海洋生物污損與防污技術 靳會超 9787030820990 【台灣高等教育出版社】

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書名：海洋生物污損與防污技術
ISBN：9787030820990
出版社：科學
著編譯者：靳會超
頁數：259
所在地：中國大陸 *此為代購商品
書號：1741198
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內容簡介
海洋生物汙損是制約人類海洋開發的全球性難題。《海洋生物汙損與防汙技術》系統解析生物汙損機制與防汙技術體系的核心要素，全面闡釋從微觀附著機理到宏觀生態危害的作用鏈條。以技術演進為脈絡，完整呈現人類從鉛板包覆船體、銅皮包覆船舶到現代環境友好型防汙塗層的發展軌跡，涵蓋技術研發路徑、標準測試體系、法規管控框架等關鍵維度，並系統剖析我國在海洋防汙領域面臨的雙重挑戰與戰略機遇。

目錄

目錄

第1章 緒論 1
1 1 生物汙損的影響及危害 1
1 1 1 生物汙損的影響範圍 1
1 1 2 生物汙損的危害 6
1 1 3 生物汙損成本 11
1 2 防汙技術的發展歷史 13
1 2 1 公元前至16世紀 13
1 2 2 17世紀至19世紀50年代 14
1 2 3 19世紀50年代至20世紀 50 年代 14
1 2 4 20世紀50年代至2001年 15
1 2 5 2001年至今 16
1 3 海洋防汙塗層市場現狀與發展趨勢 18
1 3 1 國際市場 18
1 3 2 國內市場 19
1 4 發展海洋防汙技術的意義 20
1 4 1 對全球的意義 20
1 4 2 對我國的意義 22
參考文獻 24
第2章 海洋生物汙損類型和形成機理 26
2 1 海洋汙損生物的類型 26
2 1 1 汙損生物種類 26
2 1 2 汙損生物尺寸 32
2 2 海洋汙損生物的發展過程 34
2 2 1 條件膜 35
2 2 2 生物被膜 35
2 2 3 宏觀生物汙損 35
2 3 海洋汙損生物的黏附機制 36
2 3 1 常見汙損生物黏附機制 36
2 3 2 汙損生物的附著力 38
2 4 海洋生物汙損的時空差異 40
2 4 1 海域差異 40
2 4 2 季節 差異 41
2 4 3 深度差異 42
2 4 4 材料差異 43
2 5 中國海域生物汙損特點 45
2 5 1 渤海海域 45
2 5 2 黃海海域 46
2 5 3 東海海域 47
2 5 4 南海海域 48
參考文獻 49
第3章 傳統防汙技術 52
3 1 有機錫 53
3 1 1 生物毒性 54
3 1 2 降解機制 58
3 1 3 環境影響 61
3 2 其他防汙技術 70
3 2 1 滴滴涕 70
3 2 2 銅基殺菌劑 73
3 2 3 百菌清 78
3 2 4 抑菌靈 81
3 2 5 DCOIT 83
3 2 6 敵草隆 86
3 2 7 Irgarol 1051 88
3 2 8 TCMS pyridine 91
3 2 9 吡啶硫酮鋅 92
3 2 10 代森鋅 95
參考文獻 97
第4章 現代防汙技術 100
4 1 塗層類防汙技術 100
4 1 1 防汙劑釋放型防汙塗層 100
4 1 2 親水型防汙塗層 108
4 1 3 兩親性聚合物防汙塗層 114
4 1 4 納米粒子/聚合物複合防汙塗層 118
4 1 5 自拋光型防汙塗層 124
4 1 6 仿生防汙塗層 126
4 1 7 自修復防汙塗層 133
4 1 8 防汙防腐一體化塗層 136
4 2 非塗層類防汙技術 139
4 2 1 船舶結構設計優化防汙技術 139
4 2 2 船舶清洗技術 141
4 2 3 超聲波防汙技術 143
4 2 4 直接化學加藥技術 145
4 2 5 陽極銅防汙系統 146
4 2 6 電氯化防汙技術 147
參考文獻 149
第5章 防汙塗層表面特性及測量技術 151
5 1 表面化學及測量技術 151
5 1 1 表面化學 151
5 1 2 測量技術 152
5 2 力學性能及測量技術 157
5 2 1 拉伸應力？應變性能 157
5 2 2 韌性 159
5 2 3 硬度 159
5 2 4 彈性模量 161
5 3 表面形貌及測量技術 163
5 3 1 表面形貌 163
5 3 2 測量技術 164
5 4 固體表面電荷及測量技術 171
5 4 1 固體表面電荷 171
5 4 2 測量技術 173
5 5 潤濕性及測量技術 175
5 5 1 潤濕性 175
5 5 2 測量技術 178
5 6 表面能及估算技術 181
5 6 1 表面能 181
5 6 2 表面能估算 183
參考文獻 186
第6章 防汙性能評估技術 187
6 1 測試生物的選取 187
6 1 1 選取原則 187
6 1 2 常用測試生物類型 188
6 2 實驗室環境微生物分析測試 190
6 2 1 生長分析測試 191
6 2 2 防汙性能評估分析測試 194
6 2 3 防汙性能分析測試 196
6 3 實驗室環境大型汙損生物的分析測試 197
6 3 1 定殖分析測試 197
6 3 2 防汙性能評估分析測試 199
6 4 防汙性能測試標準試驗方法 201
6 4 1 中國GB/T標準 201
6 4 2 美國ASTM標準 202
6 4 3 國際ISO標準 206
6 5 塗層毒性分析測試方法 208
參考文獻 210
第7章 生物汙損控制相關的法律和舉措 212
7 1 國際組織 212
7 1 1 國際組織的必要性 212
7 1 2 國際海事組織 214
7 1 3 歐盟 219
7 1 4 國際組織的協同舉措 219
7 2 歐洲 220
7 2 1 英國 221
7 2 2 法國 221
7 3 美洲 222
7 3 1 美國 222
7 3 2 加拿大 225
7 4 大洋洲 226
7 4 1 澳大利亞 226
7 4 2 新西蘭 227
7 5 亞洲 228
7 5 1 中國 228
7 5 2 日本 232
7 6 非洲 234
7 6 1 尼日利亞 234
7 6 2 南非 234
7 6 3 毛裡求斯 235
參考文獻 235
第8章 海洋防汙技術在中國的挑戰與未來 237
8 1 國內優勢科研平臺 237
8 1 1 高校科研平臺 237
8 1 2
第1*科研平臺 241
8 1 3 國內企業平臺 244
8 1 4 科研平臺間的協同合作 244
8 2 我國海洋防汙技術發展趨勢 245
8 2 1 基於文獻趨勢分析 246
8 2 2 基於專利趨勢分析 248
8 2 3 市場需求分析 254
8 3 國內防汙技術發展的挑戰與未來 255
8 3 1 主要問題 255
8 3 2 應對策略 256
8 3 3 未來展望 258
參考文獻 258

精彩書摘
第1章 緒論
海洋生物汙損（marine biofouling）是指海洋中的無機/有機分子、微生物、植物、動物等附著生長在船體等水下表面的一種現象（圖1-1）[1]，海水中的任何表面均受海洋生物汙損的影響。這一過程不僅改變了表面的物理和化學特性，還帶來了多方面的挑戰，如船體阻力增加、燃油消耗上升、設備性能下降及生態系統失衡。隨著人類對海洋資源的開發和利用日益深入，生物汙損問題在航運、海洋能源、油氣開採和水產養殖等領域變得尤為突出。針對這一問題，開發有效的防汙技術成為提升海洋工程效率和減少環境影響的重要研究方向。海洋生物汙損的研究既是科學探索，也是為海洋產業提供可持續發展解決方案的關鍵實踐。
圖1-1船底的生物汙損
1 1生物汙損的影響及危害1 1 1生物汙損的影響範圍
生物汙損是海洋環境中廣泛存在的現象，可以發生在所有長期暴露于水環境中的結構和設備上，其對船舶、海洋能源系統、水產養殖設施及沿海基礎設施等特定領域和經濟效益構成了重大挑戰。瞭解這些易發生生物汙損的部位，可以有針對性地進行防汙技術的開發。
（1）船舶
對於一般船舶來說，船底、螺旋槳和推進系統、水下取水口、錨和錨鏈、舷側等是船舶易發生生物汙損的關鍵部位（表1-1）。由於船舶類型不同、運營方式不同，其表面生物汙損也各有特點。例如，商用船舶長時間在海洋中航行，主要受到藤壺和藻類的影響，在水線和取水口處生物汙損常發生在停泊期間。對於漁船和遊艇，因航行速度慢，船底汙損會快速積累，又因頻繁靠岸，汙損集中在水線和錨鏈處。鑽井平臺輔助船等長期停泊的船因長期靜止，生物汙損通常比較嚴重，而高速船則由於速度高，表面附著的汙損生物更容易脫落。
（2）海上和水下結構
海上和水下結構（如油氣平臺、海上風電場、浮式生產裝置等）是人類開發海洋資源的重要設施、裝置，由於其長期暴露在海洋環境中，很多部位易發生生物汙損（表1-2），生物汙損是這些結構面臨的主要挑戰之一。對於幹濕交替等部位，除了生物汙損外，也是較易產生腐蝕的區域。
（3）水產養殖和漁業
海洋水產養殖和漁業也深受海洋生物汙損的影響，水下部分都是易受生物汙損的部位（表1-3），由於水產養殖的設備、設施通常是固定不動的，相對於航行的船舶來說，其表面更容易形成生物汙損，但是由於養殖業通常固定在一個特定的區域，生物汙損的程度和類型受當地海域、季節 、鹽度等影響，所以在不同的海域，其表面生物汙損的程度並不一致。
（4）海洋能源系統
海洋能源系統（如波浪能、潮汐能和海上風電設備）是人類利用海洋獲取清潔能源的重要途徑，由於長期工作在海洋環境，特別是在水下環境的部位易受海洋生物汙損影響，其主要汙損部位及特點見表1-4。
（5）海洋研究和監測設備
海洋研究和監測設備（如浮標、傳感器、水下攝像機和採樣裝置等）是監測
和研究海洋環境的重要工具。這些設備長期暴露在海洋環境中，生物汙損可對其性能和壽命產生顯著影響（表1-5）。
（6）海水淡化和水源取水系統
海水淡化和水源取水系統是解決全球淡水資源短缺的重要手段，但由於長期與海水接觸，這些系統不可避免地面臨生物汙損的挑戰（表1-6）。生物汙損對取水效率、設備性能和運營成本帶來了顯著影響。
（7）港口、港灣和沿海基礎設施
港口、港灣和沿海基礎設施（如碼頭、海堤、橋墩、船雞等）由於長期浸泡在海水中，生物汙損對其穩定性、使用壽命和維護成本產生重要影響（表1-7）。
（8）海上旅遊和娛樂設施
海上旅遊和娛樂設施（如漂浮酒店、海上平臺、人工珊瑚礁、遊樂設施等）
是現代旅遊業的重要組成部分。由於長期處於海水環境中，這些設施面臨生物汙損的挑戰（表1-8），不僅影響設施的外觀和功能，還會帶來運營和維護問題。
（9）專業海洋系統
專業海洋系統包括複雜的工程裝置和設施，用於支持深海探索、海洋科學研究、能源開發及其他特定用途。這些系統如深海採礦設備、海底觀測站、海底機器人（ROV/AUV）和空間發射平臺等，因長期運行在極端的海洋環境中，容易受到生物汙損的影響（表1-9）。
1 1 2生物汙損的危害
海洋生物汙損是一種普遍且複雜的自然現象，其帶來的危害涉及經濟、環境和技術多個層面（圖1-2）。在經濟層面，汙損導致船舶阻力增加、燃油效率下降，進而顯著提高運營成本；在環境層面，汙損促進了外來物種的跨區域傳播，對當地生態系統構成威脅；在技術層面，汙損會加速設備的腐蝕和老化，影響海上設施的穩定性和安全性。此外，汙損造成的維護和清理需求不僅耗費資源，還可能增加環境負擔。隨著全球海洋開發活動的擴展，生物汙損的危害愈發顯著，從而成為一種世界性難題[2]，亟需通過創新防汙技術和綜合管理策略加以應對，以保障海洋產業的可持續發展。
圖1-2海洋生物汙損的主要危害（1）對航行阻力的影響
2018年，裝載著18萬t鐵礦石的”YOURIXX”號貨船從巴西圖巴拉奧港返回日本東京灣，但這次回程不像往常那麼順利，因為船員發現其平均航速降低了3kn。經過檢查，發現海況總體平靜，沒有異常逆流，但主機的負荷明顯增加達30%，日均燃油消耗量超過上限的10%左右。這次航速的降低，不僅導致增加大量的燃油成本，同時還造成時間上的延誤，致使租船人提出巨額索賠。到達新加坡時，船東安排了一次徹底的檢查，發現船體水下部分30%～40%的區域覆蓋著藤壺、貽貝、牡蠣等汙損生物，在使用水下機器人清除完汙損生物後，該船恢復了正常的航速。在船舶上附著生長的汙損生物給船體和螺旋槳增加了額外的重量和表面粗糙度，從而降低了航速和機動性（圖1-3），為了保持所需航速，則需要

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