5.4.3.1 橋梁碼頭

    1. 開展國內(nèi)碼頭微生物腐蝕與污損調(diào)查。中國港口碼頭行業(yè)正處在產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)張期，港口碼頭泊位大型化、專業(yè)化程度正進(jìn)一步提升，各港碼頭的腐蝕狀態(tài)和腐蝕防護(hù)手段差異明顯。隨著碼頭港口基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入的不斷增加，對我國碼頭的微生物腐蝕及污損狀況的了解就變得尤為重要。我們應(yīng)該通過系統(tǒng)的調(diào)查對微生物腐蝕所造成的損失有一個比較準(zhǔn)確的估計，以便進(jìn)一步尋求控制微生物腐蝕及污損的對策和措施。

    2. 系統(tǒng)研究微生物腐蝕與污損機(jī)理。污損生物的附著必然會改變生物體與材料表面的作用過程。如SRB、鐵細(xì)菌等海洋腐蝕微生物的附著，自身代謝導(dǎo)致陰極去極化，破壞金屬表面保護(hù)層，引發(fā)局部腐蝕；污損生物在鋼等材料表面附著，使金屬的腐蝕加劇，同時，污損生物會破壞金屬表面的涂層，使金屬裸露而導(dǎo)致金屬的腐蝕；有石灰外殼的污損生物覆蓋在金屬表面，改變了金屬表面的局部供氧，形成氧濃差電池而加劇腐蝕；一些藻類由于光合作用產(chǎn)生氧氣，增加水中的溶解氧的濃度，從而加速金屬的腐蝕。因此，加強(qiáng)對微生物腐蝕與污損機(jī)理的研究對我們深入了解微生物腐蝕污損機(jī)理，合理調(diào)整防腐防污手段是非常有必要的。

    3. 開發(fā)微生物腐蝕過程早期監(jiān)測技術(shù)。腐蝕監(jiān)檢測技術(shù)又是研究金屬腐蝕速率和機(jī)理的重要手段，目前較成熟的腐蝕檢測方法有電阻法，線性極化法，電位法和超聲波測厚法。然而這些方法應(yīng)用于微生物腐蝕監(jiān)測時卻受到限制，且附著生物會對檢測信號產(chǎn)生干擾影響。在港口碼頭領(lǐng)域目前檢測微生物腐蝕唯一方法就是通過肉眼觀察，這種方法受環(huán)境條件的限制且具有嚴(yán)重的滯后性。

    4. 開發(fā)綠色環(huán)保型防污涂料。隨著對傳統(tǒng)有毒海洋防污技術(shù)的禁止使用，世界各國開始重視高效海洋防污技術(shù)開發(fā)。要開發(fā)一種有效的防污技術(shù)，首先要面對的一個重大難題就是生物污損具有典型的生物學(xué)特點，即污損生物種類的多樣性、生物附著行為的多樣性、不同生物附著機(jī)制的多樣性。

    5.4.3.2 海洋平臺

    1. 我國海域遼闊，不同海域、不同位置處腐蝕污損生物種類不同，在實際海洋平臺進(jìn)行生物污損防護(hù)過程中，應(yīng)考慮海洋平臺實際服役環(huán)境中污損生物優(yōu)勢物種的差異，有針對性地選擇生物污損防護(hù)技術(shù)。

    2. 我國海岸線較長，南北海域污損生物種類隨季節(jié)變化差異明顯，我國南方海域常年污損嚴(yán)重，而北方海域冬季沒有污損發(fā)生，在實際海洋平臺污損防護(hù)過程中，北方海域可根據(jù)季節(jié)變化實施間斷性污損防護(hù)，例如：在使用電解防污技術(shù)時，北方海域冬季可停止使用，以減少能量損耗。

    3. 盡管我國已開展我國典型海域污損生物種類分布等相關(guān)調(diào)查研究，但目前所采集的數(shù)據(jù)分散，難以對我國海洋平臺污損防護(hù)技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用提供支撐，有必要建立涵蓋我國典型海域污損生物分布、種類等信息的數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為我國不同海域海洋平臺污損防護(hù)技術(shù)的選擇與應(yīng)用提供依據(jù)。

    4. 海洋環(huán)境中生存著大量的腐蝕污損生物，但目前微生物腐蝕污損機(jī)制研究僅集中在幾種典型的腐蝕污損生物，其他生物的腐蝕污損機(jī)制還不清楚。另外，目前研究多集中在污損生物對金屬基體的腐蝕污損作用，而在某些實際環(huán)境中，腐蝕污損生物直接附著在涂層表面，并與涂層直接接觸作用，但微生物對涂層的破壞作用還不明晰。因此，有必要加強(qiáng)不同物種的腐蝕污損生物機(jī)制、污損生物對涂層破壞作用等方面的研究，為海洋污損防護(hù)技術(shù)開發(fā)提供依據(jù)。

    5.4.3.3 船舶

    1. 大力發(fā)展環(huán)境友好防污技術(shù)，提升國內(nèi)防污涂料技術(shù)水平，趕超國際先進(jìn)，增加工程實踐機(jī)會，打破國外技術(shù)壟斷。

    2. 基于環(huán)境保護(hù)，探求基于微生物自身生理特點的環(huán)境友好防治方法，研究由某種細(xì)菌產(chǎn)生的能夠起保護(hù)作用的再生的聚合物生物膜，如可以使用某種磁性細(xì)菌來移走浮游、沒有磁性而加速腐蝕的細(xì)菌，另一種方法是利用SOB和SRB用來激活光電陽極（photoanode），分解水，產(chǎn)生氫和氧，提供微生物電池所需能量，降低微生物腐蝕。

    3. 船舶生物腐蝕污損由于發(fā)生于不同的環(huán)境條件下，所以其控制技術(shù)也不盡相同，目前還沒有任何一種方法可以解決所有的船舶生物腐蝕污損防護(hù)問題。根據(jù)現(xiàn)場條件、環(huán)境特點和生物種群特征聯(lián)合采用多種防護(hù)措施是當(dāng)前最優(yōu)行之有效的船舶生物腐蝕污損防護(hù)措施。同時由于船舶生物腐蝕污損既涉及到腐蝕方面的理論，又涉及到生物方面的理論，涵蓋了材料科學(xué)、電化學(xué)、生物學(xué)和表面化學(xué)等學(xué)科的知識，所以必須進(jìn)行大量的跨學(xué)科的研究才能找到有效的控制船舶生物腐蝕污損的方法。現(xiàn)在發(fā)展高效低污染殺菌劑，培養(yǎng)低廉高效的競生微生物，發(fā)展新的陰極保護(hù)技術(shù)，以及尋找耐船舶生物腐蝕污損材料等方面將是今后本領(lǐng)域研究工作的重點。

    4. 首先在充分認(rèn)識船舶生物腐蝕污損研究重要性的基礎(chǔ)，充分借鑒國外成功的經(jīng)驗，系統(tǒng)分析我國海洋環(huán)境下船舶不同結(jié)構(gòu)發(fā)生生物污損腐蝕的可能性，對于已經(jīng)發(fā)現(xiàn)明顯生物腐蝕污損的部位要深入分析生物腐蝕污損發(fā)生發(fā)展機(jī)制，在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)防護(hù)措施控制生物腐蝕污損，保障船舶設(shè)備正常運(yùn)行；

    5. 燃油和潤滑系統(tǒng)的微生物腐蝕污損問題目前還未受到充分重視，在此方面要加強(qiáng)對商品燃油和潤滑油中微生物污染的控制，從源頭上防止微生物腐蝕污損，并且盡快形成相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；

    6. 采用現(xiàn)場實驗與實驗室篩選相結(jié)合的手段，充分認(rèn)識船艙內(nèi)部不同部位水環(huán)境微生物腐蝕機(jī)理，評價材料耐微生物腐蝕性能。

    7. 利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，加強(qiáng)對生物膜結(jié)構(gòu)成分以及微生物在生物膜下的生長代謝機(jī)理的研究，還可用熱力學(xué)理論、擴(kuò)散理論和模糊邏輯學(xué)等方法，引入或建立數(shù)學(xué)模型，加深對微生物腐蝕的認(rèn)識。

    5.4.3.4 清潔能源

    1. 相對于橋梁碼頭、海洋平臺、碼頭等行業(yè)，潮汐發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、核電等清潔能源行業(yè)起步晚，國內(nèi)外有關(guān)該行業(yè)的海洋生物腐蝕污損的報道還很少。清潔能源行業(yè)的海洋生物腐蝕污損與橋梁碼頭等行業(yè)的既有相同之處，比如可能存在季節(jié)性、海域性等時空分布特征，但由于該行業(yè)的各部位處于強(qiáng)的電磁場中，電磁場對海洋生物腐蝕污損的影響如何，其是否影響腐蝕污損生物的時空分布，是否對附著生物具有物種選擇性，是否影響生物膜的結(jié)構(gòu)等都是該行業(yè)面臨的新問題。因此，與橋梁碼頭等行業(yè)相似，需要對該行業(yè)的海洋生物腐蝕污損情況進(jìn)行調(diào)查，以為后續(xù)防護(hù)方法的使用提供指導(dǎo)。

    2. 需要加強(qiáng)清潔能源行業(yè)的海洋微生物腐蝕機(jī)理研究。潮汐發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、核電電場的構(gòu)建涉及大量不同種類的材料，且考慮安全性等問題，不銹鋼、青銅、黃銅、鈦材等都有所涉及。目前大多數(shù)海洋微生物腐蝕機(jī)理研究以碳鋼為主，而海洋微生物對不銹鋼等材料的作用機(jī)制與碳鋼的可能存在差異，實際行業(yè)環(huán)境中微生物作用下這類材料的腐蝕行為會發(fā)生為怎樣的變化，其腐蝕速率、安全服役壽命與碳鋼的差異有多大，是否有必要采用這些高成本的材料，只有通過研究對這些問題解答才能促進(jìn)該行業(yè)安全快速發(fā)展。

    3. 經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好防腐防污技術(shù)的使用。目前清潔能源行業(yè)的海洋生物腐蝕污損防護(hù)手段往往借用橋梁碼頭等行業(yè)的，因而與這些行業(yè)相同，也存在對經(jīng)濟(jì)高效環(huán)保防腐措施的期求。

    5.4.3.5 海底管道

    隨著全球石油資源的不斷開采，石油的儲存量已經(jīng)越來越少，而人們?yōu)榱颂岣卟捎偷男剩瑢窈箝_發(fā)的油田殺菌技術(shù)就提出了更高的要求：

    1. 加強(qiáng)機(jī)理的研究。由于海底管道輸送介質(zhì)的特殊性，管道內(nèi)環(huán)境隨著管道內(nèi)輸送介質(zhì)的變化而變化，導(dǎo)致管道內(nèi)部微生物種群非常復(fù)雜，要想充分徹底解決海底管道內(nèi)微生物腐蝕與污損問題，首先要充分揭示微生物在海底管道內(nèi)壁附著和腐蝕機(jī)理，為采用合適的殺菌技術(shù)提供充足的理論依據(jù)。例如，根據(jù)研究資料現(xiàn)在對殺菌劑機(jī)理的認(rèn)識有兩方面：一方面是微生物細(xì)胞壁上存在的基團(tuán)通常帶負(fù)電，可以與帶正電荷的表面活性劑發(fā)生親和作用，將微生物吸附在表面活性劑的表面達(dá)到除菌的作用；另一方面是表面活性劑可以滲透進(jìn)入吸附過來的微生物細(xì)胞表層，破壞細(xì)菌蛋白質(zhì)，使其發(fā)生變質(zhì)現(xiàn)象。今后更多殺菌劑的研發(fā)，必須首先了解相應(yīng)殺菌劑的理論知識，明白其殺菌機(jī)理，這樣才能夠更有力地推動殺菌劑的發(fā)展。

    2. 環(huán)境友好。無論是哪種殺菌技術(shù)，環(huán)境友好是必不可少的。目前綠色水處理化學(xué)藥劑是目前研制新型殺菌劑的熱點，因為常規(guī)的殺菌劑對人類和水生物都有不同程度的毒害性，并且可以在環(huán)境中積累，對環(huán)境構(gòu)成了長期的危害。而水處理藥劑的環(huán)境友好除了考慮水處理劑本身化學(xué)成分對環(huán)境不構(gòu)成威脅外，還應(yīng)該考慮水處理劑生產(chǎn)所用的原材料、反應(yīng)方式、反應(yīng)條件等的環(huán)境友好。

    3. 一劑多效。研究開發(fā)的新型多功能油田用殺菌劑，和防污防腐涂層等。除了要求殺菌劑，或防污防腐涂層本身具有較高的殺菌效果外，最好還應(yīng)該兼有分離污垢的能力與滲透能力，這樣能夠做到對細(xì)菌的全面清除，從而提高殺菌效果并且能夠延長殺菌劑的有效期。

    4. 開發(fā)新產(chǎn)品。油田目前廣泛使用的氯類，溴類、季銨鹽等殺菌劑都存在許多缺點，針對這一問題，研究人員應(yīng)開發(fā)一些含有機(jī)硫、多官能團(tuán)（同時含有氮、磷、硫、雜環(huán)）等低泡、水溶性和配伍性都好的新型多功能殺菌劑，增大殺菌劑的使用范圍、提高殺菌劑的使用效果、減少殺菌劑的環(huán)境污染。

    5. 加強(qiáng)各種技術(shù)之間的聯(lián)用。每一種殺菌技術(shù)都有其優(yōu)點和缺點，通過各種殺菌技術(shù)之間的聯(lián)用，能夠起到取長補(bǔ)短的效果。

    5.4.3.6 海水養(yǎng)殖

    中國沿海各養(yǎng)殖海區(qū)的污損生物均以甲殼動物、軟體動物、多毛類、水螅和藻類等為主，其中藻類主要出現(xiàn)在水線附近，而網(wǎng)紋藤壺則在華南沿海污損生物群落中占絕對優(yōu)勢；太平洋側(cè)花海葵、多室草苔蟲、華美盤管蟲、翡翠貽貝等種類為南海和東海養(yǎng)殖海區(qū)的優(yōu)勢種；黃海和渤海的污損生物優(yōu)勢種組成較為相似，海筒螅、紫貽貝和柄瘤海鞘等種類的出現(xiàn)頻率很高，且生物量較大；至于滸苔、葡莖草苔蟲等廣溫種類，在四個海區(qū)均為常見種甚至占優(yōu)勢。考慮到無柄蔓足類（藤壺）和雙殼類（貽貝、牡蠣）等硬性污損生物的危害程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它種類，故應(yīng)是著重關(guān)注的防除對象。

    要有效地防止污損生物附著，減輕其危害，促進(jìn)相關(guān)海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須通過多方探索和比較，選擇經(jīng)濟(jì)可行的優(yōu)化防治手段和控制策略。掌握污損生物群落結(jié)構(gòu)特點，揭示其形成和發(fā)展規(guī)律，闡明海洋生物附著機(jī)理及天然防污作用機(jī)制，是研究開發(fā)高效環(huán)保防污途徑的前提。為促進(jìn)持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境和人類健康等因素的互動和統(tǒng)一，以生物技術(shù)和生物防治手段為基礎(chǔ)的新興污損生物防除方法在海水養(yǎng)殖領(lǐng)域?qū)⒕哂袠O為廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

    大型抗風(fēng)浪深水網(wǎng)箱將網(wǎng)箱養(yǎng)殖范圍擴(kuò)大到水深15~40 m的開放式海域，具有改善養(yǎng)殖條件、減輕環(huán)境壓力、提高養(yǎng)殖對象品質(zhì)等優(yōu)勢，是海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。然而，由于遠(yuǎn)岸開闊海域的生物污損狀況遠(yuǎn)比內(nèi)灣和近岸淺水區(qū)嚴(yán)重，故深水網(wǎng)箱的防污措施除了采用環(huán)保防污涂料外，還可根據(jù)污損生物附著狀況進(jìn)行機(jī)械清除或更換網(wǎng)衣，另外，合理的養(yǎng)殖品種結(jié)構(gòu)在一定程度上也可避免網(wǎng)衣被生物大量附著。基于黑鯛適溫適鹽性廣，移動范圍小，以藻類、多毛類、甲殼類和貝類為主要食物也應(yīng)是深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖比較理想的防污混養(yǎng)備選對象。

    總之，為了經(jīng)濟(jì)、安全、有效地解決和控制海洋水產(chǎn)設(shè)施污損生物附著的危害，在開展直接為生產(chǎn)實踐和經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的應(yīng)用研究同時，還需進(jìn)一步注重基礎(chǔ)研究的投入，促進(jìn)兩者的協(xié)調(diào)發(fā)展，通過對優(yōu)勢種生物學(xué)特性和附著機(jī)理的了解，借助生命科學(xué)領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展成果，結(jié)合物理、化學(xué)及材料科學(xué)等多個學(xué)科的交叉、滲透，研究開發(fā)出既能被環(huán)境接受、又能從根本上徹底解決水產(chǎn)設(shè)施生物污損這一難題的方法和技術(shù)，促進(jìn)我國海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。