5.4.3.1 桥梁码头

    1. 开展国内码头微生物腐蚀与污损调查。中国港口码头行业正处在产业的扩张期，港口码头泊位大型化、专业化程度正进一步提升，各港码头的腐蚀状态和腐蚀防护手段差异明显。随着码头港口基础设施建设投入的不断增加，对我国码头的微生物腐蚀及污损状况的了解就变得尤为重要。我们应该通过系统的调查对微生物腐蚀所造成的损失有一个比较准确的估计，以便进一步寻求控制微生物腐蚀及污损的对策和措施。

    2. 系统研究微生物腐蚀与污损机理。污损生物的附着必然会改变生物体与材料表面的作用过程。如SRB、铁细菌等海洋腐蚀微生物的附着，自身代谢导致阴极去极化，破坏金属表面保护层，引发局部腐蚀；污损生物在钢等材料表面附着，使金属的腐蚀加剧，同时，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。因此，加强对微生物腐蚀与污损机理的研究对我们深入了解微生物腐蚀污损机理，合理调整防腐防污手段是非常有必要的。

    3. 开发微生物腐蚀过程早期监测技术。腐蚀监检测技术又是研究金属腐蚀速率和机理的重要手段，目前较成熟的腐蚀检测方法有电阻法，线性极化法，电位法和超声波测厚法。然而这些方法应用于微生物腐蚀监测时却受到限制，且附着生物会对检测信号产生干扰影响。在港口码头领域目前检测微生物腐蚀唯一方法就是通过肉眼观察，这种方法受环境条件的限制且具有严重的滞后性。

    4. 开发绿色环保型防污涂料。随着对传统有毒海洋防污技术的禁止使用，世界各国开始重视高效海洋防污技术开发。要开发一种有效的防污技术，首先要面对的一个重大难题就是生物污损具有典型的生物学特点，即污损生物种类的多样性、生物附着行为的多样性、不同生物附着机制的多样性。

    5.4.3.2 海洋平台

    1. 我国海域辽阔，不同海域、不同位置处腐蚀污损生物种类不同，在实际海洋平台进行生物污损防护过程中，应考虑海洋平台实际服役环境中污损生物优势物种的差异，有针对性地选择生物污损防护技术。

    2. 我国海岸线较长，南北海域污损生物种类随季节变化差异明显，我国南方海域常年污损严重，而北方海域冬季没有污损发生，在实际海洋平台污损防护过程中，北方海域可根据季节变化实施间断性污损防护，例如：在使用电解防污技术时，北方海域冬季可停止使用，以减少能量损耗。

    3. 尽管我国已开展我国典型海域污损生物种类分布等相关调查研究，但目前所采集的数据分散，难以对我国海洋平台污损防护技术开发及应用提供支撑，有必要建立涵盖我国典型海域污损生物分布、种类等信息的数据库，并实现数据共享，为我国不同海域海洋平台污损防护技术的选择与应用提供依据。

    4. 海洋环境中生存着大量的腐蚀污损生物，但目前微生物腐蚀污损机制研究仅集中在几种典型的腐蚀污损生物，其他生物的腐蚀污损机制还不清楚。另外，目前研究多集中在污损生物对金属基体的腐蚀污损作用，而在某些实际环境中，腐蚀污损生物直接附着在涂层表面，并与涂层直接接触作用，但微生物对涂层的破坏作用还不明晰。因此，有必要加强不同物种的腐蚀污损生物机制、污损生物对涂层破坏作用等方面的研究，为海洋污损防护技术开发提供依据。

    5.4.3.3 船舶

    1. 大力发展环境友好防污技术，提升国内防污涂料技术水平，赶超国际先进，增加工程实践机会，打破国外技术垄断。

    2. 基于环境保护，探求基于微生物自身生理特点的环境友好防治方法，研究由某种细菌产生的能够起保护作用的再生的聚合物生物膜，如可以使用某种磁性细菌来移走浮游、没有磁性而加速腐蚀的细菌，另一种方法是利用SOB和SRB用来激活光电阳极（photoanode），分解水，产生氢和氧，提供微生物电池所需能量，降低微生物腐蚀。

    3. 船舶生物腐蚀污损由于发生于不同的环境条件下，所以其控制技术也不尽相同，目前还没有任何一种方法可以解决所有的船舶生物腐蚀污损防护问题。根据现场条件、环境特点和生物种群特征联合采用多种防护措施是当前最优行之有效的船舶生物腐蚀污损防护措施。同时由于船舶生物腐蚀污损既涉及到腐蚀方面的理论，又涉及到生物方面的理论，涵盖了材料科学、电化学、生物学和表面化学等学科的知识，所以必须进行大量的跨学科的研究才能找到有效的控制船舶生物腐蚀污损的方法。现在发展高效低污染杀菌剂，培养低廉高效的竞生微生物，发展新的阴极保护技术，以及寻找耐船舶生物腐蚀污损材料等方面将是今后本领域研究工作的重点。

    4. 首先在充分认识船舶生物腐蚀污损研究重要性的基础，充分借鉴国外成功的经验，系统分析我国海洋环境下船舶不同结构发生生物污损腐蚀的可能性，对于已经发现明显生物腐蚀污损的部位要深入分析生物腐蚀污损发生发展机制，在此基础上采取相应防护措施控制生物腐蚀污损，保障船舶设备正常运行；

    5. 燃油和润滑系统的微生物腐蚀污损问题目前还未受到充分重视，在此方面要加强对商品燃油和润滑油中微生物污染的控制，从源头上防止微生物腐蚀污损，并且尽快形成相关行业标准和规范；

    6. 采用现场实验与实验室筛选相结合的手段，充分认识船舱内部不同部位水环境微生物腐蚀机理，评价材料耐微生物腐蚀性能。

    7. 利用先进的科学技术，加强对生物膜结构成分以及微生物在生物膜下的生长代谢机理的研究，还可用热力学理论、扩散理论和模糊逻辑学等方法，引入或建立数学模型，加深对微生物腐蚀的认识。

    5.4.3.4 清洁能源

    1. 相对于桥梁码头、海洋平台、码头等行业，潮汐发电、风力发电、核电等清洁能源行业起步晚，国内外有关该行业的海洋生物腐蚀污损的报道还很少。清洁能源行业的海洋生物腐蚀污损与桥梁码头等行业的既有相同之处，比如可能存在季节性、海域性等时空分布特征，但由于该行业的各部位处于强的电磁场中，电磁场对海洋生物腐蚀污损的影响如何，其是否影响腐蚀污损生物的时空分布，是否对附着生物具有物种选择性，是否影响生物膜的结构等都是该行业面临的新问题。因此，与桥梁码头等行业相似，需要对该行业的海洋生物腐蚀污损情况进行调查，以为后续防护方法的使用提供指导。

    2. 需要加强清洁能源行业的海洋微生物腐蚀机理研究。潮汐发电、风力发电、核电电场的构建涉及大量不同种类的材料，且考虑安全性等问题，不锈钢、青铜、黄铜、钛材等都有所涉及。目前大多数海洋微生物腐蚀机理研究以碳钢为主，而海洋微生物对不锈钢等材料的作用机制与碳钢的可能存在差异，实际行业环境中微生物作用下这类材料的腐蚀行为会发生为怎样的变化，其腐蚀速率、安全服役寿命与碳钢的差异有多大，是否有必要采用这些高成本的材料，只有通过研究对这些问题解答才能促进该行业安全快速发展。

    3. 经济、环境友好防腐防污技术的使用。目前清洁能源行业的海洋生物腐蚀污损防护手段往往借用桥梁码头等行业的，因而与这些行业相同，也存在对经济高效环保防腐措施的期求。

    5.4.3.5 海底管道

    随着全球石油资源的不断开采，石油的储存量已经越来越少，而人们为了提高采油的效率，对今后开发的油田杀菌技术就提出了更高的要求：

    1. 加强机理的研究。由于海底管道输送介质的特殊性，管道内环境随着管道内输送介质的变化而变化，导致管道内部微生物种群非常复杂，要想充分彻底解决海底管道内微生物腐蚀与污损问题，首先要充分揭示微生物在海底管道内壁附着和腐蚀机理，为采用合适的杀菌技术提供充足的理论依据。例如，根据研究资料现在对杀菌剂机理的认识有两方面：一方面是微生物细胞壁上存在的基团通常带负电，可以与带正电荷的表面活性剂发生亲和作用，将微生物吸附在表面活性剂的表面达到除菌的作用；另一方面是表面活性剂可以渗透进入吸附过来的微生物细胞表层，破坏细菌蛋白质，使其发生变质现象。今后更多杀菌剂的研发，必须首先了解相应杀菌剂的理论知识，明白其杀菌机理，这样才能够更有力地推动杀菌剂的发展。

    2. 环境友好。无论是哪种杀菌技术，环境友好是必不可少的。目前绿色水处理化学药剂是目前研制新型杀菌剂的热点，因为常规的杀菌剂对人类和水生物都有不同程度的毒害性，并且可以在环境中积累，对环境构成了长期的危害。而水处理药剂的环境友好除了考虑水处理剂本身化学成分对环境不构成威胁外，还应该考虑水处理剂生产所用的原材料、反应方式、反应条件等的环境友好。

    3. 一剂多效。研究开发的新型多功能油田用杀菌剂，和防污防腐涂层等。除了要求杀菌剂，或防污防腐涂层本身具有较高的杀菌效果外，最好还应该兼有分离污垢的能力与渗透能力，这样能够做到对细菌的全面清除，从而提高杀菌效果并且能够延长杀菌剂的有效期。

    4. 开发新产品。油田目前广泛使用的氯类，溴类、季铵盐等杀菌剂都存在许多缺点，针对这一问题，研究人员应开发一些含有机硫、多官能团（同时含有氮、磷、硫、杂环）等低泡、水溶性和配伍性都好的新型多功能杀菌剂，增大杀菌剂的使用范围、提高杀菌剂的使用效果、减少杀菌剂的环境污染。

    5. 加强各种技术之间的联用。每一种杀菌技术都有其优点和缺点，通过各种杀菌技术之间的联用，能够起到取长补短的效果。

    5.4.3.6 海水养殖

    中国沿海各养殖海区的污损生物均以甲壳动物、软体动物、多毛类、水螅和藻类等为主，其中藻类主要出现在水线附近，而网纹藤壶则在华南沿海污损生物群落中占绝对优势；太平洋侧花海葵、多室草苔虫、华美盘管虫、翡翠贻贝等种类为南海和东海养殖海区的优势种；黄海和渤海的污损生物优势种组成较为相似，海筒螅、紫贻贝和柄瘤海鞘等种类的出现频率很高，且生物量较大；至于浒苔、葡茎草苔虫等广温种类，在四个海区均为常见种甚至占优势。考虑到无柄蔓足类（藤壶）和双壳类（贻贝、牡蛎）等硬性污损生物的危害程度远远大于其它种类，故应是着重关注的防除对象。

    要有效地防止污损生物附着，减轻其危害，促进相关海洋产业的发展，必须通过多方探索和比较，选择经济可行的优化防治手段和控制策略。掌握污损生物群落结构特点，揭示其形成和发展规律，阐明海洋生物附着机理及天然防污作用机制，是研究开发高效环保防污途径的前提。为促进持续发展与生态环境和人类健康等因素的互动和统一，以生物技术和生物防治手段为基础的新兴污损生物防除方法在海水养殖领域将具有极为广阔的应用和发展前景。

    大型抗风浪深水网箱将网箱养殖范围扩大到水深15~40 m的开放式海域，具有改善养殖条件、减轻环境压力、提高养殖对象品质等优势，是海水养殖产业发展方向。然而，由于远岸开阔海域的生物污损状况远比内湾和近岸浅水区严重，故深水网箱的防污措施除了采用环保防污涂料外，还可根据污损生物附着状况进行机械清除或更换网衣，另外，合理的养殖品种结构在一定程度上也可避免网衣被生物大量附着。基于黑鲷适温适盐性广，移动范围小，以藻类、多毛类、甲壳类和贝类为主要食物也应是深水网箱养殖比较理想的防污混养备选对象。

    总之，为了经济、安全、有效地解决和控制海洋水产设施污损生物附着的危害，在开展直接为生产实践和经济建设服务的应用研究同时，还需进一步注重基础研究的投入，促进两者的协调发展，通过对优势种生物学特性和附着机理的了解，借助生命科学领域的最新研究进展成果，结合物理、化学及材料科学等多个学科的交叉、渗透，研究开发出既能被环境接受、又能从根本上彻底解决水产设施生物污损这一难题的方法和技术，促进我国海洋水产养殖业的健康持续发展。