新型環保海洋防污涂料在航標上的應用研究

何靈敏 蘇培 馮丹青

摘要：本研究以綠色高效天然防污活性物質為防污劑，研制環保型海洋防污涂料AFgreen 500，并通過噴涂工藝涂覆于2個航標浮筒水線以下部位，在福建廈門海域2個區域進行應用評價。6個月的應用效果表明：在水流較低的內灣，該防污涂料相較于目前所用商業防污涂料具有較好的防污效果;水流較大的外海區域，該涂料在浮筒側面表現出較好的防污效果，但在配重桿部位，一側區域防污效果較差，另一側區域具有一定的防污效果。本次應用研究為適用于航標浮筒的環保型防污涂料性能優化提供數據，同時推進了環保型防污涂料在航標浮筒上的應用進程，保障海洋經濟綠色可持續發展。

關鍵詞：航標;環保;海洋防污涂料;綠色防污劑

1 研究背景

在海洋環境中，浮標、燈樁等表面經常會被海洋生物附著。海洋微生物、藻類和動物在浸海裝備表面附著并造成不利影響的現象被稱為海洋生物污損（marine biofouling）[1]。海洋生物污損對海洋運輸、海洋工程、海水養殖業以及海防安全都會造成嚴重危害。海洋生物污損還會增加航道浮標的累贅，加速浮標金屬腐蝕，見圖1。

為保證航標達到“標位準確、燈質正常、涂色鮮明、結構良好”的要求，航標處都會在浮筒表面涂裝海洋防污涂料，通過其核心組分防污劑的逐步釋放防止海洋生物的污損。海洋防污涂料作為特種涂料，因其在保護海中人工設施的重要性，其研發和應用歷來受到重視[2-3]。有機錫化合物曾被作為防污劑廣泛應用于防污涂料，但對許多海洋生物具劇毒，降解緩慢，破壞海洋生態環境，國際海事組織（IMO）提出《國際控制船舶有害防污底系統公約》（AFS公約），已于2008年1月1日全面禁用有機錫防污涂料[4]。雙對氯苯基三氯乙烷（DDT）在我國也曾被大量用于防污涂料生產，在漁船上應用較多。目前，我國積極履行《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》，禁止DDT作為海洋防污劑[5]。當前，國內外主要使用的是氧化亞銅防污劑，然而銅在海洋環境中不斷累積，也會嚴重破壞海洋生態環境，歐美國家部分港口城市開始限制使用銅基防污涂料的船舶停靠港口[6]。在我國環保部所發布的《環境保護綜合名錄（2017年版）》中，“含有機錫防污涂料”“含DDT的船底防污涂料”以及“含氧化亞銅防污涂料”都被列入了“高污染、高環境風險” 產品。

黨的十九大以后，交通運輸部先后印發《推進交通運輸生態文明建設實施方案》《全面深入推進綠色交通發展的意見》《交通運輸部關于全面加強生態環境保護堅決打好污染防治攻堅戰的實施意見》等十余項綠色交通政策文件，對交通運輸行業綠色發展提出了要求和目標。

在此形勢下，廈門航標處與廈門大學進行產學研合作，利用廈門大學對天然防污產物多年的研究基礎，篩選出了具有優異防污性能的天然產物防污劑，并研制出新型的海洋防污涂料，在航標上進行實際應用。

2 新型環保型防污涂料AFgreen 500制備

天然防污產物是環保型海洋防污技術研發領域的一個研發熱點，除了相關文獻報道外，美國、歐洲、日本及我國都有相關專利報道。前期，技術團隊通過涂料成分不同比例配伍，通過海區掛板試驗評價其防污性能，進一步對其各成分及含量細分優化，最終篩選出防污活性較高的涂料配方。針對篩選出的涂料配方，通過砂磨工藝進行規模化制備，同時檢測涂料黏度、細度、附著力等各項物理性能，獲得性能優異的新型海洋環保防污涂料AFgreen 500。

本次使用的新型環保型防污涂是以綠色高效天然防污活性物質為防污劑，不含國際禁用防污劑，也不使用銅系化合物等重金屬，不損害海洋生態環境。

3 新型環保防污涂料在航標浮筒上的應用

本次研究共涂裝4個航標浮筒，實驗組2個浮筒涂裝自主研制的環保型防污涂料 AFgreen 500，對照組2個浮筒涂裝某品牌無錫自拋光共聚物防污漆。

2020年7月22日，在廈門航標處漳州保養基地開展涂裝工作，按照產品技術要求，浮筒先涂裝防銹底漆和連接漆，待干燥后涂裝防污漆，根據防污漆涂裝后的漆膜厚度測量結果，扣除底漆和連接漆的平均厚度260 μm，防污涂料施工厚度基本符合產品技術要求，見表1。

同日，結合年度起吊任務，“海巡1630”輪將4個浮筒拋設到廈門水域。56號和57號航標在同一水域，804和805號航標在同一水域。計劃每6個月對浮筒水下以下部位的污損生物附著情況進行觀察，計算污損覆蓋率，評價防污涂料的防污效能，見圖2。

4 結果與討論

2021年1月18日，廈門航標處“海巡1630”輪對浮筒進行了起吊。項目人員對防污性能進行評價。

經過現場察看發現，對照組的56號浮筒筒體側表面已被大量硬質污損生物藤壺所覆蓋，污損面積達20%，涂裝自主研發防污涂料的57號浮筒筒體側表面則未見明顯硬質污損生物附著。但56號筒體下表面以及配重桿位置只有少量藤壺附著，57號則相反，有大量的雙殼類已經苔蘚類生物附著，污損面積達50%，而且明顯呈現兩極分化現象，一側長滿污損生物，另一側污損生物較少。

804號航標的側面以及底面和配重桿均被大量藤壺所污損，防污效果較差，污損面積達60%以上，而805號航標所有水下區域均未見到明顯污損生物附著，防污效果優異。

分析原因： 56號和57號投放區域水流較大，804號和805號航標所投放的區域屬于內灣，水流較小。對照組屬于自拋光材料，高水流更利于涂料的拋光，故56號浮筒配重桿部位防污效果較好。筒體側面由于光照充足，附著了大量藻類，影響涂層的拋光效果，因此藻類附著后，大量的硬質污損生物也會附著，從而使該涂料喪失防污效果。804號航標所處位置水流較小，更不利于涂層的拋光，6個月該涂層表面已被大量藤壺所污損，因此該類型涂料在航標浮筒上應用具有一定的局限性。

自主研發的防污涂料屬于CDP類型防污涂料，水流的大小對防污效果沒有顯著的影響。從805號航標浮筒的防污效果來看，自主研發的防污涂料靜態防污性能較為優異，6個月基本沒有污損生物附著。57號浮筒側面相較于對照組6個月的防污性能較為優異，未見明顯硬質污損生物附著，只有一層生物膜。但配重桿及浮筒下表面一側長滿污損生物（雙殼類和苔蘚類），另一側污損生物較少，可能是由于涂裝過程中部分區域的漆膜厚度未達到預定要求，施工測量膜厚選擇的測量位點不夠造成的。后期試驗對該類型涂料的施工一定要嚴格控制，避免由于施工問題而引起防污效果不理想，見圖3—圖7。防污涂料在航標上應用6個月的大型污損生物覆蓋率，見表2。

5 結 論

本應用研究利用已篩選的具優異防污性能的天然產物防污劑，研制新型環保型防污涂料，通過對涂料中天然產物釋放規律的研究，研發的施工工藝將涂料示范應用于航道浮標上，航標浮筒上整體具有較好的防污效果。在保障船舶航行安全的同時，也做到讓海洋更清潔，讓生態更和諧，減輕了航標對環境的不良影響，走綠色交通的可持續發展道路。

實驗證明，新型環保海洋防污涂料環保涂料具有性價比高、防污效果好和對環境無污染的優勢，符合新形勢的監管要求和政策規定，具備推廣價值。由于本次對照實驗時間較短，只有半年時間，后續需要進一步跟蹤研究，繼續優化涂料配方，使之成為更成熟、更有競爭力的產品。

參考文獻

[1] Qian PY， Li ZR， Xu Y， Li YX， Fusetani N. Marine natural products and their synthetic analogs as antifouling compounds： 2009-2014.Biofouling， 2015， 31： 101-122.

[2] Almeida E， Diamantino TC， Sousa O. Marine paints： The particular case of antifouling paints. Progress in Organic Coatings， 2007， 59： 2-20.

[3] Chambers LD， Stokes KR， Walsh FC， Wood RJK. Modern approaches to marine antifouling coatings. Surface & Coatings Technology， 2006， 201： 3642-3652.

[4] Dafforn KA， Lewis JA， Johnston EL. Antifouling strategies： History and regulation， ecological impacts and mitigation. Marine Pollution Bulletin， 2011， 62： 453-465.

[5] 梅承芳，陳進林，田亞靜，梁燕珍，梁慧君，馬連營，孫國萍，許玫英，欒天罡，曾國驅. 防污漆中活性物質海洋環境風險評估關鍵技術探討. 生態毒理學報， 2015， 10：66-80.

[6] Thomas KV & Brooks S. The environmental fate and effects of antifouling paint biocides. Biofouling， 2010， 26： 73-88.