生物附着的影响因素

深入研究生物附着过程的影响因素，对于海洋工程实践中确定防生物附着策略具有重要意义。影响生物附着的因素是相互关联的，如深度和温度、流速、光照等都有联系，因此很难精确说明单一因素的影响，只能获取一个大致明确的影响关系。本节着重介绍一些共性的影响因素，包括深度、温度与季节、光照、泥沙程度等。

1.深度

一般认为，构件物所处的海水深度越深，受到生物附着的影响越小。Amran等（2003）使用玻璃取样片采集到微型附着膜，分析结果认为在2400m深度放置14个月所采集到的微型附着物的量和浅水区放置1～2周所得到量相当。对于大型生物附着物而言，40m以浅是其重点发展区域（Lehaitre，2005）。其中，大多数藻类在这一深度区域出现，而一些贻贝、藤壶等大型附着物可出现在更深的区域。但一般超过150m深度后，各个海域的附着物种类比较相似。

生物附着在浅海区域的发展更为快速和严重，但在200m以深的“深海”区域也需重视生物附着带来的影响。在“深海”区域内的生物附着主要是以微生物附着膜的形式存在（Blanco，2013）。这层微生物附着膜对光学传感器也有很大的影响，如果不加以控制，会导致这些传感器的数据可靠性变差甚至失效（Manov，2004）。Blanco等（2013）在大西洋洋中脊3960m海底意外回收了遗失在海底长达3年时间的科学观测平台，发现整个平台覆盖水螅虫为主的大型附着物（图13-5）。可见，即便在深海海底，也不能确保没有大生物附着物的影响。这启示我们对于需要长期布放的海底观测平台而言，面对生物附着特性未知的海域时，也应当采取适当的防生物附着措施。

图13-5 大西洋洋中脊海底放置3年的科学观测平台发生生物附着现象

（a）科学平台在海底放置3年后的整体样貌；

（b）水螅虫等主要附着物的附着烈度；

（c）水螅虫等主要附着物的样本展示，图中网格大小是0.5mm（Blanco等，2013）

2.温度与季节

温度是一个重要的影响因素。一般而言，随着温度的升高，生物附着物的生长越活跃。在温带或寒带气候条件下，附着物的高速生长期在每年的4—9月，在热带气候条件下常年都能维持着较高的生长速度。

3.光照

光照强度一般只影响藻类附着物的生长，在10～20m海水深度是藻类附着物的高发区。当然具体海域的浑浊度、构件物的遮光效果都会影响藻类附着物的生长繁殖，而适度的光照可促进藻类附着物快速生长。

4.泥沙与流速

泥沙的覆盖能防止很多附着物的吸附（Ghobashy，1980）。如泥沙能对水螅虫造成附着困难，但对苔藓虫及管虫起不到作用。

海水流速越快，大型附着物越难吸附。Jenner等（1988）认为当近壁面的流速超过1.4m/s时，大部分大型附着物无法吸附。当然，这还和基层的表面粗糙度有关，越光滑的基层表面越难被生物吸附。这是因为对吸附生物而言，光滑表面难以提供大的吸附力；对基层材料而言，在同等流速条件下，更好的表面光洁度能提高设备近壁处的流速，有助于抑制生物附着。

5.基层的材质

无论是微型附着物还是大型附着物，其形成及吸附除了受到环境因素的影响之外，还受到被吸附物本身材质特性的影响（Immanuel，2005）。Prakash等（2015）在水下1m处做了钛、PVC及木头三种材料的水下浸泡实验，在96小时内，每12小时间隔测试各种材料上的细菌数量，获得了基层上的细菌数量排序为钛＞木头＞PVC（图13-6）。

图13-6 钛、PVC及木头三种材料附着细菌数量（Prakash，2015）

类似的实验结果还显示其他不同材料上细菌吸附量比较，如不锈钢＞木头＞碳钢＞强化塑料（Immanuel，2005）；黄铜＞不锈钢＞PVC＞紫铜（Palanichamy，2002）。Prakash等（2015）的实验里还给出了某些参数对细菌吸附的影响。对于钛而言，吸附细菌的强度与p H值、硅酸盐及无机磷含量呈正相关关系，而与温度、盐度、亚硝酸盐浓度及氨含量等参数呈负相关关系；对于PVC和木头而言，其吸附细菌强度与温度、p H值、无机磷含量、亚硝酸盐含量及氨含量呈正相关关系，而与以上提到的其他参数呈负相关关系。

6.其他因素

离岸距离、营养物含量、人类活动的影响程度和海流潮汐等都是重要的影响因素，这些因素决定附着物幼虫及孢子能否运移到被吸附表面及其生长速度。离岸距离越近、营养物含量越高、人类活动影响越大，可加速将近岸幼虫及孢子带向远岸布放点时，提高爆发生物附着的几率。