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船体涂料与船舶污底若干问题分析

早在罗马时代,铅板就被用来保护船壳免受生物污染。这种做法后来在17世纪又重新流行起来,但后来人们发现铜板比铅板更有效。在随后的几个世纪里,各种其他物质,如沥青、汞和砷,都被用作船体防污涂料。如今,船舶的水下船体由单种化合物组成的涂层保护,以防止腐蚀和污垢融入到多涂层系统。

什么是防污涂料?

防污涂料是一种技术涂料系统,应用于船舶的水下/潮湿区域的船体,来阻止污损生物聚集。如果涂层系统没有被适当的选择或指定、定期检查和清洁,它会对船舶的性能产生深远的影响,降低机动性并减少高达35%的燃料效率,导致更高的燃料费用和更高的排放。防污涂层系统还可以限制船舶在港口之间移动时,入侵水生物种进入敏感海洋环境的影响,这是国际海事组织目前主要关注的问题。

国际海事组织(简称“IMO”)于2008年对兴起于20世纪70年代的三丁基锡涂料(TBT和TBTO) 颁布禁令。这一禁令加强了对环境安全涂料的需求的关注,这些涂料可以满足长达5年(有时更久)入坞间隔期的工业要求。无锡自抛光共聚物(SPC)、控制消耗型聚合物(CDP)和无毒低表面能防污涂料(FRC)技术是目前使用的主导技术。但在TBT禁令实施后,所使用的技术经历了持续的变化。这些现代替代品含有较少的对海洋环境有害的有毒杀菌剂。然而,由于涂层系统化学成分中低效的生物杀灭剂的存在,船舶船壳上的结垢率通常比TBT后几代产品要高。

根据欧盟生物杀灭产品法规 (简称“BPR”),欧盟目前对生物杀菌涂层的应用有最严格的要求。最近,《控制船舶有害防污底系统国际公约》(简称“AFS”)的签署国也同意从2021年起禁止使用杀菌剂叔丁氨基(Irgarol)。

这促使工业界开发新的创新解决方案,以防止入侵物种附着在船体上,其中一些方法如下:

●疏水性无毒低表面能防污涂料:这些低能量涂料使海洋生物易于脱离船体。

替代杀菌剂和无生物杀菌剂:这些系统包括自抛光的无生物杀菌剂和可替代铜的新替代杀菌剂,如美托咪定(Selektope)和吡咯腈 (Econea)。

纳米防污:这些涂料的表面非常光滑,没有生物可以粘在上面。研究表明,这是可行的,但只适用于速度在10节以上的船只。

硬质可擦洗涂层:这些涂层不提供任何污垢预防技术,但旨在用于承受水下船体清洗时的严酷的磨蚀性,并依赖定期清洗来确保船体无污垢。

新产品开发

新型防污产品的开发本质上是一个不断进行的过程,采用实验设计,结合广泛的船舶试验计划,尽量减少进行的试验数量。时间将不可避免地很长,可能长达5-10年。

Safinah Group卡尔•巴恩斯表示:“为了说服船东和经营人,新型防污涂料必须在不同的环境条件下经过长时间(通常是3年以上)的多次测试,并在船舶上全面应用。对船东来说,防污失败的成本是巨大的,他们非常不愿意使用未经验证的技术。”

“然而,船东和经营人将继续面临越来越大的压力,以控制成本和遵守空气和海洋排放相关规定。为了达到这些目标,他们必须依靠符合国家和国际法规的防污涂料。因此,船东/经营人、监管机构、涂料供应商和其他行业组织之间的合作,对于及时有效地向市场推出新的防污产品至关重要。”

生物淤积是什么?

海洋污染是海洋中微观和宏观生物在浸入表面上的累积,导致经济、环境或安全相关的负面影响。海洋污垢会造成船体表面粗糙,增加船舶在水中行驶时的阻力,从而增加燃料消耗和温室气体排放。严重的钙质污垢会导致超过85%的动力损耗。此外,即使是黏液膜也能导致阻力和动力损耗的显著增加(约20%)。

无论防污涂层多么成功,以目前的活性水平,船舶在服役时,船体上总会有海洋生物的积累。生物淤积或生物污染(微观或宏观)是指微生物、植物、藻类或小动物在船体潮湿表面的积累。目前有超过5000种海洋生物已被确认为生物黏附生物,它们都是固着形态(如藤壶等生物),固定在一处不动。

在船舶服役期间保持船体清洁,就不需要昂贵的清洁操作和/或进入干坞。

国际海事组织关于控制和管理船舶生物淤积以尽量减少入侵水生物种的转移的指南(生物污垢指南,MEPC.207-62号决议)旨在为管理生物淤积(即各种水生生物在船舶船体上的积累)提供一种全球一致的办法。目前正在开发的系统(www.portshield d.co.uk)旨在帮助船东遵守这些新出现的要求,特别强调船体携带的入侵水生物种。

我们还能做些什么?

BIMCO与几家航运组织和专业的船体清洁公司合作,朝着制定一套全球准则的目标又迈进了一步,这套准则旨在保护海洋环境免受外来入侵物种的侵害,并减少二氧化碳排放。目前还没有清洁船舶船壳的通用全球标准,以避免入侵水生物种从一个港口转移到另一个港口,或者在清洁过程中,有可能对船舶船壳造成损害的碎片被冲走。该标准将确保清洗的结果符合一套规范,控制清洗过程对环境的影响和涂层的损害,并促使安全有效的清洗过程。

BIMCO海洋环境主管Aron Sørensen表示:“新的船体清洗标准着重于收集在清洗过程中从船体上掉下的污垢,从而确保对海洋环境没有负面影响。我们相信,这一项全球标准将创造急需的透明度,并为船东、港口、港口当局和水中清洁公司带来经济和环境效益。”

同时,全球标准还有其他好处:

●收集从船上清除下来的材料,从而减少水下清洗过程中释放到海洋中的重金属和油漆碎片的污染。

减少潜水员清洗船体的风险。

维护防污性能的系统(即船体漆)。

目前,许多专业船体清洗公司正在试验该标准,以确认全球实施的可行性。然而,批准标准仍在发展中。最终,BIMCO需要向国际海事组织提出申请,这可能需要两到三年的时间。认可标准还将针对根据认可实验室的测试和国际认可船级社签发的证书批准和认证水中清洁剂的最低要求。基于认可标准的证书将表明清洁公司使用的设备和程序符合最高的行业标准。

有什么限制区域吗?

在澳大利亚和新西兰的港口不允许在领海内进行防污和水中清洗。不过,两国政府都发布了详细的指导方针,以协助船东和经营人。该指南提供了申请、维护、清除和处理防污涂料的最佳实践方法,以及管理船舶和可移动结构上的生物淤积和入侵水生物种。

此外,在抵达新西兰领海之前必须采取下列措施之一:

在访问新西兰前进行清洁,或在抵达干坞后立即进行清洁,或由第一产业部(以下简称“MPI”)批准的系统进行清洁。

船舶必须在抵达新西兰前30天内或抵达后24小时内进行清洗,清除船体和壁龛位置的所有部分的生物淤积。

使用最佳措施对船体进行持续维护,如IMO生物淤积指南中的做法,包括使用适当的涂层;在海底门设置防止海洋生物生长系统;按要求进行水中生物淤积清除检查。

MPI要求船只在进入新西兰前48小时发送资料,并在船上准备下列资料:

预期停留时间和预期前往地点。

船舶是否在单一地点停留过长时间。

防污涂层的寿命,包括何时使用和何时到期。

如果船舶在到达时要进行生物淤积清洗,应正式安排相关的清洗或处理工作。

已经或将用于满足标准要求的措施。

经营人或负责人是否制定了MPI批准的船舶风险管理计划,以符合规定的标准。

新西兰也宣布了一项新的生物淤积调查,包括强制船体检查。其目的是建立一个最可能受到外来海洋物种污染的船舶的概况。根据新西兰初级产业部生物安全局(Biosecurity New Zealand)的说法,随机挑选参与调查的船舶将接受潜水检查,并回答有关生物淤积的问题。从2020年8月开始,该项目将历时两年,涉及船舶多达40艘。

BIMCO相关研究,其他事实和数据:

世界上有超过80000艘大型商船。

澳大利亚这样的国家,每年商业港口停靠大约有30,000次。

船体每2年需要一次船体清洁——取决于其在世界上哪个区域进行贸易来往。

该标准涉及清洗船体以及壁龛位置,如船首推进器和螺旋桨轴。

商业潜水比较危险。在英国,根据健康和安全执行局(HSE) 2010年公布的数据,商业潜水员的死亡率在每10万人中20到40人之间。这一风险因素是建筑业的12.3至24.7倍。

卡尔·巴恩斯(Carl Barnes)和艾伦·盖伊(Alan Guy)是总部位于泰恩塞德(tyneside)的独立造船涂料咨询公司,萨芬纳集团(Safinah Group)最近在《皇家造船学会期刊》(Royal Institute of Naval Architects)上发表了一篇论文,讨论了无铜防污涂料的发展及新产品上市面临的挑战。Safinah Group还对249艘样本船的水下船体污垢状况进行了分析,这些船在2015年至2019年的4年间进行了干船坞作业。该样本包括了涵盖一系列贸易活动的所有主要船舶类型。

研究发现,几乎每一艘抽样的船舶都有一定程度的水下硬污壳。在44%的抽样船舶中,超过10%的水下船体表面覆盖着坚硬的污垢。专家认为,任何超过10%的覆盖范围都将对船舶性能造成“不可接受”的影响。在许多被抽样的船舶上,淤积程度甚至更糟:约15%的船舶在船体上的硬污垢覆盖率在10-20%之间;10%的船舶在船体上的硬污垢覆盖率在20-30%之间;其余10%的船舶在船体上的硬污垢覆盖率在40-80%之间。


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