国家材料腐蚀与防护科学数据中心
National Materials Corrosion and Protection Data Center
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5.4.1 行业生物腐蚀污损研究现状
2018-06-07 16:42:59 作者:侯保荣等来源:

    海洋不仅是巨大的资源宝库,而且是人类生存和发展不可缺少的空间环境,是解决人口剧增、资源短缺、环境恶化三大难题的希望所在。在不断增长的生存压力之下,世界各国正想方设法寻求改善生活质量和可持续发展的路子。沿海国家纷纷把目光投向了海洋,加紧制定海洋发展规划,大力发展海洋高新科技,强化海军建设和海洋管理,不断加快海洋资源开发步伐。可以预见,21世纪人类将在很大程度上依赖海洋来实现可持续发展,研究、开发、利用和保护海洋将成为21世纪的主旋律,海洋必将为人类社会的进步做出重要的贡献。


    我国是一个海洋资源十分丰富的国家,不仅拥有18000多公里的大陆海岸线、6500个面积在500 m2以上的沿海岛屿和37万平方公里拥有12海里领海权的海域面积,这为我国发展海洋经济提供了十分广阔的天地。“十三五”和今后更长一段时期内,我国将在海洋资源、交通、能源、国防、新材料及深海环境开发等领域新建大量的临海和海上工程设施诸如港口码头、跨海大桥、船舶、石油平台、海底管线等重大设施。开发海洋资源,发展海洋经济已成为国家发展的重要支柱。2013年,我国海洋生产总值54313亿元,比2012年增长7.6%,占国内生产总值(GDP)的9.5%,其中海洋产业增加值31969亿元,海洋相关产业增加值22344亿元。


    海洋工程设施浸入海水以后,会同时发生海洋腐蚀和生物污损两个自然过程,并且这两个过程会相互作用共同影响海洋工程设施,是一个极其严重的经济与环境问题。海洋腐蚀和生物污损是影响海洋工程设施性能下降的关键因素,海洋腐蚀和生物污损机理及其相关控制技术是国际上尚未充分认识和解决的重大科学和技术问题。


    海洋污损生物是海洋环境中栖息或附着在船舶和各种水下人工设施上对人类经济活动产生不利影响,给投资者带来负效益的动物、植物和微生物的总称。主要包括一些大型藻类、水螅、外肛动物、龙介虫、双壳类、藤壶和海鞘。全世界记录的污损生物有4000余种,其群落组成有明显的地域性,并呈季节性的变化。大多数污损生物的幼虫营浮游生活,成体营附着或固着生活。这些生物在水下人工设施表面附着、聚集,给人类经济活动带来的危害称为生物污损,这是人类开始从事海洋开发就遇到的生物危害。世界各国每年花费大量费用于防除海洋生物污损,据最近一次统计,仅用于商业运输目的船舶上去除污损的费用,就约合300亿美元。此外,据不完全统计,全世界仅生物污损给各种水下工程设施与船舶设备造成的损失就可达每年65亿美元以上。因此,开展船舶生物污损腐蚀调查不仅对我国具有重要战略意义,而且还有很大的经济效益和社会效益。


    严重的海洋生物污损造成海洋平台载荷增加、管线堵塞、船舶设施航速下降等问题,不仅降低了设备的使用性能,还会显著减低设施和材料的安全有效运行。对于海洋船舶设施而言,生物污损的代价是巨大的,它会大大增加船舶外壳的动力阻力。100 ?m厚的生物膜就会增加摩擦阻力10%以上,1 mm厚的微生物粘膜,其摩擦力增加80%,使船速降低15%。船舶生物污损严重时,船底海生物附着可达十多厘米厚,对近万平方米船底的大型商用船舶或军用舰船来说,将造成航速下降,能耗增加,严重影响设备性能的发挥和安全运行。生物污损还可堵塞海水淡化设备中的关键膜部件、海水输送管道或者换热器内部管道,引起传质或传热效率降低;增加海上石油平台的重量,造成平台超负荷运行;增加设施物的截面积,增大波涛和海流引起的动力载荷效应,带来安全隐患。污损生物附着在船底声纳等设备上,会引起设备信号减弱甚至失灵;造成仪表及转动机构失灵,影响浮标、阀门等设备的正常使用;覆盖在牺牲阳极表面,使得牺牲阳极污损失效。另一方面,由于硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)、铁细菌等相当种类海洋细菌等生物的附着,自身代谢导致阴极去极化,会加速海上金属结构电化学腐蚀,破坏金属表面保护层,引发局部腐蚀,污损生物在钢表面附着,使金属的腐蚀加剧,污损生物会破坏金属表面的涂层,使金属裸露而导致金属的腐蚀;有石灰外壳的污损生物覆盖在金属表面,改变了金属表面的局部供氧,形成氧浓差电池而加剧腐蚀;一些藻类由于光合作用产生氧气,增加水中的溶解氧的浓度,从而加速金属的腐蚀。此外,还会对水产养殖业造成不利影响。据不完全统计,全世界仅生物污损给各种水下工程设施与船舶设备造成的损失就可达每年2000亿美元以上。


    因而,深入研究生物污损问题,研究发展防污技术问题已显得尤为重要,已引起世界各国的重视。本报告主要针对桥梁码头、海洋平台、船舶、清洁能源、海底管道以及海洋养殖六个行业的生物污损腐蚀现状及防护技术进行调研,并提出建议。


    5.4.1.1 桥梁码头


    1. 码头中钢结构的微生物腐蚀


    微生物腐蚀指由微生物引起的腐蚀或受微生物影响所引起的腐蚀。有文献报道,由微生物引起的金属材料的腐蚀速率足以达到正常腐蚀速率的10倍以上,进而加速金属工程材料的破坏过程,大大缩短工程建筑的服役时间。图5-100展示了裸露钢材在模拟潮汐海水中腐蚀速率随不同位置的变化,其中绿色部分展示的是该区域内钢铁材料的平均腐蚀速率,而灰色部分展示的是该区域内钢铁材料的最大腐蚀速率。从图5-116中可以看出,由微生物腐蚀引起的腐蚀速率最大可达4 mm/yr,平均腐蚀速率也达0.3 mm/yr,说明微生物腐蚀能对海洋工程的安全产生巨大影响。


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    虽然关于微生物腐蚀的报道已经有了100多年的历史,但是直到近十几年来,关于微生物腐蚀的研究才越来越受到人们的重视。不同行业、领域针对微生物腐蚀也有了专属的名称,如低水区加速腐蚀(Accelerated Low Water Corrosion),最低天文潮腐蚀(Lowest Astronomical Tide Corrosion)和加速淡水腐蚀(Accelerated Fresh Water Corrosion)。从这些名字中可以看出,微生物腐蚀主要发生在最低潮位附近,因此观察微生物腐蚀的发生是具有一定难度的。


    低水位加速腐蚀是近二十年来逐渐被报道并引起关注的一种腐蚀现象,特指发生在海岸线附近工程、建筑的加速局部腐蚀过程的腐蚀现象。如果不及时发现并处理低水位加速腐蚀,就可能引起建筑材料腐蚀穿孔,回填损失,严重影响到海洋工程的服役安全和寿命。当前,低水位加速腐蚀可以被认为是海洋工程材料微生物腐蚀的一种,但是其腐蚀产物与微生物有机物质之间的关系仍未明确。在2005年,国际航运协会(PINAC)和世界建筑工业研究与情报协会(CIRIA)都发布了关于定义和控制低水位加速腐蚀的相关条例,将低水位加速腐蚀规定为海洋工程设计及施工必须考虑的一项重要问题。以港口、码头建设中常用的钢桩为例,钢桩经常处于无防护状态或低保护状态,很容易受到海水介质的侵蚀,因此在设计海洋工程结构,尤其是码头、港口类长时间服役工程时,钢桩的腐蚀速率是必须考虑的一项重要数据。通常认为,钢桩的腐蚀速率与钢桩所处海域、气候、暴露条件以及测试方法都有关系,以在浪花飞溅区或潮差区的腐蚀速率最快,在0.08~0.2 mm/yr之间。然而,在低水位加速腐蚀的情况下,钢桩的腐蚀速率能够达到0.5 mm/yr甚至更高,是海水腐蚀平均速率的4倍以上,大大缩短了海洋工程结构的服役年限。


    目前,检测低水位加速腐蚀的唯一方法就是通过肉眼观察,在低潮位海平面上下观察到有较窄的附着力较差的黄色斑块即可推断有低水区加速腐蚀现象的发生(图5-101)。在该黄色条带下方,会有黑色污泥将金属基底覆盖,且金属基底表面会发现大量的金属腐蚀坑(图5-101和图5-103)。为了保证海洋工程结构的安全和使用寿命,在工程建设前期就需要将低水区加速腐蚀的检测以及维护纳入考虑。然而,通常而言,低水区加速腐蚀发生的具体位置是不能从外观观察到的,对海洋工程材料的检查也需要配合潮水的涨落,且低水区加速腐蚀的发生也无明显规律可言,因此,前期预测低水区加速腐蚀的发生是很困难的。


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    为了更好的研究港口、码头的微生物腐蚀(低水区加速腐蚀)现象,欧盟委员会在2008开展了一项为期三年的MICSIPE(Microbiologically Induced Corrosion of Steel Structures in Port Environment)研究项目,在欧洲范围内选取了3个遭受微生物腐蚀的码头(法国的Boulogne-surMer码头、英国的Dover码头和Shoreham码头)作为研究主体,对其微生物腐蚀产物、微生物多样性以及腐蚀检测方法进行了深入探索。国内尚未进行系统微生物腐蚀调查。


    与微生物腐蚀相关的微生物多种多样,既有原核生物(细菌及古细菌),又包括在微尺度的真核生物(真菌,藻类以及原生动物)。其中SRB是最重要也是研究最广泛的微生物,由SRB引起或参与的腐蚀过程约占所有微生物腐蚀的1/2。SRB在自然界中分布在钢铁表面氧化膜及锈层下面,能在温度高于70~80 oC,压力为700~1000 Pa的地层中也有极强的生命力。这类细菌的特点是既能利用有机酸为给氢体,也能直接利用氢,以硫酸盐为最终电子受体进行还原作用,最终产物是硫化物,如硫化氢等。SRB的腐蚀机理一直是微生物腐蚀的研究重点,针对SRB能够加速腐蚀的机理研究已经经历了一个多世纪,目前已经形成的机理包括阴极去极化机理,浓差电池机理,代谢产物机理,酸腐蚀机理和阳极固定机理。近几年,具有其它代谢特点的细菌,如硫氧化菌(SOB)、铁氧化菌(IOB)、巯基还原菌等,也逐渐引起人们的关注,其代谢过程或生物膜性质会改变工程材料的表面性质,进而影响其腐蚀过程。


    随着生物分子技术的不断进步,鉴定微生物种群也变得越来越容易。同一海域范围内,在腐蚀区域存在的微生物种类大致相同,微生物种群结构随腐蚀位置、工程材料以及防护程度等因素表现出一定差异;而在不同海域中,受海水温度,盐度和微量元素等因素影响,在腐蚀区域存在的微生物种类会存在较明显差异。在码头、港口中,对钢铁材料过程影响最大的细菌种类包括SRB,SOB以及IOB,其中SRB能够酸化局部腐蚀环境加速腐蚀过程,而SOB和IOB则对微生物腐蚀具有抑制作用。在微生物腐蚀严重且腐蚀时间较长的区域,微生物的种群结构随空间变化,这种空间的变化可以视为微环境中的硫循环代谢,SOB和IOB能够将SRB产生的硫化物部分氧化消耗,通常而言,SRB处于微生物种群内层,而SOB或IOB则分布在微生物种群外层;但是,一些具有硝酸盐还原性质的SOB(Thiothrix sp.或Thiomicrospira sp.)也可以在微生物种群内层被发现。除此以外,在微生物种群结构中,SRB的比例与码头、港口中钢铁材料的微生物腐蚀速率密切相关,在微生物腐蚀速率高的区域,SRB种群所占比例也会较大,这可能是由于钢铁材料,尤其是碳钢,是SRB代谢活动中一种重要的能量、电子来源。值得一提的是,在微生物种群结构中,SRB的种类也具有多样性,不同SRB种群的基因序列、代谢活性具有一定差异,此现象在微生物腐蚀严重的区域表现的更加明显,但是不同SRB种群的分布规律以及种群比例未表现出一定的规律特点。


    光合细菌是自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物,是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称。光合细菌也是腐蚀区域微生物种群的一个组成部分,主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。在码头、港口中,与微生物腐蚀轻微的区域相比,在微生物腐蚀严重的区域中,尤其是低水区,光合细菌在总微生物种群中占有较高的比例,这也可能成为指示微生物腐蚀速率的一项重要参数。


    微生物生长繁殖所需的营养物质主要有水、碳源、氮源、无机盐和生长因子等。其中,水是各种生物细胞必需的,微生物的新陈代谢过程中的一切生化反应都离不开水的作用;碳源是合成菌体成分的原料,也是微生物获取能量的主要来源;氮源主要是供给合成菌体结构的原料,很少作为能源利用;无机盐主要可为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素,其主要功能为构成菌体成分,调节渗透压,作为某些酶的成分,并能激活酶的活性;生长因子主要是B族维生素的化合物等。虽然微生物的分类方式有很多,但对腐蚀微生物而言,按照其能量代谢方式对腐蚀微生物研究是一种较为合理的方式,因为微生物的代谢方式直接影响到其在材料表面的代谢活性,且不同代谢方式对腐蚀进行产生的影响也各不相同。表5-75展示了不同微生物代谢方式对金属材料局部腐蚀因素的影响。


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    2. 中国近海码头污损生物的群落结构及多样性


    (1)汕头港


    汕头港位于广东省东部韩江和榕江汇台的鲍江口,海水盐度波动大(5.0~28.2),水温变化幅度为12~31 oC,潮流大,水质混浊、透明度0.2~1 m,属于不规则半日潮,是粤东主要内、外贸易港口。1991年6月至1992年5月在汕头港进行挂板实验,同时调查港区浮标、码头和船底的污损生物,调查方法采用国家海洋调查规范。共获得119种生物,试板72种,浮标和船底70种,码头54种。其中,泥藤壶、网纹藤壶、僧帽牡蛎、翡翠贻贝、太平洋侧花海葵、双枝薮枝螅和双节螅为优势种。汕头港一年4季都有生物繁殖附着,盛期是5~11月,高峰为9月,最低峰为2月份,高低依序为秋、夏、春和冬。试验结果表明,汕头港主要污损生物为沿岸广分布和河口低盐种,其特点是优势种突出,附着量很大。


    (2)洋山港


    洋山港是上海国际航运中心的枢纽港,大量外来货轮的停靠使洋山港成为污损生物入侵的高风险区,同时污损生物的大量附着也将对港口设施造成严重影响。为了解洋山港码头污损生物的多样性现状及演变趋势,2010年5月通过对码头不同潮区污损生物群落样本采样,分析了洋山港码头的群落结构及多样性现状。洋山港码头共采集到污损生物17种,网纹藤壶和僧帽牡蛎为优势种。从高潮区到低潮区,污损生物群落结构明显不同;种类数、密度和生物量基本呈上升趋势,均匀度呈明显下降趋势,而多样性指数则呈先上升后下降趋势。对覆盖率和多样性指标进行回归分析得出,洋山港污损生物覆盖率与多样性指数呈单峰上拱曲线,覆盖率在30~40%区间内污损生物多样性最高。


    (3)厦门港


    厦门港污损生物研究始于上世纪50年代初,黄宗国等对码头桩柱、船舶和浮标的污损生物及其主要种类种群动态进行了系统调查研究。上世纪90年代又针对网箱养殖场污损生物进行挂板和网片模拟试验,并开展试验生态和外来物种的研究。杨清良等对厦门港公务码头和西海域的宝珠屿进行4个季度和周年逐月污损生物挂板试验,根据2007年2月至2008年10月在厦门港进行4个季度和周年逐月的挂板试验数据研究污损生物物种多样性和分布特征。共记录污损生物86种,隶属于l1个生物门类,主要优势种是中胚花筒螅、翡翠贻贝、网纹藤壶和长鳃麦杆虫等;全年都有污损生物附着,月板附着湿重周年变化呈双周期性,最高峰出现于6~7月,次高峰出现于3~4月;季板附着高峰期在夏季。不同试验点的附着生物量差异极大,位于港湾的试板污损生物附着量远大于码头的,3个测站附着湿重依序为:港湾>浮筏>桥墩。


    (4)大亚湾


    大亚湾,中国南海重要海湾。位于广东省东部红海湾与大鹏湾之间。大亚湾北靠海岸山脉,东、西两侧受平海半岛与大鹏半岛掩护,总面积650平方公里,黄金海岸线达52公里。黄宗国等对大亚湾湾口至湾顶的8个码头桩柱的潮间带污损生物群落进行了调查(1986年12月到1987年10月),调查发现,桩柱的污损生物群落和岩相潮间带生物群落都有极为明显的垂直分带现象。8座码头桩柱污损生物群落有其共同的特点,即:1. 都是高盐和广盐种,没有低盐种;2. 高潮区都有明显的滨螺—小藤壶带,中潮区有棘刺牡蛎带;3. 三个潮区中,中潮区生物量最大。各码头因暴露程度不同,处于隐蔽水域和开敞水域的码头污损生物群落有比较大的差别,这种差别在三个潮区都有所体现。例如,隐蔽的东山和澳头码头高潮区,白条地藤壶和黑荞麦蛤是优势种,而在开敞的核电站、大辣甲和三门岛码头则几乎未发现这二种。又如开敞的大辣甲和三门岛码头向浪面的中潮区有大量鳞笠藤壶,在东山、澳头码头则几乎没有。再如,皱瘤海鞘是东山、澳头等隐蔽码头低潮区的主要标志,而大辣甲、三门岛等开放海域低潮区的标志则是无柄珊瑚藻等多种红藻的大量出现。

 

    (5)舟山


    杨元利等根据2007年3月至2008年2月在舟山朱家尖蜈蚣客运码头进行的污损生物挂板试验,对该海域污损生物的种类组成、附着季节、生物量分布及生态特点进行了初步研究。结果表明:该海域共鉴定出污损生物85种,其中,藻类13种,腔肠动物13种,苔藓虫4种,多毛类12种,软体动物8种,甲壳类22种和其它13种。优势种为中胚花筒螅、泥藤壶、白脊藤壶、僧帽牡蛎、近江牡蛎、马尔他钩虾、圆鳃麦杆虫、长鳃麦杆虫和盘管虫。朱家尖海域全年都有污损生物繁殖附着,其中6~10月为附着盛期,表层和中层月板生物量高峰值均出现在7月,最低值分别出现在2月和1月,表层月板全年附着总生物量为2006.1 g/m2,月平均生物量为167.18 g/m2;中层月板全年附着总生物量为2388.15 g/m2,月平均生物量为199.01 g/m2;季度板污损生物生物量按高低依次为:夏季>秋季>春季>冬季;上半年板污损生物的生物量>下半年板。在垂直分布上,除季度板外,其它试板生物量和附着密度均为中层>表层。根据污损生物生态习性、分布特征及对盐度的适应,可将舟山朱家尖海域主要污损生物定义为河口低盐种。水温是影响调查海域污损生物分布的主要因素,水体盐度则对朱家尖海域污损生物的种类及指标种分布具有决定性作用。


    (6)旅顺港


    旅顺港位于辽东半岛南端,地处黄渤海要冲,与庙岛列岛和登州头共扼渤海咽喉。港内水质清澈、畅通,盐度较高,透明度较大。月平均最高水温8月(20.9 oC),最低2月(1.8 oC),月平均海水盐度都在3.01~3.17%之间。周凝琪等于1979年9月至1980年8月在旅顺港进行系统挂板试验,着重研究附着生物的种类、数量和附着季节。调查发现旅顺港附着生物的种类较为丰富,以温带种类为主,没有暖水种和低盐种,共发现污损动物64种,藻类5种,其中海鞘(主要是柄海鞘)和苔藓虫类(如加洲草苔虫、阔口稳槽苔虫等)及紫贻贝最引人注目,龙介虫类也较多。藤壶虽然也有两种,但在群落中的重要性远远不如中国沿海其他港口。主要种类的附着季节是6月至10月,8月和9月是附着盛期,冬季低温月份几乎没有生物附着。影响附着季节的主要因子是水温的变化。


    (7)青岛港


    青岛港湾以胶州湾为主体,沿胶州湾先后有小港、中港、大港,近年又开发黄岛、薛家岛、胶南等沿岸码头。青岛中港位于胶州湾西海岸,人工筑造防波堤,使港内风浪减小,是中小船舶的避风港和停泊地,也为海洋工程试验研究提供良好的试验基地。马士德等从2011年4月到2012年11月,对该区的微型生物膜、小型污损生物进行初步调查研究,按污损生物个体大小,污损生物分为三类:体型大于1 mm为大型污损生物、体型在0.5~1.0 mm为小型污损生物、体型小于0.5 mm为微型污损生物。通过多个试验和多周期的镜检,该区微型污损生物的污损群落演变为:通常(生物繁殖季节)是海洋细菌首先附着1~4天即可检测到;紧接着是海洋微藻,随着时间延长,它们会组成聚合体。海洋原生动物在浸海15天左右开始出现,待20天左右,海洋后生污损生物幼体依不同大型污损生物繁殖季节先后出现,此后样板上为大型污损生物附着。


    (8)白龙码头


    白龙码头位于广西沿海西部,位于我国大陆最西南端,是由大陆延伸入北部湾的半岛;三面环海,西望越南,地理位置十分重要。严岩等在2006年3月2日至2007年2月2日之间对白龙马头的污损附着生物进行了调查,白龙码头平均水深8.5 m,平均潮差5 m。共采集到生物种类59种,其中藻类7种,腔肠动物3种,苔藓动物5种,环节动物10种,软体动物17种,甲壳动物11种,其他动物6种。附着生物表现出较为明显的分带现象,大致分为以下3个带。


    1. 滨螺带


    高潮区主要以粗糙滨螺、粒结节滨螺为主,还出现少量中间拟滨螺和团聚牡蛎,平均生物量为121.74 g/m2。


    2. 牡蛎—鳞笠藤壶带


    位于中潮区,牡蛎类(团聚牡蛎、棘刺牡蛎、僧帽牡蛎)和鳞笠藤壶为优势种,几乎布满整个中潮区,个体较大且彼此重叠附着,最大厚度可16 mm。该区生物种类繁多,不仅栖居着穴居生活的生物,而且还栖息着腹足类、游走多毛类、端足类、十足类、蛇尾和星虫等许多活动性种类,平均生物量高达8422.56 g/m2


    3. 藻类带


    低潮区主要附着浒苔、石莼和石花菜,同时还有管栖多毛类、隔贻贝、方格星虫、小相手蟹和游走多毛类,以及少量海鞘,平均生物量1403.25 g/m2。


    5.4.1.2 海洋平台


    1. 生物污损对海洋平台的危害


    由于污损生物的附着,海洋平台重量会不断增加,给平台安全服役带来隐患。另外积累的污损生物会增加管的直径以及管架表面的粗糙度。这会增加水流过结构的作用力以及构件的阻力系数。因此,海洋污损会增加结构的水力负荷。厚度为150 mm的污损层仅导致结构重量增加0.15%,但是相同厚度的污损层会导致水力负荷增加17.5%,导致疲劳断裂增加62.3%,疲劳寿命降低38%。


    为海洋平台安全运行考虑,平台水下部分需要由潜水员或者移动设备进行定期的检查。但污损同样也会影响这些结构的检查和维护。例如,在检查等之前,平台结构表面的污损需要被清除掉。钢结构表面所做的标示会因为污损生物附着而变得模糊,硬污损生物,如牡蛎和藤壶,会影响水下设备的运行甚至会导致仪器的损坏。另外,污损生物的存在会加速钢铁的微生物腐蚀以及局部腐蚀。


    2. 我国典型海域海洋平台生物污损情况


    某一特定区域的污损生物特征的分析对海洋平台设计建设、有效的清除系统的选择十分重要。在中国,海洋平台的建设开始于十九世纪八十年代,一些初始的采油平台污损生物调查出现在十九世纪七十年代末期,其方法是在某一个固定平台上挂片。然而,直到十九世纪八十年代中期,中国在东海和南海区域并没有海上平台,因此相关数据十分匮乏。为了获得深水以及不同环境条件,研究者设计了一系列装置来对不同深度材料表面污损生物进行了分析。


    直到海洋平台建成之后,表面污损才实现了原位分析,目前中国最大的采用平台分布在南海和渤海,这些地方也就成为污损生物研究比较集中的地方。这些研究的海洋平台以及位置在图5-104所示。


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    在渤海海域平台F进行了为期1年的挂片实验,海上平台F位于西渤海海域,离岸10海里,浸入深度为6 m。挂片上的主要污损生物是水螅虫Bougainvillia sp.,端足类Corophium sp.,藤壶Balanus uliginosus,苔藓虫Acanthodesia bifloris。污损生物附着最高期发生在6~9月,12月至3月没有明显附着。另外,进行了5个固定平台的污损生物分析,确认了75种生物,主要的物种包括贻贝Mytilus edulis,海葵Sagartia rosea,以及牡蛎Ostrea denselamellosa和苔藓虫Menbranipora grandicella。污损生物组成以及程度受平台建设时间、地理位置、水深以及离岸距离所影响。在渤海湾的平台A上,主要的物种包括Ostrea denselamellosa,Sagartia rosea以及海绵Haliclona palmata。污损生物的厚度在2~9 cm之间。在平台B上,靠近黄河口位置,主要污损生物包括Menbranipora grandicella,Sagartia rosea和Balanus uliginosus,污损生物厚度在3~12 cm之间。在其余三个平台上,离海岸线20~40海里的位置处,污损生物完全由Mytilus edulis组成,污损生物厚度分别为7~15 cm、13~32 cm和1~7 cm。


    对中国南海海域11个站点进行了为期1年的挂片实验,分析物种组成、分布、厚度以及污损生物的季节变化。在珠江口的东南区域,污损生物种类及程度随着离岸距离不断变化。在站点Z1,离岸8.5海里水深27 m处,污损生物主要是常见的沿海物种,优势物种为藤壶Balanus reticulatus。在站点Z2,离岸38.7海里水深71 m,优势物种为大洋物种,包括有柄藤壶(Lepas anserifera和Conchoderma hunteri),和水螅虫(Obelia sp.和Clytia sp.)。污损生物群落的生物多样性比站点Z1不明显。在深海站点A3和ZM3(水深超过300 m),位置处于东沙群岛西部60和63海里,其污损生物群落组成与Z2位置处相似,在这两个站点,没有发现Balanus reticulatus。


    在海南岛东部区域的W1和J2两个站点采集水深超过100 m位置的数据。在两个站点,主要物种是水螅虫Clytia delicatula,Obelia dichotoma,有柄藤壶Conchoderma hunteri和Lepas anserifera以及牡蛎Alectryonella plicatula。藤壶Balanus reticulatus,Balanus trigonus,Megabalanus rosa以及Megabalanus tintinnabulum仅在站点J2发现。在站点W1,只发现很少量的Balanus poecilotheca。


    在海南岛的西南海域,对四个监测点(Y1,Y2,Y3和YM1)进行监测。污损生物主要包括有柄藤壶Conchoderma hunteri,Lepas anserifera,水螅虫Clytia sp.和Obelia sp.,藤壶Megabalanus tintinnabulum,Balanus poecilotheca,Chirona amaryllis和Balanus reticulatus,以及常见的牡蛎Parahyotissa sinensis和Ostrea mordax等。从站点Y1到Y3,藤壶的数量和密度降低为一种,即只有Megabalanus tintinnabulum在Y3站点发现。


    在Beihu港,三个站点,B1、B2和B3,污损生物群落主要由藤壶Balanu reticulatus和Chirona amaryllis,珍珠牡蛎Pteria penguin,以及常见的牡蛎Saccostrea cucullata和海葵Actiniaria sp.。当然,优势物种是藤壶Balanus reticulatus。然而,在采油平台W10-3建成5年之后,主要污损生物为常见的牡蛎Dendostrea folium和Hyotissa imbricata以及藤壶Balanus trigonus和Chirona amaryllis。其他重要物种包括海葵Actiniaria sp.,苔藓虫Schizoporella errata和Microporella ciliate,以及牡蛎Chama semipurpurata和Chama reflex。有柄藤壶Lepas anatifera和Lepas anserifera偶尔会在站点B1和B2发现。


    3. 我国海域污损生物分布特征


    中国海域的物种主要包括蚌类、蔓足类、腔肠类、苔藓虫类。藻类污损主要限制在靠近海平面的小型物种。污损群落的组成和结构依赖于平台结构类型,暴露时间、维度、离码头的距离、水深和环境条件。在中国北方的渤海湾,贻贝Mytilus edulis是建成多年之后海洋平台的主要污损生物,这与世界其他海域的情况是一样的。

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