Биообрастание - Biofouling

Измерительный прибор, инкрустированный мидиями зебры
Растительные организмы, бактерии и животные (пресноводные губки ) покрыли (загрязнили) оболочку электрический кабель в канале (Средне-Dele в Лилль, к северу от Франции).

Биообрастание или биологическое обрастание это накопление микроорганизмы, растения, водоросли, или маленький животные на влажных поверхностях, которые имеют механическую функцию, вызывая структурные или другие функциональные недостатки. Такое накопление называется эпибиоз когда поверхность хозяина - это другой организм и отношения не паразитические.

Необрастающий это способность специально разработанных материалов и покрытия для удаления или предотвращения биообрастания любым количеством организмов на смоченный поверхности.[1] Поскольку биообрастание может происходить практически везде, где присутствует вода, биообрастание представляет опасность для самых разных объектов, таких как медицинские устройства и мембраны, а также для целых отраслей, таких как производство бумаги, переработка пищевых продуктов, подводное строительство и опреснительные установки.[2]

В частности, серьезную проблему представляет накопление биообрастания на морских судах. В некоторых случаях могут быть повреждены конструкция корпуса и двигательные установки.[3] Накопление биообрастателей на корпусах может увеличить как гидродинамический объем судна, так и гидродинамическое трение, что приводит к увеличению тянуть до 60%.[4] Было замечено, что увеличение лобового сопротивления снижает скорость до 10%, что может потребовать увеличения расхода топлива до 40% для компенсации.[5] Поскольку топливо, как правило, составляет до половины затрат на морские перевозки, методы защиты от обрастания, по оценкам, значительно экономят судоходство. Кроме того, повышенное использование топлива из-за биообрастания способствует неблагоприятному воздействию на окружающую среду и, по прогнозам, увеличит выбросы диоксида углерода и диоксида серы на 38-72% к 2020 году соответственно.[6]

Разнообразие необрастающий исторически применялись методы борьбы с биообрастанием. Недавно ученые начали исследовать методы защиты от обрастания, вдохновленные живыми организмами. Этот вид имитации дизайна известен как биомимикрия.

Биология

Разнообразие организмов, образующих биообрастание, весьма разнообразно и простирается далеко за пределы прикрепления ракушек и морских водорослей. По некоторым оценкам, более 1700 видов, составляющих более 4000 организмов, ответственны за биообрастание.[7] Биообрастание делится на микрообрастание — биопленка образование и бактериальная адгезия - и макрообрастание - прикрепление более крупных организмов. Из-за особой химии и биологии, которые определяют, что препятствует их оседанию, организмы также классифицируются как типы с твердым или мягким обрастанием. Известковый (жесткие) обрастающие организмы включают ракушки, инкрустирующий мшанки, моллюски, полихета и другие трубчатые черви, и мидии зебры. Примеры некальцинированных (мягких) организмов обрастания: водоросли, гидроиды, водоросли и биопленка «слизь».[8] Вместе эти организмы образуют сообщество обрастания.

Формирование экосистемы

Начальный процесс биообрастания: (слева) Покрытие погруженного «субстрата» полимерами. (движется вправо) Прикрепление бактерий и внеклеточное полимерное вещество (EPS) формирование матрицы.

Морское обрастание обычно описывается как следующие четыре стадии развития экосистемы. В течение первой минуты взаимодействие Ван-дер-Ваальса покрывает погруженную поверхность кондиционирующей пленкой из органических полимеров. В следующие 24 часа этот слой позволяет процесс бактериальной адгезии происходить как с диатомовыми водорослями, так и с бактериями (например, вибрион альгинолитический, pseudomonas putrefaciens ) прикрепляя, инициируя формирование биопленка. К концу первой недели богатые питательными веществами и легкость прикрепления к биопленке позволяют вторичным колонизаторам спор макроводорослей (например, кишечная энтероморфа, улотрикс ) и простейшие (например, вихрь, Zoothamnium sp.) Прикрепиться. В течение 2–3 недель прикрепляются третичные колонизаторы - макрофоулеры. К ним относятся оболочки, моллюски и сидячий Книдарианцы.[9]

Влияние

Мертвое биообрастание под деревянной лодкой (деталь)

Правительства и промышленность ежегодно тратят более 5,7 миллиардов долларов США на предотвращение и контроль морского биообрастания.[10]Биообрастание происходит повсеместно, но с экономической точки зрения судоходная промышленность, так как обрастание корпуса корабля значительно увеличивается тянуть, уменьшая общий гидродинамический производительность судна и увеличивает расход топлива.[11]

Биообрастание также встречается почти во всех случаях, когда жидкости на водной основе контактируют с другими материалами. Промышленно важные воздействия оказываются на содержание марикультура, мембранные системы (например, мембранные биореакторы и обратный осмос спирально-навитые мембраны) и охлаждающая вода циклы крупного промышленного оборудования и энергостанции. Биообрастание может происходить в нефтепроводах, транспортирующих масла с увлеченной водой, особенно в тех, которые транспортируют отработанные масла, смазочно-охлаждающие масла, масло топленое вода через эмульгирование, и гидравлические масла.

Другие механизмы, на которые влияет биообрастание, включают: микроэлектрохимический устройства для доставки лекарств, машины для производства бумаги и целлюлозы, подводные инструменты, трубопроводы противопожарных систем и форсунки для спринклерных систем.[2][8] В скважинах с грунтовыми водами накопление биообрастания может ограничивать скорость извлекаемого потока, как в случае с наружными и внутренними поверхностями трубопроводов, прокладывающих воду через океан, где загрязнения часто удаляются с помощью процесс очистки трубки. Помимо вмешательства в механизмы, биообрастание также происходит на поверхности живых морских организмов, что называется эпибиозом.

Медицинские устройства часто включают радиаторы с вентиляторным охлаждением для охлаждения своих электронных компонентов. Хотя эти системы иногда включают HEPA фильтры для сбора микробов, некоторые патогены проходят через эти фильтры, накапливаются внутри устройства и в конечном итоге выдуваются и заражают других пациентов. Устройства, используемые в операционных, редко включают в себя вентиляторы, чтобы свести к минимуму вероятность передачи инфекции. Кроме того, медицинское оборудование, высокопроизводительные компьютеры, бассейны, системы питьевого водоснабжения и другие изделия, в которых используются трубопроводы для жидкости, подвержены риску биообрастания, поскольку внутри них происходит биологический рост.

Исторически в центре внимания находились серьезные последствия биообрастания для скорости морских судов. В некоторых случаях могут быть повреждены конструкция корпуса и двигательные установки.[3] Со временем накопление биообрастающих веществ на корпусах увеличивает как гидродинамический объем судна, так и эффекты трения, приводящие к увеличению тянуть до 60%[5] Дополнительное сопротивление может снизить скорость до 10%, что может потребовать увеличения расхода топлива до 40% для компенсации.[5] Поскольку топливо, как правило, составляет до половины затрат на морской транспорт, биообрастание, по оценкам, обходится только ВМС США примерно в 1 миллиард долларов в год в виде увеличения расхода топлива, технического обслуживания и мер по контролю за биообрастанием.[5] Повышенное потребление топлива из-за биообрастания способствует неблагоприятному воздействию на окружающую среду и, по прогнозам, увеличит выбросы диоксида углерода и диоксида серы на 38-72% к 2020 году.[6]

Биообрастание также влияет на аквакультуру, увеличивая производственные и управленческие затраты, одновременно снижая стоимость продукции.[12] Сообщества обрастания могут напрямую конкурировать с моллюсками за пищевые ресурсы,[13] препятствуют доставке пищи и кислорода за счет уменьшения потока воды вокруг моллюсков или мешают открытию их клапанов.[14] Следовательно, запасы, пораженные биологическим обрастанием, могут испытывать снижение роста, состояния и выживаемости, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на производительности фермы.[15] Хотя существует множество методов удаления, они часто влияют на культивируемые виды, иногда в большей степени, чем сами организмы-обрастатели.[16]

Обнаружение

Судоходные компании исторически полагались на плановое удаление биообрастающих веществ, чтобы удерживать такие наросты на управляемом уровне. Однако скорость нарастания может широко варьироваться в зависимости от судна и условий эксплуатации, поэтому предсказать приемлемые интервалы между очистками сложно.

ВЕЛ производители разработали ряд UVC (250-280 нм) оборудование, которое может обнаруживать нарастание биообрастания и даже предотвращать его.

Обнаружение обрастания зависит от свойства биомассы флуоресценции. Все микроорганизмы содержат естественные внутриклеточные флуорофоры, которые при возбуждении излучают в УФ-диапазоне. В УФ-диапазоне такая флуоресценция возникает из-за трех ароматических аминокислот - тирозина, фенилаланина и триптофана. Легче всего обнаружить триптофан, который излучает на длине волны 350 нм при 280 нм.[17]

Противообрастающий

(A) Необработанная поверхность, (B) покрытие, содержащее биоцид, которое отталкивает или убивает (C) Антипригарные поверхности

Противообрастающий это процесс предотвращения образования скоплений. В промышленные процессы, биодиспергенты может использоваться для борьбы с биообрастанием. В менее контролируемой среде организмы уничтожаются или отталкиваются покрытиями с использованием биоцидов, термической обработки или импульсов энергии. Нетоксичные механические стратегии, предотвращающие прикрепление организмов, включают выбор материала или покрытия со скользкой поверхностью, создание сверхнизкое загрязнение поверхность с использованием цвиттерионы, или создание наноразмер топология поверхности похожа на кожу акул и дельфинов, которая предлагает только плохие точки привязки.[9]

Биоциды

Основные статьи: Биоцид и Биомиметическое необрастающее покрытие

Биоциды - это химические вещества, отпугивающие микроорганизмы, вызывающие биообрастание. Химические вещества включаются в противообрастающее покрытие поверхности, обычно через физическая адсорбция или путем химической модификации поверхности. Биообрастание происходит на поверхностях после образования биопленки. Биопленка создает поверхность, на которой могут последовательно прикрепляться более крупные микроорганизмы. В морской среде это накопление обычно заканчивается ракушка привязанность. Биоциды часто нацелены на микроорганизмы, которые создают исходную биопленку, обычно бактерии. После смерти они не могут распространяться и могут отделяться.[9] Другие биоциды токсичны для более крупных организмов в биообрастании, таких как грибы и водоросли. Наиболее часто используемым биоцидом и противообрастающим агентом является трибутилолово фрагмент (TBT). Он токсичен как для микроорганизмов, так и для более крупных водных организмов.[18] Биоциды также добавляются в вода в бассейне, питьевая вода и жидкостные линии для охлаждения электроники для контроля биологического роста.

Преобладание TBT и других противообрастающих покрытий на основе олова на морских судах является серьезной экологической проблемой. Было показано, что TBT наносит вред многим морским организмам, в частности устрицы и моллюски. Чрезвычайно низкие концентрации трибутилолово фрагмент (TBT) вызывает рост дефектной оболочки в устрица Crassostrea gigas (при концентрации 20 нг / л) и развитие мужских качеств женских гениталий в собачий прыщ Nucella Lapillus (где меняется гонады характеристики начинаются с 1 нг / л).[18]

Международное морское сообщество отказалось от использования покрытий на основе органтина.[19] Этот поэтапный отказ от токсичных биоциды в морских покрытиях представляет серьезную проблему для судоходной отрасли; это представляет собой серьезную проблему для производителей покрытий по разработке альтернативных технологий. Активно исследуются более безопасные методы борьбы с биообрастанием.[9] Медь компаунды успешно используются в красках, радиаторах внутри медицинской электроники и продолжают использоваться в качестве металлических листов (например, Muntz metal, который был специально создан для этой цели), хотя до сих пор ведутся споры о безопасности меди.[20]

Нетоксичные покрытия

Общее представление о нетоксичных покрытиях. (Покрытие представлено здесь как слой светло-зеленого горошка.) Они предотвращают белки и микроорганизмов от прикрепления, что предотвращает крупные организмы, такие как ракушки от прикрепления. Более крупные организмы требуют биопленка прикрепить, который состоит из белки, полисахариды, и микроорганизмы.

Нетоксичные антипригарные покрытия предотвращают прикрепление микроорганизмов, что исключает использование биоцидов. Эти покрытия обычно основаны на органических полимерах, что позволяет исследователям добавлять дополнительные функции, такие как противомикробный Мероприятия.[21]

Есть два класса нетоксичных противообрастающих покрытий. Самый распространенный класс полагается на низкие трение и низкий поверхностные энергии. Низкая поверхностная энергия приводит к гидрофобный поверхности. Эти покрытия создают гладкую поверхность, которая может предотвратить прикрепление более крупных микроорганизмов. Например, фторполимеры и силиконовые покрытия обычно используются.[22] Эти покрытия экологически инертны, но имеют проблемы с механической прочностью и долговременной стабильностью. В частности, через несколько дней биопленки (слизь) может покрывать поверхности, что подавляет химическую активность и позволяет микроорганизмам прикрепляться.[9] Текущий стандарт для этих покрытий: полидиметилсилоксан, или PDMS, который состоит из неполярной основной цепи, состоящей из повторяющихся звеньев атомов кремния и кислорода.[23] Неполярность PDMS позволяет биомолекулам легко адсорбироваться на его поверхность, чтобы снизить межфазную энергию. Однако PDMS также имеет низкий модуль упругости, что позволяет высвобождать организмы-обрастания на скорости более 20 узлов. Зависимость эффективности от скорости судна не позволяет использовать PDMS на медленно движущихся судах или на тех, которые проводят значительное количество времени в порту.[2]

Второй класс нетоксичных противообрастающих покрытий - это гидрофильные покрытия. Они полагаются на большое количество гидратации, чтобы увеличить энергетический штраф за удаление воды для белков и микроорганизмов. Наиболее распространенные примеры этих покрытий основаны на сильно гидратированном цвиттерионы, такие как глицин бетаин и сульфобетаин. Эти покрытия также обладают низким коэффициентом трения, но некоторые считают, что они превосходят гидрофобные поверхности, поскольку они предотвращают прикрепление бактерий, предотвращая образование биопленки.[24] Эти покрытия еще не коммерчески доступны и разрабатываются как часть более крупных усилий Управление военно-морских исследований развивать экологически безопасные биомиметик покрытия для судов.[4]

Адгезивные белки мидий

Один из наиболее распространенных методов предотвращения обрастания - наращивание полимерных цепей с поверхности, часто путем полиэтиленгликоль) или ПЭГ.[25] Однако существуют проблемы при создании функционализированной поверхности, на которой можно выращивать цепи PEG, особенно в водной среде. Исследователи смогли изучить методы, с помощью которых обыкновенный синий мидия Mytilus edulis ' способен прилипать к твердым поверхностям в морской среде с помощью мидий адгезивные белки, или КАРТЫ. MAP обычно содержат несколько белков, из которых наиболее распространенной повторяющейся последовательностью является Ala-Lys-Pro-Ser-Tyr-транс-2,3-цис-3,4-дигидроксипролин (DHP) -Hyp-Thr-3,4-дигидроксифенилаланин. (ДОПА ) -Лыс.[26] Включение гидроксилированный Считается, что аминокислоты DHP и DOPA способствуют адгезивной природе MAP. Недавние исследования изучали возможность использования короткой цепи остатков ДОФА в качестве адгезивной концевой группы для необрастающих полимеров ПЭГ, которые показывают перспективность адсорбции на определенных металлических поверхностях. Увеличение количества остатков ДОФА до трех значительно улучшает общее количество адсорбированных полимеров ДОФА-ПЭГ и проявляет противообрастающие свойства, превосходящие большинство других методов функционализации полимеров с прививкой.[25]

Противообрастающие характеристики PEG хорошо документированы, но срок службы таких покрытий обсуждается из-за гидролиз цепей ПЭГ в воздухе, а также из-за низких концентраций ионов переходных металлов, присутствующих в морской воде.[2] Используя остатки ДОФА в качестве точек присоединения, исследуются новые полимеры, сходные по структуре с полипептидным остовом белков, такие как пептидомиметик полимер (PMP1). PMP1 использует повторяющуюся единицу N-замещенного глицин вместо этиленгликоля для придания противообрастающих свойств. N-замещенный глицин структурно похож на этиленгликоль и является гидрофильный, поэтому легко растворяется в воде. В контролируемых исследованиях было установлено, что титановые поверхности с покрытием PMP1 устойчивы к биообрастанию в течение 180 дней, даже при постоянном добавлении и воздействии микроорганизмов, вызывающих обрастание.[25][27]

Энергетические методы

Импульсное лазерное облучение обычно используется против диатомеи. Технология плазменных импульсов эффективна против мидий зебры и работает путем оглушения или уничтожения организмов с микросекундной продолжительностью, заряжая воду электричеством высокого напряжения.[8]

Есть несколько компаний, которые предлагают альтернативы необрастающему покрытию на основе краски, используя ультразвуковые преобразователи, установленные внутри или вокруг корпуса малых и средних судов. Исследования показали, что эти системы могут помочь уменьшить обрастание, инициируя всплески ультразвуковых волн через среду корпуса в окружающую воду, убивая или денатурируя водоросли и другие микроорганизмы, которые образуют начало последовательности обрастания. Системы не могут работать на лодках с деревянным корпусом или лодках с мягким композитным материалом, например деревом или пеной. В основе этих систем лежала технология, доказавшая, что она контролирует цветение водорослей.[28]

Точно так же другой метод, показавший свою эффективность против скоплений водорослей, отразил короткие высокоэнергетические акустические импульсы по трубам.[29]

В медицинской промышленности используются различные энергетические методы для решения бионагрузка проблемы, связанные с биообрастанием. Автоклавирование обычно включает нагрев медицинского устройства до 121 ° C (249 ° F) в течение 15–20 минут. Ультразвуковая очистка, ультрафиолетовое излучение и химическая очистка или всплытие также могут использоваться для различных типов устройств.

Другие методы

Режимы периодического использования тепла для обработки теплообменного оборудования и труб успешно используются для удаления мидий из систем охлаждения электростанций с использованием воды с температурой 105 ° F (40 ° C) в течение 30 минут.[30]

Медицинские устройства, используемые в операционных, отделениях интенсивной терапии, изоляторах, лабораториях биологического анализа и других зонах с высоким риском заражения, имеют отрицательное давление (постоянный выхлоп) в помещениях, соблюдают строгие протоколы очистки, требуют оборудования без вентиляторов и часто покрывают оборудование защитными тканями. пластик.[нужна цитата ]

По состоянию на 2016 год исследователи показали, что глубокий ультрафиолетовый UVC облучение, бесконтактный, нехимический раствор, который можно использовать с различными инструментами. Излучение в диапазоне UVC предотвращает образование биопленки, дезактивируя ДНК в бактериях, вирусах и других микробах. Предотвращение образования биопленки предотвращает прикрепление более крупных организмов к инструменту и, в конечном итоге, выведение его из строя. (Хари Венугопалан, Photonic Frontiers: светодиоды - светодиоды UVC уменьшают биообрастание в морской среде, Laser Focus World (июль 2016 г.), стр. 28–31. [1] )

История

Биообрастание, особенно кораблей, было проблемой с тех пор, как человечество плавает по океанам.[31] Самое раннее письменное упоминание о обрастании принадлежит Плутарху, который записал это объяснение его влияния на скорость корабля: «когда водоросли, ил и грязь налипают на его борта, ход корабля становится более тупым и слабым; это липкое вещество не так легко расстается с ним, и именно по этой причине они обычно прокалывают свои корабли ".[32]

Использование смолы и медных покрытий в качестве методов защиты от обрастания приписывалось древним мореплавателям, таким как финикийцы и карфагеняне (1500–300 до н.э.). Воск, деготь и асфальт использовались с давних времен.[31] Арамейские записи, датируемые 412 г. до н. Э. рассказывает о дне корабля, покрытом смесью мышьяка, масла и серы.[33] В Deipnosophistae, Афиней описал усилия по предотвращению обрастания, предпринятые при постройке большого корабля Иерон Сиракузский (умер в 467 г. до н.э.).[34]

До 18 века применялись различные противообрастающие методы с тремя основными веществами: «Белое вещество», смесь поезд масло (Китовый жир), канифоль и сера; «Черное дело», смесь деготь и подача; и "коричневый материал", который представлял собой простую добавку серы к черному.[35] Во многих из этих случаев цель лечения неоднозначна. Существует спор, были ли многие из этих методов обработки фактическими методами предотвращения обрастания, или, когда они использовались в сочетании со свинцом и деревянной обшивкой, они просто предназначались для борьбы с растачиванием древесины. корабельные черви.

Суда, вышедшие на берег Торресов пролив и накренился при подготовке к очистке корпуса

В 1708 году Чарльз Перри предложил медная обшивка явно как противообрастающее устройство, но первые эксперименты проводились только в 1761 году с оболочкой из HMS сигнализация, после чего днища и борта килей и ложных килей нескольких кораблей были обшиты медными пластинами.[31]

Медь хорошо зарекомендовала себя в защите корпуса от проникновения червей и в предотвращении роста сорняков, поскольку при контакте с водой медь образовывала ядовитую пленку, состоящую в основном из оксихлорид, что отпугивало этих морских существ. Кроме того, поскольку эта пленка была слабо растворимой, она постепенно смывалась, не оставляя возможности для морских обитателей прикрепиться к кораблю.[нужна цитата ]Примерно с 1770 г. Королевский флот приступили к омеднению днищ всего флота и продолжали до конца использования деревянных кораблей. Процесс был настолько успешным, что срок с медным дном стал означать что-то очень надежное или безопасное.

С появлением железных корпусов в 19 веке медная обшивка больше не использовалась из-за ее гальванический коррозионный взаимодействие с железом. Были опробованы противообрастающие краски, и в 1860 году первая практическая краска, получившая широкое распространение, была представлена ​​в Ливерпуль и называлась горячей пластиковой краской «Макинесс».[31] Эти методы лечения имели короткий срок службы, были дорогими и относительно неэффективными по современным стандартам.[9]

Изобретателем необрастающей краски был капитан (Schiffskapitan) Фердинанд Граверт, родившийся в 1847 году в Глюкштадте, Германия (тогда Дания). Он продал свою формулу в 1913 году в Талтале, Чили.[нужна цитата ]

К середине двадцатого века краски на основе оксида меди могли удерживать судно вне сухого дока до 18 месяцев или всего 12 месяцев в тропических водах.[31] Более короткий срок службы был обусловлен быстрым выщелачиванием токсичного вещества и химическим превращением в менее токсичные соли, которые накапливались в виде корки, которая препятствовала дальнейшему вымыванию активной закиси меди из слоя под коркой.[36]

В 1960-е годы произошел прорыв в самополирующихся красках, в которых использовалась способность морской воды гидролизовать краска сополимер связывать и высвобождать накопленный токсин с медленной контролируемой скоростью. Эти краски использовали оловоорганическая химия («на основе олова») биотоксины, такие как оксид трибутилолова (TBT) и действовали до четырех лет. Открытие того, что эти биотоксины оказывают серьезное влияние на марикультуру, оказывая биологическое воздействие на морскую жизнь в концентрации 1 нанограмм за литр, что привело к их всемирному запрету Международная морская организация в октябре 2001 г.[37][38] ТБТ, в частности, был описан как самый токсичный загрязнитель, когда-либо преднамеренно выброшенный в океан.[18]

В качестве альтернативы оловоорганическим токсинам возродился интерес к меди как активному веществу абляционных или самополирующихся красок, срок службы которых, по сообщениям, составляет до 5 лет. Современные клеи позволяют наносить медные сплавы на стальные корпуса без гальванической коррозии. Однако сама по себе медь не защищена от обрастания диатомовыми водорослями и водорослями. Некоторые исследования показывают, что медь также может оказывать недопустимое воздействие на окружающую среду.[39]

Исследование

Современное эмпирическое исследование биообрастания началось в начале 19 века с Дэви эксперименты, связывающие эффективность меди со скоростью растворения.[31] Понимание этапов формирования стало очевидным в 1930-х годах, когда микробиолог Клод Зобелл определена последовательность событий, инициирующих засорение затопленных поверхностей. Он показал, что прикреплению организмов должно предшествовать прикрепление адсорбция органических соединений, теперь называемых внеклеточные полимерные вещества.[40][41]

Одним из направлений исследований является изучение взаимосвязи между смачиваемостью и противообрастающей эффективностью. Еще одно направление - изучение живых организмов как источник вдохновения для новых функциональных материалов. Пример биомиметическое необрастающее покрытие исследования проводились в Университет Флориды о том, как морские животные, такие как дельфины и акулы, могут эффективно предотвращать биообрастание на своей коже. Исследователи изучили наноразмерную структуру акул и разработали противообрастающую поверхность, известную как Sharklet. Исследования показывают, что наноразмерные топологии функционируют не только из-за уменьшения количества мест для прикрепления макрофоулеров, но также из-за того же термодинамического барьера, что и любая поверхность с низким смачиваемость представляет.[42]

Исследования материалов для создания превосходных необрастающих поверхностей для реакторы с псевдоожиженным слоем предположить, что низкий смачиваемость пластмассы, такие как Поливинил хлорид («ПВХ»), полиэтилен высокой плотности и полиметилметакрилат («оргстекло») демонстрируют высокую корреляцию между их устойчивостью к бактериальной адгезии и их гидрофобность.[43]

Изучение биотоксинов, используемых организмами, выявило несколько эффективных соединений, некоторые из которых более мощные, чем синтетические. Буфалин, а буфотоксин, было обнаружено, что он более чем в 100 раз сильнее ТБО и более чем в 6000 раз эффективнее в борьбе с заселенными ракушками.[44]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Yebra, D.M .; Kiil, S .; Йохансен, К. (2004). «Противообрастающие технологии - прошлые, настоящие и будущие шаги в направлении создания эффективных и экологически чистых противообрастающих покрытий». Прогресс в органических покрытиях. 50 (2): 75–104. Дои:10.1016 / j.porgcoat.2003.06.001.
  2. ^ а б c d Владкова, Т. (2009), "Подход с модификацией поверхности для борьбы с биообрастанием", Морское и промышленное биообрастание, Серия Springer о биопленках, 4 (1): 135–163, Дои:10.1007/978-3-540-69796-1_7, ISBN  978-3-540-69794-7
  3. ^ а б Л.Д. Камеры; и другие. (2006). «Современные подходы к судовым необрастающим покрытиям» (PDF). Технология поверхностей и покрытий. 6 (4): 3642–3652. Дои:10.1016 / j.surfcoat.2006.08.129.
  4. ^ а б Виетти, Питер (4 июня 2009 г.), Новые покрытия корпусов кораблей ВМФ сокращают расход топлива и защищают окружающую среду, Управление военно-морских исследований, получено 21 мая 2012
  5. ^ а б c d Виетти, П. (осень 2009 г.). «Новые покрытия корпуса сокращают расход топлива, защищают окружающую среду» (PDF). Течения: 36–38. Архивировано из оригинал (PDF) 5 октября 2011 г.. Получено 6 июн 2011.
  6. ^ а б Сальта, М .; и другие. (2008). «Разработка биомиметических необрастающих поверхностей». Философские труды Королевского общества. 368 (1929): 4729–4754. Bibcode:2010RSPTA.368.4729S. Дои:10.1098 / rsta.2010.0195. PMID  20855318.
  7. ^ Алмейда, Э; Diamantino, Teresa C .; Де Соуза, Орландо (2007), «Морские краски: частный случай необрастающих красок», Прогресс в органических покрытиях, 59 (1): 2–20, Дои:10.1016 / j.porgcoat.2007.01.017
  8. ^ а б c Станчак, Марианна (март 2004 г.), Биообрастание: это уже не просто ракушки, получено 21 мая 2012
  9. ^ а б c d е ж Йебра, Диего Месегер; Киил, Сорен; Дам-Йохансен, Ким (июль 2004 г.), «Противообрастающие технологии - прошлые, настоящие и будущие шаги в направлении эффективных и экологически безопасных противообрастающих покрытий», Прогресс в органических покрытиях, 50 (2): 75–104, Дои:10.1016 / j.porgcoat.2003.06.001, ISSN  0300-9440
  10. ^ Рухи (1998), http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cen-v076n017.p041
  11. ^ Океанографический институт Вудс-Хоул (1952 г.), "Эффекты обрастания", Морское обрастание и его предотвращение (PDF), Департамент военно-морского флота США, Судовое бюро
  12. ^ Фитридж, Исла; Демпстер, Тим; Гюнтер, Яна; де Нис, Рокки (9 июля 2012 г.). «Влияние и контроль биообрастания в морской аквакультуре: обзор». Биообрастание. 28 (7): 649–669. Дои:10.1080/08927014.2012.700478. PMID  22775076.
  13. ^ Сиверс, Майкл; Демпстер, Тим; Фитридж, Исла; Кео, Майкл Дж. (8 января 2014 г.).«Мониторинг сообществ, образующих биообрастание, может снизить воздействие на аквакультуру мидий, позволяя синхронизировать методы разведения с пиками поселений». Биообрастание. 30 (2): 203–212. Дои:10.1080/08927014.2013.856888. PMID  24401014. S2CID  13421038.
  14. ^ Pit, Josiah H .; Саутгейт, Пол С. (2003). «Обрастание и хищничество; как они влияют на рост и выживание жемчужной устрицы Pinctada margaritifera во время выращивания в питомниках?». Aquaculture International. 11 (6): 545–555. Дои:10.1023 / b: aqui.0000013310.17400.97. S2CID  23263016.
  15. ^ Сиверс, Майкл; Фитридж, Исла; Демпстер, Тим; Кео, Майкл Дж. (20 декабря 2012 г.). «Биообрастание приводит к уменьшению роста скорлупы и веса мякоти культивируемых мидий». Биообрастание. 29 (1): 97–107. Дои:10.1080/08927014.2012.749869. PMID  23256892. S2CID  6743798.
  16. ^ Сиверс, Майкл; Фитридж, Исла; Буй, Саманта; Демпстер, Тим (6 сентября 2017 г.). «Лечить или не лечить: количественный анализ эффекта биообрастания и методов борьбы с моллюсками в аквакультуре для оценки необходимости удаления». Биообрастание. 33 (9): 755–767. Дои:10.1080/08927014.2017.1361937. PMID  28876130. S2CID  3490706.
  17. ^ Венугопалан, Хари (июль 2016 г.). «Photonic Frontiers: светодиоды - светодиоды UVC уменьшают биообрастание в морской среде». Laser Focus World. 52 (7): 28–31.
  18. ^ а б c Evans, S.M .; Лексоно, Т .; Маккиннелл, П. (Январь 1995 г.), «Загрязнение трибутилоловом: проблема, которая уменьшается после принятия законодательства, ограничивающего использование противообрастающих красок на основе ТБТ», Бюллетень загрязнения морской среды, 30 (1): 14–21, Дои:10.1016 / 0025-326X (94) 00181-8, ISSN  0025-326X
  19. ^ «Противообрастающие системы».
  20. ^ Гринвуд, Боб (19 ноября 2006 г.), "Противообрастающее покрытие - медь не так уж и плоха?", Парусный мир, получено 21 мая 2012
  21. ^ Ганг Ченг; и другие. (2 июня 2010 г.), «Комплексные противомикробные и необрастающие гидрогели для подавления роста планктонных бактериальных клеток и поддержания чистоты поверхности», Langmuir, 26 (13): 10425–10428, Дои:10.1021 / la101542m, PMID  20518560
  22. ^ Брэди, Р.Ф. (1 января 2000 г.), «Чистые корпуса без ядов: разработка и испытание нетоксичных морских покрытий», Журнал технологий покрытий, 72 (900): 44–56, Дои:10.1007 / BF02698394, S2CID  137350868, заархивировано из оригинал 11 июня 2014 г., получено 22 мая 2012
  23. ^ Кришнан, S; Weinman, Craig J .; Обер, Кристофер К. (2008), "Достижения в полимерах для поверхностей, препятствующих биологическому обрастанию", Журнал химии материалов, 12 (29): 3405–3413, Дои:10.1039 / B801491D
  24. ^ Jiang, S .; Цао, З. (2010), "Функциональные и гидролизуемые цвиттерионные материалы со сверхнизким обрастанием и их производные для биологических применений", Передовые материалы, 22 (9): 920–932, Дои:10.1002 / adma.200901407, PMID  20217815
  25. ^ а б c Dalsin, J .; Мессерсмит, П. (2005). «Биоинспирированные необрастающие полимеры». Материалы сегодня. 8 (9): 38–46. Дои:10.1016 / S1369-7021 (05) 71079-8.
  26. ^ Taylor, S .; и другие. (1994). «Транс-2,3-цис-3,4-дигидроксипролин, новая встречающаяся в природе аминокислота, является шестым остатком в тандемно повторяющихся консенсусных декапептидах адгезивного белка из Mytilus edulis». Варенье. Chem. Soc. 116 (23): 10803–10804. Дои:10.1021 / ja00102a063.
  27. ^ Statz, A .; и другие. (2005). «Новые пептидомиметические полимеры для необрастающих поверхностей». Варенье. Chem. Soc. 127 (22): 7972–7973. Дои:10.1021 / ja0522534. PMID  15926795.
  28. ^ Ли, Т.Дж.; Накано, К; Мацумара, М. (2001). «Ультразвуковое облучение для контроля цветения сине-зеленых водорослей». Environ Technol. 22 (4): 383–90. Дои:10.1080/09593332208618270. PMID  11329801. S2CID  22704787.
  29. ^ Walch, M .; Mazzola, M .; Гротхаус, М. (2000), Технико-экономическое обоснование импульсного акустического устройства для подавления биообрастания в трубопроводах с морской водой (pdf), Бетесда, Мэриленд: Центр наземных боевых действий ВМС Carderock Div., NSWCCD-TR-2000/04, получено 21 мая 2012
  30. ^ Соммервилль, Дэвид К. (сентябрь 1986 г.), "Разработка программы контроля биообрастания на конкретном участке для электростанции в каньоне Диабло", Океаны 86 Труды, Публикации конференции IEEE, стр. 227–231, Дои:10.1109 / OCEANS.1986.1160543, S2CID  110171493
  31. ^ а б c d е ж Океанографический институт Вудс-Хоул (1952 г.), "История и предотвращение загрязнения", Морское обрастание и его предотвращение (PDF), Департамент военно-морского флота США, Судовое бюро
  32. ^ Плутарх (февраль 2002 г.), «Очерки и сборники», Полное собрание сочинений Плутарха, том 3
  33. ^ Калвер, Генри Э .; Грант, Гордон (1992), Книга старых кораблей, Dover Publications, ISBN  978-0486273327
  34. ^ Афиней из Навкратиса, Деипнософисты, или Банкет ученых Афинея, Том I, Книга V, Глава 40 ff.
  35. ^ Лавери, Брайан (2000), Вооружение и оснащение английских военных кораблей 1600-1815 гг., Conway Maritime Press, ISBN  978-0-85177-451-0
  36. ^ Дауд, Теодор (1983), Оценка абляционных оловоорганических необрастающих покрытий (AF), ВМС США, ADA134019], получено 22 мая 2012
  37. ^ Сосредоточьтесь на IMO - Противообрастающие системы (PDF), Международная морская организация, 2002, получено 22 мая 2012
  38. ^ Гайда, М .; Jancso, A. (2010), "Оловоорганические соединения, образование, использование, видообразование и токсикология", Ионы металлов в науках о жизни, Кембридж: Издательство RSC, 7, Металлоорганические соединения в окружающей среде и токсикология, Дои:10.1039/9781849730822-00111, ISBN  9781847551771, PMID  20877806
  39. ^ Суэйн, Джеффри (сентябрь 1999 г.), «Новое определение необрастающих покрытий» (PDF), Журнал защитных покрытий и подкладок, Совет по окраске стальных конструкций, 16 (9): 26–35, ISSN  8755-1985, получено 23 мая 2012
  40. ^ Шор, Элизабет Ноубл (1978), Океанографический институт Скриппса: исследование океанов с 1936 по 1976 год, Сан-Диего, Калифорния: Tofua Press, стр. 225, получено 21 мая 2012
  41. ^ Лаппин-Скотт, Хилари М. (2000), «Клод Э. Зобелл - его жизнь и вклад в микробиологию биопленок», Microbial Biosystems: New Frontiers, Proceedings of 8th International Symposium on Microbial Ecology (PDF), Галифакс, Канада: Общество микробной экологии, ISBN  9780968676332, получено 23 мая 2012
  42. ^ М.Л. Карман; и другие. (2006), «Спроектированные микрорельефы против обрастания - корреляция смачиваемости с прикреплением клеток» (PDF), Биообрастание, 22 (1–2): 11–21, Дои:10.1080/08927010500484854, PMID  16551557, S2CID  5810987, заархивировано из оригинал (PDF) 3 декабря 2013 г., получено 21 мая 2012
  43. ^ Р. Оливейра; и другие. (2001), «Гидрофобность в бактериальной адгезии», Взаимодействие биопленочного сообщества: шанс или необходимость? (PDF), БиоЛайн, ISBN  978-0952043294
  44. ^ Омаэ, Ивао (2003), «Общие аспекты необрастающих красок, не содержащих олова» (PDF), Химические обзоры, 103 (9): 3431–3448, Дои:10.1021 / cr030669z, PMID  12964877, получено 23 мая 2012

дальнейшее чтение