最新大连海事大学船舶防污染技术防止船舶有害防污底系统污染PPT课件.ppt

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1、大连海事大学船舶防污染技大连海事大学船舶防污染技术防止船舶有害防污底系统术防止船舶有害防污底系统污染污染一、船舶海洋污损生物附着一、船舶海洋污损生物附着1.1.海洋环境腐蚀特征海洋环境腐蚀特征 船体表面区域分为海洋大气区、浪花飞溅区、吃水差船体表面区域分为海洋大气区、浪花飞溅区、吃水差区、海水全浸区和海底泥土区（海洋结构物区、海水全浸区和海底泥土区（海洋结构物)。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 2 第一节第一节 船舶有害防污底系统及其危害船舶有害防污

2、底系统及其危害Section 1 Harmful anti-fouling system from Ships and its danger3 3）电解重金属法电解重金属法：以重金属（铜）作为阳极在海水中电解，：以重金属（铜）作为阳极在海水中电解，重金属溶解生成重金属离子，利用重金属离子的毒性来杀重金属溶解生成重金属离子，利用重金属离子的毒性来杀死海洋污损生物。死海洋污损生物。电解铜铝技术以电解铜铝技术以铜铝为阳极铜铝为阳极，生成的，生成的铜离子作为杀生铜离子作为杀生剂剂，生成的，生成的铝离子形成絮状物作为铜离子的载体铝离子形成絮状物作为铜离子的载体，粘附在海，粘附在海生物易附着的地方起到防污

3、底效果。生物易附着的地方起到防污底效果。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 9 4 4）化学防污底涂料法化学防污底涂料法：在结构物接触海水的表面涂装涂料，涂料：在结构物接触海水的表面涂装涂料，涂料中含有化学毒性物质，在海水中这些毒性物质缓慢均匀地释放中含有化学毒性物质，在海水中这些毒性物质缓慢均匀地释放出来，抑制海洋污损生物的附着和生长。出来，抑制海洋污损生物的附着和生长。分为分为溶解型防污底涂料和不溶型防污底涂料溶解型防污底涂料和不溶型防污底涂料。溶解

4、型防污底涂料溶解型防污底涂料：涂料中基料在海水中溶解，涂料中的毒性：涂料中基料在海水中溶解，涂料中的毒性 物质随着基料的溶解而释放出来。物质随着基料的溶解而释放出来。常用的涂料用松香作为基料，毒性物质为氧化亚铜和有机锡。常用的涂料用松香作为基料，毒性物质为氧化亚铜和有机锡。不溶型防污底涂料不溶型防污底涂料：是指涂料中的基料在海水中不溶解，而毒：是指涂料中的基料在海水中不溶解，而毒 性物质在海水中溶解释放来阻止污底产生。性物质在海水中溶解释放来阻止污底产生。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污

5、底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 10 3.3.生物防污底法生物防污底法 采用采用生物活性物质生物活性物质作为防污剂来防止海洋污损生物的污作为防污剂来防止海洋污损生物的污损。损。具有防污底作用的生物活性物质包括有机酸、无机酸、具有防污底作用的生物活性物质包括有机酸、无机酸、内酯等天然化合物。内酯等天然化合物。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 11 三、船舶防污底涂料及其危害三、船舶防污底涂料及其危害 在海洋结构物表面在海洋结构物表面涂装防污底涂料涂

6、装防污底涂料是解决污损问题唯一是解决污损问题唯一得到广泛应用的既经济又高效的途径。得到广泛应用的既经济又高效的途径。1.1.防污底涂料发展简史防污底涂料发展简史 1 1）初期：用石灰和沥青。）初期：用石灰和沥青。2 2）中期：）中期：2020世纪世纪5050年代，用氧化铜为主要毒剂。年代，用氧化铜为主要毒剂。20 20世纪世纪6060年代，用年代，用三丁基锡三丁基锡（Tributyltin,TBT）。）。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 12 作用机理

7、作用机理：依靠涂料中：依靠涂料中活性成份（有毒成份）活性成份（有毒成份）在在负电性的负电性的基质（相当于漆层）基质（相当于漆层）上分散，活性成份上分散，活性成份不断从油漆中渗出不断从油漆中渗出进入海水中，杀死藤壶和其他吸附在船体上的海洋生物。进入海水中，杀死藤壶和其他吸附在船体上的海洋生物。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 13 3 3）近期）近期有机锡自抛光防污底涂料有机锡自抛光防污底涂料（SPC,self-polished coating）。）。防

8、污底机理防污底机理：把：把TBTTBT化合到聚合物化合到聚合物（一般为丙烯酸树脂）基体上形（一般为丙烯酸树脂）基体上形 成成共聚物共聚物，这种防污底漆表层中的共聚物，这种防污底漆表层中的共聚物与海水中与海水中 的氯化钠发生稳定缓慢的化学反应的氯化钠发生稳定缓慢的化学反应，释放释放出溶于水出溶于水 的的氯化三丁基锡氯化三丁基锡，防污底漆表层随之脱落，新的防，防污底漆表层随之脱落，新的防 污底漆表层中的共聚物继续与氯化钠发生反应，周污底漆表层中的共聚物继续与氯化钠发生反应，周 而复始，而复始，一层一层消耗一层一层消耗，直到防污底漆完全耗尽。，直到防污底漆完全耗尽。Marine Pollution

9、Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 14 优点：可以在船舶表面形成光滑的表面，起到减阻作用，这优点：可以在船舶表面形成光滑的表面，起到减阻作用，这 样样既防止海洋生物对船体的污损既防止海洋生物对船体的污损，又避免粗糙表面的又避免粗糙表面的 形成形成。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 15 自抛光防污底漆自抛光防污底漆：由于在整个有效期内，：由于在

10、整个有效期内，TBTTBT和防污底漆中和防污底漆中 添加的氧化亚铜及其他杀虫剂的释放速度添加的氧化亚铜及其他杀虫剂的释放速度 都是均匀的，防污底漆附近始终存在一定都是均匀的，防污底漆附近始终存在一定 浓度的浓度的TBTTBT、氧化亚铜及其他杀虫剂，杀、氧化亚铜及其他杀虫剂，杀 死藤壶和其他吸附在船体上的海洋生物。死藤壶和其他吸附在船体上的海洋生物。一般来说，一般来说，每每100um100um厚的厚的SPCSPC有效期为有效期为1 1年年。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶

11、有害防污底系统污染 16 2.2.船舶防污底涂料的危害船舶防污底涂料的危害1 1）降解慢，在海洋环境中残存时间长降解慢，在海洋环境中残存时间长；2 2）生物的富集和积累作用生物的富集和积累作用；3 3）致畸作用致畸作用。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 17 20032003年，我国发布了公告称：年，我国发布了公告称：20032003年年1 1月月1 1日后，不宜在船舶日后，不宜在船舶的防污底系统中再使用充当杀虫剂的有机锡化合物，以免将的防污底系统中再

12、使用充当杀虫剂的有机锡化合物，以免将来就此构成违章责任来就此构成违章责任。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 18 防污底系统防污底系统：用于船舶以控制和防治不利生物附着的涂层、：用于船舶以控制和防治不利生物附着的涂层、油漆、表面处理、表面或装置。油漆、表面处理、表面或装置。控制船舶有害防污底系统国际公约（控制船舶有害防污底系统国际公约（AFS 2001AFS 2001）已于已于 2008 2008年年9 9月月1818日正式生效。日正式生效。Marin

13、e Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 19 第二节第二节 公约关于船舶有害防污底系统的要求公约关于船舶有害防污底系统的要求Section 2 Requirements to harmful anti-fouling system of ships in convention一、一、AFSAFS公约的框架和基本条文公约的框架和基本条文AFS 2001AFS 2001共共2121条和条和4 4个附件。个附件。附件包括：附件附件包括：附件11防污底系统的控制；防污底系统的

14、控制；附件附件22初始提议所要求的要素；初始提议所要求的要素；附件附件33全面提议中需具备的要素；全面提议中需具备的要素；附件附件44防污底系统的检验和发证要求。防污底系统的检验和发证要求。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 20 二、适用范围二、适用范围（1 1）有权悬挂当事国船旗的船舶；）有权悬挂当事国船旗的船舶；（2 2）无权悬挂当事国船旗、但在该当事国的管辖下营运的）无权悬挂当事国船旗、但在该当事国的管辖下营运的 船舶；船舶；（3 3）进入当事国

15、的港口、船厂或近海装卸站但不属于上述）进入当事国的港口、船厂或近海装卸站但不属于上述 的船舶。的船舶。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 21 三、公约对防污底系统的控制三、公约对防污底系统的控制 根据附件根据附件1 1的要求，各当事国必须禁止和的要求，各当事国必须禁止和/或限制在公约或限制在公约适用范围内的船舶上施涂、重涂、安装或使用有害的防污底适用范围内的船舶上施涂、重涂、安装或使用有害的防污底系统。系统。目前附件目前附件1 1仅列出了在防污底系统中

16、作为杀虫剂的有机仅列出了在防污底系统中作为杀虫剂的有机锡化合物。锡化合物。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 22 四、四、公约引入了风险预防原则公约引入了风险预防原则风险预防原则：风险预防原则：19921992年联合国环境与发展大会在里约环境年联合国环境与发展大会在里约环境与发展宣言中明确的一项国际环境法原则，要求各国应广与发展宣言中明确的一项国际环境法原则，要求各国应广泛采取预防措施，遇有严重或不可逆转损害的环境威胁时，泛采取预防措施，遇有严重或不可

17、逆转损害的环境威胁时，不得以缺乏确实证据为理由，延迟采取符合成本效益的措不得以缺乏确实证据为理由，延迟采取符合成本效益的措施。施。任何当事国如有理由认为一种防污底系统应列入附件任何当事国如有理由认为一种防污底系统应列入附件1 1以控制其使用，可以向以控制其使用，可以向IMOIMO提出申请附件提出申请附件1 1修正案提案。修正案提案。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 23 初始提议：认为有害的防污底系统的特性、活性成分或有害初始提议：认为有害的防污底系统

18、的特性、活性成分或有害成分；该系统及相关产物对人类健康或非目标生成分；该系统及相关产物对人类健康或非目标生物构成的危险及有害性的证明和监测数据；减少物构成的危险及有害性的证明和监测数据；减少相关风险的建议等。相关风险的建议等。全面提议：初步申请中信息的进一步收集和研究；关于有关全面提议：初步申请中信息的进一步收集和研究；关于有关成分的详细理化信息；该系统对环境有害影响的成分的详细理化信息；该系统对环境有害影响的研究；环境或生态风险的概述；实验和数学模型研究；环境或生态风险的概述；实验和数学模型的分析和研究结果；所使用的研究方法、质量保的分析和研究结果；所使用的研究方法、质量保障措施等。障措施等

19、。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 24 五、检验和发证五、检验和发证 400 400总吨及以上从事国际航行的船舶，在投入营运或第总吨及以上从事国际航行的船舶，在投入营运或第一次签发一次签发“国际防污底系统证书国际防污底系统证书”前，要求进行初次检验。前，要求进行初次检验。如果改变或替换了防污底系统而证书未根据本公约加以如果改变或替换了防污底系统而证书未根据本公约加以签证或在船舶改挂另一国国旗时，则签证或在船舶改挂另一国国旗时，则“国际防污底系统证书国

20、际防污底系统证书”不再有效。不再有效。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 25 为有效落实公约，目前世界各国主要采取以下为有效落实公约，目前世界各国主要采取以下控制措施控制措施：制定海水水质标准制定海水水质标准；建立测定建立测定TBTTBT释放速度的方法释放速度的方法；提出防污底漆的评价程序和标准提出防污底漆的评价程序和标准；研究研究TBTTBT的替代方法和天然替代产品以及人工替代产品的替代方法和天然替代产品以及人工替代产品。Marine Polluti

21、on Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 26 第三节第三节 船舶有害防污底系统的控制方法船舶有害防污底系统的控制方法Section 3 Control on the harmful anti-fouling system from ships一、制定海水水质标准一、制定海水水质标准 日本制定的标准是：在开放海域为日本制定的标准是：在开放海域为1010-3-3ug/L,ug/L,在港口、船在港口、船坞附近的水域为坞附近的水域为1010-2-2ug/Lug/L；法国制定的标准是法国制定的标

22、准是0.02ug/l0.02ug/l；英国制定的标准是英国制定的标准是0.002ug/L0.002ug/L。二、加强科学和技术研究及监测二、加强科学和技术研究及监测 限制防污底漆中限制防污底漆中TBTTBT释放速度释放速度是目前减少是目前减少TBTTBT污染的有效污染的有效措施之一。措施之一。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 27 三、研究三、研究TBTTBT的替代产品和方法的替代产品和方法评价标准：既要考虑环境因素，还要兼顾社会、经济和航运评价标准：

23、既要考虑环境因素，还要兼顾社会、经济和航运 业的行业特点。业的行业特点。技术方面：替代产品和方法应该是广谱有效，对哺乳动物低技术方面：替代产品和方法应该是广谱有效，对哺乳动物低 毒或无毒，水溶性小，食物链中不积累，在环境毒或无毒，水溶性小，食物链中不积累，在环境 中不残存，与防污底漆的基本成份相容性好，以中不残存，与防污底漆的基本成份相容性好，以 及有理想的性能及有理想的性能/价格比。价格比。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 28 一、替代产品的研究一

24、、替代产品的研究1.1.无锡自抛光防污底涂料无锡自抛光防污底涂料 Tin-free Self-polishing Antifouling Coating 这种涂料既克服了原有机锡自抛光涂料中因含有机锡毒这种涂料既克服了原有机锡自抛光涂料中因含有机锡毒性高的缺点，又具有自抛光防污底涂料节能的优点。性高的缺点，又具有自抛光防污底涂料节能的优点。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 29 第四节第四节 船舶有害防污底系统替代产品的研究船舶有害防污底系统替代产品的

25、研究Section 4 Research on the alternative products of the harmful anti-fouling system from ships2.2.低表面自由能防污底涂料低表面自由能防污底涂料原理原理：利用漆膜的低表面自由能和较大的水接触角，使液体：利用漆膜的低表面自由能和较大的水接触角，使液体 在其表面难于铺展而不浸润，达到防止海洋生物附着在其表面难于铺展而不浸润，达到防止海洋生物附着 的目的。的目的。含氟聚合物含氟聚合物防污底涂料和防污底涂料和含硅聚合物含硅聚合物防污底涂料。防污底涂料。Marine Pollution Prevention

26、Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 30 3.3.以碱性硅酸盐为防污剂的防污底涂料以碱性硅酸盐为防污剂的防污底涂料 海洋污损生物适宜生长在海洋污损生物适宜生长在PHPH值为值为7.5-8.07.5-8.0的微碱性海水的微碱性海水中，在涂料中添加碱性硅酸盐防污剂，在环保的前提下，起中，在涂料中添加碱性硅酸盐防污剂，在环保的前提下，起到海洋防污底的作用。到海洋防污底的作用。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底

27、系统污染防止船舶有害防污底系统污染 31 4.4.含生物活性物质涂料含生物活性物质涂料1)1)含天然活性生物材料的涂料含天然活性生物材料的涂料 海洋动植物和微生物体内，存在具有防污底活性的物海洋动植物和微生物体内，存在具有防污底活性的物质，可以防止生物附着，而自身是无毒的。所以可以用海洋质，可以防止生物附着，而自身是无毒的。所以可以用海洋生物提取物做防污剂。生物提取物做防污剂。2 2）含人工活性生物材料的涂料）含人工活性生物材料的涂料Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害

28、防污底系统污染 32 5.5.表面植绒型防污底涂料表面植绒型防污底涂料原理：海豚皮肤上有一层十分不稳定的绒毛，即仿生学。原理：海豚皮肤上有一层十分不稳定的绒毛，即仿生学。Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 33 6.6.含纳米无机填料的防污底涂料含纳米无机填料的防污底涂料杀菌机理：带正电荷的抗菌成分接触到带负电荷的微生物细杀菌机理：带正电荷的抗菌成分接触到带负电荷的微生物细 胞后，可相互吸附，并有效地击穿细胞核，使细胞后，可相互吸附，并有效地击穿细胞核，

29、使细 胞蛋白质变性，无法呼吸、代谢和繁殖，直至死胞蛋白质变性，无法呼吸、代谢和繁殖，直至死 亡。亡。7.7.添加天然硅晶体的防污底涂料添加天然硅晶体的防污底涂料 天然硅晶体压电材料天然硅晶体压电材料8.8.含植物提取物的防污底涂料含植物提取物的防污底涂料 辛辣型天然防污剂辛辣型天然防污剂Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 34 二、二、替代方法替代方法1.物理清除物理清除2.镍合金做船壳镍合金做船壳3.刺状涂层刺状涂层4.超声波超声波5.电解电解Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 35 Marine Pollution Prevention Technology船舶防污染技术船舶防污染技术 第十一章第十一章 防止船舶有害防污底系统污染防止船舶有害防污底系统污染 36 The end of chapter 11结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！37