一、前 言：海洋污損生物也稱(chēng)海洋附著(zhù)生物，是生長(cháng)在船底和海中一切設施表面的動(dòng)物、植物和微生物。這些生物一般是有害的。船底長(cháng)生物稱(chēng)為生物污損，防除生物污損稱(chēng)為防污。生物污損是人類(lèi)開(kāi)始接觸海洋就遇到的生物危害污損生物對船舶和管道的危害，早已引起人們的極大注意。近年來(lái)，隨著(zhù)海洋事業(yè)、造船工業(yè)的發(fā)展，海生物附著(zhù)污損已引起人們的極大重視，在海生物生長(cháng)繁殖旺盛季節，僅經(jīng)過(guò)l一2個(gè)月的時(shí)間，就可能在船舶殼體、海水冷卻系統以及其它建筑物表面長(cháng)滿(mǎn)海生物。研究表明，海生物對碳鋼和低合金鋼的腐蝕率有重大影響。附著(zhù)生物使閥門(mén)無(wú)法美嚴，通過(guò)海水管路和冷卻器的冷卻水流量下降，冷卻器熱交換效率下降，從而增加燃油消耗，有時(shí)船舶不得不停船進(jìn)行清理工作，有時(shí)設備儀表?yè)p壞，轉動(dòng)部件失靈，造成嚴重的事故，給人們帶來(lái)巨大的經(jīng)濟損失。

　　二、防污處理技術(shù)

　　防止海生物附著(zhù)的方法，人們經(jīng)過(guò)科學(xué)研究，總結出以下十幾種，雖然它們都有一定的局限性，但都有效，縣有不同程度的價(jià)值。

　　1.涂刷防污漆

　　防污漆是由毒料、顏料、漆料、溶劑、助劑等組成，毒料是最重要組分，常用的毒料是有毒汞化合物，其它常用毒料有DDT、各種有機錫化合物，其作用是靠毒料不斷從漆膜中滲出，在結構物表面形成一個(gè)有毒薄層，排斥或殺死企圖停留在漆膜上的海生物的孢子或幼蟲(chóng)。銅離子、汞離子等具有凝固有機體內蛋白質(zhì)的作用，可達到防污的目的。

　　2.向海水中大量添加毒科

　　毒料主要是液態(tài)氯、漂白粉等。利用這些物質(zhì)的強氧化性，造成有機物質(zhì)氧化，海生物機體被破壞，令其死亡。

　　3.電解海水生成次氯酸鹽

　　海水中含有大量氯離子，利用特種電極通入直流電．將海水電解生成次氯酸鈉．海水中低濃度的次氯酸鈉就能使海生物的細胞組織破壞，使幼蟲(chóng)、卯、孢于等死亡或失去附著(zhù)能力。

　　4.電解重金屬法

　　許多重金屬都是有毒的，目前應用的最多的電解銅或者合金其方法是在海水中安裝銅陽(yáng)極，通過(guò)直流電電解成銅離子溶解到海水中．銅離子是毒料，能減少許多動(dòng)物學(xué)生物的附著(zhù)量，起到防污的作用。

　　5.人工或機械清除法

　　這是對已經(jīng)附著(zhù)了生物的結構物所采取的措施，通常是利用正常停機期間，進(jìn)行非作業(yè)線(xiàn)人工或機械清除，主要對象是無(wú)脊柱動(dòng)物，利用該法解決污損問(wèn)題仍占很大比例。

　　6.過(guò)濾法

　　該法是在海邊挖深海水井，利用土壤、砂礫等的過(guò)濾作用，濾去海生物冉句卵、孢子、幼蟲(chóng)等，避免了海生物在海水輸送系統內生長(cháng)。

　　7.加熱法

　　是向已經(jīng)附著(zhù)了海生物的海水輸送系統內通熱水（或熱堿水)，當溫度_達到50'C時(shí)持續半小時(shí)．即可殺死附著(zhù)物，然后用大量海水清洗管道，清除殘骸。

　　8.封閉法

　　將附著(zhù)了生物的管道兩端堵死，管道內由于缺氧和餌料+幾天后海生物自行死亡， 然后沖洗管道．清除殘骸。

　　9.利用淡水

　　由于生活環(huán)境的變化，海生物自行死亡，有的船舶就是往返在海洋與河流之間航行，海生物或淡水生物即會(huì )死亡．但其殘骸堆積在管道內，必須及時(shí)清理。

　　10.采用防污襯料制作結構物

　　根據結構物的性能要求，選用適用的金屬或合金制成結構物．利用結構本身具有的毒性，阻礙污損生物的附著(zhù)．如采用防污銅合金制成取水頭部的攔污格柵具有毒性的金屬有銀、砷、銅、鉛、錫、鎘、鎳、鋅、汞、鉆等。

　　11.提高浸海物體的運動(dòng)速度

　　靜止的浸海物污損最嚴重，試驗表明，在結構物表面的海水流速達2.9—8.5海里/h，所有的動(dòng)物污損都受到一定的影響，當速度達到11海里/h時(shí)，藻類(lèi)的附著(zhù)就受到了影響。

　　12.臭氨法

　　近幾年來(lái)耐化學(xué)處理深度開(kāi)發(fā)的同時(shí)， 一種在觀(guān)念上具有更新意義的臭氧法冷卻水處理技術(shù)正在國外興起。人們已經(jīng)發(fā)現，在冷卻水中通八臭氧，不僅能榮滅水中的細菌、病毒，還可以抑制或消除結垢?？刂圃O備腐蝕，且無(wú)需加任何化學(xué)藥品，不調PH值、不排污、不污染環(huán)境、操作費用低，固此越來(lái)越受人們關(guān)注。

　　與氯相比．臭氧除具眷更強的廣譜象生作用外，還有比氯更快的殺生速度。研究結果表明，臭氧的殺菌速度比氯氣快3125倍，亦即若選用適宜的臭氧濃度， 臭氧的殺生速度以秒計，而氯的殺生速度以小時(shí)計。臭氧與氯相比，不但氧化破壞生物酶的能力強，而且擴散透入細胞壁的速度比氯快．因此，自然比氯具有更大的殺生力。實(shí)踐證明，用臭氧處理廢業(yè)用水不需再輔以非氧化型殺生劑．也就避免污染環(huán)境之憂(yōu)。

　　由此可見(jiàn)，臭氧法不僅在技術(shù)上可行，而且也很經(jīng)濟。但需指出．臭氧處理法尚處于開(kāi)發(fā)階段，其作用機理并不十分清楚．技術(shù)上還有待進(jìn)一步完善，能否取代化學(xué)方法也難預言，但作為一種獨特的冷卻水處理方法還是有生命力的，應結合我國的具體情況對之開(kāi)發(fā)利用。

　　13.其它防污方法

　　超聲波防污是使用電子振蕩器驅動(dòng)聲發(fā)射裝置，造成附著(zhù)物難以生存的環(huán)境；紫外線(xiàn)防污是利用2537×10-10m紫外光能改變某些分子韻化學(xué)鍵，長(cháng)期或周期地開(kāi)關(guān)光能發(fā)射裝置可達到長(cháng)期完全防污的效果；還有使用含有毒料的橡膠層或是涂覆可剝離的塑料薄膜層等，這些方法只限于某些局部的、特定的環(huán)境下使用，其應用范圍很有限。

　　三、防污方法比較

　　由于所要防除的附著(zhù)生物是多種多樣的，而且環(huán)境條件、海中結構物或海水流經(jīng)設備都是很不相同的，因而任何一種防污方法都有一定的局限性，下面就幾種最常用方法作一些比較。

　　1．防污涂料

　　這是一種應用范圍最廣，又不需要管理的防污手段，隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，防污涂料的品種越來(lái)越多，防污年限也有所加長(cháng)．對于施工方便和能夠重新涂刷的結構物，該法最為適宜，且一次投資少，船殼防污幾乎全部應用涂料。

　　局限在于：① 防污壽命短；一次涂刷最長(cháng)的防污壽命是3—5年．反復涂刷費用高。② 防污范圍有限；僅限于涂刷部位。③ 施工困難：施工人員在工作中接觸有毒物質(zhì)，特別是在管道施工過(guò)程中，條件極差，有礙健康．對于一些較細管道或投入使用后重新涂刷的粗管道的施工有一定困難，或者根本無(wú)法進(jìn)行。④ 可能會(huì )造成局部環(huán)境污染；特別是在海中固定的結構物或大型管道的海水定點(diǎn)排放處，因毒料常年定點(diǎn)釋放，會(huì )造成局部海水污染 ⑤ 毒料有一定的浪費：在某些地區，冬季無(wú)海生物附著(zhù)-由于漆膜中毒料的釋放速度無(wú)法人為控制，使得毒料在不需要的季節仍然不斷地釋放出來(lái)，關(guān)于防污漆的使用，國際上已有些限制協(xié)議，如有機錫類(lèi)防污漆，禁止在游艇和魚(yú)網(wǎng)箱上使用，也限制在遠洋貨輪和水下結構物上涂刷。

　　2．施加液氯

　　這也是曾經(jīng)廣泛使用的防污方法，它可以采用季節性連續大劑量投放，適合于管道防污。防污范圍廣，可保證海水流經(jīng)之處全部不長(cháng)海生物 該法有以下不足：① 不安全：液態(tài)氯的貯存運輸危險性大。② 日常管理復雜；對于液態(tài)氯的貯存、運輸、向海水中施放等需要的管理人員多 ③ 一次投資大：需要建立加氯車(chē)間，儲氯車(chē)間+購置儲氯機、液態(tài)氯貯罐等。④運行費用高：每年用于購買(mǎi)、運輸、貯存液態(tài)氯的費用是很可觀(guān)的 ⑤ 液態(tài)氯的毒害作用：由于它容易泄漏，會(huì )造成局部空氣污染，危害操作人員的身體健康，由于以上原因，目前該方法正在被逐漸完善起來(lái)的電解海水制氯法所取代。

　　3．電解海水制氯法

　　電解海水防污，是通過(guò)特制的電極電解海水，產(chǎn)生的氯和次氯酸根是強氧化劑，對海生物具有毒性可殺死海生物，達到防止海生物附著(zhù)生長(cháng)的目的。在電解海水時(shí)，主要有下列反應；

　　陽(yáng)極反應: 2Cl-→Cl2+2e                           (1)

　　40H- → O2+ 2H2O+ 4e                               (2)

　　陰極反應: 2H2O+2e→2OH-+H2                 (3)

　　陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物混合而生成次氯酸鈉；

　　C12 + 2NaOH→NaOCl+ NaCl+H2O            (4)

　　這是從六十年代起，首先在英國、日本研究的技術(shù)，現在已廣泛應用于英、美、日、加拿大、意大利、俄等國，應用范圍主要是海水管道及海水冷卻系統，特點(diǎn)是：① 安全可靠：海水的電解是在密閉的管道中進(jìn)行的，對操作人員的健康無(wú)影響。②日常管理方便：操作簡(jiǎn)單，設計合理，可以不要值班人員，采用定期巡視的方式，冬季停用時(shí)對裝置進(jìn)行一次維修 ③經(jīng)濟性：所用原料是取之不盡的海水，一次投資長(cháng)期有效，日常生產(chǎn)只須花費一些電力，3—5年內定期更換一次極板；可根據季節變化和海生物附著(zhù)情況，經(jīng)濟合理地使用設備， 不會(huì )造成浪費。① 防污范圍廣：和加氯法相同，可以做到整個(gè)海水系統全面防污。⑤ 環(huán)境無(wú)污染：控制排出海水中有效氯的濃度是很低的，不會(huì )造成對環(huán)境和魚(yú)類(lèi)的危害，缺點(diǎn)是：① 一次性投資大：需要建立制氯車(chē)間，購置制氯設備等。②消耗一定的電力。③與防污漆相比，仍需配備一定的管理人員，設備需要定期維修。

　　4．電解重金屬

　　該法在世界各地的商船、海上平臺等海水管道防污中，得到了大量而廣泛的使用，較之施加液氯法和電解海水法投資省，管理方便，運行費用低，防污范圍廣，安裝簡(jiǎn)單，所用電力很少。因為所用陽(yáng)極是消耗型的，必須在幾年內(一般設計成與船的維修期相同)更換一次陽(yáng)極，有時(shí)不可避免地要采用水下作業(yè)，以更換消耗完的陽(yáng)極，給使用該法防污造成一點(diǎn)麻煩。目前還未見(jiàn)到在使用大量海水的工程中應用該方法的報導，這恐怕是由于銅的用量畢竟可觀(guān)，而定點(diǎn)長(cháng)期排放還要考慮到環(huán)境污染，更換陽(yáng)極有一定困難等。

　　5．其它方法

　　人工或機械清除、加熱、封閉、利用淡水等法都不同程度的應用，主要解決大型海水管道堵塞，對于解決熱交換器的熱傳導效果作用不大。

　　四、電解海水防污

　　目前， 電解海水、銅陽(yáng)極、鋁陽(yáng)極這三種方法對于船舶及海濱電廠(chǎng)等的海水冷卻系統的防污更為方便可行，現已在許多國家得到廣泛應用：日本有數百臺MGPS(防止海生物生長(cháng)裝置)在船舶上使用；英國皇家海軍從1965年開(kāi)始在船上使用電解海水防污裝置；美國的的海水電解次氯酸鈉發(fā)生器大量地應用于大型船舶中； 日本的三菱Gulf油田，德國的Reeder Forshufig公司，加拿大Bowdril公司，意大利SNAM Progetti公司以及美國Amaco公司都將銅陽(yáng)極、鋁陽(yáng)極防污防腐技術(shù)應用到船舶和平臺上。銅陽(yáng)極、鋁陽(yáng)極防污防腐裝置，已成為全世界的海軍和商船防污的設備。氯-銅陽(yáng)極防污系統由英國菲爾德大學(xué)所屬咨詢(xún)公司研制的，被稱(chēng)為BFCC系統，認為該系統代表了 現代的防污技術(shù)水平”。

　　電解防污包括電解海水防污、電解銅陽(yáng)極、電解鋁陽(yáng)極，有時(shí)是同時(shí)采用幾種方式，產(chǎn)生協(xié)同效應，目前采用的陽(yáng)極主要有鉆銀合金，鐵涂氧化鉛，鉑／鈦，鈦涂二氧化釕，鈦涂氧化銥，鈦涂鉑、氧化釕、氧化鈀等。具體過(guò)程是：用通入直流電的特制陽(yáng)極電解海水，同時(shí)電解銅陽(yáng)極和鋁陽(yáng)極，前者產(chǎn)生氯氣，殺死海生物的幼蟲(chóng)和孢子，起到防污作用 電解銅陽(yáng)極生成銅離子，電解鋁陽(yáng)極產(chǎn)生AI(OH) ，AI(OH)包封著(zhù)釋放出來(lái)的銅，隨海水流動(dòng)從被保護系統中通過(guò)，它具有很高的粘性， 會(huì )散布開(kāi)來(lái)而進(jìn)入海生物很可能棲生冉白海水流動(dòng)較緩慢的區域，而且鋁電極系統在天然海水中電解時(shí)，作為陰極冉白鐵板表面生成不溶性氫氧化物覆蓋層，該覆蓋層起到阻滯氧的擴散，增加濃差極化使腐蝕速度減緩的作用。這樣可以同時(shí)達到防污、防腐的目的。在電解海水的過(guò)程中，由于陽(yáng)極的氯過(guò)電位、陰極的氫過(guò)電位，及海水比阻抗增大和副反應，引起有效鹽分的變化，又由于海水中雜質(zhì)的緣故，實(shí)際的耗電量要比理論上的多幾倍。因此設計實(shí)用裝置時(shí)，基本的一條是盡量減少耗電量，也要考慮Mg(OH)2 的析出及雜散電流的影響。

　　在實(shí)施防海生物附著(zhù)方法時(shí)，還有一些要領(lǐng)須注意： 目前電解海水電解池中電撅的排列方式共有三種形式：板式組臺、管式組合、雙極性組合。

　　電解池中電極的安裝叉分為直接式和間接式：

　　在海水主水管上安裝電極叫直接式；

　　將部分海水分流，或者是采取適當的方法，進(jìn)行電解海水，并將含有很濃的電解產(chǎn)物的海水注入到主水管里叫間接法。

　　直接法雖較簡(jiǎn)單，但存在以下缺點(diǎn)：海水中浮游物將導致電極破損，大容量設備的配線(xiàn)費用高，雜散電流對周?chē)挠绊懙?，使用時(shí)應注意。

　　電解海水有以下兩種方式：

　?、?隔膜式

　　在陰、陽(yáng)電極之間設置由石棉、石棉布、玻璃布等組成的間壁。

　?、?無(wú)隔膜式

　　因為采用隔膜式和無(wú)隔膜式時(shí)電流效率無(wú)差別，且由于海水流量(滯留時(shí)間)的變化，其總效率會(huì )有很大的變化，故而當有象Mg(OH)2 這樣的陰極產(chǎn)物分離出來(lái)時(shí)，應采用隔膜式。采用這種方法的缺點(diǎn)是：電解槽的結構較復雜，設備費用高。然而，采用無(wú)隔膜式的缺點(diǎn)是；電解槽中的副產(chǎn)品難以利用，但其有結構簡(jiǎn)單、設備費用便宜、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。