Fallstudie 1:

METEOR CRUISE Projekt des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie Hamburg

Es wurden vielversprechende Ansätze für die Entnahme und Analyse von Ballastwasserproben entwickelt, die jedoch noch einer weiteren Untersuchung vor Ort bedürfen, um ihren Nutzen für die Überwachung der Einhaltung der Vorschriften zu prüfen. Um diese Lücke zu schließen, unternahmen 20 internationale Forscher an Bord der RV Meteor vom 4. bis 15. Juni 2015 eine Reise. Während dieser Zeit wurden 28 Versuche durchgeführt, um drei Ballastprobenahmegeräte (Planktonnetz und 2 Probenahmekufen) und eine Reihe von Analysegeräten zu bewerten.

Die Wasserproben wurden mit gepaarten Probenahmegeräten entnommen und parallel mit allen Analysemethoden analysiert, um festzustellen, ob die Ergebnisse zwischen den Geräten ähnlich sind und ob schnelle, indikative Methoden vergleichbare Ergebnisse liefern wie zeitintensive Standardmethoden (z. B. Mikroskopie) und wissenschaftliche High-End-Ansätze.

Bei der Probenahme wurden einige Unterschiede in der Anzahl der lebensfähigen Organismen festgestellt, die mit den verschiedenen Probenahmegeräten (Netz, Probenahmekufen in offener und geschlossener Konfiguration) gesammelt wurden, aber diese Unterschiede waren in den verschiedenen Größenklassen nicht einheitlich, und in vielen Fällen gab es keinen signifikanten Unterschied zwischen Proben, die mit einem Netz oder einer Kufe gesammelt wurden.

Für die Probenanalyse wurden mehrere vielversprechende indikative Methoden ermittelt, die eine hohe Korrelation mit den Ergebnissen der Mikroskopie aufweisen, aber eine wesentlich schnellere Verarbeitung ermöglichen. Diese Studie ist die erste, in der eine große Anzahl von Analyseinstrumenten und mehrere Probenahmegeräte gleichzeitig unter Betriebsbedingungen getestet wurden. Die Ergebnisse sind nützlich, um die Vorzüge der einzelnen Methoden zu ermitteln, und können als Grundlage für die weitere Verbesserung und Entwicklung dieser Instrumente und Methoden für die Einhaltung der Vorschriften dienen.

Die obigen Abbildungen zeigen einen Ausschnitt aus diesem Bericht:

Abbildung 7 auf Seite 43: Streudiagramme der einzelnen Analyseinstrumente für die Größenklasse 10-50 μm im Vergleich zu den Gesamtmikroskopiezahlen. Rote Punkte kennzeichnen Proben, die mit dem Ballastwassermanagementsystem behandelt wurden. Graue Punkte zeigen Werte an, die unter dem Nachweisbereich des Hach BW680 lagen und unter Annahme der minimalen Nachweisgrenze aufgetragen wurden. Alle Werte sind auf die Rohprobenkonzentration normiert, um die von den einzelnen Forschern vorgenommenen Konzentrationen zu berücksichtigen. Die durchgezogene Linie zeigt die Linie der besten Anpassung, die mit der Deming-Regression gefunden wurde, und die gestrichelte Linie zeigt die 1:1-Linie für Geräte, die Werte in denselben Einheiten melden. Der Pearson-Korrelationskoeffizient für jedes Diagramm ist oberhalb der Abbildung angegeben. Beachten Sie, dass die Koeffizienten nicht direkt miteinander verglichen werden sollten, da sich die Diagramme in der Anzahl der Datenpunkte unterscheiden. Die schattierten Rechtecke zeigen einen Bereich an, in dem keine Daten für eine bestimmte Technik verfügbar waren.

Fallstudie 2:

Lastkahn des Maritime Environmental Research Center (MERC) in Baltimore/USA

In dem Versuch wurden die Messwerte des Ballastwassers in drei verschiedenen Stadien zwischen dem neu entwickelten bbe 10cells-Instrument und den Ergebnissen einer von den MERC- und ACT-Teams verwendeten FDA-Fleckenzählmethode verglichen. Darüber hinaus wurde eine Verdünnungsreihe durchgeführt, um die Fähigkeiten des neuen Ansatzes und des neuen Geräts zu demonstrieren.

Am Tag 1, dem Befüllungstag von zwei Ballastwassertanks, ermittelte MERC 2.822 (Standardabweichung 1.098 Zellen/ml) lebende Algen pro ml im Tank, bbe 10cells ermittelte 2.959 Zellen/ml (Standardabweichung 240 Zellen/ml). Das Messverfahren einschließlich der Filtration mit bbe 10cells dauert weniger als 4 Minuten und es werden keine Chemikalien benötigt. Drei Tage später wurde eine integrierte Probe aus der Entleerung des ersten Tanks entnommen und die Zellzahlen bestimmt, was zu 569 Zellen/ml (Färbezahlen) gegenüber 330 Zellen/ml (bbe 10cells) führte; nach 7 Tagen führte die Entleerung des zweiten Tanks zu 51 Zellen/ml FDA-Färbezahlen gegenüber 95 Zellen/ml mit bbe 10cells.

Dieses Ergebnis kann durch Filtereigenschaften und Färbeverfahren beeinflusst werden. Eine Verdünnungsreihe der dritten Probe ergab eine Nachweisgrenze des bbe 10cells von etwa 1 Zelle/ml. Dies liegt weit unter den geforderten 10 Zellen/ml.

Fallstudie 3:

Indikative Ballastwasser-Analysetests für die Hafenstaatkontrolle Traficom Research Reports

Das Internationale Übereinkommen über die Kontrolle und das Management von Ballastwasser und Sedimenten von Schiffen von 2004 (BWM-Übereinkommen) der Internationalen Seeschifffahrtsorganisation (IMO) ist am 8. September 2017 in Kraft getreten und soll die Ausbreitung nicht heimischer aquatischer Arten verhindern. Alle Schiffe müssen spätestens bis zum 8. September 2024 den Ballastwasser-Leistungsstandard (D-2-Standard) des BWM-Übereinkommens einhalten.

Die finnische Behörde für Verkehr und Kommunikation (Traficom), die für die Hafenstaatkontrolle in Finnland zuständig ist, kann in Zukunft bei Inspektionen Ballastwasserproben nehmen und indikative Analysen durchführen. Ziel der von Traficom in Auftrag gegebenen Studie war es, vier indikative Analysegeräte für die Überwachung im Rahmen der Hafenstaatkontrolle zu testen.

Die Studie zielte auch darauf ab, nützliche Informationen zu verschiedenen Themen im Zusammenhang mit der Überwachung der Einhaltung der Vorschriften für die Phase des Erfahrungsaufbaus der IMO bereitzustellen. Die Studie wurde im Auftrag von Traficom vom Finnischen Umweltinstitut (SYKE) durchgeführt.

Bei den getesteten indikativen Methoden handelte es sich um Adenosintriphosphat (ATP), modifizierte Puls-Amplituden-Modulation (PAM)-Fluorometrie, Single Turnover Active Fluorometry (STAF) und Motility and Fluorescence Assay (MFA). Die Probenahmen wurden im Oktober und November 2018 auf zwei finnischen Schiffen durchgeführt, die über Ballastwasser-Behandlungssysteme an Bord verfügen.

Die indikativen Analyseergebnisse wurden mit detaillierten Laboranalysen verglichen, die für dieselben Proben mit Fluoresceindiacetat (FDA) und der Epifluoreszenzmikroskopiemethode durchgeführt wurden. Alle getesteten Geräte wurden als tragbar, preisgünstig und handlich für die Beamten der Hafenstaatkontrolle angesehen.

Die geschätzten Konzentrationen lebensfähiger Organismen in behandelten und unbehandelten Wasserproben unterschieden sich bei jedem Gerät deutlich, was ihre Fähigkeit zur Unterscheidung zwischen unbehandeltem und behandeltem Wasser belegt. Die Geräte hatten Schwierigkeiten, ihre Ergebnisse mit den Grenzwerten der D-2-Norm in Beziehung zu setzen.

Da diese Grenzwerte als Anzahl lebensfähiger Organismen pro Volumen definiert sind, kann insbesondere die ATP-Methode die aufgezeichneten ATP-Massenwerte nicht in Konzentrationen lebensfähiger Organismen umrechnen. Außerdem sind Methoden, die die Lebensfähigkeit nur von photosynthetisch aktiven Phytoplanktonzellen messen (PAM und STAF), möglicherweise nicht in der Lage, den Konformitätsstatus für oligotrophe Proben aus dem offenen Meer zu ermitteln, in denen diese Organismen nur selten vorkommen können. Da es sich bei den Geräten um Richtwerte handelt, wäre es sinnvoller, wenn die IMO Richtwerte für die Einhaltung der D-2-Norm separat angeben würde.

Die derzeitigen Grenzwerte für die Einhaltung der D-2-Norm sind im Vergleich zu den methodenspezifischen Schwellenwerten der indikativen Analysegeräte und ihrer Genauigkeit unanwendbar.

Unsere Produkte für diese Anwendung

Ballastwasser