CN102438953B - 压载水处理系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于处理水例如压载水或用于石油采收的注射水以原位杀灭水生入侵物种的组合物，所述组合物包含至少一种能够同时杀灭动物和植物微生物的杀生物剂。所述至少一种杀生物剂优选包括亮绿，龙胆紫，和/或赤藓红，以及润湿剂或类去污剂化合物比如CTAB或CTAC。本发明还涉及一种用于原位处理压载水的系统，所述系统包括：用于注射处理压载水用组合物的装置；用于测量待处理的压载水的流量或量的装置；用于控制组合物的定量给料的装置；以及用于储存或接收所述组合物的装置。本发明还涉及一种原位检测在压载水中的活水生有机体的方法，所述方法包括检测在压载水中的活微生物中的新陈代谢，并由此测量任何处理的功效。

Description

压载水处理系统
发明领域
本发明涉及一种用于处理在以下各项中的水的系统：在例如船压载水舱中的水，尤其是海水，以防止引入由船的压载水转移的非本土的海洋物种；或在用于石油采收的注射水中的水，以改善采收系数、防止对钻井设备的损伤，以及防止石油的污染。具体地，尽管不是排他性的，但是本发明涉及一种能够杀灭在船压载水舱或在用于石油采收的注射水中的不需要的海洋物种的组合物。本发明还涉及一种用于在压载水的处理过程中输送、检测和/或控制化学制剂的定量给料的自动化方法和系统。最后，本发明涉及一种原位检测压载水中的活水生有机体并且因此检测任何处理的功效的方法。
发明背景
在辨别对于生物污染的压载水的处理的最可行的选择方面的兴趣已经得到了全世界的公认。据估计，每天约3000个外源物种经由压载水迁移，因而使得处理上述的在海洋和沿海环境中的问题的需要成为了实质需要。
使船的某些舱中海水压载是通常的以适当地调节船的运行特性的这样一种方式补偿缺少货物装载的解决办法。由于7,000-10,000种物种同时移动并且考虑到典型的商船可以携带巨大的量，因此压载水是在沿海淡水和海洋生态系统中的入侵物种的主要来源。生物学入侵是全世界的物种消灭和生物同化的主要因素。船压载水已经被确定为引入非本地物种的重要媒介，它们中的一些可能是造成大量的负面商业和健康影响的原因。
由国际海事组织(International Maritime Organization(IMO))估算的与水生公害物种有关的问题每年要耗费多于$1000亿的全球经济，并且已经促进了2004年2月的关于控制和处理船压载水和沉积物的国际协定的通过，其由2005年7月举行的第53界海洋环境保护会议(MEPC 53)修订。
很多管理机构和若干个州机构已经或正在进行颁布压载水处理(BWT)的调节方法的条例，这是为消除外来物种的全球转移而设计的。条例集中在两个方面：核准规定的技术和排放标准。IMO公布了草案条例，包括提供成功处理的标准的排放标准。排放标准尝试同时解决技术功效和执行实用性问题。然而，从MEPC 53的公布调查结果清楚地看出，技术难点仍然在于满足这些标准，以及应变性检测的范围和细节仍然是争论的主题。
由IMO推荐的第一指导原则之一是在海洋中再压载以及当前提供了降低有害水生有机体的迁移风险的最可行措施，但是遭受严重的船安全限制(归因于不稳定性问题)。即使当它可以充分执行时，这种技术在从压载水中移除有机体方面的效果也是小于100％的。一些团体甚至提出在海洋上的重新压载本身可以有助于有害物种的更广泛的散布，并且位于海洋中央再压载区域的‘下游’的岛屿国家可能特别遭受这种实践所带来的风险。
根据IMO，用于备选压载水处理技术的标准是：
-对于船和工作人员的安全；
-环境影响(其必需不引起比它所解决的影响大的影响)；
-实用性(其必需与船的设计和操作相适合)；
-成本；以及
-在移除、杀灭或以其它方式使得在压载水中发现的水生有机体和病原体灭活的生物学功效。
已经开发了用于重新压载的各种备选方法，包括：
-机械处理方法，比如过滤和物理分离；
-物理处理方法，比如通过臭氧、紫外光或电流灭菌；电-电离；气体超饱和；以及热处理；
-化学处理方法，比如添加氧化或杀生物化学品以杀死有机体；以及
-上述各项的各种组合。
欧洲专利申请EP 1 717 205 A1公开了移除微生物从而将未处理的液体转化成清洁无害的处理液体，其特征在于液体的处理包括：用于破坏液体中存在的微生物以使微生物消灭和灭菌的机械处理，该机械处理与氯化处理组合，其中含氯物质由液体形成并且被注射到液体中，由此使微生物消灭和灭菌。进一步提供一种电解循环系统，所述系统包括：对通过海水引入沟道引入的海水进行解毒处理，即，通过在陆地或在海洋上的解毒设备使海水中的微生物消灭和灭菌，以及将已经经过由此处理的海水装载在压载水舱中。结果，可以减少设备和操作成本。在已处理液体的容纳体侧上没有任何强度降低的情况下，可以确保达到无限制尺寸的微生物的消灭和灭菌。此外，可以减少用于安装对船中压载水的解毒装置的空间，从而能够使用于货物的装载空间增加，等。还进一步地，在现有船上，可以使用于安装解毒装置的船体返工成本最小。
美国专利申请US 2003 012 804和PCT专利申请WO 01/60971公开了一种通过使目标种群暴露于有效量的水生化合物而控制目标水生微生物有害种群的方法。水生化合物选自由醌类、蒽醌类、萘二酮类、奎宁、杀鼠灵、香豆素类、氨苯酞胺、环己二烯-1，4-二酮、苯二酮(phenidione)、pirdone、玫棕酸二钠(sodium rhodizonate)、apirulosin和百里醌。这种方法对于处理船用压载水或在地理区域之间或之中(between or among)迁移的其它封闭箱体的水是有效的，从而控制水中所含的植物、有毒细菌和动物的迁居。
美国专利申请US 2003 029 811公开了有效并且经济地灭除在船压载水中的非本土海洋物种和病原菌的系统和方法。一个优选实施方案包括：将杀伤剂(killing agent)添加到压载水舱中，以及随后将还原剂添加到容器中。随后将氧引入到压载水中以消除任何过量的还原剂，并且以确保与接收水的溶解氧排放要求的适应性(compliance)。
美国专利申请US 2003 129 645公开了压载水处理系统的装置和方法。压载水处理系统包括控制系统和压载舱系统。控制系统控制在压载舱系统中的杀生物剂的浓度。此外，压载水处理系统可以在容器中执行。压载水处理系统包括控制系统、杀生物剂发生系统和压载舱系统。控制系统能够通过控制从杀生物剂发生系统到压载舱系统中的杀生物剂进料的量而控制杀生物剂在压载舱系统中的浓度。此外，压载水处理系统涉及控制在容器的压载水中有机体的方法。代表性方法包括：提供压载水，以及使用二氧化氯处理压载水。
对压载水的另一种可行的化学处理是使用SeeKleenSeeKleen是市售的用作压载水处理的天然杀生物剂的商购产品。Seakleen是基于抗菌性药物，并且更具体是甲萘醌，也称作维他命K3。在有机体中，被要求控制的是浮游植物物种，有毒的腰鞭毛虫、沟鞭藻类胞、斑马贝幼虫(zebra mussel larvae)、羊头鲤卵和幼虫(sheepshead minnow eggs andlarvae)、黑头呆鱼幼虫、糠虾期幼虫、草虾幼虫(grass shrimp larvae)、桡足类、多刺水蚤、深海片脚类原生动物和细菌(大肠杆菌和费氏弧菌(vibrio fisheri))。然而，实验数据显示尽管SeaKleen对于浮游动物和其它动物微生物是非常有效的，但是它被认为在杀死植物有机体比如沟鞭藻类或硅藻类的效果较差。
在功效、能量消耗(操作成本)、处理流量、水浑浊度和系统腐蚀等方面，所有当前已开发的技术均有它们的在应用上的限制。更重要地，所有已开发的技术均具有有限的处理流量，该流量通常小于船正常运行的压载和解压载的比率，从而将延缓船的运行。此外，氧化、脱氧化和臭氧方法可以引起对船系统的腐蚀问题以及引起着火的风险。
因此，对于遵循IMO条例的新技术存在需要，这样的新技术在价格上有竞争性，容易安装、在甲板上操作以及维修，对于现有压载系统不需要大的改进，以及对于操作该系统的工作人员需要的培训最小。
对于用于递送、检测和控制化学制剂往压载水中的定量给料的自动化系统和方法也存在需要。
最后，对于检测压载水中的活微生物的方法存在需要，该方法是简单、可靠、快速、有成本效率的，并且其不需要操作船员的培训或笨重的设备。
水的处理，尤其是海水的处理不仅在压载水领域中是令人感兴趣的。存在其它工业应用，在这些应用中，需求能够处理生物污染海水的组合物的寻求已经成为了很多研究者的目标。一种这样的应用是用于石油采收的注射水的使用。
在从油井进行石油采收过程中，通过很多天然的机构，起初将石油驱赶到地面。这构成了初步的采收步骤。这些机构包括：在贮层顶部附近的天然气的膨胀，溶解在原油中的气体的膨胀，在储层内的重力下水和石油被天然水的向上顶替。然而，初次采收步骤典型地提供初始油的约5-15％的采收系数。
当地下压力变得不足以迫使油到达油井的地面时，通过应用第二采收方法可以获得采收系数的增加。这些方法典型地包括气体注射和水注射。第二采收技术的使用典型地使采收系数提高至约15-40％。
方便的用于注射的流体源是来自井的开采水。在离岸的环境中，海水通常是注射水的优选源。无论哪一个水源都可以被选择，水的纯度将影响被注射到油井中的污染物的含量。污染物的存在可以引起‘堵塞’，即，井孔的堵塞，这引起采收系数的不适宜的降低。污染物的存在还可以引起注射设备的结垢。此外，细菌比如硫酸盐还原细菌的存在可以引起储层的‘变酸(souring)’，即，石油被硫化氢污染。变酸降低了所产生的烃的值，并且需要昂贵的生产设备和材料来处理所产生流体的侵蚀性。
因此，对于能够有效地处理在石油采收中使用的注射水的组合物存在需要。
本发明的至少一个实施方案的一个目的是寻求消除或至少减轻现有技术中一个或多个不利之处。
本发明的至少一个实施方案的一个目的是提供一种能够原位杀死在水中典型地在海水中的水生入侵物种的化学组合物，并且该化学组合物对于在海洋环境中的处置是安全的。
本发明的至少一个方面的至少一个实施方案的一个目的是提高一种用于递送、检测和控制化学组合物往压载水中定量给料的自动化系统。
本发明的至少一个方面的至少一个实施方案的一个目的是提供一种用于检测压载水中的微生物的方法。
发明概述
根据本发明的第一方面，提供一种用于处理水以原位杀灭水生入侵物种的组合物，所述组合物包含至少一种能够同时杀灭动物和植物-微生物的杀生物剂。
所述水可以包括压载水。在本发明的上下文中，压载水被理解为是指打算用于压载任何具有可变浮力的漂浮或半潜水结构体比如船、离岸平台例如半潜水的石油平台等的水。
备选地，水可以包括用于石油采收的注射水。优选地，注射水可以包括海水。
典型地，至少一种杀生物剂可以包括亮绿、龙胆紫和/或赤藓红。
典型地，在压载水中的至少一种杀生物剂中的每一种的浓度均可以在0.01至5mg/L的范围内，优选在0.05至1mg/L的范围内，更优选在0.10至0.50mg/L的范围内。
典型地，在压载水中的至少一种杀生物剂中的每一种的浓度可以为约0.15mg/L。
该组合物还可以包含至少一种除草剂。通过这样的设置，所述组合物可以对于植物和动物微生物更有效。
优选地，至少一种除草剂可以包括草甘膦(glyphosphate)。
合宜地，所述组合物可以包含至少2种可以在它们的杀生物活性上显示协同效应的杀生物剂。
显示协同效应的组合物可以包含亮绿，龙胆紫和/或赤藓红中的至少2种。
合宜地，在所述组合物中的至少一种杀生物剂在后处理稀释到海水中时可以对海洋生物基本上无毒。
所述组合物可以进一步包括至少一种润湿剂或类去污剂(detergent-like)化合物。通过这样的设置，可以确保组合物试剂在压载水中的分散。
典型地，至少一种润湿剂或类洗涤剂化合物与至少一种杀生物剂的比率是在1∶2至10∶1的范围内，优选在1∶1至4∶1的范围内。
典型地，至少一种润湿剂或类去污剂化合物与至少一种杀生物剂的比率为约2∶1。
典型地，至少一种润湿剂或类去污剂化合物可以包括CTAB(溴化十六烷基三甲基铵)或CTAC(氯化十六烷基三甲基铵)。
根据本发明的第二方面，提供一种用于原位处理压载水的系统，所述系统包括：用于注射处理压载水用组合物的装置；用于测量待处理的压载水的流量或量的装置；用于控制组合物的定量给料的装置；以及用于储存或接收组合物的装置。
合宜地，所述用于注射处理压载水用组合物的装置可以与至少一种压载水泵相配合或连接。
优选地，所述用于注射处理压载水用组合物的装置可以与至少一种压载水泵的入口相配合或连接。通过这样的设置，可以确保组合物与压载水的有效混合。
合宜地，所述注射装置可以包括至少一种低压注射器。
典型地，至少一种低压注射器可以具有1巴以下的压力。
合宜地，所述用于测量待处理的压载水的流量或量的装置可以与至少一个压载水泵相配合或连接。
优选地，所述用于测量待处理的压载水的流量或量的装置可以与至少一个压载水泵的入口相配合或连接。
优选地，所述用于测量待处理的压载水的流量或量的装置可以包括至少一个水流量计。
典型地，所述至少一个水流量计可以是超声型的。
使用时，所述至少一个水流量计可以对控制装置提供反馈。
使用时，所述控制装置可以控制组合物向注射装置的流量。
合宜地，控制装置可以调节组合物向注射装置的流量，以使得所述组合物在压载水中的浓度保持基本上恒定。
典型地，所述组合物在压载水中的浓度可以被保持在0.01至5mg/L的范围内，优选在0.05至1mg/L的范围内，更优选在0.10至0.50mg/L的范围内。
典型地，所述组合物在压载水中的浓度可以被保持在0.15mg/L的区域中。
使用时，控制装置可以能够记录在压载水的处理过程中所述系统的至少一个组件的至少一个参数。
典型地，控制装置可以能够记录选自以下各项中的至少一项参数：压载水流量、定量给料率和储存装置中的组合物水平。
优选地，控制装置可以匹配有警报系统，以指示系统中至少一种故障的存在。
典型地，警报系统可以能够指示选自以下各项中的至少一项故障：储存装置中的组合物的低含量，注射装置的阻塞以及电源或电路缺陷。
所述用于储存或接收组合物的装置可以包括罐。
合宜地，罐的尺寸足够大，从而储存足以用于压载水的至少一次完全处理的组合物的量。
典型地，所述用于储存或接收所述组合物的装置可以包括15L聚丙烯罐。
优选地，储存装置可以装配有至少一种用于指示储存装置内的内部组合物的水平的装置。
所述系统还包括用于检测压载水中活微生物的存在的检测装置。
优选地，检测装置可以包括用于检测活微生物的新陈代谢的装置。
更优选地，检测装置可以包括用于检测三磷酸腺苷(ATP)或二磷酸腺苷(ADP)的装置。
最优选地，检测装置可以包括ATP-基发光测定。
检测装置可以具有在10-106个细胞或微生物的范围内的检出限。
典型地，检测装置可以具有在102-105个细胞或微生物的范围内的检出限。
合宜地，检测装置可以被安装或设置在所述至少一个压载水泵的下游。
使用时，检测装置可以对控制装置提供反馈。
合宜地，控制装置可以基于由检测装置提供的信号调节组合物向注射装置的流量。如果检测装置检测到在压载水中活微生物的水平基本上最小或不存在，则通过这样的设置，例如可以降低组合物向注射装置的流量。
合宜地，控制装置可以是至少部分自动化的。
优选地，控制装置可以包括至少一个计算机或计算机系统。
根据本发明的第三方面，提供一种原位检测活微生物在压载水中存在的方法。
优选地，所述方法可以包括检测在压载水中的活微生物的新陈代谢。
更优选地，所述方法可以包括检测三磷酸腺苷(ATP)在压载水中的活有机体中的存在。
最优选地，所述方法可以包括ATP-基发光测定。
所述检测方法可以具有在10-106个细胞或微生物的范围内的检出限。
典型地，所述检测方法可以具有在102-105个细胞或微生物的范围内的检出限。
优选地，所述检测方法可以包括在检测之前将压载水样品进行浓缩。
典型地，浓缩步骤可以包括压载水样品的过滤或/和离心。
优选地，所述检测方法可以进一步包括在检测之前使至少一些微生物裂解(lysing)。
典型地，裂解步骤可以包括：向样品中添加含有去污剂例如CTAB(溴化十六烷基三甲基铵)或CTAC(氯化十六烷基三甲基铵)的混合物。
根据本发明的第四方面，提供一种用于在原位处理压载水的方法，所述方法包括：向待处理的水中释放杀生物组合物。
所述方法可以进一步包括：测定处理所述压载水所需要的组合物的量的步骤。
优选地，所述测定处理所述压载水所需要的组合物的量的步骤可以包括：测量待处理的压载水的流量或量。
所述方法可以进一步包括：根据待处理的压载水的流量或量定量给出所需要的组合物的量的步骤。
合宜地，所述方法可以包括自动控制所述组合物向压载水中的释放。
典型地，压载水的流量可以在水压载泵的入口处或附近测量。
同样典型地，所述组合物可以在水压载泵的入口处或附近被释放或进料。通过这样的设置，可以确保所述组合物与所述压载水的有效率混合。
优选地，所述方法可以进一步包括检测活有机体在压载水中的存在。通过这样的设置，当实现基本上消除在压载水中的活有机体时，可以调节所述组合物的定量给料。
附图简述
现在，参考附图，将本发明的实施方案仅作为实例给出，所述附图是：
图1根据本发明第二方面的第一实施方案的压载水处理系统的示意性表示；
图2.1表示在大肠杆菌(E.coli)的情况下，细菌细胞数(bacterial cell number)和生物发光之间的关系的曲线图；
图2.2表示在大肠杆菌(E.coli)的情况下，细菌细胞数(bacterial cell number)和生物发光之间的关系的曲线图，由对数单位表示；
图3.1表示当用各种浓度的亮绿处理样品时，海水样品中的ATP水平(使用ATP发光分析测量)相对于培育的天数的曲线图；
图3.2表示在采用培育和不采用培育的情况下，海水的样品中的ATP水平(使用ATP发光分析测量)相对于添加到样品中的龙胆紫的浓度的曲线图；
图3.3表示在采用和不采用光活化的情况下，海水的样品中的ATP水平(使用ATP发光分析测量)相对于添加到样品中的赤藓红的浓度的曲线图；
图3.4表示海水样品中的硫细菌水平相对于由1∶1亮绿/CTAB构成的组合物的浓度的曲线。
图4.1表示使用亮绿或龙胆紫处理的海水样品中的ATP水平(使用ATP发光分析测量)相对于处理后天数的曲线图；
图4.2表示使用亮绿和龙胆紫处理的海水样品中的ATP水平(使用ATP发光分析测量)相对于处理后天数的曲线图；
图5.1显示在根据本发明的第一方面的第一实施方案的杀生物组合物中，获得CTAB和亮绿的一组工作比率和可行浓度而测试出的各种浓度的表；
图5.2处理后4天内测量出的，表示每mL有机体的数量相对于图5.1的浓度的图表；
图5.3图5.2的图表，不包括在第0天(即，临处理之前)的测量；
图5.4显示在处理后第1天有效的在杀生物组合物中CTAB和亮绿的工作浓度的选择的表；
图5.5显示在处理后第2天有效的在杀生物组合物中CTAB和亮绿的工作浓度的选择的表；
图5.6显示在处理后第4天有效的在杀生物组合物中CTAB和亮绿的工作浓度的选择的表；
图6.1显示被选择用于表现最佳功效的CTAB和亮绿在杀生物组合物中的各种浓度的表；
图6.2表示每mL的有机体数量相对于图6.1的浓度的图表，在处理后4天内测量；以及
图6.3图6.2的图表，不包括对照测量。
附图详述
本发明的第一方面是涉及一种用于处理水以原位杀死不想要的海洋动物和/或植物有机体的组合物，所述组合物包含至少一种能够既杀死动物又杀死植物微生物的杀生物剂的组合物。
在第一实施方案，所述水包括压载水。在本发明的上下文中，压载水被理解为是指打算用于压载任何具有可变浮力的漂浮或半潜水结构体比如船、离岸平台例如半潜水的石油平台等的水。
在一个备选实施方案中，水包括用于石油采收的注射水，并且更具体地包括用于离岸石油采收的海水。
在一个优选实施方案中，至少一种杀生物剂包括亮绿，龙胆紫，和/或赤藓红中的至少一种。这些化合物在20世纪初产生，并且已经显示作为用于医药应用的杀生物剂的巨大功效。此外，它们是相对昂贵的。这些材料在本发明中被选择用于处理压载水。
典型地，在压载水中的至少一种杀生物剂各自的浓度在0.01至5mg/L的范围内，优选在0.05至1mg/L的范围内，更优选在0.10至0.50mg/L的范围内，还更优选约0.15mg/L。
在一个优选实施方案中，所述组合物进一步包括至少一种除草剂。通过这样的设置，所述组合物既对于植物又对于动物微生物更有效。
优选地，至少一种除草剂包括草甘膦。草甘膦在组合物中的使用有助于消除拥有类似植物的新陈代谢途径的海洋动物有机体，例如沟鞭藻类。
在一个优选实施方案中，所述组合物包含至少2种杀生物剂，所述至少2种杀生物剂在它们的杀生物活性上显示协同效应。
显示协同效应的组合物包括亮绿，龙胆紫和/或赤藓红中的至少2种。这些化合物中的至少2种的组合使用不仅消除了极小浓度的微生物的生长，而且显示了协同的杀生物效应，从而覆盖所有类别的微生物并且防止了单一物种的再生长或繁盛。这种特征是特别有利的，因为在释放处理后的压载水之后不想要的海洋物种的任何不适宜的再生长或繁盛均可以由此得到避免。
在这个实施方案中，根据本发明的第一方面的组合物的至少一种杀生物剂在后处理稀释到海洋中的情况下对于海洋生物是基本上无毒的。典型地，当从它们的典型工作浓度(working strength)稀释2-3倍之后，这些化合物对于所有的有机体是基本上上无毒。
在一个优选实施方案中，所述组合物还包含至少一种润湿剂或类去污剂化合物。通过这些的设置，可以确保压载水中的组合物的试剂的分散。
在这个实施方案中，至少一种润湿剂或类去污剂化合物包括CTAB(溴化十六烷基三甲基铵)。除了其分散性质之外，这样的化合物就其自身能力而言还具有拥有明显的杀生物活性的优点。然而，应当理解，可以使用其它润湿剂或去污剂达到相同效果。
现在参考图1，显示一种根据本发明第二方面的第一实施方案的用于原位处理压载水的系统，该系统整体上表示为10。系统10包括用于注射处理压载水用组合物的装置20；用于测量待处理的压载水的流量或量的装置30；用于控制组合物的定量给料的装置40；以及用于储存或接收组合物的装置50。
合宜地，所述用于注射处理压载水用组合物的装置20与至少一个压载水泵60相配合或连接。
在这个实施方案中，所述用于注射组合物的装置与至少一个压载水泵60的入口61相配合或连接。通过这样的设置，确保了所述组合物与压载水的有效率混合。
合宜地，注射装置20包括至少一个低压注射器21。
典型地，至少一个低压注射器21具有1巴以下的压力。
合宜地，所述用于测量待处理的压载水的流量或量的装置30与至少一个压载水泵60相配合或连接。
在这个实施方案中，所述用于测量待处理的压载水的流量或量的装置30与至少一个压载水泵60的入口61相配合或连接。
在一个优选实施方案中，所述用于测量待处理的压载水的流量或量的装置30包含至少一个水流量计31。
典型地，至少一个水流量计31是超声类型的。
使用时，至少一个水流量计31能够对控制装置40提供反馈。
使用时，控制装置40控制组合物流往注射装置20的流量。
合宜地，控制装置40调节组合物流往注射装置20的流量，以使得组合物在压载水中的浓度保持基本上恒定。
典型地，组合物在压载水中的浓度被保持在0.01至5mg/L的范围内，优选在0.05至1mg/L的范围内，更优选在0.10至0.50mg/L的范围内。
更优选地，组合物在压载水中的浓度被保持在0.15mg/L的区域中。
使用时，控制装置40能够记录在压载水的处理过程中系统的至少一个组件的至少一个参数。
典型地，控制装置40能够记录选自下列各项中的至少一个参数：压载水流量、定量给料率和在储存装置50中的组合物的水平。
在一个优选实施方案中，控制装置40装配有警报系统(未显示)以指示在系统中的至少一种故障的存在。
典型地，警报系统能够指示选自以下各项中的至少一项故障：在储存装置中的组合物的低水平、注射装置的阻塞，和电源或电路故障。
用于储存或接收组合物的装置50包括罐51。
合宜地，罐51的尺寸是足够大，从而储存足以用于压载水的至少一次完全处理的组合物的量。
典型地，储存装置50包括15L聚丙烯罐。
合宜地，储存装置50装配有至少一种用于指示储存装置内的内部组合物的水平的装置。
在一个优选实施方案中，系统10还包括用于检测压载水中的活微生物的存在的检测装置70。
优选地，检测装置70包括用于检测在活微生物中的新陈代谢的装置。
更优选地，检测装置70包括用于检测三磷酸腺苷(ATP)的装置。
在这个实施方案中，检测装置包括ATP-基发光测定71。
检测装置70具有在10-106个细胞或微生物的范围内的检出限，并且典型地，在102-105个细胞或微生物的范围内的检出限。
合宜地，检测装置70被安装或提供在至少一个压载水泵60的下游。
使用时，检测装置70能够提供对控制装置40的反馈。
合宜地，控制装置40能够基于由检测装置70提供的信号调节组合物流往注射装置20的流量。通过这样的设置，如果检测装置70检测到活微生物在压载水中的水平基本上最小或不存在，则可以降低组合物流往注射装置20的流量。
在一个优选实施方案中，控制装置是至少部分自动化的，并且包括计算机或计算机系统。
本发明的第三方面涉及原位检测活有机体在压载水中的存在的方法。
在一个优选实施方案中，所述方法包括检测三磷酸腺苷(ATP)在压载水的活有机体中的存在。
在这个实施方案中，所述方法包括ATP-基发光测定。这种建立的方法基于萤火虫萤光素酶(firefly luciferase)的生物发光测量。当根据下列反应，萤火虫萤光素酶催化D-萤光素(D-luciferin)的氧化时，ATP被消耗并且发射光：
这个反应可以分解为如下：
腺苷酰-萤光素+O2——→氧化萤光素+AMP+CO2+光  (2)
使用萤火虫萤光素酶的ATP生物发光检测是一种精确测定微生物ATP的水平并且因而测定在样品中存在细菌数量的非常灵敏、简单和快速的方法。这样的检测的必要部分是使用试剂以释放细胞内ATP的细胞裂解步骤。释放的ATP然后使用生物发光反应测量。光发射的强度与微生物ATP的量是线性相关的，并且使用发光计测量。这种方法提供了高的灵敏度、一致的再现性和成本有效性。此外，它提供了另外的一步检测的方便。
根据本检测装置的第三方面的检测方法具有在10-106个细胞或微生物的范围内的检出限，并且典型地，在102-105个细胞或微生物的范围内的检出限。
优选地，检测方法包括在检测之前将压载水样品进行浓缩。
典型地，浓缩步骤包括压载水样品的过滤或/和离心。
优选地，检测方法还包括在检测之前将至少一些微生物裂解。
典型地，裂解步骤包括向样品中添加含有去污剂例如CTAB(溴化十六烷基三甲基铵)的混合物。
合宜地，所述方法可以在原位快速地进行，并且可以由不熟练的个人执行。
应当理解，还可以设想到本发明方法的次要变量，例如ADP-基发光测定。
本发明的第四方面涉及一种在原位处理压载水的方法，所述方法包括将杀生物组合物释放到待处理的水中。
在一个优选实施方案中，所述方法进一步包括测定处理压载水所需要的组合物的量的步骤。
所述测得处理压载水所需要的组合物的量的步骤包括测量待处理的压载水的流量或量。
在一个优选实施方案中，所述方法包括：根据待处理的压载水的流量或量而定量给出所需要的组合物量的步骤。
合宜地，所述方法包括自动化地控制所述组合物往所述压载水的释放。
典型地，在水压载泵的入口处或附近测量压载水的流量。
还典型地，所述组合物在水压载泵的入口处或附近被释放或进料。通过这样的设置，确保所述组合物与压载水的有效混合。
在一个优选实施方案中，所述方法进一步包括检测活有机体在压载水中的存在。通过这样的设置，当达到了活有机体在压载水中的基本上消除时，可以调节组合物的定量给料。这有利于使处理压载水所需要的组合物的量最小化，由此降低成本和减少环节影响。
应当理解，以上描述的本发明的实施方案都是仅作为举例给出的，并且没有以任何方式限制其范围的意思。
特别应当理解的是，尽管原位检测压载水中的活有机体的存在的方法优选基于ATP发光检测，但是还可以使用其次要变量，例如ADP-基发光测定。
实施例
方法和材料
海水样品(sea sample)从Helensburgh(苏格兰，UK)和Largs地区(苏格兰的Millport，UK)收集。
在使用各种染料测试之前海水样品的初始过筛(screen)显示了下列方面：
浮游动物：在给定收集和取样的水的体积的情况下，预期浮游动物的含量低。
浮游植物：对于这些浮游植物的样品可以在酸化的Lugol碘或福尔马林(10％溶液)中固定。备选地，浮游植物生物质可以基于叶绿素估定。
细菌：包括使用DAPI和在紫外光下计数的直接法。所使用的DAPI浓度为250μg.mL-1。
试剂
下列材料从Sigma Chemical公司获得：
-ATP检测混合物(assay mix)：含有萤光素酶、萤光素、MgSO4、DTT、EDTA、BSA(牛血清清蛋白)和曲辛缓冲盐的冻干粉末；
-ATP检测混合稀释缓冲液：含有MgSO4、DTT、EDTA、BSA和曲辛缓冲盐的冻干粉末；
-去污剂溶液：在超纯水(nanopure water)中的1％(w/v)CTAB(溴化十六烷基三甲基铵)；
-ADP纯化的，蛋白酶抑制剂。
缓冲液的制备
将1小瓶容量的ATP检测混合物溶解在5mL的灭菌水中以产生pH为7.8的储备溶液。通过温和倒转或转动进行混合直至溶解。将该溶液在冰中静置至少1小时以确保完全溶解。将该溶液分成0.1mL等分试样放置在灭菌微型离心管中并且在-20℃储存。
将1小瓶容量的ATP检测稀释缓冲液溶解在50mL的超纯水中。将这种溶液分成1mL的等分试样并且在-20℃储存。
样品的检测-制备
通过灭菌的移液管，将所需要量的每一种杀生物染料添加到容纳有海水样品的管中，以产生所需的浓度。
将每一个海水样品的50mL在4,000rpm和在室温下离心30分钟。将上层清液倒出，并且通过使用灭菌的pastette的剧烈混合，将小球(其可能看不见)重新悬浮在1mL的ATP缓冲液混合物中。将0.1mL的去污剂溶液添加到每一个样品中。然后将样品管在处于90℃的水浴中放置正好5分钟以裂解海水有机体。备选地，将海水有机体(来自50mL水)俘获在0.22μm的过滤器膜中，并且用上述的ATP缓冲液混合物处理。
作为反面对照，使用灭菌的海水(经过0.22μm过滤器过滤和/或高压处理)。在向样品中添加着色剂的情况下，也向这些负面对照中添加相同浓度的着色剂。
将1等分试样(0.1mL)的ATP检测混合溶液解冻并且添加到灭菌的透明5mL发光计管中。将其转动并且使其在室温静置，以使内生的ATP水解和减少背景。
在90℃放置5分钟之后，立即地将0.1mL重新悬浮的海水样品添加到反应管中，剧烈转动5秒，并且立即使用管式发光计采用4秒读出时间测量。
微生物细胞数和生物发光信号之间的关系
在37℃，在Mueller Hinton II肉汤中生长菌株大肠杆菌过夜。将过夜的培养物在新鲜肉汤中稀释50倍，然后培育几个小时以达到对数期。培养物的样品使用海水肉汤(Marine Broth)在96孔板中连续稀释。
将萤光素酶(Sigma)和萤光素(Sigma)中在室温平衡1.5小时以改进灵敏性，并且将其添加到每一种不同的培养物样品中。发光被记录在发光计上，并且以RLU(相对光单位)表示。应当理解，在读取过程中，第一次约15,000计数(RLU/s)大部分是由“背景噪音”贡献的，并且因此与样品的分析无关。
这种分析的结果显示在图2.1和2.2中。图2.1和2.2的曲线描述了在细菌细胞数和生物发光之间的关系。发光信号表示每一种测量的三次重复的平均值。细菌细胞数由在琼脂板上的菌落形成单位的平板计数(platecounting)而确定。图2.1和2.2示出了发光信号和细胞数之间的线性关系，其中检出限为约103细菌细胞。
在海水样品中的亮绿、龙胆紫和赤藓红的毒性作用测定
实验确定各种物质的抑菌能力的可能方式有若干种。由于早期的兴趣是关注杀生物物质对抑制生长的能力，因此重点放在抑菌而不是杀菌行为。抑菌很大可能仅是活体染色的表现，其中有机体的再生机理被破坏或至少被使得不起作用。
结果
关于在对照有机体中的正常停滞期，测量在染料存在下的停滞期，图3.1示出了在使用0,15mg/L和0,3mg/L的亮绿的情况下，将来自Millport的海水样品培育13天之后，样品在第二天的总ATP水平的降低。此外，存在在第九天观察到的可能残留细菌的繁盛，以及然后在第十二天之后的ATP水平的最终降低。
图3.2显示了在培育和不培育的情况下，当使用不同浓度的龙胆紫处理来自Millport的海水样品时的总ATP水平。
图3.3显示了，在过夜培育、在使用光和不使用光(60w下进行5分钟)的情况下，当用不同浓度的赤藓红处理来自Millport的海水样品时的总ATP水平。
图3.2和3.3显示了龙胆紫和赤藓红都拥有在海水中的有效杀生物性质。
与CTAB组合的亮绿对于硫细菌的毒性作用的测定
图3.4显示了在使用不同浓度的由亮绿和CTAB以1∶1比率构成的组合物处理的海水样品中硫细菌的浓度。如在图3.4中可见，处理组合物显示了与硫细菌相关的有效杀生物性质，尤其是在0.3mg/l以上的总浓度的情况下。
协同效应
图4.1显示了分开使用的亮绿和龙胆紫对于在海水中的有机体的生存能力的影响。图4.1示出了生存能力方面的不完全降低(由ATP的存在测量)以及棒状细菌在7-8天后繁盛。
图4.2是当亮绿和龙胆紫一起使用时的重复实验。图4.2显示了当这2种试剂同时使用时，在研究周期的结束时繁盛完全消失并且没有可检测的活有机体。这是从图4.1显示的结果不能预期到的，并且显示了这两种化合物在杀生物效果方面的显著协同作用。
工作浓度的测定
在配制杀生物染料和去污剂在杀生物组合物中的工作浓度的工艺中，亮绿被用作杀生物剂，而CTAB被用作去污剂。
然后，使用上述的方法，检测在所得杀生物组合物中各种比率的CTAB与亮绿的功效。
图5.1显示了被测试用于获得一组工作比率的初始浓度和可行浓度。
如图5.2和5.3显示，这些浓度显示了在它们的杀生物效果方面的各种功效水平。
图5.4、5.5，和5.6分别示出了显示在处理后的第1天、第2天和第3天的可接受杀生物活性的特定的比率和浓度。如这些表中所示，最佳的结果是在CTAB与亮绿之比为约1∶1至10∶1的范围实现，以及在约0.1至0.5mg/L的亮绿浓度的范围实现。
功效最佳化
基于图5.2和5.3中所示的结果以及图5.4至5.6中所示的工作浓度，选择最佳比率和浓度的CTAB和亮绿用作杀生物组合物。这些选定的浓度显示在图6.1中。具体地，选择2∶1的CTAB与亮绿之比，以及在0.15至0.3mg/L的范围内的亮绿浓度。
然后，再次测试图6.1的所述浓度的杀生物效果。结果显示在图6.2和6.3中。
这些结果显示了约2∶1的CTAB与亮绿的比率似乎提供良好的在杀海洋有机体方面的功效。此外，在0.15至0.3mg/L的范围内的亮绿的浓度似乎提供最佳的结果。
在压载水的处理用途中，应当理解杀生物染料的特定浓度的选择可以取决于海上航行的距离。例如，在长距离航行过程中，较低的剂量比如图6.1的4号浓度(0.15mg/L亮绿)可以是足够的，因为海洋有机体暴露于杀生物组合物相对长的时间。然而，如果航行短，例如1天，则可能需要更高的剂量(比如图6.1的1号浓度，0.3mg/L亮绿)，以实现完全杀死水生有害物种，因为暴露时间较短。
然而，应当理解，CTAB与亮绿的不同比率取决于压载水的条件可能是有效的。此外，不同浓度的亮绿取决于特定压载水的条件也可以是有效的。
海上试验
在Teekay海运的SS Polar Spirit商船上进行海上试验。SS Polar Spirit是进行从日本的横滨气体码头(Gas Terminal)到阿拉斯加州的Nikiski港口的20天往返旅途的液体天然气运载工具。船只的总压载水容量为36570m3。安排两个往返旅途，允许进行4次计量系统和处理功效的试验。
在横滨气体码头卸掉货物之后仅将压载水装载在船只上，并且随后在Nikiski港口装载货物时将其排出。为了使进行的试验的次数最大化，准许当所有的压载水均被排空时，在从阿拉斯加到日本的返回旅行过程中，对容纳在船稳定器舱(stabilizer tank)中的水进行测试。船稳定器舱将总是被用于进行化学处理，因为它们容纳的体积较小以及此外它们在航行的任何阶段过程中都可以被排空而不会中断运行计划的能力。更大的压载舱将被保持用于参照和控制目的。由于在卸掉其货物之后船只将不携带任何压载物，因此稳定器舱将不得不被填充作为在旅行的这些旅程段的参考。
SS Polar Spirit作为最有益的船只而被选择用于进行此船上试验，这次从港口到港口的9天的旅行时间提供了足够长的时间表来进行较低浓度的测试，较慢的有效处理，并且还在2种环境上不同的水体之间的旅行。与在Yokohama卸货港中碰到的完全海洋水相反，在阿拉斯加的Nikiski货物装载港口的水在属性上是略带咸味的，这归因于从淡水流和冰川熔融水到海湾地区的大量输入。因此，这2个港口区域提供了比从仅在海洋水中旅行的船只中发现的水生有机体和环境参数更宽泛种类的水生有机体和环境参数。因此，该系统在试验过程中经历了不同范围的水温度、沉积物装载、盐度和物种。
在研究人员到达和上船之前，通过Teekay Shipping的安排，将包括处理方法在内的定量给料装置和化学品以及必要的科学研究设备均被运载和安装在船只的甲板上。定量给料装置由船工程师安装以将化学处理剂(chemical treatment)分配到1号压载泵。定量给料装置匹配有2x60升溶液罐，其中处理溶液由粉末化学品制备。
对于这些海上试验，所使用的处理组合物由BG(亮绿)和CTAB(溴化十六烷基三甲基铵)以1∶2的比率的混合物在各种浓度的情况下组成。这种配方被命名为“ClearBal”。
第一次海上试验：日本的千叶Narita港口到阿拉斯加州的Nikiski 港口
介绍：
在船卸掉其货物时，其将吸入(draw in)海水压载，以保持其稳定性并且为去往阿拉斯加的航程做准备。稳定器舱填充有500m3水以测试第一化学品浓度，同时采用3号压载舱作为参考舱(reference tank)，容纳3927m3水。两个舱均用来自千叶的Narita港口区域的水填充。
对于这个首次试验，研究了由0.6mg/l CTAB(溴化十六烷基三甲基铵)和0.3mg/l BG(亮绿)组成的浓度为0.9mg/l的ClearBal处理。这种浓度是在该系统中使用的理想的最终浓度，因为发现(在实验室中)其是在短时间范围内产生理想结果的最低的化学试剂浓度。
方法：
对于待处理的500m3水，必需经由采用压载泵的定量给料装置添加9升的5％的ClearBal处理溶液。称量500g的CTAB和250g的BG，并且在储存罐将它们溶解在15升水中。在对所选择的舱进行给料之前，用定量给料的溶液对管道工程进行灌注(primed)。
从压载系统采集未处理的水的参考样品，进行生物和功效测试，得到第0天的生物含量图，然后以一定的时间间隔对参考和处理舱取样。
第0天的取样通过将水从引入压载泵转向到灭火软管系统而完成。使用灭火软管，使5m3经过50μm筛网过滤器，并且提取保留的有机体用于分析和计数。这种方法经仅允许对于大于50μm的有机体的估定。压载水品质的IMO指导原则要求估定大于50μm的有机体，并且还要估定小于50μm但是大于10μm的有机体。为了实现这个，必需取另外20升的直接来自压载舱而没有过滤的水。在这个情况下，使用灭火软管填充船只。
随后的水样品从0时起的36、52、58和76小时间隔时取出。为了防止海洋物种免受取样的损伤，这些样品通过垂直牵拉50μm浮游生物拖网经过在被研究的舱中的水而取得。通过计算网的开口的面积并且将其乘以牵拉通过水的垂直距离，可以获得已经通过网的水的体积。这种方法温和地保持了大于50μm的物种，并且由于在取样过程中有机体被杀死，因此失败结果的机会小。为了提取用于分析小于50μm但是大于10μm的有机体的水，使用Niskin水瓶，在某一时刻，从舱中的3种不同垂直深度提取5升的水。这些是水塔的顶部、中部和底部。进入舱中的水的通道是经由位于甲板上的检修孔的。
环境参数通过在提取样品之后立即地使用手持测量器测量盐度、温度、pH和水中溶解氧含量而确定。
使用显微镜而估定样品的生物含量。使用允许所存在物种的代表性计数的Sedgewick Rafter计数室分析水样品。所述室容纳1ml液体，并且分成在显微镜下看得见的1000个正方形。通过计数多个正方形中的有机体数量，然后将所得到的数字乘以这样的一个值，所述值是由1000除以所计算的正方形的数量而计算出的值，这样可以获得在1ml中存在的有机体数量的精确表示。由于已经通过浮游生物拖网的水的体积是已知的，因此能够假定被保留在该网中的有机体是来自该体积的水的有机体的总数量。然后将这些有机体悬浮在100ml海水中，通过1ml计数室分析100中存在的物种，能够精确计数总的100ml的浓缩物，并且这个数量将是在已经通过拖网的水的全部体积中存在的有机体的数量。这样可以评定所述处理在满足IMO压载水质量指导原则关于在1m3水中不多于10个大于50μm的有机体方面的能力。
小于50μm但是大于10μm的有机体不像大于50μm的有机体那样被过滤器浓缩，而是使用计数室以类似方式测定。IMO指导原则规定了处理过的压载水必需是每1ml水中包含不多于10个这些个体。对于为这种尺寸范围分析提取的15升的水，将100ml在1ml计数室中进行计数。
结果：
尺寸大于50μm的物种
0小时的物种数量：9066个/m3
表1：每1m 3 中大于50μm的有机体的数量
表1
表1显示了在用ClearBal处理的舱和参考舱中存在的大于50μm的有机体的数量。从每1m3为9066个有机体的初始数据可以看出，在对照舱中有一些减少，但是在该舱使用ClearBal溶液处理的78小时内，已经达到了每1m3为9.43个有机体的数据，因此在IMO压载水条件指导原则内。在相同的时间间隔，参考舱是每m3包含5817.29个有机体。
尺寸小于50μm但是大于10μm的物种
0小时的物种数量：112个/ml
表2：每1ml中小于50μm但是大于10μm的有机体的数量
表2
表2显示了在使用ClearBal处理的舱和参考舱中每1ml存在的尺寸小于50μm但是大于10μm的有机体的数量。从每ml水中112个有机体的初始数据可以看出，ClearBal处理在38小时内已经将这个数据减小至0。这满足了每1ml压载水中少于10个有机体的IMO指导原则。对照数有波动，但是显著高于处理舱的数据。
环境参数：
测量环境参数，包括pH、温度、盐度和溶解的氧。在试验的持续过程中(dureation)观察到非常小的变化。这对于处理和未处理的舱均是相同的。
结论：
由0.6mg/l CTAB和0.3mg/l BG组成的0.9mg/l浓度的ClearBal处理，能够成功地将处理舱中的压载水调节至在IMO指导原则下可接受的标准。发现有效的处理时间为大约78小时。此外，在未处理的参考舱中的有机体数量仍然处于非常高的水平，这表示ClearBal处理是物种数量下降的原因。在参考舱中的物种数量下降可以归因于自然下降，这种自然下降原因在于通过压载系统的破坏和日光的剥夺。然而，从每1m3的9066个有机体的原始数据开始，在78小时的间隔时间，当处理舱每1m3包含9个有机体时，参考舱仍然是每1m3包含5817个有机体。
显示所述处理对于宽泛的浮游动物和浮游植物物种、甲壳类、软体动物类、双壳类(Bi-valve)、多毛类、Radularians、鞭毛虫类和硅藻类都是有效的，这些物种全都在压载水中观察到。这显示了ClearBal处理对于宽范围的物种都是有效的。
海上试验2：阿拉斯加Nikiski港口至日本的横滨气体码头
介绍：
ClearBal系统的第二次海上试验在从阿拉斯加Nikiski港口至日本的横滨气体码头的航行过程中进行。使用由0.4mg/l CTAB和0.2mg/l BG组成的0.6mg/l浓度的ClearBal处理。这种试验打算使用较低浓度的处理，但是出于效力而运行更长的时间周期。
由于船只在去往日本的返航旅途中没有压载水，该试验使用2个稳定器舱，用作参考和处理。容纳在参考和处理舱中的水的量分别为500m3和338m3。
方法：
通过甲板检修孔达到稳定器舱以进行0小时的取样和随后的60、85、110、135、160和185小时间隔时间的取样。采用将300mm直径的50μm浮游拖网垂直移动通过已知的水深度来提取尺寸大于50μm的有机体，并且使用Niskin水取样瓶来提取水以进行尺寸小于50μm但大于10μm的有机体的检测。提取水的环境参数将以前面所述的相同方式使用手持仪器进行，并且经由显微镜和计数室进行水的生物含量的分析。
结果：
尺寸大于50μm的物种：
表3：每1m 3 中大于50μm的有机体的数量
表3
表3显示了包含在处理和参考舱中的尺寸大于50μm的有机体的数量。可以看出，经过185小时的间隔，0.6mg/l已经将有机体的数量减小至对压载水质量的IMO指导原则下的可接受水平。在60-185小时时间间隔之间对照舱的数量稳定下降，但是在整个取样过程中仍然保持比处理舱中观察到的数量高得多。
尺寸小于50μm但是大于10μm的物种：
表4：每1ml中小于50μm的有机体的数量
表4
表4显示了在使用ClearBal处理的舱和参考舱中每1ml存在的尺寸小于50μm但大于10μm的有机体的数量。可以看出，经过60小时时间间隔，0.6mg/l的ClearBal处理已经将有机体的数量减小到在IMO压载水指导原则下的可接受水平。如同尺寸大于50μm的有机体，参考数量在185小时时间周期内下降，但是远高于在处理舱中的数量。
环境参数：
在两个舱中，在185小时测量周期内，温度、盐度、pH和溶解的氧都被观察到小的变化。
结论：
由0.4mg/l CTAB和0.2mg/l BG组成的0.6mg/l浓度的ClearBal溶液，能够调节水以满足在185小时的时间周期内的IMO标准。这个浓度被预期需要在其中有效的较长时间范围。所需要的185小时，这高于在实验室实验中观察到的96小时，可能是归因于大量的因素。在水样品的分析过程中可注意到的是，有一种特别的硅藻，其在所有的其它物种已经死亡时继续存活于处理的水中。这种硅藻是在110小时之后的处理水中发现的唯一的有机体成分。这种物种显得非常强壮，并且抵御该处理的作用。在Nikiski海湾地区中发现的微咸水呈现非常艰难的生存环境，原因在于从海水到淡水的定期变化，并且有机体发展出克服这种环境的机理。所观察到的其它物种在110小时的时刻屈服所述处理的作用。在水中沉积物的量还可以对于所述处理的功效有影响。
由于上述环境原因，在Nikiski海湾水中的物种多样性远小于在Narita港口中碰到的物种多样性。在这次试验中观察到的仅是硅藻和甲壳类。
第二次试验证实沉积物将影响处理的作用，不同沉积物可能具有不同的影响程度。还观察到的是，某些物种可能比其它物种更加抵抗处理的作用。
第3次海上试验：日本的横滨气体码头到阿拉斯加的Nikiski港口
介绍：
对于这次旅程，测试使用高浓度和短效力的2种处理。所使用的ClearBal浓度是1.2mg/l，由0.8mg/l CTAB和0.4mg/l BG组成；以及是1.5mg/l，由1mg/l CTAB和0.5mg/l BG组成。在基于实验室的研究过程中，发现这些浓度的处理在24小时内是有效的。
由于在这个试验过程中研究了2种浓度，因此船头和船尾稳定器舱将用于使用处理的实验，并且压载舱3号被用作参考舱。船尾稳定器将被用于测试1.5mg/l的溶液，并且容纳554m3的水，而船头稳定器被用于测试1.2mg/l浓度并且容纳333m3水。
方法：
使用300mm 30μm的拖网和Niskin取样瓶，还如前面所述进行取样。手持仪器被用于记录环境参数，并且使用显微镜和计数室测定水的生物含量。
结果：
尺寸大于50μm的物种：
表5：每1m 3 中大于50μm的有机体的数量
表5
表5示出了1.2mg/l和1.5mg/l的ClearBal溶液的有效性。1.5mg/l溶液通过39小时时间已经将水调节至IMO标准，并且1.2mg/l溶液在62小时时间之后已经实现了所述效果。在此时间过程中，在参考舱中存在的有机体的数量仍然高，即在62小时时间是每1m3为565607，而处理水为0。
尺寸小于50μm但大于10μm的物种：
表6：在含有1.2mg/l和1.5mg/l ClearBal的压载水中，每1ml中的小于 50μm的有机体的数量
表6
表6示出了在每1m3的处理水和参考水中发现的尺寸小于50μm但大于10μm的有机体的数量。对于在这个尺寸范围的物种，1.5mg/l和1.2mg/l溶液均通过39小时的时间将水调节至满足IMO标准。对于39和62小时间隔，未处理的参考水含有相对更高的物种数量。
环境参数：
在经过62小时时间段的这种研究，发现在稳定器舱和参考舱中存在的环境参数在该时间段过程中是非常相当的并且变化很小。
结论：
1.5mg/l和1.2mg/l的ClearBal溶液能够将水调节至满足IMO规则，对于1.5mg/l在39小时实现，而对于1.2mg/l在62小时实现。
在来自横滨的水中存在宽泛的物种。这显示ClearBal处理对宽泛物种有效的能力。观察到的是小鱼、海蜇、龙虾幼虫、螃蟹幼虫、软体动物和双壳类幼虫以及很多不同的浮游植物物种。
所述处理成功地将处理过的水调节至满足IMO压载水指导原则。物种的丰富程度和多样性似乎不成问题，因为尤其是来自日本水的情况下，在压载水中存在的物种数量和类型远大于在基于实验室的实验过程使用的物种数量和类型。
第4次海上试验：阿拉斯加的Nikiski港口到日本横滨的气体码头
介绍：
进行使用进一步增加处理浓度的试验。来自Nikiski海湾的水和有机体之前对于较低剂量的处理是非常有复原力，因此使用1.8mg/l ClearBal的浓度，由1.2mg/l CTAB和0.6mg/l BG组成。
如用于第2次海上试验，稳定器舱将起着一个用于参考以及一个用于处理的作用。参考舱容纳554m3的水，而处理的稳定器舱容纳333m3的水。
方法：
使用300mm 30μm拖网和Niskin取样瓶，如前面所述进行取样。将手持仪器用于记录环境参数，并且使用显微镜和计数室估定水的生物含量。在通过甲板检修孔实现通向处于研究的舱的情况下，在24、64、89、114和139小时的时间间隔进行取样。
结果：
尺寸大于50μm的物种：
表7：每1m 3 中大于50μm的有机体的数量
表7
表7显示1.8mg/l的ClearBal处理在24、64、89、114和139小时的效果。可以看出该浓度在139小时时刻是有效的。每1m3的有机体数量在24-89小时时间周期内是缓慢降低的，而在从89-139小时内急剧下降。在参考舱中的有机体在24-139小时时间段内确实显示数量降低，但是每1m3中的数量仍然比处理舱高相当多。
尺寸小于50μm但大于10μm的物种：
表8：每1ml中的小于50μm的有机体的数量
表8
表8显示了在参考和处理舱内包含的尺寸小于50μm但大于10μm的有机体数量。ClearBal处理已经在24小时的时间移除了所有在这种尺寸范围的有机体。在参考舱内的数量对于第一64小时仍然高，但是经过89小时时间严重降低，并且在114和139小时的时间没有观察到。
环境参数：
环境参数，即，温度、盐度、pH和溶解的氧在这2个舱中是非常相当的，并且经过139小时的时间段变化很小。
结论：
由1.2mg/l CTAB和0.6mg/l BG组成的1.8mg/l的ClearBal溶液，能够在139小时之后将水调节至IMO排放标准。这种较长时间可能是由先前在第2次海上试验过程记录的观察说明。已经观察到，悬浮在海水中的沉积物的量和种类似乎对处理的效果具有负面影响。据信来自阿拉斯加的冰川沉积物在中和处理的活性组分的效率方面比在日本水中发现的海洋沉积物的效率好得多。接着这种情况的是，在阿拉斯加微咸水中碰到的一种非常有复原力的硅藻物种，其需要显著量地暴露于处理中以被杀死。在第四次试验中，这种物种大量存在。所有的其它有机体均在64小时时刻以前被杀死。从对于尺寸上小于50μm但大于10μm的物种获得的结果，可以看出处理在39小时之后是有效的。这些较小的鞭毛虫物种，类似于其它来自阿拉斯加水中的浮游植物物种，并没有抵抗处理作用的能力，因而在短时间内被杀死。
总体结论
ClearBal处理已经被发现成功地将压载水调节至IMO规则所需要的标准。已经发现在各种时间量程内是有效的。定量给料装置和从粉末组分制备化学溶液，已经发现是一种简单和有效率的工艺，这能够容易地在通商航行的工业环境中实施。

Claims (53)

1.一种用于处理水以原位杀灭水生入侵物种的组合物，所述组合物包含至少一种杀生物剂，所述至少一种杀生物剂能够同时杀灭动物和植物微生物，其中所述至少一种杀生物剂包括亮绿，
所述组合物还包含至少一种润湿剂或类去污剂化合物，其中所述至少一种润湿剂或类去污剂化合物包括CTAB(溴化十六烷基三甲基铵)或CTAC(氯化十六烷基三甲基铵)。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种杀生物剂中的每一种在压载水中的浓度均在0.01至5mg／L的范围内。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种杀生物剂中的每一种在所述水中的浓度均在0.10至0.50mg／L的范围内。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种杀生物剂中的每一种在所述水中的浓度为约0.15mg／L。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物还包含至少一种除草剂。
6.根据权利要求5所述的组合物，其中，所述至少一种除草剂包括草甘膦。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物包含至少2种在它们的杀生物活性方面显示协同效应的杀生物剂。
8.根据权利要求7所述的组合物，所述组合物还包含龙胆紫和／或赤藓红。
9.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物中的至少一种杀生物剂在后处理稀释到海水中时对海洋生物是基本上无毒的。
10.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种润湿剂或类去污剂化合物与所述至少一种杀生物剂的比率在1∶2至10∶1的范围内。
11.根据权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种润湿剂或类去污剂化合物与所述至少一种杀生物剂的比率是约2∶1。
12.根据权利要求1所述的组合物，其中所述水包括压载水。
13.根据权利要求1所述的组合物，其中所述水包括用于石油采收的注射水。
14.一种用于原位处理压载水的系统，所述系统包括：
用于注射处理压载水用的根据权利要求1至13中任一项所述组合物的装置；
用于测量待处理的压载水的流量或量的装置；
用于控制所述组合物的定量给料的装置；以及
用于储存或接收所述组合物的装置。
15.根据权利要求14所述的用于处理压载水的系统，其中所述用于注射处理压载水用组合物的装置装配或连接到至少一个压载水泵。
16.根据权利要求15所述的用于处理压载水的系统，其中所述用于注射处理压载水用组合物的装置装配或连接到所述至少一个压载水泵的入口。
17.根据权利要求14所述的用于处理压载水的系统，其中所述注射装置包括至少一个低压注射器。
18.根据权利要求14所述的用于处理压载水的系统，其中所述用于测量待处理的压载水的流量或量的装置装配或连接到至少一个压载水泵。
19.根据权利要求18所述的用于处理压载水的系统，其中所述用于测量待处理的压载水的流量或量的装置装配或连接到所述至少一个压载水泵的入口。
20.根据权利要求14所述的用于处理压载水的系统，其中所述用于测量待处理的压载水的流量或量的装置包括至少一个水流量计。
21.根据权利要求20所述的用于处理压载水的系统，其中所述至少一个水流量计对所述控制装置提供反馈。
22.根据权利要求14所述的用于处理压载水的系统，其中所述控制装置控制所述组合物向所述注射装置的流量。
23.根据权利要求22所述的用于处理压载水的系统，其中所述控制装置调节所述组合物向所述注射装置的流量，以使得所述组合物在所述压载水中的浓度保持基本上恒定。
24.根据权利要求14所述的用于处理压载水的系统，其中所述控制装置能够记录在所述压载水的处理过程中所述系统的至少一个组件的至少一个参数，并且所述至少一个参数选自由以下各项组成的列表：压载水流量、定量给料率和储存装置中的组合物的水平。
25.根据权利要求14所述的用于处理压载水的系统，其中控制装置配备有警报系统，以指示所述系统中至少一种故障的存在，所述至少一种故障选自由以下各项组成的列表：储存装置中的组合物的低水平，注射装置的阻塞以及电源或电路故障。
26.根据权利要求14所述的用于处理压载水的系统，其中所述用于储存或接收所述组合物的装置包括罐。
27.根据权利要求26所述的用于处理压载水的系统，其中所述罐的尺寸足够大，以储存对于压载水的至少一次完全处理足够的组合物量。
28.根据权利要求14所述的用于处理压载水的系统，其中所述用于储存或接收所述组合物的装置包括15L聚丙烯罐。
29.根据权利要求14所述的用于处理压载水的系统，所述系统还包括用于检测所述压载水中活微生物的存在的检测装置。
30.根据权利要求29所述的用于处理压载水的系统，其中所述检测装置包括用于检测活微生物中的新陈代谢的装置。
31.根据权利要求29所述的用于处理压载水的系统，其中所述检测装置包括用于检测三磷酸腺苷(ATP)或二磷酸腺苷(ADP)的装置。
32.根据权利要求29所述的用于处理压载水的系统，其中所述检测装置包括ATP-基发光测定。
33.根据权利要求32所述的用于处理压载水的系统，其中所述检测装置具有在10-106个细胞或微生物范围内的检出限。
34.根据权利要求32所述的用于处理压载水的系统，其中所述检测装置具有在102-105个细胞或微生物的范围内的检出限。
35.根据权利要求29所述的用于处理压载水的系统，其中所述检测装置被安装或设置在所述至少一个压载水泵的下游。
36.根据权利要求29所述的用于处理压载水的系统，其中所述检测装置对所述控制装置提供反馈。
37.根据权利要求36所述的用于处理压载水的系统，其中所述控制装置基于由所述检测装置提供的信号调节所述组合物向所述注射装置的流量。
38.根据权利要求14所述的用于处理压载水的系统，其中所述控制装置是至少部分自动化的。
39.根据权利要求38所述的用于处理压载水的系统，其中所述控制装置包括至少一个计算机或计算机系统。
40.一种原位检测活微生物在压载水中的存在的方法，所述方法包括检测在压载水中的活微生物中的新陈代谢，包括使用权利要求29所述的系统。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述检测方法包括在检测之前将压载水样品浓缩。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述浓缩步骤包括压载水样品的过滤或／和离心。
43.根据权利要求40所述的方法，其中所述检测方法还包括在检测之前使所述微生物的至少一些裂解。
44.根据权利要求43所述的方法，其中所述裂解步骤包括：向样品中添加含有去污剂的混合物。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述去污剂是CTAB(溴化十六烷基三甲基铵)或CTAC(氯化十六烷基三甲基铵)。
46.一种用于原位处理压载水的方法，所述方法包括：向待处理的水中释放根据权利要求1所述的杀生物组合物。
47.根据权利要求46所述的方法，所述方法还包括：确定处理所述压载水所需组合物的量的步骤。
48.根据权利要求47所述的方法，其中所述确定处理所述压载水所需组合物的量的步骤包括：测量待处理的压载水的流量或量。
49.根据权利要求46所述的方法，其中所述方法还包括：根据待处理的压载水的流量或量定量给出所需量的组合物的步骤。
50.根据权利要求46所述的方法，其中所述方法包括自动控制所述组合物向所述压载水中的释放。
51.根据权利要求48所述的方法，其中所述压载水的流量在压载水泵的入口处或附近测量。
52.根据权利要求46所述的方法，其中所述组合物在压载水泵的入口处或附近被释放或进料。
53.根据权利要求46所述的方法，其中所述方法还包括检测所述压载水中活有机体的存在。
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