生物工程技术在船舶防污染中的应用

文_田杰 交通运输部南海救助局

1 生物工程技术概述

生物工程技术发展至今仅有不足50年的历史，但是在环保领域它却做出了显著贡献，在技术层面也有较大突破。现如今，形成了五大领域，包括遗传、细胞、微生物、生化、生物反应器。遗传也可称之为基因工程，主要研究方向是生物体基因，技术含量高、研究难度大，但对生物工程的发展贡献也最高；细胞工程目前仍停留在理论上，应用领域较窄；微生物也可称之为发酵工程，研究成果主要应用于工业领域，能够提高生产效率；生化研究成果主要应用于农业领域，能够提高农作物产量；生物反应器研究领域发展时间较短，但其技术含量与重要性并不亚于前4个领域，生物反应器发展对科学技术依赖程度较高，研究成果也主要应用在高新技术领域。

在船舶防污染中融合生物工程技术是近几年出现的生物工程技术的又一应用与发展方向。结合相关试验与实践工作，相关研究发现在船舶防污染中应用生物工程技术能够起到较高的成效，同时还有助于解决较难解决的污染防治问题。生物工程技术通过生物抑制污染源进一步扩散解决了环保问题，具有从本质上防船舶污染的功能。应用该技术具有以下优势：第一，没有影响海洋生态平衡；第二，对海洋环境的影响微乎其微；第三，防治效果显著。

2 船舶污染种类概述

从船舶污染产生的原因可以将其分为排放性污染与事故性污染两类。排放性污染，包括船舶运行过程中产生的污水、垃圾。根据所排放垃圾的性质可以对船舶污染进行深入划分，包括污水污染与垃圾污染。例如，生活垃圾、废弃工具、油污等。事故性污染，主要是指运输有毒有害物质的船舶在航行期间因不可抗力或者自身疏忽而导致发生船舶事故，包括触礁、爆炸、搁浅等，造成有毒有害物质泄漏流入海洋，污染环境。事故性污染出现有偶发性，需要特定条件，虽然数量较少，但由于其具有较高的不确定性，因此通常污染面积大、处理难度高、污染程度高。

3 生物工程技术在船舶防污染中的应用分析

3.1 应用于防治船舶污水污染

船舶是水上通行、运输的重要交通工具，若船舶在航运期间持续污染海洋资源，则会造成难以估计的污染，破坏生态平衡。我国目前相关监督管理机制较为松散，船舶污染问题愈加严重，不同区域有不同表现形式。必须重视将生物工程技术应用于其中，分解污水中的有毒有害物质，防治污水带来二次污染。

现阶段，利用生物工程技术处理污水的步骤如下：首先利用船舶内部的机械设备将污水进行收集汇总，然后对污水进行简单的静置、沉淀以及过滤等操作，将污水之中的大块固体污染物分离开来，再将剩余的污水导入储存柜，在储存柜之中利用生物技术对污水进行曝气、污染源分离以及消毒等操作，最后利用MBR技术对剩余的污水处理，使得处理后的污水可以在满足排放基本指标后排入海水，实现污水有效处理的目的。现如今常见的船舶污水生物工程设备有Io-Compact系列产品、英国HAMWORTHY企业超三叉机系列装置，以及东方船舶公司的SWCB、SWCM污水处理器都是生物工程技术在船舶污水处理方面的典型应用。

3.2 应用于防治船舶白色污染

船舶中的白色污染同生活中的白色污染相同，都是指塑料污染。由于分解塑料的难度极高，且回收成本较大，因此一直是“白色污染”的治理难点。船舶白色污染亦然，塑料的存在加深了船舶对海洋污染程度。

在船舶运行期间应当在船舶内部及时设立专门白色垃圾存放点，并且组织专业的白色垃圾处理队伍。根据现阶段的生物工程技术水平，可以实现利用细菌或者真菌对船舶内的白色垃圾进行快速降解，当真菌或者细菌与白色垃圾接触时便可以对垃圾内部结构进行调整，使得白色垃圾可以最快速度转变为对环境无害的物质，进而实现船舶白色污染的防治。另外船舶内部的垃圾处理人员可以通过细菌培养技术实现此种有益菌的快速繁殖，实现生物菌落的良性循环，保证对塑料一类的垃圾进行实时降解，提高船舶运行时对环境的友好程度。

3.3 应用于防治船舶固体污染

工业废弃物、生活垃圾等固体污染物质所带来的污染对海洋环境也有十分巨大的破坏性。传统方法处理船舶固体废弃物多为填埋方式，但该方式明显不适用于船舶航行环境。

将固体废弃物抛掷到海洋，即使海洋自身有降解功能，但周期十分漫长，且容易对海洋生命体造成威胁，加深对海洋环境的污染，因此绝对不能将固体废弃物抛掷到海洋。

现阶段利用当前的生物工程技术可以对船舶内部有回收价值的固体废物进行生物降解，船舶内部的大部分固体垃圾可二次回收，还有一部分不可回收的固体垃圾可以通过一些特殊的菌落将固体垃圾中的可N、P等肥料元素提取出来，用于农业的生产肥料。

所以在生物工程技术的理念下，应该及时将船舶的内部所储存的固体垃圾进行汇总分类，当船舶停靠岸边之后，组织人员对此类固体废物进行收集，运用特定菌落加以处理，使得其中的肥料元素可以以其他可利用的形式转换出来。将其运用到农业生产之中，不仅可以减少船舶运行过程中对环境的污染，而且还可以实现各种资源的最大化利用，满足了时代要求。例如：我国上海征洋船舶公司ZYHLS63系列产品就具有相关功能，可以对船舶固体废弃物进行及时粉碎处理，并且利用菌落将内部的有益元素提取出来，用作农业生产，实现了资源的良性循环。

3.4 应用于防治船舶其他污染

处理船舶污染的传统方法可以分为两大类，即物理处理技术与化学处理技术。其中化学处理技术应用效果更好，但是具有操作难度高、条件差等缺点，同时又存在二次污染的风险，因此往往难以达到保护环境的要求。物理处理技术也存在二次污染、处理效率低等问题。

生物工程技术目前还能够用于下述几方面。

船舶油污染防治。船舶运输油性物质，一旦出现污染对海洋环境极具破坏性。应用生物工程技术的原理是，采取微生物降解的方式把油性大分子降解为油性小分子，再降解为水与二氧化碳，确保得到的产物经济、安全，同时没有二次污染的风险。此种方法已经可以实现普及，技术比较成熟，可以做到对油污染的有效防治。

船舶生物附着污染防治。船舶底部长期在水中，容易附着大量污染物质，阻碍船舶航行，为了提高船舶航行速度，节约燃料，应用生物工程技术缓解附着效果十分显著。当前，工作人员可以利用海洋生物先天的防范污染损害天性，激活海洋生物先天防御机制，通过提炼和分离具有防止污染的活性物质，制作有效的消除附着生物的试剂，对船舶生物附着污染进行有效处理。

船舶大气污染防治。船舶在航行期间会产生大量废烟气，其进入海洋上空，海洋大气中会因此而含有大量有害气体，对动植物、人类均产生有所危害，同时不利于保持海洋生态平衡。应用生物技术能够达到良好的处理效果。其原理是依托于微生物生化功能，将其降解成为无害、少害物质，进而实现防治污染的效果。

4 生物工程技术防治船舶污染应用发展展望

4.1 在舱底污染方面

目前，国际社会已经研发出了舱底油水破乳技术，有助于船公司高效处理舱底污染。能够应用该技术的装置已经投入使用。装置主要依托于分离法，通过装置分离舱底油污与水分离。应用该技术需要采用传统的分离-吸附-膜分离方法。可以探索应用把生物工程技术融于其中，在破乳技术的基础上，总结相关经验加大研究力度，将其作为该技术的发展升级方向。另外，对于目前应用较为成熟的技术，应当注意考虑把生物工程加入其中的改良优化方案。

4.2 在污水处理方面

从生物降解的角度看，船舶污水污染防治技术发展趋势如下。第一，目前存在的生化技术污水防治应当建立发展于生物降解技术之上，应用斜斗把泥、液分离，之后在澄清液中加入消毒药剂，之后再将其排放，或者采用膜组件的方法进行过滤再排放。船舶公司应用该技术若不能构建完善的系统，则很可能出现排水不达标问题，进而污染海洋环境，抑或是对膜组件产生较高污染，进而提高维护成本。对此，在生物工程技术的基础上，可以探索研究应用电化学防治污水污染的技术。第二，除了电化法取代生化法外，还可以在原有技术之上改良曝气室强化氧化能力，提高物质生化降解能力。