5.4.2.1 桥梁码头

    在金属材料表面，一旦有发生微生物腐蚀的风险，最重要的一条防护原则是“越早介入，成效越高（Early Intervention is Key to Cost Effective Repairs）”。确定微生物腐蚀是否在码头、港口中金属工程材料发生，最有效也是最常用的办法就是肉眼观察，再结合金属材料厚度测量，腐蚀电位测量以及微生物腐蚀实验室测试对腐蚀过程进行确认。一旦微生物腐蚀发生，相关防护措施也必须立即实施。港口、码头工程位于开放的海洋环境中，其常用的微生物腐蚀防控方法包括涂层包覆以及阴极保护。

    1. 涂层包覆技术

    防护涂层大体上分为非金属涂层和金属涂层，非金属涂层一般为耐盐耐酸的环氧漆、环氧煤沥青等；金属涂层一般热喷涂锌、铝或锌铝合金。使用涂层包覆能够避免金属表面直接被微生物附着，且涂层中添加的杀菌剂也会大大减少细菌污垢的机会。

    随着社会的发展，人们对环保要求的提高，有毒的防污涂料必将被淘汰，开发出无毒而又能满足各类船舶设施需要的防污涂料是最终目标。目前，开发新型无毒防污涂料的途径主要有以下两个方面：一方面是寻找防污高分子材料，让涂料中的树脂具有特殊的性质，使海生物附着不牢，如降低涂料表面的自由能，或改变涂层表面的物理化学性能；另一方面是寻找无毒的防污剂，在不破坏环境的前提下防止生物附着。这些研究大都是从生物附着机理入手，通过模仿生物界，用“友好”的方法来防止污损。

    （1）低表面能防污涂料

    据研究发现，海洋生物附一着初期是通过分泌粘液润湿附着表面来实现的，而当防污涂料表面能<2.5?10-4 N/m，即涂料与液体的接触角>98 o时，海水中的酪蛋白及多糖类物质就不容易吸附在涂层表面，这样海洋生物就难以附着或者附着不牢。另有研究表明，涂层的表面能低于1.2?10-4 N/m时，才能防止藤壶附着。因此可以对基体树脂进行改性，降低涂层的表面自由能以达到抑制海洋生物附着的目的。这类防污涂料完全不含有毒性的防污剂，从环保的角度出发，此方法是最为理想的研究方向。低表面能防污涂料的基体树脂主要为硅聚合物和氟聚合物以及二者的共聚物，目前均已取得实用性进展。

    目前用于防污涂料的有机硅系列化合物包括硅氧烷树脂、有机硅橡胶及其改性物质等，但相对其他类型的涂料，存在着不易施工，涂膜过软，容易被破坏，附着力筹和强度性能低等问题，因而受到一定的限制。

    （2）仿生防污涂料

    仿生防污涂料是一种全新的防污概念，它是从海洋生物的附着机理出发寻找防污高分子材料。大型海洋动物如鲸、鲨鱼、海豚生活在海中，但是它们的表皮却不附着海洋生物，非常光滑。美国、德国的科学家经过研究这些大型海洋动物的表皮结构，发现这些表皮的表面存在微米级沟槽，同时能够分泌出粘液，这种特殊结构可以阻止海洋生物附着。

    （3）天然与合成防污剂防污涂料

    从海洋动物、植物和微生物中提取具有防污活性的天然产物是制造环保型防污涂料的一种有效途径。到1993年，已经发现海洋生物中有52种具有防污活性的物质。这些活性物质包括从珊瑚上分离的双萜脂质，如西松烯内脂和环氧呋喃西松烯内脂；从海洋三色堇分离出来的双萜化合物，它们能防止藤壶幼虫的附着；从海草Zostera marina鳗草中提取zosteric酸，它属于芳香族化合物，具有防海洋细菌、海藻和盘管虫附着的作用；从苔鲜虫提取的TBG（三澳芦竹碱）能防止幼虫附着。

    2. 阴极保护技术

    阴极保护法会使阴极极化的表面吸引SRB等微生物，因此阴极保护法的使用应尽量在微生物腐蚀的区域以使得抑制腐蚀所需的阴极保护电位负值更大，否则微生物腐蚀的速度会相较于之前没有阴极保护时而言更快。同时由于微生物腐蚀加强腐蚀反应的能力，从而加强了给定级化水平所需的阴极保护电流。除此之外，金属表面会因微生物的不断腐蚀而逐渐暴露，因而需要通过加大阴极保护电流的方法来控制微生物腐蚀，即以提升极化水平的方式抑制微生物的生长与腐蚀。采用阴极保护法还有另一个好处，金属材料表面会产生碱性环境，进而抑制微生物的活动。阴极保护技术有两种：牺牲阳极阴极保护和强制电流（外加电流）阴极保护。

    牺牲阳极阴极保护技术是用一种电位比所要保护的金属还要负的金属或合金与被保护的金属电性连接在一起，依靠电位比较负的金属不断地腐蚀溶解所产生的电流来保护其它金属。其优点包括：

    （1） 一次投资费用偏低，且在运行过程中基本上不需要支付维护费用；