海洋生物污损是制约人类海洋开发的全球性难题。《海洋生物污损与防污技术》系统解析生物污损机制与防污技术体系的核心要素，全面阐释从微观附着机理到宏观生态危害的作用链条。以技术演进为脉络，完整呈现人类从铅板包覆船体、铜皮包覆船舶到现代环境友好型防污涂层的发展轨迹，涵盖技术研发路径、标准测试体系、法规管控框架等关键维度，并系统剖析我国在海洋防污领域面临的双重挑战与战略机遇。

第1章绪论
　　海洋生物污损（marine biofouling）是指海洋中的无机/有机分子、微生物、植物、动物等附着生长在船体等水下表面的一种现象（图1-1）[1]，海水中的任何表面均受海洋生物污损的影响。这一过程不仅改变了表面的物理和化学特性，还带来了多方面的挑战，如船体阻力增加、燃油消耗上升、设备性能下降及生态系统失衡。随着人类对海洋资源的开发和利用日益深入，生物污损问题在航运、海洋能源、油气开采和水产养殖等领域变得尤为突出。针对这一问题，开发有效的防污技术成为提升海洋工程效率和减少环境影响的重要研究方向。海洋生物污损的研究既是科学探索，也是为海洋产业提供可持续发展解决方案的关键实践。
　　图1-1船底的生物污损
　　1.1生物污损的影响及危害1.1.1生物污损的影响范围
　　生物污损是海洋环境中广泛存在的现象，可以发生在所有长期暴露于水环境中的结构和设备上，其对船舶、海洋能源系统、水产养殖设施及沿海基础设施等特定领域和经济效益构成了重大挑战。了解这些易发生生物污损的部位，可以有针对性地进行防污技术的开发。
　　（1）船舶
　　对于一般船舶来说，船底、螺旋桨和推进系统、水下取水口、锚和锚链、舷侧等是船舶易发生生物污损的关键部位（表1-1）。由于船舶类型不同、运营方式不同，其表面生物污损也各有特点。例如，商用船舶长时间在海洋中航行，主要受到藤壶和藻类的影响，在水线和取水口处生物污损常发生在停泊期间。对于渔船和游艇，因航行速度慢，船底污损会快速积累，又因频繁靠岸，污损集中在水线和锚链处。钻井平台辅助船等长期停泊的船因长期静止，生物污损通常比较严重，而高速船则由于速度高，表面附着的污损生物更容易脱落。
　　（2）海上和水下结构
　　海上和水下结构（如油气平台、海上风电场、浮式生产装置等）是人类开发海洋资源的重要设施、装置，由于其长期暴露在海洋环境中，很多部位易发生生物污损（表1-2），生物污损是这些结构面临的主要挑战之一。对于干湿交替等部位，除了生物污损外，也是较易产生腐蚀的区域。
　　（3）水产养殖和渔业
　　海洋水产养殖和渔业也深受海洋生物污损的影响，水下部分都是易受生物污损的部位（表1-3），由于水产养殖的设备、设施通常是固定不动的，相对于航行的船舶来说，其表面更容易形成生物污损，但是由于养殖业通常固定在一个特定的区域，生物污损的程度和类型受当地海域、季节、盐度等影响，所以在不同的海域，其表面生物污损的程度并不一致。
　　（4）海洋能源系统
　　海洋能源系统（如波浪能、潮汐能和海上风电设备）是人类利用海洋获取清洁能源的重要途径，由于长期工作在海洋环境，特别是在水下环境的部位易受海洋生物污损影响，其主要污损部位及特点见表1-4。
　　（5）海洋研究和监测设备
　　海洋研究和监测设备（如浮标、传感器、水下摄像机和采样装置等）是监测
　　和研究海洋环境的重要工具。这些设备长期暴露在海洋环境中，生物污损可对其性能和寿命产生显著影响（表1-5）。
　　（6）海水淡化和水源取水系统
　　海水淡化和水源取水系统是解决全球淡水资源短缺的重要手段，但由于长期与海水接触，这些系统不可避免地面临生物污损的挑战（表1-6）。生物污损对取水效率、设备性能和运营成本带来了显著影响。
　　（7）港口、港湾和沿海基础设施
　　港口、港湾和沿海基础设施（如码头、海堤、桥墩、船鸡等）由于长期浸泡在海水中，生物污损对其稳定性、使用寿命和维护成本产生重要影响（表1-7）。
　　（8）海上旅游和娱乐设施
　　海上旅游和娱乐设施（如漂浮酒店、海上平台、人工珊瑚礁、游乐设施等）
　　是现代旅游业的重要组成部分。由于长期处于海水环境中，这些设施面临生物污损的挑战（表1-8），不仅影响设施的外观和功能，还会带来运营和维护问题。
　　（9）专业海洋系统
　　专业海洋系统包括复杂的工程装置和设施，用于支持深海探索、海洋科学研究、能源开发及其他特定用途。这些系统如深海采矿设备、海底观测站、海底机器人（ROV/AUV）和空间发射平台等，因长期运行在极端的海洋环境中，容易受到生物污损的影响（表1-9）。
　　1.1.2生物污损的危害
　　海洋生物污损是一种普遍且复杂的自然现象，其带来的危害涉及经济、环境和技术多个层面（图1-2）。在经济层面，污损导致船舶阻力增加、燃油效率下降，进而显著提高运营成本；在环境层面，污损促进了外来物种的跨区域传播，对当地生态系统构成威胁；在技术层面，污损会加速设备的腐蚀和老化，影响海上设施的稳定性和安全性。此外，污损造成的维护和清理需求不仅耗费资源，还可能增加环境负担。随着全球海洋开发活动的扩展，生物污损的危害愈发显著，从而成为一种世界性难题[2]，亟需通过创新防污技术和综合管理策略加以应对，以保障海洋产业的可持续发展。
　　图1-2海洋生物污损的主要危害（1）对航行阻力的影响
　　2018年，装载着18万t铁矿石的“YOURIXX”号货船从巴西图巴拉奥港返回日本东京湾，但这次回程不像往常那么顺利，因为船员发现其平均航速降低了3kn。经过检查，发现海况总体平静，没有异常逆流，但主机的负荷明显增加达30%，日均燃油消耗量超过上限的10%左右。这次航速的降低，不仅导致增加大量的燃油成本，同时还造成时间上的延误，致使租船人提出巨额索赔。到达新加坡时，船东安排了一次彻底的检查，发现船体水下部分30%～40%的区域覆盖着藤壶、贻贝、牡蛎等污损生物，在使用水下机器人清除完污损生物后，该船恢复了正常的航速。在船舶上附着生长的污损生物给船体和螺旋桨增加了额外的重量和表面粗糙度，从而降低了航速和机动性（图1-3），为了保持所需航速，则需要

目录
第1章 绪论 1
1.1 生物污损的影响及危害 1
1.1.1 生物污损的影响范围 1
1.1.2 生物污损的危害 6
1.1.3 生物污损成本 11
1.2 防污技术的发展历史 13
1.2.1 公元前至16世纪 13
1.2.2 17世纪至19世纪50年代 14
1.2.3 19世纪50年代至20世纪 50 年代 14
1.2.4 20世纪50年代至2001年 15
1.2.5 2001年至今 16
1.3 海洋防污涂层市场现状与发展趋势 18
1.3.1 国际市场 18
1.3.2 国内市场 19
1.4 发展海洋防污技术的意义 20
1.4.1 对全球的意义 20
1.4.2 对我国的意义 22
参考文献 24
第2章 海洋生物污损类型和形成机理 26
2.1 海洋污损生物的类型 26
2.1.1 污损生物种类 26
2.1.2 污损生物尺寸 32
2.2 海洋污损生物的发展过程 34
2.2.1 条件膜 35
2.2.2 生物被膜 35
2.2.3 宏观生物污损 35
2.3 海洋污损生物的黏附机制 36
2.3.1 常见污损生物黏附机制 36
2.3.2 污损生物的附着力 38
2.4 海洋生物污损的时空差异 40
2.4.1 海域差异 40
2.4.2 季节差异 41
2.4.3 深度差异 42
2.4.4 材料差异 43
2.5 中国海域生物污损特点 45
2.5.1 渤海海域 45
2.5.2 黄海海域 46
2.5.3 东海海域 47
2.5.4 南海海域 48
参考文献 49
第3章 传统防污技术 52
3.1 有机锡 53
3.1.1 生物毒性 54
3.1.2 降解机制 58
3.1.3 环境影响 61
3.2 其他防污技术 70
3.2.1 滴滴涕 70
3.2.2 铜基杀菌剂 73
3.2.3 百菌清 78
3.2.4 抑菌灵 81
3.2.5 DCOIT. 83
3.2.6 敌草隆 86
3.2.7 Irgarol 1051 88
3.2.8 TCMS pyridine 91
3.2.9 吡啶硫酮锌 92
3.2.10 代森锌 95
参考文献 97
第4章 现代防污技术 100
4.1 涂层类防污技术 100
4.1.1 防污剂释放型防污涂层 100
4.1.2 亲水型防污涂层 108
4.1.3 两亲性聚合物防污涂层 114
4.1.4 纳米粒子/聚合物复合防污涂层 118
4.1.5 自抛光型防污涂层 124
4.1.6 仿生防污涂层 126
4.1.7 自修复防污涂层 133
4.1.8 防污防腐一体化涂层 136
4.2 非涂层类防污技术 139
4.2.1 船舶结构设计优化防污技术 139
4.2.2 船舶清洗技术 141
4.2.3 超声波防污技术 143
4.2.4 直接化学加药技术 145
4.2.5 阳极铜防污系统 146
4.2.6 电氯化防污技术 147
参考文献 149
第5章 防污涂层表面特性及测量技术 151
5.1 表面化学及测量技术 151
5.1.1 表面化学 151
5.1.2 测量技术 152
5.2 力学性能及测量技术 157
5.2.1 拉伸应力？应变性能 157
5.2.2 韧性 159
5.2.3 硬度 159
5.2.4 弹性模量 161
5.3 表面形貌及测量技术 163
5.3.1 表面形貌 163
5.3.2 测量技术 164
5.4 固体表面电荷及测量技术 171
5.4.1 固体表面电荷 171
5.4.2 测量技术 173
5.5 润湿性及测量技术 175
5.5.1 润湿性 175
5.5.2 测量技术 178
5.6 表面能及估算技术 181
5.6.1 表面能 181
5.6.2 表面能估算 183
参考文献 186
第6章 防污性能评估技术 187
6.1 测试生物的选取 187
6.1.1 选取原则 187
6.1.2 常用测试生物类型 188
6.2 实验室环境微生物分析测试 190
6.2.1 生长分析测试 191
6.2.2 防污性能评估分析测试 194
6.2.3 防污性能分析测试 196
6.3 实验室环境大型污损生物的分析测试 197
6.3.1 定殖分析测试 197
6.3.2 防污性能评估分析测试 199
6.4 防污性能测试标准试验方法 201
6.4.1 中国GB/T标准 201
6.4.2 美国ASTM标准 202
6.4.3 国际ISO标准 206
6.5 涂层毒性分析测试方法 208
参考文献 210
第7章 生物污损控制相关的法律和举措 212
7.1 国际组织 212
7.1.1 国际组织的必要性 212
7.1.2 国际海事组织 214
7.1.3 欧盟 219
7.1.4 国际组织的协同举措 219
7.2 欧洲 220
7.2.1 英国 221
7.2.2 法国 221
7.3 美洲 222
7.3.1 美国 222
7.3.2 加拿大 225
7.4 大洋洲 226
7.4.1 澳大利亚 226
7.4.2 新西兰 227
7.5 亚洲 228
7.5.1 中国 228
7.5.2 日本 232
7.6 非洲 234
7.6.1 尼日利亚 234
7.6.2 南非 234
7.6.3 毛里求斯 235
参考文献 235
第8章 海洋防污技术在中国的挑战与未来 237
8.1 国内优势科研平台 237
8.1.1 高校科研平台 237
8.1.2 ***科研平台 241
8.1.3 国内企业平台 244
8.1.4 科研平台间的协同合作 244
8.2 我国海洋防污技术发展趋势 245
8.2.1 基于文献趋势分析 246
8.2.2 基于专利趋势分析 248
8.2.3 市场需求分析 254
8.3 国内防污技术发展的挑战与未来 255
8.3.1 主要问题 255
8.3.2 应对策略 256
8.3.3 未来展望 258
参考文献 258