新型环保海洋防污涂料在航标上的应用研究

何灵敏 苏培 冯丹青

摘要：本研究以绿色高效天然防污活性物质为防污剂，研制环保型海洋防污涂料AFgreen 500，并通过喷涂工艺涂覆于2个航标浮筒水线以下部位，在福建厦门海域2个区域进行应用评价。6个月的应用效果表明：在水流较低的内湾，该防污涂料相较于目前所用商业防污涂料具有较好的防污效果;水流较大的外海区域，该涂料在浮筒侧面表现出较好的防污效果，但在配重杆部位，一侧区域防污效果较差，另一侧区域具有一定的防污效果。本次应用研究为适用于航标浮筒的环保型防污涂料性能优化提供数据，同时推进了环保型防污涂料在航标浮筒上的应用进程，保障海洋经济绿色可持续发展。

关键词：航标;环保;海洋防污涂料;绿色防污剂

1 研究背景

在海洋环境中，浮标、灯桩等表面经常会被海洋生物附着。海洋微生物、藻类和动物在浸海装备表面附着并造成不利影响的现象被称为海洋生物污损（marine biofouling）[1]。海洋生物污损对海洋运输、海洋工程、海水养殖业以及海防安全都会造成严重危害。海洋生物污损还会增加航道浮标的累赘，加速浮标金属腐蚀，见图1。

为保证航标达到“标位准确、灯质正常、涂色鲜明、结构良好”的要求，航标处都会在浮筒表面涂装海洋防污涂料，通过其核心组分防污剂的逐步释放防止海洋生物的污损。海洋防污涂料作为特种涂料，因其在保护海中人工设施的重要性，其研发和应用历来受到重视[2-3]。有机锡化合物曾被作为防污剂广泛应用于防污涂料，但对许多海洋生物具剧毒，降解缓慢，破坏海洋生态环境，国际海事组织（IMO）提出《国际控制船舶有害防污底系统公约》（AFS公约），已于2008年1月1日全面禁用有机锡防污涂料[4]。双对氯苯基三氯乙烷（DDT）在我国也曾被大量用于防污涂料生产，在渔船上应用较多。目前，我国积极履行《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》，禁止DDT作为海洋防污剂[5]。当前，国内外主要使用的是氧化亚铜防污剂，然而铜在海洋环境中不断累积，也会严重破坏海洋生态环境，欧美国家部分港口城市开始限制使用铜基防污涂料的船舶停靠港口[6]。在我国环保部所发布的《环境保护综合名录（2017年版）》中，“含有机锡防污涂料”“含DDT的船底防污涂料”以及“含氧化亚铜防污涂料”都被列入了“高污染、高环境风险” 产品。

党的十九大以后，交通运输部先后印发《推进交通运输生态文明建设实施方案》《全面深入推进绿色交通发展的意见》《交通运输部关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的实施意见》等十余项绿色交通政策文件，对交通运输行业绿色发展提出了要求和目标。

在此形势下，厦门航标处与厦门大学进行产学研合作，利用厦门大学对天然防污产物多年的研究基础，筛选出了具有优异防污性能的天然产物防污剂，并研制出新型的海洋防污涂料，在航标上进行实际应用。

2 新型环保型防污涂料AFgreen 500制备

天然防污产物是环保型海洋防污技术研发领域的一个研发热点，除了相关文献报道外，美国、欧洲、日本及我国都有相关专利报道。前期，技术团队通过涂料成分不同比例配伍，通过海区挂板试验评价其防污性能，进一步对其各成分及含量细分优化，最终筛选出防污活性较高的涂料配方。针对筛选出的涂料配方，通过砂磨工艺进行规模化制备，同时检测涂料黏度、细度、附着力等各项物理性能，获得性能优异的新型海洋环保防污涂料AFgreen 500。

本次使用的新型环保型防污涂是以绿色高效天然防污活性物质为防污剂，不含国际禁用防污剂，也不使用铜系化合物等重金属，不损害海洋生态环境。

3 新型环保防污涂料在航标浮筒上的应用

本次研究共涂装4个航标浮筒，实验组2个浮筒涂装自主研制的环保型防污涂料 AFgreen 500，对照组2个浮筒涂装某品牌无锡自抛光共聚物防污漆。

2020年7月22日，在厦门航标处漳州保养基地开展涂装工作，按照产品技术要求，浮筒先涂装防锈底漆和连接漆，待干燥后涂装防污漆，根据防污漆涂装后的漆膜厚度测量结果，扣除底漆和连接漆的平均厚度260 μm，防污涂料施工厚度基本符合产品技术要求，见表1。

同日，结合年度起吊任务，“海巡1630”轮将4个浮筒抛设到厦门水域。56号和57号航标在同一水域，804和805号航标在同一水域。计划每6个月对浮筒水下以下部位的污损生物附着情况进行观察，计算污损覆盖率，评价防污涂料的防污效能，见图2。

4 结果与讨论

2021年1月18日，厦门航标处“海巡1630”轮对浮筒进行了起吊。项目人员对防污性能进行评价。

经过现场察看发现，对照组的56号浮筒筒体侧表面已被大量硬质污损生物藤壶所覆盖，污损面积达20%，涂装自主研发防污涂料的57号浮筒筒体侧表面则未见明显硬质污损生物附着。但56号筒体下表面以及配重杆位置只有少量藤壶附着，57号则相反，有大量的双壳类已经苔藓类生物附着，污损面积达50%，而且明显呈现两极分化现象，一侧长满污损生物，另一侧污损生物较少。

804号航标的侧面以及底面和配重杆均被大量藤壶所污损，防污效果较差，污损面积达60%以上，而805号航标所有水下区域均未见到明显污损生物附着，防污效果优异。

分析原因： 56号和57号投放区域水流较大，804号和805号航标所投放的区域属于内湾，水流较小。对照组属于自抛光材料，高水流更利于涂料的抛光，故56号浮筒配重杆部位防污效果较好。筒体侧面由于光照充足，附着了大量藻类，影响涂层的抛光效果，因此藻类附着后，大量的硬质污损生物也会附着，从而使该涂料丧失防污效果。804号航标所处位置水流较小，更不利于涂层的抛光，6个月该涂层表面已被大量藤壶所污损，因此该类型涂料在航标浮筒上应用具有一定的局限性。

自主研发的防污涂料属于CDP类型防污涂料，水流的大小对防污效果没有显著的影响。从805号航标浮筒的防污效果来看，自主研发的防污涂料静态防污性能较为优异，6个月基本没有污损生物附著。57号浮筒侧面相较于对照组6个月的防污性能较为优异，未见明显硬质污损生物附着，只有一层生物膜。但配重杆及浮筒下表面一侧长满污损生物（双壳类和苔藓类），另一侧污损生物较少，可能是由于涂装过程中部分区域的漆膜厚度未达到预定要求，施工测量膜厚选择的测量位点不够造成的。后期试验对该类型涂料的施工一定要严格控制，避免由于施工问题而引起防污效果不理想，见图3—图7。防污涂料在航标上应用6个月的大型污损生物覆盖率，见表2。

5 结 论

本应用研究利用已筛选的具优异防污性能的天然产物防污剂，研制新型环保型防污涂料，通过对涂料中天然产物释放规律的研究，研发的施工工艺将涂料示范应用于航道浮标上，航标浮筒上整体具有较好的防污效果。在保障船舶航行安全的同时，也做到让海洋更清洁，让生态更和谐，减轻了航标对环境的不良影响，走绿色交通的可持续发展道路。

实验证明，新型环保海洋防污涂料环保涂料具有性价比高、防污效果好和对环境无污染的优势，符合新形势的监管要求和政策规定，具备推广价值。由于本次对照实验时间较短，只有半年时间，后续需要进一步跟踪研究，继续优化涂料配方，使之成为更成熟、更有竞争力的产品。

参考文献

[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，陳进林，田亚静，梁燕珍，梁慧君，马连营，孙国萍，许玫英，栾天罡，曾国驱. 防污漆中活性物质海洋环境风险评估关键技术探讨. 生态毒理学报， 2015， 10：66-80.

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