新型防污手段对船舶污损生物影响的研究

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摘要：船舶在使用过程中易受到海洋污损生物的影响，造成航行速度、使用寿命的降低及能耗的增加。本文综述了传统手段及新型防污措施对海洋污损生物的作用机理及研究进展，有助于进一步开发新型高效无污染防除手段。

关键词：防污；船舶；污损生物

污损生物是造成船舶损伤的主要因素，近年来，污损生物问题已引起广泛重视，众多学者开始从多方面研究船舶污损生物的防治方法，也研究出了多种防污方法，例如：涂刷防污漆、人工或机械清除法、采用防污材料制作结构物、电解水、电解重金属等，但有些方法污染较重，而其中较为环保的防护措施主要有电解海水、细菌黏膜、微生物产电等。本文综合叙述了船舶污损生物的特点以及各类电解海水、细菌黏膜、微生物产电等多种新型环保防污措施的研究现状及进展。

1船舶污损生物的附着机理、特点及影响因素

船舶长时间进入海水中，会发生一系列的物理、化学等作用，在船体表面易形成一层细菌黏膜[1]，其具有一定的强度和黏性，船体容易滋生大量附着物，比如牡蛎、藤壶、贻贝、各种藻类等。污损生物的附着会增加船舶的阻力，造成船舶能耗的增加[2]，而且部分污损生物会分泌酸性黏结性物质[3]，亦会对船体造成腐蚀，缩短船舶的使用年限[4-7]，所以，污损生物的附着是一直困扰船舶的难题。危害船舶的海洋生物种类多达2…000多种，常见的有100多种，船舶污损生物的种类及数量，受多种因素的影响，例如温度、水深、盐度、海域、停泊时间等。一般水温高的海域，附着生物数量多，例如我国南方海域附着生物的种类及数量一般高于北方水域；随着水深的增加，附着生物的数量逐渐增多；停泊时间越长，附着的污损生物数量越多；且随着季节的变化，污损生物的种类也会发生变化。

2常用海洋污损生物防除技术

2.1物理方法

本方法一般采用物理手段，如机械清除、曝晒、加热、紫外线等方法[8]。此方法污染较小，但工作量较大，需时较长，需投入大量人力，易造成成本增加。郑晓涛等[9]研究超声波防污技术，通过在液体中施加超声波产生微小气泡，而微小气泡在形成及破裂过程中会发生一系列变化，通过此过程可杀死污损生物。此过程杀灭效果显著，且持续时间越长杀灭效果越好，但可能会对其他海洋生物造成伤害。

2.2化学手段

本方法是采用化学物质起到防止或者灭杀的作用，抑制或者干扰污损生物的附着。一般采用的方法主要有涂防污漆、防污橡胶、电解法等[10]，也有通过直接向海水中加入具有毒性的化学物质，直接灭杀污损生物，常用化学物质有次氯酸钠、臭氧、二氧化氯等，但有些物质会对海水造成污染。

2.3生物防污法

本法一般采用天然的生物活性物质来防止污损生物。例如有机酸、酯类酚类等，该类生物制剂具有良好的环境可接受性，且可以自然分解[8]。生物防污法亦研究了一些新型防污措施，例如生物防污剂涂料、仿生涂料等。生物防污剂涂料主要采用海洋藻类及珊瑚等生物的有机粗提物和次生代谢产物对污损生物的幼虫起抑制作用[11-14]。而仿生涂料则主要是利用海洋大型哺乳动物自身防污的特点，研究其机理，制造出的放生涂料[10]。仙藻、具钩柏桉藻、针叶藻、锯齿叶水丝草的提取物以及海洋红藻的次级代谢产物等都具有一定的抑制海洋污损生物和细菌附着的功能[15-19]。水解酶的水解特性亦被广泛应用到污损生物防除中[20]。

3电解及微生物防污技术

3.1电解防污技术

3.1.1电解水防污海水中含有大量氯化钠，海水电解可生成次氯酸钠，而次氯酸钠具有良好的消毒杀菌作用，能够杀死污损生物。但该种方式需要注意次氯酸钠的浓度，若浓度过大，易造成对金属船体的腐蚀[21]。

3.1.2电解铜铝防污系统本系统是通过电极产生的铜离子与氯离子形成配位离子，而电解铝离子则形成氢氧化铝絮状沉淀，具有良好的吸附性，能够形成一层保护膜[22]。3.1.3电解海水—铜铝阳极联合防污本方法综合采用了电解水和电解铜铝系统，可有效避免有效氯浓度过大对金属船体产生腐蚀，而且具有良好的防污效果[23]。该系统优点是对环境污染小，操作简便，防污效果较好，但成本较高[24]。

3.2微生物防污技术

纪伟尚等[25]研究硫杆菌防污机理发现，硫杆菌针对藤壶、海鞘、石灰虫等具有较好的抑制作用，但由于硫酸杆菌的防污机理受到海水中硫元素的含量较少的影响，其防污作用会受到一定抑制。高运华等[26]通过研究防污漆，从其表面分离出具有抑制污损生物附着的细菌菌株，合成人工细菌黏膜，具有一定的防污作用，但抑制时间及效果有待进一步加强。海洋生物资源丰富，近年来，从海洋生物中提取抑制污损生物的研究越来越多。海绵是海洋中常见的生物，但从海绵中能够分离出抑制藤壶附着的细菌[27]。而石莼表面亦可分离得到能够抑制藤壶附着的假交替单胞菌[28]。伸长海条藻、齿缘墨角藻、马尾藻等能够分离出具有抑制部分海洋污损细菌附着的菌株[29-30]。

4结论

纵观国内外对新型防污手段的研究，与传统防污手段相比，在清除效率、环境污染等方面均有了较大突破，例如，物理、化学手段相结合的超声波防污法，以及利用电解水、铜铝等的电解防污法。而生物防污法则有了较大突破，主要包括各种海洋生物的提取物、分离菌株或次生代谢产物等，此类方法是充分利用海洋资源，避免了环境污染，且实现了资源的多重利用，有利于我国海洋产业的和谐健康发展，遵循了国家的可持续开发理念。

作者：王珊珊 张瑞标 单位：威海海洋职业学院