5.4.2.1 橋梁碼頭

    在金屬材料表面，一旦有發生微生物腐蝕的風險，最重要的一條防護原則是“越早介入，成效越高（Early Intervention is Key to Cost Effective Repairs）”。確定微生物腐蝕是否在碼頭、港口中金屬工程材料發生，最有效也是最常用的辦法就是肉眼觀察，再結合金屬材料厚度測量，腐蝕電位測量以及微生物腐蝕實驗室測試對腐蝕過程進行確認。一旦微生物腐蝕發生，相關防護措施也必須立即實施。港口、碼頭工程位于開放的海洋環境中，其常用的微生物腐蝕防控方法包括涂層包覆以及陰極保護。

    1. 涂層包覆技術

    防護涂層大體上分為非金屬涂層和金屬涂層，非金屬涂層一般為耐鹽耐酸的環氧漆、環氧煤瀝青等；金屬涂層一般熱噴涂鋅、鋁或鋅鋁合金。使用涂層包覆能夠避免金屬表面直接被微生物附著，且涂層中添加的殺菌劑也會大大減少細菌污垢的機會。

    隨著社會的發展，人們對環保要求的提高，有毒的防污涂料必將被淘汰，開發出無毒而又能滿足各類船舶設施需要的防污涂料是最終目標。目前，開發新型無毒防污涂料的途徑主要有以下兩個方面：一方面是尋找防污高分子材料，讓涂料中的樹脂具有特殊的性質，使海生物附著不牢，如降低涂料表面的自由能，或改變涂層表面的物理化學性能；另一方面是尋找無毒的防污劑，在不破壞環境的前提下防止生物附著。這些研究大都是從生物附著機理入手，通過模仿生物界，用“友好”的方法來防止污損。

    （1）低表面能防污涂料

    據研究發現，海洋生物附一著初期是通過分泌粘液潤濕附著表面來實現的，而當防污涂料表面能<2.5?10-4 N/m，即涂料與液體的接觸角>98 o時，海水中的酪蛋白及多糖類物質就不容易吸附在涂層表面，這樣海洋生物就難以附著或者附著不牢。另有研究表明，涂層的表面能低于1.2?10-4 N/m時，才能防止藤壺附著。因此可以對基體樹脂進行改性，降低涂層的表面自由能以達到抑制海洋生物附著的目的。這類防污涂料完全不含有毒性的防污劑，從環保的角度出發，此方法是最為理想的研究方向。低表面能防污涂料的基體樹脂主要為硅聚合物和氟聚合物以及二者的共聚物，目前均已取得實用性進展。

    目前用于防污涂料的有機硅系列化合物包括硅氧烷樹脂、有機硅橡膠及其改性物質等，但相對其他類型的涂料，存在著不易施工，涂膜過軟，容易被破壞，附著力籌和強度性能低等問題，因而受到一定的限制。

    （2）仿生防污涂料

    仿生防污涂料是一種全新的防污概念，它是從海洋生物的附著機理出發尋找防污高分子材料。大型海洋動物如鯨、鯊魚、海豚生活在海中，但是它們的表皮卻不附著海洋生物，非常光滑。美國、德國的科學家經過研究這些大型海洋動物的表皮結構，發現這些表皮的表面存在微米級溝槽，同時能夠分泌出粘液，這種特殊結構可以阻止海洋生物附著。

    （3）天然與合成防污劑防污涂料

    從海洋動物、植物和微生物中提取具有防污活性的天然產物是制造環保型防污涂料的一種有效途徑。到1993年，已經發現海洋生物中有52種具有防污活性的物質。這些活性物質包括從珊瑚上分離的雙萜脂質，如西松烯內脂和環氧呋喃西松烯內脂；從海洋三色堇分離出來的雙萜化合物，它們能防止藤壺幼蟲的附著；從海草Zostera marina鰻草中提取zosteric酸，它屬于芳香族化合物，具有防海洋細菌、海藻和盤管蟲附著的作用；從苔鮮蟲提取的TBG（三澳蘆竹堿）能防止幼蟲附著。

    2. 陰極保護技術

    陰極保護法會使陰極極化的表面吸引SRB等微生物，因此陰極保護法的使用應盡量在微生物腐蝕的區域以使得抑制腐蝕所需的陰極保護電位負值更大，否則微生物腐蝕的速度會相較于之前沒有陰極保護時而言更快。同時由于微生物腐蝕加強腐蝕反應的能力，從而加強了給定級化水平所需的陰極保護電流。除此之外，金屬表面會因微生物的不斷腐蝕而逐漸暴露，因而需要通過加大陰極保護電流的方法來控制微生物腐蝕，即以提升極化水平的方式抑制微生物的生長與腐蝕。采用陰極保護法還有另一個好處，金屬材料表面會產生堿性環境，進而抑制微生物的活動。陰極保護技術有兩種：犧牲陽極陰極保護和強制電流（外加電流）陰極保護。

    犧牲陽極陰極保護技術是用一種電位比所要保護的金屬還要負的金屬或合金與被保護的金屬電性連接在一起，依靠電位比較負的金屬不斷地腐蝕溶解所產生的電流來保護其它金屬。其優點包括：

    （1） 一次投資費用偏低，且在運行過程中基本上不需要支付維護費用；