近期，加拿大漁業(yè)與海洋科學(xué)大湖實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)利用BallastWISE壓載水合規(guī)監(jiān)測設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)室測試水樣與船舶壓載水樣本中的活體生物進(jìn)行檢測。研究顯示，BallastWISE在測試水樣和壓載水樣本中均展示出高準(zhǔn)確性和特異性，是壓載水合規(guī)監(jiān)測的理想選擇。
研究背景
隨著全球貿(mào)易的蓬勃發(fā)展，船舶運(yùn)輸成為連接世界經(jīng)濟(jì)的重要紐帶。然而，船舶在航行過程中排放的壓載水無意間成為了外來物種入侵的“隱形推手”。這些外來物種一旦在新環(huán)境中定殖，便可能對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞，影響漁業(yè)資源，甚至威脅人類健康。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，國際海事組織(IMO)制定了《船舶壓載水和沉積物控制與管理公約》(BWM公約)，旨在通過限制壓載水中活體生物的數(shù)量，減少外來物種的傳播風(fēng)險(xiǎn)。該公約的核心條款D-2標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，船舶排放的壓載水中，≥50μm的活體生物需低于10個(gè)/m³，≥10且<50μm的活體生物需低于10個(gè)/ml。在這一背景下，壓載水合規(guī)監(jiān)測設(shè)備(CMDs)應(yīng)運(yùn)而生，成為確保船舶遵守BWM公約的關(guān)鍵工具。
該研究團(tuán)隊(duì)聚焦于一款新興的壓載水監(jiān)測設(shè)備——BallastWISE便攜式壓載水監(jiān)測系統(tǒng)，通過一項(xiàng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究，揭示了其在壓載水生物監(jiān)測領(lǐng)域優(yōu)異的表現(xiàn)。
研究方法
研究團(tuán)隊(duì)從加拿大安大略湖和芬迪灣的四個(gè)不同地點(diǎn)(圖1)采集了淡水和海水樣本，制備了具有不同活體生物濃度的測試水樣。同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還從加拿大多個(gè)港口的船舶上收集了實(shí)際的壓載水樣本，以模擬船舶現(xiàn)場的應(yīng)用場景。
圖1 采樣地點(diǎn)
在實(shí)驗(yàn)過程中，研究團(tuán)隊(duì)使用了BallastWISE便攜式壓載水監(jiān)測系統(tǒng)(圖2)對(duì)測試水樣和壓載水樣本進(jìn)行檢測。為了驗(yàn)證其準(zhǔn)確性，研究團(tuán)隊(duì)還采用了顯微鏡計(jì)數(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)參考方法，對(duì)測試水樣和壓載水樣本中的活體生物進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)數(shù)。
圖2 丹麥MicroWISE公司BallastWISE便攜式壓載水監(jiān)測系統(tǒng)
研究結(jié)果
1.準(zhǔn)確性評(píng)估
在淡水和海水測試水樣中，BallastWISE展現(xiàn)出優(yōu)異的準(zhǔn)確性。對(duì)于≥50μm的活體生物，BallastWISE在淡水和海水樣本中的檢出準(zhǔn)確率均達(dá)到了80%以上，顯示出其在不同水質(zhì)條件下的穩(wěn)定性能。而對(duì)于≥10且<50μm的活體生物，BallastWISE在淡水樣本中的準(zhǔn)確率為80%，在海水樣本中約為60%，但仍高于同類設(shè)備在海水中的表現(xiàn)。
在壓載水樣本的測試中，BallastWISE表現(xiàn)更加出色。對(duì)于≥50μm的活體生物，BallastWISE的檢出準(zhǔn)確率高達(dá)90%，對(duì)于≥10且<50μm的活體生物，準(zhǔn)確率也達(dá)到了80%以上。這些結(jié)果表明，BallastWISE在實(shí)際應(yīng)用中能夠準(zhǔn)確識(shí)別壓載水中的活體生物，為船舶合規(guī)排放提供了可靠依據(jù)。
表1：在測試水樣和壓載水測試中，合規(guī)監(jiān)測設(shè)備（CMDs）與顯微鏡計(jì)數(shù)相比，對(duì)≥50μm和≥10且＜50μm生物的總結(jié)
注：AG=與顯微鏡計(jì)數(shù)相符的測量結(jié)果；DISAG=與顯微鏡計(jì)數(shù)不符的測量結(jié)果；Accuracy：準(zhǔn)確性；Sensitivity：靈敏度；Specificity：特異性
2.特異性評(píng)估
在特異性方面，BallastWISE同樣表現(xiàn)出色。對(duì)于≥50μm和≥10且<50μm的活體生物，BallastWISE在淡水和海水樣本中的特異性均超過了80%，這意味著其能夠準(zhǔn)確區(qū)分活體生物與非生物顆粒，減少誤報(bào)和漏報(bào)的可能性。
3.操作便捷性與穩(wěn)定性
除了高準(zhǔn)確性和靈敏度外，BallastWISE還以其操作便捷性和穩(wěn)定性著稱。該設(shè)備無需使用化學(xué)試劑，也無需額外耗材，減少了操作過程中的復(fù)雜性和潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，也大大地降低了使用成本。同時(shí)，BallastWISE采用了先進(jìn)的圖像處理和脈沖幅度調(diào)制技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)跟蹤和計(jì)數(shù)活體生物的運(yùn)動(dòng)軌跡，確保監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，BallastWISE還具備自動(dòng)校準(zhǔn)和清潔功能，進(jìn)一步提高了設(shè)備的穩(wěn)定性和使用壽命。
研究結(jié)論
綜上所述，BallastWISE在壓載水生物監(jiān)測領(lǐng)域展現(xiàn)出優(yōu)異的性能。其高準(zhǔn)確性、高特異性以及操作便捷性和穩(wěn)定性，使其成為船舶壓載水合規(guī)監(jiān)測的理想選擇。通過本研究，不僅驗(yàn)證了BallastWISE在實(shí)驗(yàn)室條件下的優(yōu)異表現(xiàn)，還揭示了其在現(xiàn)場應(yīng)用中的巨大潛力。
未來，隨著全球?qū)Ｑ蟓h(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高，BallastWISE有望在壓載水生物監(jiān)測領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。我們期待BallastWISE能夠持續(xù)創(chuàng)新，為全球海洋環(huán)境保護(hù)事業(yè)貢獻(xiàn)更多力量。
參考文獻(xiàn)
1. Casas-Monroy, Oscar, et al. "Examining the performance of three ballast water compliance monitoring devices for quantifying live organisms in both regulated size classes (≥ 50 μm and≥ 10–< 50 μm)." Journal of Plankton Research 45.3 (2023): 540-553.
