رسوب زیستی دریایی در بنادر

به گزارش مارین نیوز، یکی از اهداف کلیدی پروژه Glofouling، توسعه یک مرکز دانش جهانی برای درک نحوه انتقال IAS از طریق رسوب زیستی در کشتی‌ها در سطح محلی و بین ‌المللی است. نقاط تاریک زیادی در دانش ما پیرامون رسوبات زیستی و گونه‌ های مهاجم آبزی وجود دارد. یکی از این نقاط تاریک جایی است که احتمالا اسکله‌ های مرطوب محصور یک پناهگاه و پلت فرم انتقال پیشرفته برای IAS برای جابجایی بین کشتی‌ ها در اسکله های داخل تأسیسات فراهم می ‌کند. ماهیت این پدیده انتقال و برخی اقدامات بالقوه برای کاهش تهدید موردنظر که کشتی ‌ها و اسکله‌ ها باید بکار گیرند، به طور خلاصه در ادامه توضیح داده شده است. کشتی‌هایی که از سایر مناطق زیستی به بنادر می‌رسند می‌توانند طیف گسترده‌ای از گونه‌های آبی مهاجم را از طریق رسوب زیستی انباشته شده روی بدنه‌شان و سایر زائده‌های زیر آب وارد محیط جدید کنند.

برای تعیین سطح خطر ناشی از کشتیرانی در بنادر خاص، کارهایی برای توسعه روش‌های ارزیابی ریسک انجام شده است که می‌توان به کمک آنها کمیت خطر زیستی را تعیین کرد. از جمله این موارد می‌ توان به موارد توصیه شده توسط وزارت کشاورزی، ماهیگیری و جنگل استرالیا (DAFF، ۲۰۱۱) اشاره کرد که عوامل تعیین کننده رویدادهای تلقیح بندر را تجزیه و تحلیل می‌ کند.

هنگام بررسی انتقال گونه‌ های رسوب زیستی در یک بندر، محیط هیدرودینامیکی محلی عاملی است که می‌ تواند شدت رسوب را هم بر روی بسترهایی مانند سازه‌ های بندر و هم بر روی بدنه کشتی‌ هایی که در بندر رفت و آمد دارند، افزایش دهد. ابزارهای بندری مانند موج شکن‌ها، آرایش اسکله و کانال‌های ورودی محدود، همگی بر فلاشینگ جزر و مدی و تجمع احتمالی سلول ‌های زنده برای انتقال رسوبات زیستی تأثیر دارند. اسکله‌ های مرطوب تأسیسات بندری هستند که در آن ها آب محصور شده و در سطح معینی نگهداری می‌ شود تا امکان بارگیری و تخلیه کشتی ‌ها فراهم شود. یک آرایش اسکله مرطوب در ادامه قابل مشاهده است. چنین اسکله‌ هایی اغلب در بالادست رودخانه‌ ها یافت می ‌شوند و شرایط را برای عملیات بارگیری کشتی در نزدیکی مناطق صنعتی، بدون توجه به محدودیت های جزر و مدی فراهم می ‌کند. این اسکله‌ ها شرایطی را فراهم می ‌کنند که کشتی بتواند همواره شناور بماند. دسترسی کشتی به اسکله از طریق یک فضای محصور و مجهز به دروازه ‌های آب ‌بندی شده و پمپ‌ هایی برای تنظیم سطح آب محصور است که ارتفاع آب را از جزرومد جریان های خارجی مستقل می کند.

پس از پهلو گرفتن کشتی در چنین اسکله ‌هایی، انتقال متعارف رسوبات زیستی بدنه ممکن است از طریق رسوب مواد بیولوژیکی جدا شده در آب حوضچه از طریق تماس فیزیکی با بدنه ‌ی یدک کش ‌ها و گلگیرهای اسکله یا انتشار خود به خود سلول های بارور شده ناشی از سایر محرک ‌ها مانند تغییرات دما و شوری آب رخ دهد. با توجه به ماهیت محفظه آب در یک بندر مرطوب، می‌ توان نتیجه گرفت که خطر رسوب زیستی در مقایسه با بنادری که در محیط‌ های دریا یا رودخانه‌ های باز افزایش قابل توجه دارد. تاکنون در مورد مکانیسم‌ های انتقال رسوبات زیستی در چنین مناطق بندری محصور، مطالعه‌ ی دقیقی صورت نگرفته است. نکته‌ ای که به طور خاص باید مورد توجه قرار بگیرد، تخلیه سیستم آب خنک کننده کشتی‌ها در این اسکله‌ها و تاثیر احتمالی آن بر روی کشتی‌های پهلو گرفته و تبادل سریع گونه‌های مختلف رسوب زیستی در محدوده خود اسکله است. سطوح بدنه کشتی ‌ها یک وسیله‌ ی حمل و نقل عمومی برای رسوبات زیستی و IAS می‌ باشد؛ همچنین مطالعاتی برای بررسی رسوبات زیستی انباشته شده در سیستم‌های خنک‌کننده داخلی کشتی ‌ها و افزایش خطر امنیت زیستی ناشی از آن، انجام شده است. برای کشتی ‌ها، از آب دریا یا اسکله خارجی به عنوان منبع خنک کننده موتورهای اصلی و کمکی به وسیله‌ یک سیستم مبدل حرارتی داخلی استفاده می ‌شود.

شماتیک ساده از سیستم خنک کننده آب دریا در کشتی ‌ها و اجزای اصلی آن

برای کشتی ‌هایی که در اسکله مرطوب پهلو گرفته‌ اند، آب موجود در اسکله در دمای محیط از طریق مکنده ‌های دریایی و صافی آن وارد سیستم خنک کننده می‌ شود. پمپ موجود در کشتی، جریان آب دریا را به مبدل حرارتی وارد کرده و با گردش سریع آن عملیات خنک ‌کاری را انجام می‌ دهد. مبدل حرارتی حاوی آب شیرین گرم شده است که در مدار بسته از اقلام مختلف ماشین آلات موجود در کشتی مانند موتورهای دیزلی، خنک ‌کننده‌ های روغن و محفظه‌ ی تبرید عبور می ‌کند. آب حوضچه از طریق مبدل در لوله¬‌ها یا صفحات آب بندی‌ شده عبور کرده و با مدار آب شیرین گرم اطراف ماشین آلات در تماس است. گرما هنگام عبور از مبدل به آب حوض پمپ شده منتقل می‌ شود. سپس آب شیرین خنک شده به مدار توزیع ماشین‌ آلات برگردانده شده در حالی که آب گرم شده حوضچه دوباره به حوضچه منتقل می ‌شود. سیستم ‌های خنک‌-کننده اغلب با انجام بعضی اقدامات در داخل سیستم از رشد رسوب زیستی جلوگیری می‌کنند، اما همانطور که از شکل فوق مشاهده می‌ شود، آن ‌ها همیشه در از بین بردن کل تجمع رسوبات زیستی موثر نیستند.

برای درک مقیاس آب جابجا شده دارای رسوب زیستی توسط مخزن آب خنک‌‌کننده ‌ی کشتی‌‌ها در اسکله‌‌های مرطوب، حجم آب خنک‌‌کننده‌‌ای که کشتی‌‌ها می‌‌توانند در اسکله بگیرند و یا تخلیه کنند باید در نظر گرفته شوند.

با توجه به کشتی‌‌های بزرگ‌تر به طول ۲۰۰ متر، علی‌ رغم اینکه موتورهای اصلی در اسکله کار نمی‌‌کنند، همچنان ممکن است تقاضای آب برای عملیات خنک‌ ‌کاری وجود داشته باشد که برای نیازهای انرژی اضافی ژنراتور مصرف می‌ شود. با توجه به نوع و اندازه‌ ی کشتی، می‌ توان حجم آب مکیده شده به داخل کشتی برابر با پمپاژ ۴۵۰ متر مکعب در ساعت آب از اسکله به سیستم خنک کننده داخلی و خروج مجدد به اسکله باشد. مجموع ظرفیت آب ذخیره شده اسکله در شکل اول، با عمق عملیاتی ۱۵ متر، تقریبا ۵،۴۰۰،۰۰۰ متر مکعب خواهد بود. بنابراین، با پنج کشتی در بندر که در مجموع تقریباً ۵۴۰۰۰ متر آب اسکله را در هر ۲۴ ساعت مبادله می ‌کنند، حدود ۱۰ درصد از کل آب موجود روزانه از طریق سیستم‌ های آب خنک کننده کشتی‌ های پهلو گرفته مورد استفاده قرار می ‌گیرد. این مقدار قابل توجهی از آب گردشی اسکله است که هر روز که کشتی‌ ها در بندر می‌ مانند، این مقدار دو برابر می‌ شود. همانطور که قبلا گفته شد استفاده از دریچه‌ های آب بند ورودی باعث تبادل آب حوضچه با مصب رودخانه مجاور یا منطقه ساحلی می‌ شود؛ همچنین نظارت بر کیفیت آب و تطبیق آن با استانداردها، با استفاده از پمپ‌‌ها برای تبادل آب انجام می‌‌گیرد.

اقدامات پیشنهادی برای کاهش خطر نهفته رسوبات زیستی و انتقال IAS زمانی که کشتی ‌ها در اسکله مرطوب پهلو گرفته‌ اند، شامل موارد زیر می ‌باشد: رسوبات زیستی یک سیستم آب خنک کننده کشتی به طور سنتی با استفاده از عوامل بیوسیدال مانند یون ‌های مس تولید شده توسط آندهای تغذیه الکتریکی مطابق شکل زیر با تزریق مستقیم مواد شیمیایی پاک کننده با غلظت پایین کنترل می ‌شوند. مواد شیمیایی مانند هیپوکلریت سدیم که یا در بشکه ‌های حجیم به کشتی عرضه می-‌شود یا توسط سیستم ‌های الکترولیز موجود در کشتی تولید می‌ شود.

یک سیستم آند معمولی از یون‌ های مس برای کنترل رسوبات زیستی و یون‌ های آلومینیوم برای کنترل خوردگی استفاده می ‌کند. این روش‌‌ها در صورت نگهداری صحیح می‌‌توانند موفقیت‌‌آمیز باشند، اما ممکن است با عبور دادن مواد سمی کم غلظت به داخل آب اسکله، اثرات مضری داشته باشند و به طور بالقوه بر سایر ارگانیسم‌‌های غیر هدف موجود در آب حوضچه تأثیر بگذارند. اثرات جانبی شیمیایی نامطلوب سیستم‌‌های نوع بیوسیدال و وضعیت زیست‌‌محیطی مشکوک آن‌‌ها منجر به توسعه راه‌حل‌‌های سازگارتر با محیط زیست شده است، مانند مواردی که مطابق شکل زیر از مبدل‌‌های نصب شده استفاده می‌‌کنند.

این‌‌ ها برای انتقال فرکانس‌های اولتراسونیک طراحی شده‌‌اند و حفره‌ای غیر اینرسی ایجاد می‌‌کنند که برای از بین بردن رسوبات زیستی در سیستم خنک‌کننده به صورت موضعی و بدون استفاده از ترکیبات مضر طراحی شده‌‌اند. استفاده از این فناوری اولتراسونیک به سیستم‌ های خنک ‌کننده آب دریا محدود نمی‌ شود و برای مقابله با رسوبات زیستی دریایی در سایر نواحی کشتی مانند پروانه‌ ها و سکان‌ ها به کار گرفته شده است.

با توجه به مقدار زیاد آب خنک‌‌کننده که توسط پمپ‌‌های نصب‌‌شده در یک کشتی مکیده و تخلیه می‌‌شود، اغلب ظرفیت پمپ آب خنک‌‌کننده روی نرخ ثابتی تنظیم می‌ شود تا تمام نیازهای تبادل حرارت را برآورده کند. این مقدار متناسب با موتورهای اصلی و سایر ماشین آلات مرتبط در دریا است.

احتمالاً مؤثرترین اقدام برای مبارزه با حرکت IAS در یک اسکله مرطوب و در هر تأسیسات بندری، استفاده نکردن از ماشین‌آلات کشتی برای تولید برق در هنگام توقف در اسکله بوده و به جای آن استفاده از منبع برق ساحلی پیشنهاد می-‌شود.

این فناوری «اتو سرد» نامیده می‌ شود و اولین بار چندین سال پیش به عنوان اقدامی برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ‌ای توسط کشتی‌ ها در بندر معرفی شد. با حذف موثر تقاضا برای توان تولیدی، نیاز به مقادیر قابل توجهی از آب خنک‌‌کننده نیز حذف می‌‌شود و پمپ‌های آب خنک‌کننده ممکن است به طور کلی بسته به طراحی مخزن متوقف شوند. این موضوع به طور قابل توجهی خطر انتقال IAS از سیستم آب خنک کننده را کاهش می دهد. این فناوری اکنون در چندین بندر آمریکای شمالی و اروپا در دسترس است و در حال گسترش است. درک دقیق‌‌تر پیچیدگی مکانیسم‌‌های بیولوژیکی اسکله مرطوب، با اشاره خاص به تأثیر فرآیندهای کشتی، می‌‌تواند به مدیریت مؤثرتر محیط زیست بندر کمک کند، خطر انتقال IAS را کاهش دهد و انطباق با سایر الزامات نظارتی مانند دستورالعمل های کیفیت آب را ارتقا دهد.