粟毅

中國(guó)積極發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)，但海洋生物污染是限制海洋開(kāi)發(fā)的主要因素之一，對(duì)船舶、船塢等水下設(shè)施的生活和服務(wù)性能有很大的負(fù)面影響。海洋污損是海洋污損生物造成的損失。海洋生物的污染防止技術(shù)被稱為公害防止技術(shù)[1]。根據(jù)調(diào)查報(bào)告書(shū)，世界上棲息著4000多種海洋生物，在中國(guó)沿海地區(qū)發(fā)現(xiàn)并記錄有614種海洋生物，其中最重要的是藻類、水蛇、外肛門(mén)動(dòng)物、貝殼、藤壺、海苔等[2]。海洋污損生物的附著顯著地限制了海洋資源的開(kāi)發(fā)和利用，船體底部生長(zhǎng)的牡蠣、紫色貽貝和大型海藻，將會(huì)腐蝕船的船體，縮短船的使用年限。而海洋鉆井動(dòng)物則會(huì)損傷木船和船塢。切斷機(jī)器和設(shè)備的海水管道。

目前海洋防污中一個(gè)主流的研究方向是光催化增強(qiáng)海洋防污性能，基于此，各個(gè)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)不同種類物質(zhì)展開(kāi)研究。比如由哈爾濱工程大學(xué)教育部超光材料與表面技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室?guī)ьI(lǐng)研究的Bi5O7I與氟化聚合物（Zfp）組成的新型復(fù)合膜[1]，可以達(dá)到99%以上的殺菌率。中國(guó)科學(xué)院大學(xué)（中國(guó)科學(xué)院海洋研究所）的張?chǎng)我訧nVO4為單體，結(jié)合Ag VO3和Bi VO4材料形成性能優(yōu)良的異質(zhì)結(jié)，對(duì)海水中典型的微生物以及塔瑪亞歷山大藻有著一定的抑制作用[2]。但是光催化有著諸多限制，首先是光腐蝕，光催化劑分解有機(jī)物沒(méi)有選擇性，負(fù)載催化劑的材料本身也會(huì)遭到分解，比如含有部分有機(jī)物的木制結(jié)構(gòu)，一旦催化粒子脫落，材料就失效了[3].其次是光催化反應(yīng)對(duì)光源的選擇性很強(qiáng)，只能在紫外光作用下反應(yīng)，在沒(méi)有光照或光照很弱的深海區(qū)域沒(méi)有辦法使用，這也在一定程度上限制了催化效率[4]。

同時(shí)為了避免防污涂料對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的破壞影響，當(dāng)前生態(tài)友好海洋防污體系的研究主要聚焦在防污材料和防污劑上[5].主要有以下幾種防污材料：

1.有機(jī)硅基污損脫附型防污材料。如大連海事大學(xué)的邱武高團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了有機(jī)硅海洋防污涂層研究[6].該材料優(yōu)點(diǎn)是不含殺生劑，有較高的環(huán)境友好性。缺點(diǎn)是該材料機(jī)械強(qiáng)度低、基底粘附力弱，對(duì)防污性能的發(fā)揮需要船只高航速，在靜態(tài)條件下防污效果較差[7]。對(duì)硅藻的脫附能力較弱，在強(qiáng)水流沖刷下也難以去除。目前該類材料僅應(yīng)用于一些特殊場(chǎng)合。

2.兩親性聚合物防污材料，如上海大學(xué)材料研究所微結(jié)構(gòu)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的田澍團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了含氟兩親性聚合物刷構(gòu)筑及防污應(yīng)用研究進(jìn)展[7].該材料防污機(jī)理尚未完全明確[7]。如何使得兩親性聚合物材料在海水中具有廣泛的抗污性和維持長(zhǎng)久的穩(wěn)定性，不因溶解膨脹喪失力學(xué)性能，是仍需解決的一大技術(shù)難點(diǎn)[8]。

3.抗蛋白吸附材料.如海洋腐蝕與防護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的張金偉團(tuán)隊(duì)研究了抗蛋白吸附材料及其在海洋防污領(lǐng)域的應(yīng)用前景[8].針對(duì)這類材料，目前主要研究的是PEG和兩性離子聚合物，雖然這兩種材料實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出優(yōu)異的抗污性能。但目前尚無(wú)成功的海洋實(shí)驗(yàn)報(bào)道，在復(fù)雜多變的海洋環(huán)境中是否依然長(zhǎng)期有效仍有待檢驗(yàn)。

4.表面微結(jié)構(gòu)材料.比如哈爾濱工業(yè)大學(xué)的劉雅薇團(tuán)隊(duì)研究了PES膜表面納微結(jié)構(gòu)構(gòu)筑及抗污染作用[9].這樣的微觀結(jié)構(gòu)表面的制造是復(fù)雜的，成本高，大規(guī)模的應(yīng)用是困難的，難以維持長(zhǎng)期海水的穩(wěn)定性，完全依賴于表面微觀結(jié)構(gòu)的防止污垢的實(shí)用性。實(shí)際上，污染生物也是靜止的，或者長(zhǎng)時(shí)間接觸到海洋生物的表面。為了防止生物污染，表面的自我釋放和分泌活性物質(zhì)的生物學(xué)特性的組合具有廣泛的前景。

總的來(lái)說(shuō)，海洋防污的研究方向已經(jīng)從原來(lái)采用化學(xué)物質(zhì)對(duì)微生物進(jìn)行毒殺，轉(zhuǎn)變到現(xiàn)在的采用無(wú)毒無(wú)害的仿生結(jié)構(gòu)，附著在船體基體表面，對(duì)微生物的附著生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。由于海洋中的藻類和微生物多種多樣，單一的防污手段難以進(jìn)行全面的抑制，今后的研究方向會(huì)更加注重多元防污結(jié)構(gòu)之間的協(xié)同工作，探究多種手段之間的聯(lián)合防污。

參考文獻(xiàn)：

[1]Zhang Linlin，Sha Jianang，Chen Rongrong，Liu Qi，Liu Jingyuan，Yu Jing，Zhang Hongsen，Lin Cunguo，Wang Jun. Three-dimensional flower-like shaped Bi₅O₇I particles incorporation zwitterionic fluorinated polymers with synergistic hydration-photocatalytic for enhanced marine antifouling performance.[J]. Journal of hazardous materials，2020，389.

[2]張?chǎng)?InVO_4的可控制備及其光催化防污活性的研究[D].中國(guó)科學(xué)院大學(xué)（中國(guó)科學(xué)院海洋研究所），2018.

[3]李科.海洋沖刷腐蝕及生物污損環(huán)境下的鋅基復(fù)合鍍層的改性研究[D].中國(guó)科學(xué)院大學(xué)（中國(guó)科學(xué)院海洋研究所），2018.

[4]Z-機(jī)制WO_3（H_2O）_（0.333）/Ag_3PO_4復(fù)合材料的制備及其增強(qiáng)光催化活性和穩(wěn)定性（英文）[J].催化學(xué)報(bào)， 2019， 40（03）：99-107.

[5]葉章基，陳珊珊，馬春風(fēng)，等.新型環(huán)保海洋防污材料 研究進(jìn)展[J].表面技術(shù)， 2017， 46（12）： 62-70.

[6]邱武高.有機(jī)硅海洋防污涂層研究[D].大連海事大學(xué)，2011.

[7]田澍，劉文慶，劉志雄，等.含氟兩親性聚合物刷構(gòu)筑及防污應(yīng)用研究進(jìn)展[J].表面技術(shù)，2017， 046（011）：110-115.

[8]張金偉，藺存國(guó)，許風(fēng)玲，et al.抗蛋白吸附材料及其在海洋防污領(lǐng)域的應(yīng)用前景[J].材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用， 2013， 028（003）：123-126.

[9]劉雅薇.PES膜表面納微結(jié)構(gòu)構(gòu)筑及抗污染作用研究[D].2015.