壓艙水

但同時(shí),眾多的資料表明：壓艙水是外來(lái)海洋生物入侵的重要載體。早在1908年，人們便猜測(cè)壓艙水可能是浮游生物實(shí)現(xiàn)遷移的機(jī)制之一；1973年，研究人員則首次證實(shí)壓艙水可作為活海洋生物的轉(zhuǎn)載體。據(jù)報(bào)道，澳大利亞境內(nèi)現(xiàn)有的170余種外來(lái)海洋生物中，可能有24%～33%是通過(guò)壓艙水輸入的；而每1天，通過(guò)艙舶(包括船體及壓艙水等)在世界各地轉(zhuǎn)運(yùn)的生物物種數(shù)則可能超過(guò)3000種。

在世界范圍內(nèi)，壓艙水引起的生物入侵的例子比比皆是，包括海藻、魚、牡蠣、多毛蟲(chóng)、軟體動(dòng)物、海星、其他的浮游動(dòng)物以及霍亂弧菌。其中，許多生物已造成了明顯的生態(tài)破壞和大量的經(jīng)濟(jì)損失，有一些甚至給人類健康造成了直接的威脅。最典型的例子有：

澳大利亞Tasmania的有毒雙鞭毛蟲(chóng)藻

Gymnodiniumcatenatum是一種有毒的雙鞭毛蟲(chóng)藻，1985年在Hobart 港的周圍海域中首次被發(fā)現(xiàn)。它可能是經(jīng)壓艙水從日本傳播到Tasmania的。后來(lái)，人們又在墨爾本的海岸線周圍及澳大利亞南部的Lincoln港周圍發(fā)現(xiàn)了它的蹤影，而且在Lincoln港發(fā)現(xiàn)的Gymnodiniumcatenatum在基因型上與Tasmania的種群是一樣的，這極有可能是以壓艙水為載體的生物傳播的結(jié)果。Gymnodiniumcatenatum能產(chǎn)生使貝殼類癱瘓的毒素，這些毒素還能被貝殼類富集，人們一旦食用了這些貝殼類，將引起嚴(yán)重中毒甚至死亡。在1986年、1987年和1991年里，Tasmania州南部貝類養(yǎng)殖業(yè)關(guān)閉長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月之久，損失慘重，其罪魁禍?zhǔn)妆闶沁@種有毒的藻類。從船舶壓載水艙中采集的沉淀物樣本中發(fā)現(xiàn)了Gymnodimiancatenatum的胞囊及其他的有毒雙鞭毛蟲(chóng)藻。這些發(fā)現(xiàn)更證實(shí)了壓艙水在有毒雙鞭毛蟲(chóng)藻的播散途徑中所起到的作用。Hallegraeff 和Bolch在澳大利亞1艘船舶的1個(gè)壓載水艙中發(fā)現(xiàn),其中竟含有3億個(gè)某種泊來(lái)的有毒雙鞭毛蟲(chóng)藻(稱為Alexandriumtamarense)的胞囊。

澳大利亞Tasmania的北太平洋海星

一般認(rèn)為北太平洋海星Asterias amurensis是在20世紀(jì)80年代經(jīng)船舶壓艙水輸入到Tasmania南部的。1986年，Asterias amurensis 的標(biāo)本首次出現(xiàn)在Tasmania博物館；在德文特河口以及Tri2abunna和Huon河之間的區(qū)域里可以發(fā)現(xiàn)大量的這種生物。Asterias amurensis 的成體1995年在PhilipBay港也被發(fā)現(xiàn)，它有可能會(huì)從Albany傳播到Eden，還有可能從Fremantle傳到Sydney。

北美五大湖的斑蚌

這種斑蚌可能是在1986年經(jīng)船舶壓艙水傳入到北美五大湖中的St. Clair 湖的，并迅速地傳播到其他的4個(gè)湖以及Hudson河、Illinois 河、Mississippi 河等，美國(guó)有15個(gè)州，而加拿大有2個(gè)省可以發(fā)現(xiàn)這種生物。它可以阻礙電廠、水處理廠和重工業(yè)對(duì)水的利用，還能纏結(jié)并腐蝕魚網(wǎng)、船體和浮標(biāo)，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失每年可達(dá)5億美元。

黑海中的梳狀海蟄

一種學(xué)名為Mnemiopsis leidyi 的梳狀海蟄是在20世紀(jì)80年代經(jīng)船舶壓艙水從北美傳播到黑海的。從1989～1990年，它便引起了黑海海域水產(chǎn)業(yè)的極大衰退，特別是鳳尾魚、西鯡和馬鯖養(yǎng)殖業(yè)，更是受到了毀滅性的打擊。而在Asov海，由于這種海蟄能與鳳尾魚及Asovkilkacatches競(jìng)爭(zhēng)食物來(lái)源，因此，它也造成了后2者的大量死亡。根據(jù)最新調(diào)查顯示，這種海蟄已傳播到了地中海東部。

傳播霍亂

E1- Tor 生物型霍亂弧菌是引起1961年到20世紀(jì)90年代早期的霍亂第7次世界大流行的元兇。1991年和1992年，從5艘停靠在美國(guó)墨西哥灣沿岸港口的貨船壓艙水和污水中，研究人員發(fā)現(xiàn)了霍亂弧菌。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)提示壓艙水可能是霍亂在國(guó)際傳播中的重要途徑。研究表明，霍亂弧菌可在海水中存活50日?；魜y弧菌的存活與藻花和一些海洋生物的殼質(zhì)外骨骼的“殖民”有關(guān)，這表明壓艙水起到的作用可能與轉(zhuǎn)運(yùn)中間宿主,以及游離細(xì)胞有關(guān)。

因此，壓艙水已是公認(rèn)的一個(gè)潛在的環(huán)境危害因素。壓艙水的監(jiān)管和處理不僅是水處理領(lǐng)域里的研究熱點(diǎn)，也是檢驗(yàn)檢疫科學(xué)的重要課題。針對(duì)此情況，世界上的許多國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)，或正著手研制相關(guān)的法律法規(guī)，以便對(duì)船舶壓艙水實(shí)施科學(xué)有效的管理。

適量壓艙水可保證船舶的螺旋槳吃水充分，將船舶尾波引發(fā)的船體震動(dòng)降低到最低限度，并維持推進(jìn)效率。它可通過(guò)調(diào)節(jié)船舶的重傾(重量分布)和水尺(吃水深度) ，使船舶符合當(dāng)時(shí)的海洋條件,確保船舶在航運(yùn)過(guò)程中的穩(wěn)定和操作安全。壓艙水還可使船舶在航運(yùn)過(guò)程中受到的剪切力和傾斜的時(shí)間保持在安全的范圍內(nèi)。

壓艙水一般儲(chǔ)存在專門的壓載水艙中，或者，在一些船舶中,儲(chǔ)存在特別加固的貨艙中。吸取/ 排放壓艙水是船舶操作的重要組成部分。據(jù)美國(guó)和澳大利亞統(tǒng)計(jì),每年排放入其境內(nèi)的壓艙水?dāng)?shù)量分別達(dá)到8000萬(wàn)噸 和1. 2億噸 ;而國(guó)際海事組織(IMO)估計(jì),每年在全球各地轉(zhuǎn)運(yùn)的壓艙水高達(dá)100億噸。

橫艙壁裝在潛艇上是用以防止結(jié)構(gòu)由于全面喪失穩(wěn)定性而破壞、劃分艙室、在特殊情況下限制浸水以及構(gòu)成端部避難艙。當(dāng)艙壁主要是用來(lái)限制浸水的時(shí)候，它們的布置要使得船上任何一個(gè)艙室和相鄰的一個(gè)主壓載艙浸水后仍能保持漂浮，因而能在水上碰撞事故中獲得一定程度的安全。為了做到這一點(diǎn)，同時(shí)需要有超過(guò)水上排水量30%的大量壓載艙，這給潛艇尺度帶來(lái)了極為不利的影晌。進(jìn)一步說(shuō)，這一措施對(duì)下潛相當(dāng)深度的潛艇當(dāng)任何主要艙室浸水時(shí)很少可能會(huì)真正有所幫助。隨著在核潛艇上主要艙室尺度的增大，對(duì)外部液艙的需要大大減少以及強(qiáng)調(diào)改善水下性能，同時(shí)由于核潛艇只有很少時(shí)間處于水上，繼續(xù)堅(jiān)持舊的觀念將是無(wú)益的。因而核攻擊潛艇不論在水上或水下都不能經(jīng)受任何主要艙室的完全浸水。但是，在潛艇上仍裝有橫艙壁，使得當(dāng)潛艇沉沒(méi)深度大大低于使船體破壞的深度時(shí)，這些艙壁可構(gòu)成艏艉避難艙。

如同水面船舶的橫艙壁一樣，潛艇的橫艙壁也是根據(jù)一次使用來(lái)設(shè)計(jì)的，因此，預(yù)期它能在最大預(yù)定壓力下超過(guò)屈服點(diǎn)并在塑性范圍內(nèi)很好地工作。這些艙壁是平板型的，具有廠泛的加強(qiáng)系統(tǒng)，它們?cè)谶^(guò)去是按標(biāo)準(zhǔn)的橫梁公式和假定載荷進(jìn)行設(shè)計(jì)的。通常，在軸線上安裝·一根主(初始)水平梁，并暇定它承受作用在整個(gè)艙壁上的一半截荷，截荷分布為橢圓形的。裝置各垂直(次級(jí))防撓材假定共同承受作用在艙壁上的整個(gè)載荷。最后，在垂直防撓材之間安裝間段加強(qiáng)筋以減小板格尺寸并防止垂直防撓材的歪斜，假定它們承受按梯形或三角形分布的載荷。用這種方法設(shè)計(jì)的艙壁能夠達(dá)到或超過(guò)規(guī)定的容許壓力。然而，它們不能保征重量最小。海勒爾氏(Heller)和帕勒摩氏(Palermo)曾就這一類型的隔艙壁加強(qiáng)系稅作了彈性分析，其結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果更為接近，并能使艙壁桔構(gòu)重量有某些減小。

艙壁或強(qiáng)肋骨會(huì)使強(qiáng)的圓筒形結(jié)構(gòu)成為非連續(xù)性的，因而與其相鄰部分就成為耐壓艇體早期破壞的可能根源。從實(shí)驗(yàn)觀察已經(jīng)證明在許多場(chǎng)合中軸對(duì)稱的殼板屈服幾乎總是發(fā)生在與“剛性支點(diǎn)”相鄰的區(qū)段。為了抵消強(qiáng)艙壁的削弱作用，長(zhǎng)期以來(lái)在實(shí)踐中采取的措施是減小第一個(gè)肋骨到加強(qiáng)構(gòu)件間的距離。然而，這一方法只是迫使破壞點(diǎn)移到第一個(gè)全長(zhǎng)度的肋距，而對(duì)破壞壓力并不能其正有所改善。商脫氏(Short)和巴爾特氏曾提出一種對(duì)這些“端部”區(qū)段的最佳設(shè)計(jì)方法。有限的模型試驗(yàn)也已證實(shí)了這一設(shè)計(jì)方法的結(jié)果。按照這種最佳設(shè)計(jì)程序(端部肋距比典型的長(zhǎng)8%，端部肋骨比典型的大23%)得出的幾何形狀經(jīng)過(guò)試驗(yàn)后被證明比減小末端肋距長(zhǎng)度而不改變肋骨尺度的舊辦法增強(qiáng)了5%。 2100433B