隨著海洋交通日益繁忙,生物污垢的威脅成為了海洋運輸業的主要關注點之一。生物污垢(Biofouling)是指微生物、植物、藻類或小型動物在不受歡迎的表面上累積的現象,常見的地方包括船舶和潛艇的艇身、供水設備、管道等。這些污垢不僅會破壞船舶的外觀,還可能導致其結構和推進系統的損壞。
生物污垢會顯著增加船舶的水阻,影響其水動力性能,進而增加燃料消耗,對環境造成嚴重影響。
生物污垢的形成可以呈現出驚人的多樣性。根據估計,有超過1,700種生物、4,000多種生物體與之相關,這些生物形成了複雜的污垢社群。生物污垢的過程,大致可分為微污垢——即細菌的附著和生物膜的形成;以及宏污垢——即更大生物體的附著。常見的硬污垢生物包括藤壺、附著青蟲及各種贝類,而軟污垢生物則如藻類、海葵和生物膜。
海洋生物污垢的發展通常分為四個階段。在潛水表面的一分鐘內,表面上的疏水性薄膜就會形成,隨後的24小時內,細菌和硅藻類(如弧菌、變形菌)會附著在這層膜上,形成生物膜。一週內,提供養分和附著便利的條件會吸引一些二級定殖者,如大型藻類和原生動物,進一步豐富了生物膜的生態。再經過兩到三週,三級定殖者,包括海鞘、貝類和栖息性刺胞動物也會隨之附著。
政府和行業每年在防治海洋生物污垢上耗費超過57億美元。
生物污垢的影響遍及整個海洋運輸業和相關行業,特別是在運輸船舶上,因其會顯著增加水阻,降低船舶的油耗效率。這導致了美國海軍每年因燃料用盡和維護而損失約10億美元。在生物污垢的影響下,船舶的航速可能降低達10%,這將需要燃料使用增加高達40%以彌補,進一步推高運輸成本。
隨著生物污垢問題的加劇,檢測與預防措施也越來越受到重視。傳統上,航運公司依賴定期清理來控制生物污垢的累積,但由於累積速度因船舶和操作條件的不同而異,預測合適的清理間隔變得困難。現在,LED製造商已經開發出一種UVC(250-280納米)裝置,能夠檢測甚至預防生物污垢的形成,利用微生物的熒光特性進行檢測。
針對生物污垢的抗污垢技術不斷發展。傳統的抗污材料包括使用生物殺滅劑的塗料以及自然無害的物質來防止微生物的附著。無毒抗污塗料如氟聚合物和矽膠通常用於提升表面的光滑度,以防止微生物的附著,而這些材料生態上無害,雖然可能在機械強度和長期穩定性上遇到挑戰。
隨著生物污垢對環境和經濟的影響日益受到重視,我們是否能找到一種有效的方式來應對這一挑戰,並同時保護我們的海洋生態系統呢?