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        新型防污手段對(duì)船舶污損生物影響的研究進(jìn)展*

        2021-12-24 18:17:44王珊珊張瑞標(biāo)
        南方農(nóng)機(jī) 2021年7期
        關(guān)鍵詞:污損電解水次氯酸鈉

        王珊珊 , 張瑞標(biāo)

        (1.威海海洋職業(yè)學(xué)院,山東 威海 264300;2.山東省海洋經(jīng)濟(jì)藻類(lèi)資源開(kāi)發(fā)與利用工程技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心,山東 威海264300;3.山東省船舶控制工程與智能系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心,山東 威海 264300)

        污損生物是造成船舶損傷的主要因素,近年來(lái),污損生物問(wèn)題已引起廣泛重視,眾多學(xué)者開(kāi)始從多方面研究船舶污損生物的防治方法,也研究出了多種防污方法,例如:涂刷防污漆、人工或機(jī)械清除法、采用防污材料制作結(jié)構(gòu)物、電解水、電解重金屬等,但有些方法污染較重,而其中較為環(huán)保的防護(hù)措施主要有電解海水、細(xì)菌黏膜、微生物產(chǎn)電等。本文綜合敘述了船舶污損生物的特點(diǎn)以及各類(lèi)電解海水、細(xì)菌黏膜、微生物產(chǎn)電等多種新型環(huán)保防污措施的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展。

        1 船舶污損生物的附著機(jī)理、特點(diǎn)及影響因素

        船舶長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)入海水中,會(huì)發(fā)生一系列的物理、化學(xué)等作用,在船體表面易形成一層細(xì)菌黏膜[1],其具有一定的強(qiáng)度和黏性,船體容易滋生大量附著物,比如牡蠣、藤壺、貽貝、各種藻類(lèi)等。污損生物的附著會(huì)增加船舶的阻力,造成船舶能耗的增加[2],而且部分污損生物會(huì)分泌酸性黏結(jié)性物質(zhì)[3],亦會(huì)對(duì)船體造成腐蝕,縮短船舶的使用年限[4-7],所以,污損生物的附著是一直困擾船舶的難題。

        危害船舶的海洋生物種類(lèi)多達(dá)2 000多種,常見(jiàn)的有100多種,船舶污損生物的種類(lèi)及數(shù)量,受多種因素的影響,例如溫度、水深、鹽度、海域、停泊時(shí)間等。一般水溫高的海域,附著生物數(shù)量多,例如我國(guó)南方海域附著生物的種類(lèi)及數(shù)量一般高于北方水域;隨著水深的增加,附著生物的數(shù)量逐漸增多;停泊時(shí)間越長(zhǎng),附著的污損生物數(shù)量越多;且隨著季節(jié)的變化,污損生物的種類(lèi)也會(huì)發(fā)生變化。

        2 常用海洋污損生物防除技術(shù)

        2.1 物理方法

        本方法一般采用物理手段,如機(jī)械清除、曝曬、加熱、紫外線(xiàn)等方法[8]。此方法污染較小,但工作量較大,需時(shí)較長(zhǎng),需投入大量人力,易造成成本增加。鄭曉濤等[9]研究超聲波防污技術(shù),通過(guò)在液體中施加超聲波產(chǎn)生微小氣泡,而微小氣泡在形成及破裂過(guò)程中會(huì)發(fā)生一系列變化,通過(guò)此過(guò)程可殺死污損生物。此過(guò)程殺滅效果顯著,且持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)殺滅效果越好,但可能會(huì)對(duì)其他海洋生物造成傷害。

        2.2 化學(xué)手段

        本方法是采用化學(xué)物質(zhì)起到防止或者滅殺的作用,抑制或者干擾污損生物的附著。一般采用的方法主要有涂防污漆、防污橡膠、電解法等[10],也有通過(guò)直接向海水中加入具有毒性的化學(xué)物質(zhì),直接滅殺污損生物,常用化學(xué)物質(zhì)有次氯酸鈉、臭氧、二氧化氯等,但有些物質(zhì)會(huì)對(duì)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質(zhì)來(lái)防止污損生物。例如有機(jī)酸、酯類(lèi)酚類(lèi)等,該類(lèi)生物制劑具有良好的環(huán)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,例如生物防污劑涂料、仿生涂料等。生物防污劑涂料主要采用海洋藻類(lèi)及珊瑚等生物的有機(jī)粗提物和次生代謝產(chǎn)物對(duì)污損生物的幼蟲(chóng)起抑制作用[11-14]。而仿生涂料則主要是利用海洋大型哺乳動(dòng)物自身防污的特點(diǎn),研究其機(jī)理,制造出的放生涂料[10]。仙藻、具鉤柏桉藻、針葉藻、鋸齒葉水絲草的提取物以及海洋紅藻的次級(jí)代謝產(chǎn)物等都具有一定的抑制海洋污損生物和細(xì)菌附著的功能[15-19]。水解酶的水解特性亦被廣泛應(yīng)用到污損生物防除中[20]。

        3 電解及微生物防污技術(shù)

        3.1 電解防污技術(shù)

        3.1.1 電解水防污

        海水中含有大量氯化鈉,海水電解可生成次氯酸鈉,而次氯酸鈉具有良好的消毒殺菌作用,能夠殺死污損生物。但該種方式需要注意次氯酸鈉的濃度,若濃度過(guò)大,易造成對(duì)金屬船體的腐蝕[21]。

        3.1.2 電解銅鋁防污系統(tǒng)

        本系統(tǒng)是通過(guò)電極產(chǎn)生的銅離子與氯離子形成配位離子,而電解鋁離子則形成氫氧化鋁絮狀沉淀,具有良好的吸附性,能夠形成一層保護(hù)膜[22]。

        3.1.3 電解海水—銅鋁陽(yáng)極聯(lián)合防污

        本方法綜合采用了電解水和電解銅鋁系統(tǒng),可有效避免有效氯濃度過(guò)大對(duì)金屬船體產(chǎn)生腐蝕,而且具有良好的防污效果[23]。該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)環(huán)境污染小,操作簡(jiǎn)便,防污效果較好,但成本較高[24]。

        3.2 微生物防污技術(shù)

        紀(jì)偉尚等[25]研究硫桿菌防污機(jī)理發(fā)現(xiàn),硫桿菌針對(duì)藤壺、海鞘、石灰蟲(chóng)等具有較好的抑制作用,但由于硫酸桿菌的防污機(jī)理受到海水中硫元素的含量較少的影響,其防污作用會(huì)受到一定抑制。高運(yùn)華等[26]通過(guò)研究防污漆,從其表面分離出具有抑制污損生物附著的細(xì)菌菌株,合成人工細(xì)菌黏膜,具有一定的防污作用,但抑制時(shí)間及效果有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

        海洋生物資源豐富,近年來(lái),從海洋生物中提取抑制污損生物的研究越來(lái)越多。海綿是海洋中常見(jiàn)的生物,但從海綿中能夠分離出抑制藤壺附著的細(xì)菌[27]。而石莼表面亦可分離得到能夠抑制藤壺附著的假交替單胞菌[28]。伸長(zhǎng)海條藻、齒緣墨角藻、馬尾藻等能夠分離出具有抑制部分海洋污損細(xì)菌附著的菌株[29-30]。

        4 結(jié)論

        縱觀(guān)國(guó)內(nèi)外對(duì)新型防污手段的研究,與傳統(tǒng)防污手段相比,在清除效率、環(huán)境污染等方面均有了較大突破,例如,物理、化學(xué)手段相結(jié)合的超聲波防污法,以及利用電解水、銅鋁等的電解防污法。而生物防污法則有了較大突破,主要包括各種海洋生物的提取物、分離菌株或次生代謝產(chǎn)物等,此類(lèi)方法是充分利用海洋資源,避免了環(huán)境污染,且實(shí)現(xiàn)了資源的多重利用,有利于我國(guó)海洋產(chǎn)業(yè)的和諧健康發(fā)展,遵循了國(guó)家的可持續(xù)開(kāi)發(fā)理念。

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