防污用铜:越来越强| 2016-08-01 | PCI杂志

这篇文章给出了在防污涂料中使用铜的最新概况。在第一部分中，根据近年来美国、澳大利亚、新西兰和欧盟等国家的监管机构对铜进行的详细审查的结果，概述了全球对商业船只和游乐船只的监管现状。然后，船舶性能数据展示了使用优质铜基防污剂可以带来的经济和环境效益。越来越复杂的监测系统现在被部署在船舶上，用于测量能源效率，能够隔离船体和螺旋桨的影响，从而显示船体完全免受污染的好处。

防污涂料中铜的监管现状

世界上每个国家都允许或正式批准在其水域中使用铜防污涂料，只要进行了完整的科学风险评估，就会批准使用铜。对于这样一个复杂的问题，全面的风险评估是合适的，因为船体污染会产生严重的后果，而使用安全和批准的生物杀菌剂(如铜)的有效防污涂料的好处是具有显著的环境效益。铜仍然是世界范围内用于防止生物污染的最大、最成功、最环保的方法:下面重点介绍了一些最近的积极决定。

•欧盟:经过广泛的欧盟范围内的审查，铜在防污涂料中的使用已被批准。欧洲化学品管理局(产品类型21，防污)最近发布了欧盟生物杀灭产品委员会关于防污铜化合物的意见，并建议批准其用于商业和游艇产品，专业和非专业应用。此外，瑞典还取消了在生态敏感的波罗的海地区禁止使用铜的禁令，现在批准在该地区使用铜防污漆。目前，铜是瑞典允许在波罗的海使用的唯一一种生物杀灭活性物质。唯一的例外是波提尼亚湾，由于该地区的特殊敏感性，所有游艇上的防污物质都被禁止。

•新西兰:2012-2013年，新西兰对防污生物杀灭活性成分进行了全面的科学风险评估。¹铜被重新批准为防污涂料中的主要生物杀灭成分，因为任何风险都被铜和防污涂料的特殊而显著的好处所抵消。由于这项风险评估研究，其他几种活性成分被禁止使用。

•美国:美国环境保护署目前正在对铜在许多生物杀灭应用中的使用进行审查。美国环保署定期对所有杀菌剂进行这种类型的审查。目前看来，铜的所有用途，包括防污涂料，都将在未来一两年得到重新批准。

•华盛顿州:美国华盛顿州已通过立法，将防污涂料中铜的使用上限限制在0.5%，但这仅适用于娱乐船只。它要到2018年才能逐步实施，之后还要经过进一步的审查。值得注意的是，这是一个政治决定:没有进行科学的风险评估。

•加利福尼亚州:农药登记部门(DPR)进行了广泛的调查，以确定加州码头的铜含量²在此基础上，提出了游艇防污涂料的铜浸出率限制。DPR的目标是将船坞内的铜含量保持在epa批准的安全限值3.1 ppb以下。对于商业航运，加州对含铜防污剂没有限制。加州土地委员会目前正在起草一项法规，要求对进入加州水域的船只进行适当的生物污染控制和有限的生物污染。这是加州海洋入侵物种计划的一部分，该计划旨在防止或最大限度地减少注册总吨以上船只向加州水域引入非本地物种。^3.然而，根据美国环境保护署2008年和2013年的船舶一般许可证，加州对任何生物杀灭防污剂的水中清洗都有严格的指导方针，禁止在水中清洗船体，除非使用最佳可用技术(BAT)。⁴

•加拿大:在对含铜农药进行最后阶段重新评估之后，加拿大卫生部病虫害管理监管机构根据《病虫害控制产品法和条例》的授权，建议继续对含有氧化亚铜、氢氧化铜、金属铜和铜作为混合铜乙醇胺配合物的产品进行注册，以便在加拿大销售和使用。根据对铜的环境命运特征的科学研究(游离铜离子在水生环境中具有高度活性，与沉积物和有机物紧密结合)，防污用途对水生生物的风险预计不需要担心。⁵

使用优质铜基防污漆的好处

减少燃料消耗

主要由于燃料成本的上升和对温室气体排放的担忧，国际海事组织(IMO)、船东和运营商对船舶能源效率重新产生了兴趣。⁶船体污染导致摩擦阻力增加，导致速度下降或为了保持速度而增加燃料消耗。生物污染降低了船舶的机动性，也可能导致涂层系统恶化或损坏，导致船体过早腐蚀。这种情况，再加上摩擦阻力的增加，对航运业务产生了经济和环境影响。

据国际海事组织(IMO)估计，2007年全球贸易船舶的燃料消耗量为3.69亿吨，2020年预计为4.86亿吨。⁷因此，国际海事组织要求船东和经营人进行船体管理和船舶性能监测，以最大限度地减少温室气体排放。国际海事组织《防污公约》附则六第4章现在包括要求新船舶采用能源效率设计指数，并要求所有船舶采用船舶能源效率管理计划。这一要求于2013年1月1日生效。⁸

为了遵守海事组织的这项立法，正在船舶上部署越来越复杂的监测系统，对航行数据进行持续分析。这些系统现在有能力隔离船体和螺旋桨的影响，并能够检测污垢沉降造成的性能损失。⁹一项ISO标准目前正在审批过程中，该标准推荐了测量船体和螺旋桨性能的方法，并定义了维护、维修和改装的性能指标。¹⁰

虽然以前商业船舶上的微污垢(黏液)被认为对性能没有损害，主要的问题是防止宏观污垢(杂草或动物)，这对燃油消耗和速度有非常重大的影响，但最近对船体性能监测系统的升级表明，即使是微污垢黏液也会对性能产生重大的负面影响。据报道，通过定期清除水中污垢，燃油效率可提高10%。^11、12使用高性能的含铜防污涂层将最大限度地减少或消除清洗的需要，但对于一些商业船只，特别是那些慢蒸或堆砌后的船只，水中清洗可能是有利的，并且在任何大污垢发生之前，以及在速度或燃料消耗明显受到影响之前，对微污垢进行水中清洗是很正常的。去除微污垢(黏液)相对容易，而且对防污涂层的损害最小，因为只需要温和的“梳理”，而如果存在藤壶或其他类型的大型污垢，则需要进行猛烈的表面冲刷。^13、14商业船只的清洗时间表差异很大，但通常只在涂上新涂层后一年或更长时间开始清洗，之后每年只清洗一到两次，直到涂层损坏严重或耗尽，不得不更换。

娱乐船只的情况不同，速度和/或燃料消耗不那么关键，因此通过水中清洗去除微污垢黏液通常是不必要的，除了比赛游艇。事实上，大多数游艇油漆公司不建议对他们的产品进行任何水中清洁。在封闭水域内对娱乐船只进行水中清洗会引起严重的环境问题，特别是如果清洗过程中产生的所有污染物都不能收集起来并安全地从水中去除的话。事实证明，在水中清洗铜基防污涂层会导致溶解铜的显著增加，超过稳态浸出。¹⁵如果认为有必要进行清洁，建议将娱乐容器从水中打捞出来，这样冲洗水和任何其他升起物都可以很容易地处理，以去除其中含有的任何化学物质或其他物质。

比较不同防污产品的相对效果，需要对表面准备和涂层应用有准确的了解，然后是船舶的后续操作。运营历史不仅需要服务速度和港口到达和离开日期的列表，而且对于任何超过两天的港口访问，还必须确定船舶在该港口的哪个位置停留。了解船舶在任何庞大的枢纽港的48小时的锚定、系泊或停泊的位置尤其重要。港口内的污染沉降压力和增长条件并不统一，在近海港口边界、内锚地、河口码头、封闭盆地、上游小泊位、小溪系泊处等之间存在很大差异。¹⁶

所有船体和/或螺旋桨清洗事件的完整记录也是必不可少的。商业潜水报告并不一定是故事的结尾:许多报告都是由后台部门的初级人员编写的，即使不是误导性的，也是很糟糕的，他们会得到主管的笔记和一张SD照片卡，里面有数码照片，可以提取到预先格式化的报告中。这些格式没有包含使用的特定刷子类型的信息或图片，也没有任何使用这些刷子的实际区域的可靠说明，报告中添加的图片太少，以至于读者无法衡量清洁前和清洁后的真实外观、表面粗糙度、主要区域剩余的藤壶基地等。在商业报道中，出现两到三张标题为“清洗前的平底船”的图片并不罕见，这是最严重的污染船坞标志的近距离例子，其次是两到三张标题为“清洗后的平底船”的图片，这是清洁前的平底船的广角视图，它被粘液、苔藓虫和偶尔出现的鹅、橡子藤罐或零星的幼管蠕虫轻微污染。¹⁶

Jotun的船体性能解决方案(HPS)旨在使船体性能最大化，从而降低燃料成本和温室气体(GHG)排放。该解决方案将最先进的防污和应用技术与可靠的性能测量和高性能保证相结合。2022世界杯八强水位分析它们提供了可观的燃料成本和温室气体减排，同时回报周期短，风险有限。¹⁷

图1展示了Jotun公司为船舶设计的HPS，从无生物杀菌剂的防污涂层改为高性能含铜防污seaaquantum X200。该图显示速度损失百分比随时间的变化。关于这个数字的其他说明包括:

在第2阶段(18个月)，与前12个月建立的基准相比，使用污物释放涂层的平均额外速度损失为4.3%。
在02年中期，在干坞和用seaaquantum X200更换了污染物释放涂层之后，与前12个月建立的基准相比，性能损失不到0.1%。
图中，黑线表示速度损失的一个月移动平均趋势，绿线表示12个月基准期的水平，黄线表示基准期之后的平均值。

防止水生入侵物种的转移

入侵性水生生物的引入会威胁淡水、咸水和海洋环境、人类、动物和植物生命以及经济和文化活动。¹⁸引起警报的事件包括斑马贻贝(Dreissena polymorpha)入侵北美五大湖，北美栉水母(Mnemiopsis sallei)入侵黑海，北太平洋海星(Asterias amurensis)入侵澳大利亚东南部近岸水域。有害水生物种的转移最初归因于压载水的吸收、运输和排放，国际海事组织立法的最初重点是压载水管理。¹⁸然而，后来有人提出，超过50%的非本地物种是由于船舶外壳或海洋箱、推进器隧道和内部海水管道等生态位区域的污染而引入到新环境的，其中不到50%来自压舱水。^19、20国际海事组织已经为船东和经营者发布了关于如何最大限度地减少商业船舶船体生物污染造成的NIS迁移的指南，²¹他也对游乐飞行器提出了类似的建议。²²澳大利亚、新西兰和加利福尼亚州等司法管辖区正在制定或计划制定强制性生物污染要求，这些指导方针和要求的一个关键共同建议是使用安全有效的防污涂料。

有超过4000个物种被记录为污染生物，但并不是所有的物种都以NIS的形式被引入到新环境中，甚至有更小的比例会造成有害影响。例如，大约1600种全球巨污NIS中只有53种被指定为受关注的IMS，在澳大利亚南部的菲利普湾港，160种非本地物种中只有8种被认为受关注。虽然不是“值得关注的”，但更多的NIS可以被认为是有害物种，因为它们倾向于大量殖民船舶船体和人工结构，但不会入侵自然环境。微污染生物通常被称为生物膜或“黏液”，如硅藻双耳瓶，它们是在全球范围内存在且来源未知的小得多的生物。这些没有被认为是NIS。²³

有许多化学物质在小剂量下是有益的，但如果在错误的地方过量使用，就会造成相当大的危害。自20世纪80年代中期以来，随着铜在防污剂中的使用增加，海洋科学家一直在寻找这种增加所带来的任何负面影响。有人提出，在防污涂料中使用铜可以导致NIS的增加，因为一些物种能够比其他物种更好地抵抗铜。^24日,25研究表明，耐铜NIS可以在铜防污漆上运输，从而在封闭的地方(如码头)取代耐铜性较差的物种，在这些地方，水中的铜浓度可以提高。然而，港口和码头的其他共同特征也可以促进NIS的建立，包括大量的人工基质、遮阳和物理-化学扰动。铜耐受性可以被认为是一种风险，但现代高性能铜基防污剂远不能增强NIS的运输，如果正确使用并符合国际海事组织的指导方针，它可以非常有效地防止所有类型的船舶上生物污垢的增长，因此是防止NIS转移的重要工具。

正如哈德菲尔德所观察到的，²⁶一万年前的海洋世界没有船、驳船、码头、漂浮物和桩子，大多数典型的无脊椎物种也从未在其他地方发现过。今天的污染群落包括从世界各地的环境中选择的物种，这些物种具有能够在移动的船只上殖民和生存的特征。在过去的两个世纪里，随着铜基防污涂层在船只上的使用，一些广泛分布的污染生物对铜的耐受性比非污染物种更高就不足为奇了。有些种类的苔藓动物，如亚torquata水孢子虫(Watersipora subtorquata)和布古拉(Bugula neritina)，^{27日、28日}以及管状线虫，²⁹尤其以耐铜防污漆而闻名。据报道，广泛的海洋生物也有一种被称为“刺激”的效应，其中包括铜在内的有毒物质的亚抑制水平刺激了生长，但也有其他重金属和不相关的物质，如降低盐度。^30、31日

对于船东来说，幸运的是，通过在水下船体上使用有效的铜基防污涂层，以及在必要时根据船舶类型、用途和涂层时间表进行仔细的水中清洗，可以实现遵守上述两项国际海事组织法规(一项涉及船舶能源效率，另一项涉及防止NIS的运输)。

通过Neal开花而且科林·安德森，美国凯密特公司;约翰•路易斯， ESLink Services;而且亚当Stuchlik， Jotun A/S

参考文献

1) http://www.epa.govt.nz/Publications/Antifouling_manufacturers_and_importers.pdf。

2辛哈斯曼，n;Pyatt大肠;Bacey。J.加州船坞防污漆污染指标监测。加州环境保护局，农药监管部，环境监测分部，EH08-05。可在http://www.cdpr.ca.gov/docs/emon/pubs/ehapreps/eh0805.pdf, 2009。

^3.http://www.slc.ca.gov/Programs/MISP.html。

4水中船舶船体清洁最佳管理实践，加州地区水板，2013年7月，http://www.waterboards.ca.gov/sanfranciscobay/publications_forms/documents/In-water_vessel_hull_cleaning_fact_sheet.pdf。

5 PRVD2016-14木材防腐剂、材料防腐剂和防污用途铜农药环境评价，2016年5月2日。

6 Eliasson, J.船舶节能新时代的阻力管理，保护涂料与内衬，2012年11月。

7 IMO MEPC 60-4-21《防止船舶造成空气污染:使用有效防污涂料对船舶温室气体排放的重要性》，由国际油漆和油墨理事会(IPPIC)提交，2010年1月。

8 http://www.imo.org/en/MediaCentre/HotTopics/GHG/Pages/default.aspx。

9 http://www.jotun.com/aa/en/b2b/paintsandcoatings/ships/Hull-Performance-Solutions.aspx。

10 ISO 19030 http://www.motorship.com/news101/regulation-and-classification/hull-performance-standard-reaches-draft-stage。

11 Kane, D.船体正在发生什么:喷砂和污垢对船舶性能的影响，SNAME圣地亚哥部分，2012年12月。

12 http://www.forcetechnology.com/en/Menu/Products/Maritime-onboard-systems/SeaTrend-performance-monitoring.htm。

13斯温，G.;海洋技术杂志，2014年第9卷，第4期，102-103。

14 https://maritimecyprus.files.wordpress.com/2016/02/intertanko-biofouling.pdf。

15厄利，p.j.;斯沃普，b.l.;Barbeau k;邦迪,r;麦克唐纳，j.a.;Rivera-Duarte, I.生物污染:铜在船舶涂装和维护活动中的生命周期贡献，http://dx.doi.org/10.1080/08927014.2013.841891, 2013。

16 Hilliard, R. Intermarine Consulting，澳大利亚，个人沟通。