海洋防污技术：面临的问题和绿色化学解决方案！

港口每天都有大量的船只通行,因此海洋工业努力使旅行效率最大化。这样做的一种主要方法是防止小动物搭便车,造成阻力并降低船只的效率。输入防污剂:杀死生物或以其他方式阻止其粘在船上的涂层。防污是必不可少的技术,但是毫无疑问,将杀生物剂引入海洋环境会带来许多环境挑战。让我们看一下两种常用的防污剂,它们的问题以及科学家如何设法修复它们:

三丁基锡 

您可能听说过三丁基锡(TBT)作为杀菌剂。TBT是一种极好的毒药–由于其烷基基团有效地是非极性的,它能够在生物体中积累,并由于Sn的高毒性而迅速杀死它们。该特性使TBT成为极其有效的防污剂,但是由于其高稳定性,它很容易从船体涂料中浸出到海洋中,并持续存在。幸运的是,TBT的危害已在全球范围内得到认可,并且自2008年起已被禁止用作杀生物剂。加拿大稍早加入了潮流,在1999年注册了最后一种含三丁基锡化合物的涂料产品^。由于存在这种限制,业界正在寻找与三丁基锡化合物一样有效且没有环境缺点的替代品。

铜

作为大块金属的铜是天然防腐剂,可促进活性羟基自由基物质的形成,从而导致生物系统中的细胞死亡。铜自1700年代以来就被用于船体,现在通常以金属氧化物或铜粉悬浮液的形式出现在油漆中。尽管铜的生物利用度不及三丁基锡化合物,但它在海洋环境中持续存在并不断形成不稳定的自由基物种(因此可能造成生态破坏)。由于铜被广泛认为是防污的新“金”标准,所以如今在船体上(和从船体中浸出)的铜量巨大,这表明它具有长期影响。

新型防污技术

绿色化学和工程技术都是关于设计更清洁的系统,该系统的工作性能可以达到或优于现有标准。TBT和铜是需要清除的高门槛,但科学家们可以应对这一挑战。在2016年,无毒新型丁烯酸内酯类防污剂(butenolide)技术获得了国家自然科学奖。该系列化合物是深海细菌群释放一种的生物信号,专门用于驱逐海洋中的污损生物。作为微生物产生的次级代谢产物,可将丁烯酸内酯类防污剂(butenolide)视为一种天然产物,可作为防御应激的防御机制。这样,它们通常具有抗微生物特性,同时可以自然生物降解。当面板涂有含有丁烯酸内酯类防污剂(butenolide)的油漆,然后浸入海洋环境中时,即使在2年后也没有观察到污垢的增长。

防止船体结垢的悠久历史和开发出的许多方法表明,这是一个重要且具有挑战性的问题。但是,许多结果令人鼓舞,绿色化学家和工程师正在努力解决这一问题。

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参考文献:

1.http://wwf.panda.org/?145704/tributyltin-canned

2.加拿大卫生部–消费产品安全注册商

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6.http://coppercoat.com/coppercoat-info/antifoul-how-it-works/

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7.Qian,PY。,Xu,Y.和Fusetani,N.作为防污化合物的天然产物:最新进展和未来展望。生物污染,2009年, 26,223-234。DOI:10.1080 / 08927010903470815。