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  2. 5.4.1 行業生物腐蝕污損研究現狀
    2018-06-07 16:42:59 作者:侯保榮等來源:

        海洋不僅是巨大的資源寶庫,而且是人類生存和發展不可缺少的空間環境,是解決人口劇增、資源短缺、環境惡化三大難題的希望所在。在不斷增長的生存壓力之下,世界各國正想方設法尋求改善生活質量和可持續發展的路子。沿海國家紛紛把目光投向了海洋,加緊制定海洋發展規劃,大力發展海洋高新科技,強化海軍建設和海洋管理,不斷加快海洋資源開發步伐。可以預見,21世紀人類將在很大程度上依賴海洋來實現可持續發展,研究、開發、利用和保護海洋將成為21世紀的主旋律,海洋必將為人類社會的進步做出重要的貢獻。


        我國是一個海洋資源十分豐富的國家,不僅擁有18000多公里的大陸海岸線、6500個面積在500 m2以上的沿海島嶼和37萬平方公里擁有12海里領海權的海域面積,這為我國發展海洋經濟提供了十分廣闊的天地。“十三五”和今后更長一段時期內,我國將在海洋資源、交通、能源、國防、新材料及深海環境開發等領域新建大量的臨海和海上工程設施諸如港口碼頭、跨海大橋、船舶、石油平臺、海底管線等重大設施。開發海洋資源,發展海洋經濟已成為國家發展的重要支柱。2013年,我國海洋生產總值54313億元,比2012年增長7.6%,占國內生產總值(GDP)的9.5%,其中海洋產業增加值31969億元,海洋相關產業增加值22344億元。


        海洋工程設施浸入海水以后,會同時發生海洋腐蝕和生物污損兩個自然過程,并且這兩個過程會相互作用共同影響海洋工程設施,是一個極其嚴重的經濟與環境問題。海洋腐蝕和生物污損是影響海洋工程設施性能下降的關鍵因素,海洋腐蝕和生物污損機理及其相關控制技術是國際上尚未充分認識和解決的重大科學和技術問題。


        海洋污損生物是海洋環境中棲息或附著在船舶和各種水下人工設施上對人類經濟活動產生不利影響,給投資者帶來負效益的動物、植物和微生物的總稱。主要包括一些大型藻類、水螅、外肛動物、龍介蟲、雙殼類、藤壺和海鞘。全世界記錄的污損生物有4000余種,其群落組成有明顯的地域性,并呈季節性的變化。大多數污損生物的幼蟲營浮游生活,成體營附著或固著生活。這些生物在水下人工設施表面附著、聚集,給人類經濟活動帶來的危害稱為生物污損,這是人類開始從事海洋開發就遇到的生物危害。世界各國每年花費大量費用于防除海洋生物污損,據最近一次統計,僅用于商業運輸目的船舶上去除污損的費用,就約合300億美元。此外,據不完全統計,全世界僅生物污損給各種水下工程設施與船舶設備造成的損失就可達每年65億美元以上。因此,開展船舶生物污損腐蝕調查不僅對我國具有重要戰略意義,而且還有很大的經濟效益和社會效益。


        嚴重的海洋生物污損造成海洋平臺載荷增加、管線堵塞、船舶設施航速下降等問題,不僅降低了設備的使用性能,還會顯著減低設施和材料的安全有效運行。對于海洋船舶設施而言,生物污損的代價是巨大的,它會大大增加船舶外殼的動力阻力。100 ?m厚的生物膜就會增加摩擦阻力10%以上,1 mm厚的微生物粘膜,其摩擦力增加80%,使船速降低15%。船舶生物污損嚴重時,船底海生物附著可達十多厘米厚,對近萬平方米船底的大型商用船舶或軍用艦船來說,將造成航速下降,能耗增加,嚴重影響設備性能的發揮和安全運行。生物污損還可堵塞海水淡化設備中的關鍵膜部件、海水輸送管道或者換熱器內部管道,引起傳質或傳熱效率降低;增加海上石油平臺的重量,造成平臺超負荷運行;增加設施物的截面積,增大波濤和海流引起的動力載荷效應,帶來安全隱患。污損生物附著在船底聲納等設備上,會引起設備信號減弱甚至失靈;造成儀表及轉動機構失靈,影響浮標、閥門等設備的正常使用;覆蓋在犧牲陽極表面,使得犧牲陽極污損失效。另一方面,由于硫酸鹽還原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)、鐵細菌等相當種類海洋細菌等生物的附著,自身代謝導致陰極去極化,會加速海上金屬結構電化學腐蝕,破壞金屬表面保護層,引發局部腐蝕,污損生物在鋼表面附著,使金屬的腐蝕加劇,污損生物會破壞金屬表面的涂層,使金屬裸露而導致金屬的腐蝕;有石灰外殼的污損生物覆蓋在金屬表面,改變了金屬表面的局部供氧,形成氧濃差電池而加劇腐蝕;一些藻類由于光合作用產生氧氣,增加水中的溶解氧的濃度,從而加速金屬的腐蝕。此外,還會對水產養殖業造成不利影響。據不完全統計,全世界僅生物污損給各種水下工程設施與船舶設備造成的損失就可達每年2000億美元以上。


        因而,深入研究生物污損問題,研究發展防污技術問題已顯得尤為重要,已引起世界各國的重視。本報告主要針對橋梁碼頭、海洋平臺、船舶、清潔能源、海底管道以及海洋養殖六個行業的生物污損腐蝕現狀及防護技術進行調研,并提出建議。


        5.4.1.1 橋梁碼頭


        1. 碼頭中鋼結構的微生物腐蝕


        微生物腐蝕指由微生物引起的腐蝕或受微生物影響所引起的腐蝕。有文獻報道,由微生物引起的金屬材料的腐蝕速率足以達到正常腐蝕速率的10倍以上,進而加速金屬工程材料的破壞過程,大大縮短工程建筑的服役時間。圖5-100展示了裸露鋼材在模擬潮汐海水中腐蝕速率隨不同位置的變化,其中綠色部分展示的是該區域內鋼鐵材料的平均腐蝕速率,而灰色部分展示的是該區域內鋼鐵材料的最大腐蝕速率。從圖5-116中可以看出,由微生物腐蝕引起的腐蝕速率最大可達4 mm/yr,平均腐蝕速率也達0.3 mm/yr,說明微生物腐蝕能對海洋工程的安全產生巨大影響。


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        雖然關于微生物腐蝕的報道已經有了100多年的歷史,但是直到近十幾年來,關于微生物腐蝕的研究才越來越受到人們的重視。不同行業、領域針對微生物腐蝕也有了專屬的名稱,如低水區加速腐蝕(Accelerated Low Water Corrosion),最低天文潮腐蝕(Lowest Astronomical Tide Corrosion)和加速淡水腐蝕(Accelerated Fresh Water Corrosion)。從這些名字中可以看出,微生物腐蝕主要發生在最低潮位附近,因此觀察微生物腐蝕的發生是具有一定難度的。


        低水位加速腐蝕是近二十年來逐漸被報道并引起關注的一種腐蝕現象,特指發生在海岸線附近工程、建筑的加速局部腐蝕過程的腐蝕現象。如果不及時發現并處理低水位加速腐蝕,就可能引起建筑材料腐蝕穿孔,回填損失,嚴重影響到海洋工程的服役安全和壽命。當前,低水位加速腐蝕可以被認為是海洋工程材料微生物腐蝕的一種,但是其腐蝕產物與微生物有機物質之間的關系仍未明確。在2005年,國際航運協會(PINAC)和世界建筑工業研究與情報協會(CIRIA)都發布了關于定義和控制低水位加速腐蝕的相關條例,將低水位加速腐蝕規定為海洋工程設計及施工必須考慮的一項重要問題。以港口、碼頭建設中常用的鋼樁為例,鋼樁經常處于無防護狀態或低保護狀態,很容易受到海水介質的侵蝕,因此在設計海洋工程結構,尤其是碼頭、港口類長時間服役工程時,鋼樁的腐蝕速率是必須考慮的一項重要數據。通常認為,鋼樁的腐蝕速率與鋼樁所處海域、氣候、暴露條件以及測試方法都有關系,以在浪花飛濺區或潮差區的腐蝕速率最快,在0.08~0.2 mm/yr之間。然而,在低水位加速腐蝕的情況下,鋼樁的腐蝕速率能夠達到0.5 mm/yr甚至更高,是海水腐蝕平均速率的4倍以上,大大縮短了海洋工程結構的服役年限。


        目前,檢測低水位加速腐蝕的唯一方法就是通過肉眼觀察,在低潮位海平面上下觀察到有較窄的附著力較差的黃色斑塊即可推斷有低水區加速腐蝕現象的發生(圖5-101)。在該黃色條帶下方,會有黑色污泥將金屬基底覆蓋,且金屬基底表面會發現大量的金屬腐蝕坑(圖5-101和圖5-103)。為了保證海洋工程結構的安全和使用壽命,在工程建設前期就需要將低水區加速腐蝕的檢測以及維護納入考慮。然而,通常而言,低水區加速腐蝕發生的具體位置是不能從外觀觀察到的,對海洋工程材料的檢查也需要配合潮水的漲落,且低水區加速腐蝕的發生也無明顯規律可言,因此,前期預測低水區加速腐蝕的發生是很困難的。


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        為了更好的研究港口、碼頭的微生物腐蝕(低水區加速腐蝕)現象,歐盟委員會在2008開展了一項為期三年的MICSIPE(Microbiologically Induced Corrosion of Steel Structures in Port Environment)研究項目,在歐洲范圍內選取了3個遭受微生物腐蝕的碼頭(法國的Boulogne-surMer碼頭、英國的Dover碼頭和Shoreham碼頭)作為研究主體,對其微生物腐蝕產物、微生物多樣性以及腐蝕檢測方法進行了深入探索。國內尚未進行系統微生物腐蝕調查。


        與微生物腐蝕相關的微生物多種多樣,既有原核生物(細菌及古細菌),又包括在微尺度的真核生物(真菌,藻類以及原生動物)。其中SRB是最重要也是研究最廣泛的微生物,由SRB引起或參與的腐蝕過程約占所有微生物腐蝕的1/2。SRB在自然界中分布在鋼鐵表面氧化膜及銹層下面,能在溫度高于70~80 oC,壓力為700~1000 Pa的地層中也有極強的生命力。這類細菌的特點是既能利用有機酸為給氫體,也能直接利用氫,以硫酸鹽為最終電子受體進行還原作用,最終產物是硫化物,如硫化氫等。SRB的腐蝕機理一直是微生物腐蝕的研究重點,針對SRB能夠加速腐蝕的機理研究已經經歷了一個多世紀,目前已經形成的機理包括陰極去極化機理,濃差電池機理,代謝產物機理,酸腐蝕機理和陽極固定機理。近幾年,具有其它代謝特點的細菌,如硫氧化菌(SOB)、鐵氧化菌(IOB)、巰基還原菌等,也逐漸引起人們的關注,其代謝過程或生物膜性質會改變工程材料的表面性質,進而影響其腐蝕過程。


        隨著生物分子技術的不斷進步,鑒定微生物種群也變得越來越容易。同一海域范圍內,在腐蝕區域存在的微生物種類大致相同,微生物種群結構隨腐蝕位置、工程材料以及防護程度等因素表現出一定差異;而在不同海域中,受海水溫度,鹽度和微量元素等因素影響,在腐蝕區域存在的微生物種類會存在較明顯差異。在碼頭、港口中,對鋼鐵材料過程影響最大的細菌種類包括SRB,SOB以及IOB,其中SRB能夠酸化局部腐蝕環境加速腐蝕過程,而SOB和IOB則對微生物腐蝕具有抑制作用。在微生物腐蝕嚴重且腐蝕時間較長的區域,微生物的種群結構隨空間變化,這種空間的變化可以視為微環境中的硫循環代謝,SOB和IOB能夠將SRB產生的硫化物部分氧化消耗,通常而言,SRB處于微生物種群內層,而SOB或IOB則分布在微生物種群外層;但是,一些具有硝酸鹽還原性質的SOB(Thiothrix sp.或Thiomicrospira sp.)也可以在微生物種群內層被發現。除此以外,在微生物種群結構中,SRB的比例與碼頭、港口中鋼鐵材料的微生物腐蝕速率密切相關,在微生物腐蝕速率高的區域,SRB種群所占比例也會較大,這可能是由于鋼鐵材料,尤其是碳鋼,是SRB代謝活動中一種重要的能量、電子來源。值得一提的是,在微生物種群結構中,SRB的種類也具有多樣性,不同SRB種群的基因序列、代謝活性具有一定差異,此現象在微生物腐蝕嚴重的區域表現的更加明顯,但是不同SRB種群的分布規律以及種群比例未表現出一定的規律特點。


        光合細菌是自然界中普遍存在、具有原始光能合成體系的原核生物,是在厭氧條件下進行不放氧光合作用的細菌的總稱。光合細菌也是腐蝕區域微生物種群的一個組成部分,主要分布于水生環境中光線能透射到的缺氧區。在碼頭、港口中,與微生物腐蝕輕微的區域相比,在微生物腐蝕嚴重的區域中,尤其是低水區,光合細菌在總微生物種群中占有較高的比例,這也可能成為指示微生物腐蝕速率的一項重要參數。


        微生物生長繁殖所需的營養物質主要有水、碳源、氮源、無機鹽和生長因子等。其中,水是各種生物細胞必需的,微生物的新陳代謝過程中的一切生化反應都離不開水的作用;碳源是合成菌體成分的原料,也是微生物獲取能量的主要來源;氮源主要是供給合成菌體結構的原料,很少作為能源利用;無機鹽主要可為微生物提供除碳、氮以外的各種重要元素,其主要功能為構成菌體成分,調節滲透壓,作為某些酶的成分,并能激活酶的活性;生長因子主要是B族維生素的化合物等。雖然微生物的分類方式有很多,但對腐蝕微生物而言,按照其能量代謝方式對腐蝕微生物研究是一種較為合理的方式,因為微生物的代謝方式直接影響到其在材料表面的代謝活性,且不同代謝方式對腐蝕進行產生的影響也各不相同。表5-75展示了不同微生物代謝方式對金屬材料局部腐蝕因素的影響。


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        2. 中國近海碼頭污損生物的群落結構及多樣性


        (1)汕頭港


        汕頭港位于廣東省東部韓江和榕江匯臺的鮑江口,海水鹽度波動大(5.0~28.2),水溫變化幅度為12~31 oC,潮流大,水質混濁、透明度0.2~1 m,屬于不規則半日潮,是粵東主要內、外貿易港口。1991年6月至1992年5月在汕頭港進行掛板實驗,同時調查港區浮標、碼頭和船底的污損生物,調查方法采用國家海洋調查規范。共獲得119種生物,試板72種,浮標和船底70種,碼頭54種。其中,泥藤壺、網紋藤壺、僧帽牡蠣、翡翠貽貝、太平洋側花海葵、雙枝藪枝螅和雙節螅為優勢種。汕頭港一年4季都有生物繁殖附著,盛期是5~11月,高峰為9月,最低峰為2月份,高低依序為秋、夏、春和冬。試驗結果表明,汕頭港主要污損生物為沿岸廣分布和河口低鹽種,其特點是優勢種突出,附著量很大。


        (2)洋山港


        洋山港是上海國際航運中心的樞紐港,大量外來貨輪的停靠使洋山港成為污損生物入侵的高風險區,同時污損生物的大量附著也將對港口設施造成嚴重影響。為了解洋山港碼頭污損生物的多樣性現狀及演變趨勢,2010年5月通過對碼頭不同潮區污損生物群落樣本采樣,分析了洋山港碼頭的群落結構及多樣性現狀。洋山港碼頭共采集到污損生物17種,網紋藤壺和僧帽牡蠣為優勢種。從高潮區到低潮區,污損生物群落結構明顯不同;種類數、密度和生物量基本呈上升趨勢,均勻度呈明顯下降趨勢,而多樣性指數則呈先上升后下降趨勢。對覆蓋率和多樣性指標進行回歸分析得出,洋山港污損生物覆蓋率與多樣性指數呈單峰上拱曲線,覆蓋率在30~40%區間內污損生物多樣性最高。


        (3)廈門港


        廈門港污損生物研究始于上世紀50年代初,黃宗國等對碼頭樁柱、船舶和浮標的污損生物及其主要種類種群動態進行了系統調查研究。上世紀90年代又針對網箱養殖場污損生物進行掛板和網片模擬試驗,并開展試驗生態和外來物種的研究。楊清良等對廈門港公務碼頭和西海域的寶珠嶼進行4個季度和周年逐月污損生物掛板試驗,根據2007年2月至2008年10月在廈門港進行4個季度和周年逐月的掛板試驗數據研究污損生物物種多樣性和分布特征。共記錄污損生物86種,隸屬于l1個生物門類,主要優勢種是中胚花筒螅、翡翠貽貝、網紋藤壺和長鰓麥桿蟲等;全年都有污損生物附著,月板附著濕重周年變化呈雙周期性,最高峰出現于6~7月,次高峰出現于3~4月;季板附著高峰期在夏季。不同試驗點的附著生物量差異極大,位于港灣的試板污損生物附著量遠大于碼頭的,3個測站附著濕重依序為:港灣>浮筏>橋墩。


        (4)大亞灣


        大亞灣,中國南海重要海灣。位于廣東省東部紅海灣與大鵬灣之間。大亞灣北靠海岸山脈,東、西兩側受平海半島與大鵬半島掩護,總面積650平方公里,黃金海岸線達52公里。黃宗國等對大亞灣灣口至灣頂的8個碼頭樁柱的潮間帶污損生物群落進行了調查(1986年12月到1987年10月),調查發現,樁柱的污損生物群落和巖相潮間帶生物群落都有極為明顯的垂直分帶現象。8座碼頭樁柱污損生物群落有其共同的特點,即:1. 都是高鹽和廣鹽種,沒有低鹽種;2. 高潮區都有明顯的濱螺—小藤壺帶,中潮區有棘刺牡蠣帶;3. 三個潮區中,中潮區生物量最大。各碼頭因暴露程度不同,處于隱蔽水域和開敞水域的碼頭污損生物群落有比較大的差別,這種差別在三個潮區都有所體現。例如,隱蔽的東山和澳頭碼頭高潮區,白條地藤壺和黑蕎麥蛤是優勢種,而在開敞的核電站、大辣甲和三門島碼頭則幾乎未發現這二種。又如開敞的大辣甲和三門島碼頭向浪面的中潮區有大量鱗笠藤壺,在東山、澳頭碼頭則幾乎沒有。再如,皺瘤海鞘是東山、澳頭等隱蔽碼頭低潮區的主要標志,而大辣甲、三門島等開放海域低潮區的標志則是無柄珊瑚藻等多種紅藻的大量出現。

     

        (5)舟山


        楊元利等根據2007年3月至2008年2月在舟山朱家尖蜈蚣客運碼頭進行的污損生物掛板試驗,對該海域污損生物的種類組成、附著季節、生物量分布及生態特點進行了初步研究。結果表明:該海域共鑒定出污損生物85種,其中,藻類13種,腔腸動物13種,苔蘚蟲4種,多毛類12種,軟體動物8種,甲殼類22種和其它13種。優勢種為中胚花筒螅、泥藤壺、白脊藤壺、僧帽牡蠣、近江牡蠣、馬爾他鉤蝦、圓鰓麥桿蟲、長鰓麥桿蟲和盤管蟲。朱家尖海域全年都有污損生物繁殖附著,其中6~10月為附著盛期,表層和中層月板生物量高峰值均出現在7月,最低值分別出現在2月和1月,表層月板全年附著總生物量為2006.1 g/m2,月平均生物量為167.18 g/m2;中層月板全年附著總生物量為2388.15 g/m2,月平均生物量為199.01 g/m2;季度板污損生物生物量按高低依次為:夏季>秋季>春季>冬季;上半年板污損生物的生物量>下半年板。在垂直分布上,除季度板外,其它試板生物量和附著密度均為中層>表層。根據污損生物生態習性、分布特征及對鹽度的適應,可將舟山朱家尖海域主要污損生物定義為河口低鹽種。水溫是影響調查海域污損生物分布的主要因素,水體鹽度則對朱家尖海域污損生物的種類及指標種分布具有決定性作用。


        (6)旅順港


        旅順港位于遼東半島南端,地處黃渤海要沖,與廟島列島和登州頭共扼渤海咽喉。港內水質清澈、暢通,鹽度較高,透明度較大。月平均最高水溫8月(20.9 oC),最低2月(1.8 oC),月平均海水鹽度都在3.01~3.17%之間。周凝琪等于1979年9月至1980年8月在旅順港進行系統掛板試驗,著重研究附著生物的種類、數量和附著季節。調查發現旅順港附著生物的種類較為豐富,以溫帶種類為主,沒有暖水種和低鹽種,共發現污損動物64種,藻類5種,其中海鞘(主要是柄海鞘)和苔蘚蟲類(如加洲草苔蟲、闊口穩槽苔蟲等)及紫貽貝最引人注目,龍介蟲類也較多。藤壺雖然也有兩種,但在群落中的重要性遠遠不如中國沿海其他港口。主要種類的附著季節是6月至10月,8月和9月是附著盛期,冬季低溫月份幾乎沒有生物附著。影響附著季節的主要因子是水溫的變化。


        (7)青島港


        青島港灣以膠州灣為主體,沿膠州灣先后有小港、中港、大港,近年又開發黃島、薛家島、膠南等沿岸碼頭。青島中港位于膠州灣西海岸,人工筑造防波堤,使港內風浪減小,是中小船舶的避風港和停泊地,也為海洋工程試驗研究提供良好的試驗基地。馬士德等從2011年4月到2012年11月,對該區的微型生物膜、小型污損生物進行初步調查研究,按污損生物個體大小,污損生物分為三類:體型大于1 mm為大型污損生物、體型在0.5~1.0 mm為小型污損生物、體型小于0.5 mm為微型污損生物。通過多個試驗和多周期的鏡檢,該區微型污損生物的污損群落演變為:通常(生物繁殖季節)是海洋細菌首先附著1~4天即可檢測到;緊接著是海洋微藻,隨著時間延長,它們會組成聚合體。海洋原生動物在浸海15天左右開始出現,待20天左右,海洋后生污損生物幼體依不同大型污損生物繁殖季節先后出現,此后樣板上為大型污損生物附著。


        (8)白龍碼頭


        白龍碼頭位于廣西沿海西部,位于我國大陸最西南端,是由大陸延伸入北部灣的半島;三面環海,西望越南,地理位置十分重要。嚴巖等在2006年3月2日至2007年2月2日之間對白龍馬頭的污損附著生物進行了調查,白龍碼頭平均水深8.5 m,平均潮差5 m。共采集到生物種類59種,其中藻類7種,腔腸動物3種,苔蘚動物5種,環節動物10種,軟體動物17種,甲殼動物11種,其他動物6種。附著生物表現出較為明顯的分帶現象,大致分為以下3個帶。


        1. 濱螺帶


        高潮區主要以粗糙濱螺、粒結節濱螺為主,還出現少量中間擬濱螺和團聚牡蠣,平均生物量為121.74 g/m2。


        2. 牡蠣—鱗笠藤壺帶


        位于中潮區,牡蠣類(團聚牡蠣、棘刺牡蠣、僧帽牡蠣)和鱗笠藤壺為優勢種,幾乎布滿整個中潮區,個體較大且彼此重疊附著,最大厚度可16 mm。該區生物種類繁多,不僅棲居著穴居生活的生物,而且還棲息著腹足類、游走多毛類、端足類、十足類、蛇尾和星蟲等許多活動性種類,平均生物量高達8422.56 g/m2


        3. 藻類帶


        低潮區主要附著滸苔、石莼和石花菜,同時還有管棲多毛類、隔貽貝、方格星蟲、小相手蟹和游走多毛類,以及少量海鞘,平均生物量1403.25 g/m2。


        5.4.1.2 海洋平臺


        1. 生物污損對海洋平臺的危害


        由于污損生物的附著,海洋平臺重量會不斷增加,給平臺安全服役帶來隱患。另外積累的污損生物會增加管的直徑以及管架表面的粗糙度。這會增加水流過結構的作用力以及構件的阻力系數。因此,海洋污損會增加結構的水力負荷。厚度為150 mm的污損層僅導致結構重量增加0.15%,但是相同厚度的污損層會導致水力負荷增加17.5%,導致疲勞斷裂增加62.3%,疲勞壽命降低38%。


        為海洋平臺安全運行考慮,平臺水下部分需要由潛水員或者移動設備進行定期的檢查。但污損同樣也會影響這些結構的檢查和維護。例如,在檢查等之前,平臺結構表面的污損需要被清除掉。鋼結構表面所做的標示會因為污損生物附著而變得模糊,硬污損生物,如牡蠣和藤壺,會影響水下設備的運行甚至會導致儀器的損壞。另外,污損生物的存在會加速鋼鐵的微生物腐蝕以及局部腐蝕。


        2. 我國典型海域海洋平臺生物污損情況


        某一特定區域的污損生物特征的分析對海洋平臺設計建設、有效的清除系統的選擇十分重要。在中國,海洋平臺的建設開始于十九世紀八十年代,一些初始的采油平臺污損生物調查出現在十九世紀七十年代末期,其方法是在某一個固定平臺上掛片。然而,直到十九世紀八十年代中期,中國在東海和南海區域并沒有海上平臺,因此相關數據十分匱乏。為了獲得深水以及不同環境條件,研究者設計了一系列裝置來對不同深度材料表面污損生物進行了分析。


        直到海洋平臺建成之后,表面污損才實現了原位分析,目前中國最大的采用平臺分布在南海和渤海,這些地方也就成為污損生物研究比較集中的地方。這些研究的海洋平臺以及位置在圖5-104所示。


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        在渤海海域平臺F進行了為期1年的掛片實驗,海上平臺F位于西渤海海域,離岸10海里,浸入深度為6 m。掛片上的主要污損生物是水螅蟲Bougainvillia sp.,端足類Corophium sp.,藤壺Balanus uliginosus,苔蘚蟲Acanthodesia bifloris。污損生物附著最高期發生在6~9月,12月至3月沒有明顯附著。另外,進行了5個固定平臺的污損生物分析,確認了75種生物,主要的物種包括貽貝Mytilus edulis,海葵Sagartia rosea,以及牡蠣Ostrea denselamellosa和苔蘚蟲Menbranipora grandicella。污損生物組成以及程度受平臺建設時間、地理位置、水深以及離岸距離所影響。在渤海灣的平臺A上,主要的物種包括Ostrea denselamellosa,Sagartia rosea以及海綿Haliclona palmata。污損生物的厚度在2~9 cm之間。在平臺B上,靠近黃河口位置,主要污損生物包括Menbranipora grandicella,Sagartia rosea和Balanus uliginosus,污損生物厚度在3~12 cm之間。在其余三個平臺上,離海岸線20~40海里的位置處,污損生物完全由Mytilus edulis組成,污損生物厚度分別為7~15 cm、13~32 cm和1~7 cm。


        對中國南海海域11個站點進行了為期1年的掛片實驗,分析物種組成、分布、厚度以及污損生物的季節變化。在珠江口的東南區域,污損生物種類及程度隨著離岸距離不斷變化。在站點Z1,離岸8.5海里水深27 m處,污損生物主要是常見的沿海物種,優勢物種為藤壺Balanus reticulatus。在站點Z2,離岸38.7海里水深71 m,優勢物種為大洋物種,包括有柄藤壺(Lepas anserifera和Conchoderma hunteri),和水螅蟲(Obelia sp.和Clytia sp.)。污損生物群落的生物多樣性比站點Z1不明顯。在深海站點A3和ZM3(水深超過300 m),位置處于東沙群島西部60和63海里,其污損生物群落組成與Z2位置處相似,在這兩個站點,沒有發現Balanus reticulatus。


        在海南島東部區域的W1和J2兩個站點采集水深超過100 m位置的數據。在兩個站點,主要物種是水螅蟲Clytia delicatula,Obelia dichotoma,有柄藤壺Conchoderma hunteri和Lepas anserifera以及牡蠣Alectryonella plicatula。藤壺Balanus reticulatus,Balanus trigonus,Megabalanus rosa以及Megabalanus tintinnabulum僅在站點J2發現。在站點W1,只發現很少量的Balanus poecilotheca。


        在海南島的西南海域,對四個監測點(Y1,Y2,Y3和YM1)進行監測。污損生物主要包括有柄藤壺Conchoderma hunteri,Lepas anserifera,水螅蟲Clytia sp.和Obelia sp.,藤壺Megabalanus tintinnabulum,Balanus poecilotheca,Chirona amaryllis和Balanus reticulatus,以及常見的牡蠣Parahyotissa sinensis和Ostrea mordax等。從站點Y1到Y3,藤壺的數量和密度降低為一種,即只有Megabalanus tintinnabulum在Y3站點發現。


        在Beihu港,三個站點,B1、B2和B3,污損生物群落主要由藤壺Balanu reticulatus和Chirona amaryllis,珍珠牡蠣Pteria penguin,以及常見的牡蠣Saccostrea cucullata和海葵Actiniaria sp.。當然,優勢物種是藤壺Balanus reticulatus。然而,在采油平臺W10-3建成5年之后,主要污損生物為常見的牡蠣Dendostrea folium和Hyotissa imbricata以及藤壺Balanus trigonus和Chirona amaryllis。其他重要物種包括海葵Actiniaria sp.,苔蘚蟲Schizoporella errata和Microporella ciliate,以及牡蠣Chama semipurpurata和Chama reflex。有柄藤壺Lepas anatifera和Lepas anserifera偶爾會在站點B1和B2發現。


        3. 我國海域污損生物分布特征


        中國海域的物種主要包括蚌類、蔓足類、腔腸類、苔蘚蟲類。藻類污損主要限制在靠近海平面的小型物種。污損群落的組成和結構依賴于平臺結構類型,暴露時間、維度、離碼頭的距離、水深和環境條件。在中國北方的渤海灣,貽貝Mytilus edulis是建成多年之后海洋平臺的主要污損生物,這與世界其他海域的情況是一樣的。

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