何靈敏 蘇培 馮丹青

摘要：本研究以綠色高效天然防污活性物質(zhì)為防污劑，研制環(huán)保型海洋防污涂料AFgreen 500，并通過噴涂工藝涂覆于2個航標(biāo)浮筒水線以下部位，在福建廈門海域2個區(qū)域進(jìn)行應(yīng)用評價(jià)。6個月的應(yīng)用效果表明：在水流較低的內(nèi)灣，該防污涂料相較于目前所用商業(yè)防污涂料具有較好的防污效果;水流較大的外海區(qū)域，該涂料在浮筒側(cè)面表現(xiàn)出較好的防污效果，但在配重桿部位，一側(cè)區(qū)域防污效果較差，另一側(cè)區(qū)域具有一定的防污效果。本次應(yīng)用研究為適用于航標(biāo)浮筒的環(huán)保型防污涂料性能優(yōu)化提供數(shù)據(jù)，同時(shí)推進(jìn)了環(huán)保型防污涂料在航標(biāo)浮筒上的應(yīng)用進(jìn)程，保障海洋經(jīng)濟(jì)綠色可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：航標(biāo);環(huán)保;海洋防污涂料;綠色防污劑

1 研究背景

在海洋環(huán)境中，浮標(biāo)、燈樁等表面經(jīng)常會被海洋生物附著。海洋微生物、藻類和動物在浸海裝備表面附著并造成不利影響的現(xiàn)象被稱為海洋生物污損（marine biofouling）[1]。海洋生物污損對海洋運(yùn)輸、海洋工程、海水養(yǎng)殖業(yè)以及海防安全都會造成嚴(yán)重危害。海洋生物污損還會增加航道浮標(biāo)的累贅，加速浮標(biāo)金屬腐蝕，見圖1。

為保證航標(biāo)達(dá)到“標(biāo)位準(zhǔn)確、燈質(zhì)正常、涂色鮮明、結(jié)構(gòu)良好”的要求，航標(biāo)處都會在浮筒表面涂裝海洋防污涂料，通過其核心組分防污劑的逐步釋放防止海洋生物的污損。海洋防污涂料作為特種涂料，因其在保護(hù)海中人工設(shè)施的重要性，其研發(fā)和應(yīng)用歷來受到重視[2-3]。有機(jī)錫化合物曾被作為防污劑廣泛應(yīng)用于防污涂料，但對許多海洋生物具劇毒，降解緩慢，破壞海洋生態(tài)環(huán)境，國際海事組織（IMO）提出《國際控制船舶有害防污底系統(tǒng)公約》（AFS公約），已于2008年1月1日全面禁用有機(jī)錫防污涂料[4]。雙對氯苯基三氯乙烷（DDT）在我國也曾被大量用于防污涂料生產(chǎn)，在漁船上應(yīng)用較多。目前，我國積極履行《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》，禁止DDT作為海洋防污劑[5]。當(dāng)前，國內(nèi)外主要使用的是氧化亞銅防污劑，然而銅在海洋環(huán)境中不斷累積，也會嚴(yán)重破壞海洋生態(tài)環(huán)境，歐美國家部分港口城市開始限制使用銅基防污涂料的船舶停靠港口[6]。在我國環(huán)保部所發(fā)布的《環(huán)境保護(hù)綜合名錄（2017年版）》中，“含有機(jī)錫防污涂料”“含DDT的船底防污涂料”以及“含氧化亞銅防污涂料”都被列入了“高污染、高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)” 產(chǎn)品。

黨的十九大以后，交通運(yùn)輸部先后印發(fā)《推進(jìn)交通運(yùn)輸生態(tài)文明建設(shè)實(shí)施方案》《全面深入推進(jìn)綠色交通發(fā)展的意見》《交通運(yùn)輸部關(guān)于全面加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)堅(jiān)決打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的實(shí)施意見》等十余項(xiàng)綠色交通政策文件，對交通運(yùn)輸行業(yè)綠色發(fā)展提出了要求和目標(biāo)。

在此形勢下，廈門航標(biāo)處與廈門大學(xué)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作，利用廈門大學(xué)對天然防污產(chǎn)物多年的研究基礎(chǔ)，篩選出了具有優(yōu)異防污性能的天然產(chǎn)物防污劑，并研制出新型的海洋防污涂料，在航標(biāo)上進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

2 新型環(huán)保型防污涂料AFgreen 500制備

天然防污產(chǎn)物是環(huán)保型海洋防污技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域的一個研發(fā)熱點(diǎn)，除了相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道外，美國、歐洲、日本及我國都有相關(guān)專利報(bào)道。前期，技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過涂料成分不同比例配伍，通過海區(qū)掛板試驗(yàn)評價(jià)其防污性能，進(jìn)一步對其各成分及含量細(xì)分優(yōu)化，最終篩選出防污活性較高的涂料配方。針對篩選出的涂料配方，通過砂磨工藝進(jìn)行規(guī)?；苽洌瑫r(shí)檢測涂料黏度、細(xì)度、附著力等各項(xiàng)物理性能，獲得性能優(yōu)異的新型海洋環(huán)保防污涂料AFgreen 500。

本次使用的新型環(huán)保型防污涂是以綠色高效天然防污活性物質(zhì)為防污劑，不含國際禁用防污劑，也不使用銅系化合物等重金屬，不損害海洋生態(tài)環(huán)境。

3 新型環(huán)保防污涂料在航標(biāo)浮筒上的應(yīng)用

本次研究共涂裝4個航標(biāo)浮筒，實(shí)驗(yàn)組2個浮筒涂裝自主研制的環(huán)保型防污涂料 AFgreen 500，對照組2個浮筒涂裝某品牌無錫自拋光共聚物防污漆。

2020年7月22日，在廈門航標(biāo)處漳州保養(yǎng)基地開展涂裝工作，按照產(chǎn)品技術(shù)要求，浮筒先涂裝防銹底漆和連接漆，待干燥后涂裝防污漆，根據(jù)防污漆涂裝后的漆膜厚度測量結(jié)果，扣除底漆和連接漆的平均厚度260 μm，防污涂料施工厚度基本符合產(chǎn)品技術(shù)要求，見表1。

同日，結(jié)合年度起吊任務(wù)，“海巡1630”輪將4個浮筒拋設(shè)到廈門水域。56號和57號航標(biāo)在同一水域，804和805號航標(biāo)在同一水域。計(jì)劃每6個月對浮筒水下以下部位的污損生物附著情況進(jìn)行觀察，計(jì)算污損覆蓋率，評價(jià)防污涂料的防污效能，見圖2。

4 結(jié)果與討論

2021年1月18日，廈門航標(biāo)處“海巡1630”輪對浮筒進(jìn)行了起吊。項(xiàng)目人員對防污性能進(jìn)行評價(jià)。

經(jīng)過現(xiàn)場察看發(fā)現(xiàn)，對照組的56號浮筒筒體側(cè)表面已被大量硬質(zhì)污損生物藤壺所覆蓋，污損面積達(dá)20%，涂裝自主研發(fā)防污涂料的57號浮筒筒體側(cè)表面則未見明顯硬質(zhì)污損生物附著。但56號筒體下表面以及配重桿位置只有少量藤壺附著，57號則相反，有大量的雙殼類已經(jīng)苔蘚類生物附著，污損面積達(dá)50%，而且明顯呈現(xiàn)兩極分化現(xiàn)象，一側(cè)長滿污損生物，另一側(cè)污損生物較少。

804號航標(biāo)的側(cè)面以及底面和配重桿均被大量藤壺所污損，防污效果較差，污損面積達(dá)60%以上，而805號航標(biāo)所有水下區(qū)域均未見到明顯污損生物附著，防污效果優(yōu)異。

分析原因： 56號和57號投放區(qū)域水流較大，804號和805號航標(biāo)所投放的區(qū)域?qū)儆趦?nèi)灣，水流較小。對照組屬于自拋光材料，高水流更利于涂料的拋光，故56號浮筒配重桿部位防污效果較好。筒體側(cè)面由于光照充足，附著了大量藻類，影響涂層的拋光效果，因此藻類附著后，大量的硬質(zhì)污損生物也會附著，從而使該涂料喪失防污效果。804號航標(biāo)所處位置水流較小，更不利于涂層的拋光，6個月該涂層表面已被大量藤壺所污損，因此該類型涂料在航標(biāo)浮筒上應(yīng)用具有一定的局限性。

自主研發(fā)的防污涂料屬于CDP類型防污涂料，水流的大小對防污效果沒有顯著的影響。從805號航標(biāo)浮筒的防污效果來看，自主研發(fā)的防污涂料靜態(tài)防污性能較為優(yōu)異，6個月基本沒有污損生物附著。57號浮筒側(cè)面相較于對照組6個月的防污性能較為優(yōu)異，未見明顯硬質(zhì)污損生物附著，只有一層生物膜。但配重桿及浮筒下表面一側(cè)長滿污損生物（雙殼類和苔蘚類），另一側(cè)污損生物較少，可能是由于涂裝過程中部分區(qū)域的漆膜厚度未達(dá)到預(yù)定要求，施工測量膜厚選擇的測量位點(diǎn)不夠造成的。后期試驗(yàn)對該類型涂料的施工一定要嚴(yán)格控制，避免由于施工問題而引起防污效果不理想，見圖3—圖7。防污涂料在航標(biāo)上應(yīng)用6個月的大型污損生物覆蓋率，見表2。

5 結(jié) 論

本應(yīng)用研究利用已篩選的具優(yōu)異防污性能的天然產(chǎn)物防污劑，研制新型環(huán)保型防污涂料，通過對涂料中天然產(chǎn)物釋放規(guī)律的研究，研發(fā)的施工工藝將涂料示范應(yīng)用于航道浮標(biāo)上，航標(biāo)浮筒上整體具有較好的防污效果。在保障船舶航行安全的同時(shí)，也做到讓海洋更清潔，讓生態(tài)更和諧，減輕了航標(biāo)對環(huán)境的不良影響，走綠色交通的可持續(xù)發(fā)展道路。

實(shí)驗(yàn)證明，新型環(huán)保海洋防污涂料環(huán)保涂料具有性價(jià)比高、防污效果好和對環(huán)境無污染的優(yōu)勢，符合新形勢的監(jiān)管要求和政策規(guī)定，具備推廣價(jià)值。由于本次對照實(shí)驗(yàn)時(shí)間較短，只有半年時(shí)間，后續(xù)需要進(jìn)一步跟蹤研究，繼續(xù)優(yōu)化涂料配方，使之成為更成熟、更有競爭力的產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1] Qian PY， Li ZR， Xu Y， Li YX， Fusetani N. Marine natural products and their synthetic analogs as antifouling compounds： 2009-2014.Biofouling， 2015， 31： 101-122.

[2] Almeida E， Diamantino TC， Sousa O. Marine paints： The particular case of antifouling paints. Progress in Organic Coatings， 2007， 59： 2-20.

[3] Chambers LD， Stokes KR， Walsh FC， Wood RJK. Modern approaches to marine antifouling coatings. Surface & Coatings Technology， 2006， 201： 3642-3652.

[4] Dafforn KA， Lewis JA， Johnston EL. Antifouling strategies： History and regulation， ecological impacts and mitigation. Marine Pollution Bulletin， 2011， 62： 453-465.

[5] 梅承芳，陳進(jìn)林，田亞靜，梁燕珍，梁慧君，馬連營，孫國萍，許玫英，欒天罡，曾國驅(qū). 防污漆中活性物質(zhì)海洋環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評估關(guān)鍵技術(shù)探討. 生態(tài)毒理學(xué)報(bào)， 2015， 10：66-80.

[6] Thomas KV & Brooks S. The environmental fate and effects of antifouling paint biocides. Biofouling， 2010， 26： 73-88.