是可以批准的。
        在透明度,一致性和效率上,相似风险区法较之于特殊物种法更好。在算法成本上,相似风险区法也更低,因为相似风险区法只需要将数据进行水动力和ABM模型计算即可,而特殊物种法则需要针对每一条航线进行计算。一旦各港口国明确相似风险区的边界,哪些港口在内就一目了然。这样,未在相似风险区边界内的港口压载水管理方法也可寻求其他途径去解决。因此,相似风险区法给予了港口国主管机关更大的透明度。
        相似风险区法和特殊物种法的共同缺陷是两者都未考虑对经济、环境、社会文化的影响。也没有相应的导则去降低对以上因素的影响。虽然,环境影响是可以定量评估的,美国曾经做过分析,外来入侵物种对环境的灾害影响每年可以达到百万至十亿美元之间。而在风险理论层面,两个方法都相对偏弱。
        在预警方面,由于目标物种数据的缺失,特殊物种法所做的评估可能会比真实情况较严峻。相似风险区法是基于水动力模型得出的结论,对于短途航线来说可能是一个更恰当的方法。
        表2将G7导则下的特殊物种法和相似风险区法从有效性、透明度、一致性、综合性、风险层面、预警原则、理论层面和持续改善层面做出了分析。绿色线框代表该方法完全满足G7导则要求,黄色线框代表部分满足G7导则要求,绿色阴影指出此处是该方法的不足之处,灰色阴影代表此处并未满足G7导则要求。
表2:特殊物种法和相似风险区法全面对比
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