一、前 言：海洋污損生物也稱海洋附著生物，是生長(zhǎng)在船底和海中一切設(shè)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(zhǎng)生物稱為生物污損，防除生物污損稱為防污。生物污損是人類開始接觸海洋就遇到的生物危害污損生物對(duì)船舶和管道的危害，早已引起人們的極大注意。近年來，隨著海洋事業(yè)、造船工業(yè)的發(fā)展，海生物附著污損已引起人們的極大重視，在海生物生長(zhǎng)繁殖旺盛季節(jié)，僅經(jīng)過l一2個(gè)月的時(shí)間，就可能在船舶殼體、海水冷卻系統(tǒng)以及其它建筑物表面長(zhǎng)滿海生物。研究表明，海生物對(duì)碳鋼和低合金鋼的腐蝕率有重大影響。附著生物使閥門無(wú)法美嚴(yán)，通過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(shè)備儀表?yè)p壞，轉(zhuǎn)動(dòng)部件失靈，造成嚴(yán)重的事故，給人們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

　　二、防污處理技術(shù)

　　防止海生物附著的方法，人們經(jīng)過科學(xué)研究，總結(jié)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(jī)錫化合物，其作用是靠毒料不斷從漆膜中滲出，在結(jié)構(gòu)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。銅離子、汞離子等具有凝固有機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)的作用，可達(dá)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(qiáng)氧化性，造成有機(jī)物質(zhì)氧化，海生物機(jī)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(xì)胞組織破壞，使幼蟲、卯、孢于等死亡或失去附著能力。

　　4.電解重金屬法

　　許多重金屬都是有毒的，目前應(yīng)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)生物的附著量，起到防污的作用。

　　5.人工或機(jī)械清除法

　　這是對(duì)已經(jīng)附著了生物的結(jié)構(gòu)物所采取的措施，通常是利用正常停機(jī)期間，進(jìn)行非作業(yè)線人工或機(jī)械清除，主要對(duì)象是無(wú)脊柱動(dòng)物，利用該法解決污損問題仍占很大比例。

　　6.過濾法

　　該法是在海邊挖深海水井，利用土壤、砂礫等的過濾作用，濾去海生物冉句卵、孢子、幼蟲等，避免了海生物在海水輸送系統(tǒng)內(nèi)生長(zhǎng)。

　　7.加熱法

　　是向已經(jīng)附著了海生物的海水輸送系統(tǒng)內(nèi)通熱水（或熱堿水)，當(dāng)溫度_達(dá)到50'C時(shí)持續(xù)半小時(shí)．即可殺死附著物，然后用大量海水清洗管道，清除殘骸。

　　8.封閉法

　　將附著了生物的管道兩端堵死，管道內(nèi)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(nèi)，必須及時(shí)清理。

　　10.采用防污襯料制作結(jié)構(gòu)物

　　根據(jù)結(jié)構(gòu)物的性能要求，選用適用的金屬或合金制成結(jié)構(gòu)物．利用結(jié)構(gòu)本身具有的毒性，阻礙污損生物的附著．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(yùn)動(dòng)速度

　　靜止的浸海物污損最嚴(yán)重，試驗(yàn)表明，在結(jié)構(gòu)物表面的海水流速達(dá)2.9—8.5海里/h，所有的動(dòng)物污損都受到一定的影響，當(dāng)速度達(dá)到11海里/h時(shí)，藻類的附著就受到了影響。

　　12.臭氨法

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

　　與氯相比．臭氧除具眷更強(qiáng)的廣譜象生作用外，還有比氯更快的殺生速度。研究結(jié)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(jì)，而氯的殺生速度以小時(shí)計(jì)。臭氧與氯相比，不但氧化破壞生物酶的能力強(qiáng)，而且擴(kuò)散透入細(xì)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。

　　由此可見，臭氧法不僅在技術(shù)上可行，而且也很經(jīng)濟(jì)。但需指出．臭氧處理法尚處于開發(fā)階段，其作用機(jī)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(yù)言，但作為一種獨(dú)特的冷卻水處理方法還是有生命力的，應(yīng)結(jié)合我國(guó)的具體情況對(duì)之開發(fā)利用。

　　13.其它防污方法

　　超聲波防污是使用電子振蕩器驅(qū)動(dòng)聲發(fā)射裝置，造成附著物難以生存的環(huán)境；紫外線防污是利用2537×10-10m紫外光能改變某些分子韻化學(xué)鍵，長(zhǎng)期或周期地開關(guān)光能發(fā)射裝置可達(dá)到長(zhǎng)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(yīng)用范圍很有限。

　　三、防污方法比較

　　由于所要防除的附著生物是多種多樣的，而且環(huán)境條件、海中結(jié)構(gòu)物或海水流經(jīng)設(shè)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(yīng)用范圍最廣，又不需要管理的防污手段，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，防污涂料的品種越來越多，防污年限也有所加長(zhǎng)．對(duì)于施工方便和能夠重新涂刷的結(jié)構(gòu)物，該法最為適宜，且一次投資少，船殼防污幾乎全部應(yīng)用涂料。

　　局限在于：① 防污壽命短；一次涂刷最長(zhǎng)的防污壽命是3—5年．反復(fù)涂刷費(fèi)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程中，條件極差，有礙健康．對(duì)于一些較細(xì)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(jié)構(gòu)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(fèi)：在某些地區(qū)，冬季無(wú)海生物附著-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(jié)仍然不斷地釋放出來，關(guān)于防污漆的使用，國(guó)際上已有些限制協(xié)議，如有機(jī)錫類防污漆，禁止在游艇和魚網(wǎng)箱上使用，也限制在遠(yuǎn)洋貨輪和水下結(jié)構(gòu)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(jié)性連續(xù)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(zhǎng)海生物 該法有以下不足：① 不安全：液態(tài)氯的貯存運(yùn)輸危險(xiǎn)性大。② 日常管理復(fù)雜；對(duì)于液態(tài)氯的貯存、運(yùn)輸、向海水中施放等需要的管理人員多 ③ 一次投資大：需要建立加氯車間，儲(chǔ)氯車間+購(gòu)置儲(chǔ)氯機(jī)、液態(tài)氯貯罐等。④運(yùn)行費(fèi)用高：每年用于購(gòu)買、運(yùn)輸、貯存液態(tài)氯的費(fèi)用是很可觀的 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，是通過特制的電極電解海水，產(chǎn)生的氯和次氯酸根是強(qiáng)氧化劑，對(duì)海生物具有毒性可殺死海生物，達(dá)到防止海生物附著生長(zhǎng)的目的。在電解海水時(shí)，主要有下列反應(yīng)；

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

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

　　陰極反應(yīng): 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(guó)、日本研究的技術(shù)，現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于英、美、日、加拿大、意大利、俄等國(guó)，應(yīng)用范圍主要是海水管道及海水冷卻系統(tǒng)，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(duì)操作人員的健康無(wú)影響。②日常管理方便：操作簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)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(duì)裝置進(jìn)行一次維修 ③經(jīng)濟(jì)性：所用原料是取之不盡的海水，一次投資長(zhǎng)期有效，日常生產(chǎn)只須花費(fèi)一些電力，3—5年內(nèi)定期更換一次極板；可根據(jù)季節(jié)變化和海生物附著情況，經(jīng)濟(jì)合理地使用設(shè)備， 不會(huì)造成浪費(fèi)。① 防污范圍廣：和加氯法相同，可以做到整個(gè)海水系統(tǒng)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(duì)環(huán)境和魚類的危害，缺點(diǎn)是：① 一次性投資大：需要建立制氯車間，購(gòu)置制氯設(shè)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(shè)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(tái)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(yùn)行費(fèi)用低，防污范圍廣，安裝簡(jiǎn)單，所用電力很少。因?yàn)樗藐?yáng)極是消耗型的，必須在幾年內(nèi)(一般設(shè)計(jì)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。目前還未見到在使用大量海水的工程中應(yīng)用該方法的報(bào)導(dǎo)，這恐怕是由于銅的用量畢竟可觀，而定點(diǎn)長(zhǎng)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(jī)械清除、加熱、封閉、利用淡水等法都不同程度的應(yīng)用，主要解決大型海水管道堵塞，對(duì)于解決熱交換器的熱傳導(dǎo)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(duì)于船舶及海濱電廠等的海水冷卻系統(tǒng)的防污更為方便可行，現(xiàn)已在許多國(guó)家得到廣泛應(yīng)用：日本有數(shù)百臺(tái)MGPS(防止海生物生長(zhǎng)裝置)在船舶上使用；英國(guó)皇家海軍從1965年開始在船上使用電解海水防污裝置；美國(guó)的的海水電解次氯酸鈉發(fā)生器大量地應(yīng)用于大型船舶中； 日本的三菱Gulf油田，德國(guó)的Reeder Forshufig公司，加拿大Bowdril公司，意大利SNAM Progetti公司以及美國(guó)Amaco公司都將銅陽(yáng)極、鋁陽(yáng)極防污防腐技術(shù)應(yīng)用到船舶和平臺(tái)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(shè)備。氯-銅陽(yáng)極防污系統(tǒng)由英國(guó)菲爾德大學(xué)所屬咨詢公司研制的，被稱為BFCC系統(tǒng)，認(rèn)為該系統(tǒng)代表了 現(xiàn)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(yīng)，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)包封著釋放出來的銅，隨海水流動(dòng)從被保護(hù)系統(tǒng)中通過，它具有很高的粘性， 會(huì)散布開來而進(jìn)入海生物很可能棲生冉白海水流動(dòng)較緩慢的區(qū)域，而且鋁電極系統(tǒng)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(kuò)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(dá)到防污、防腐的目的。在電解海水的過程中，由于陽(yáng)極的氯過電位、陰極的氫過電位，及海水比阻抗增大和副反應(yīng)，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(shè)計(jì)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(tái)、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(dāng)?shù)姆椒?，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(dǎo)致電極破損，大容量設(shè)備的配線費(fèi)用高，雜散電流對(duì)周圍的影響等，使用時(shí)應(yīng)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(shè)置由石棉、石棉布、玻璃布等組成的間壁。

　?、?無(wú)隔膜式

　　因?yàn)椴捎酶裟な胶蜔o(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(dāng)有象Mg(OH)2 這樣的陰極產(chǎn)物分離出來時(shí)，應(yīng)采用隔膜式。采用這種方法的缺點(diǎn)是：電解槽的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，設(shè)備費(fèi)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)備費(fèi)用便宜、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。