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防污涂料防污活性物质的海洋环境风险评估实验室检测技术,叙述了船舶防污涂料的杀生活性物质的物理和化学基本特性,中国资讯网,ChinaNews360.com
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防污涂料防污活性物质的海洋环境风险评估实验室检测技术,叙述了船舶防污涂料的杀生活性物质的物理和化学基本特性
2019年08月31日    阅读量:875    新闻来源:中国资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿


0 引言

船舶防污涂料是船舶防护涂料系列中最重要、最关键的涂料产品之一,长期以来,人们一直追求具有长期防污效果、经济实用的防污涂料产品。从20世纪六七十年代起,随着有机锡防污剂用于船舶防污涂料,它们的广谱防污效果和明显降低涂层表面粗糙度的自抛光节能效果,使之成为国际上船舶防污涂料的主流产品。为此,所配套的防污涂料性能的检测技术也是以防污剂的渗出率、防污涂层磨蚀率和降阻性能检测为主涂料在线coatingol.com


但是仅仅不到20 a 的时间,有机锡防污剂对海洋环境潜在的有害影响引起了国际社会的高度关注,世界各国已认识到船舶防污底系统对海洋生态环境和人类健康的不可忽视的影响,许多科学研究表明:船舶防污底系统会对海生物的关键种群、生态种群和经济种群造成严重的毒性危害和其他长期影响,并可能通过食物链导致对人类健康的危害。


国际海事组织(IMO)于2001 年通过了《控制船舶有害防污底系统公约》(简称AFS 公约),以“公约”的高规格形式要求各国政府对船舶防污涂料进行管理,禁止使用有机锡防污剂,说明了对船舶防污涂料产品来说,其保护海洋环境的要求要高于其本身的经济性要求。为此,要求防污涂料性能的检测技术必需增加防污活性物质的海洋环境风险评估内容,包括环境归宿、毒性效应、海洋生态、人类健康、经济分析、风险管理等。

本文以国际海事组织的AFS 公约、ISO 13073.1—2012 和欧盟的生物杀灭剂法规(BPR)要求为依据,阐述防污活性物质的海洋环境风险评估检测技术的方法和内容。

 

1 防污涂料实验室检测的基本要求

防污涂料实验室检测应包括防污涂料的常规性能、防污涂层的基本性能及防污性能、是否含有禁用防污活性物质、其他防污活性物质,以及与海洋环境风险评估相关的生物毒理学等检测项目。目前我国很难有单一实验室能承担全部的检测项目,因此一整套检测一般需要由多个实验室合作完成。

1.1 防污涂料常规性能检测

防污涂料首先应具备涂料的常规性能。GB/T6822—2007《船体防污防锈漆体系》规定了防污涂料的常规性能检测项目,见表1。

防污涂料常规性能的检测项目

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1.2 防污涂料体系的分类及防污性能检测

防污性能是防污涂料体系最重要的性能指标,直接与船舶的维修周期、燃油消耗和海洋环境保护有关。根据现有国家标准对防污涂料的分类:Ⅰ型为含防污剂的自抛光型或磨蚀型防污涂料;Ⅱ型为含防污剂的非自抛光型或非磨蚀型防污涂料;Ⅲ型为不含防污剂的非自抛光型或非磨蚀型防污涂料。它们的防污性能检测要求各有不同,见GB/T 6822—2007 的相关内容。防污性能检测项目见表2。

防污涂料体系的防污性能检测项目

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2 防污活性物质的海洋环境风险评估基本要求

通常防污活性物质的海洋环境风险评估包括三个步骤:暴露评估、危害评估和风险评估。通过暴露评估得到“预期环境浓度”(PEC),通过危害评估得到“预期无影响浓度”(PNEC),PEC 对PNEC 的比值(PEC/PNEC)是风险评估的定量指数。评估程序和步骤见图1。

防污涂料中防污活性物质的海洋环境风险评估程序和步骤

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按材料性质分类,船舶防污涂料的防污活性物质(防污剂)可分为有机和无机两类。虽然它们的环境风险评估的步骤有所不同,但是从海洋环境风险评估的最基本数据要求来讲,可以分成以下三个部分。

2.1 防污活性物质的基本物理化学性质

防污活性物质的基本物理化学性质的检测项目和检测方法见表3。

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基本物理和化学性能试验方法


2.2 与暴露评估有关的检测方法

暴露评估是分析杀生活性物质和其转化物或降解产物的排放途径和运动速率,用以评估其对人类种群或者海洋环境体系造成暴露的浓度/ 剂量。防污涂料暴露在水环境中的一条重要途径就是防污活性物质从漆膜中渗入到水环境中。


根据海域中有毒污染物的归趋模型,结合防污活性物质在海洋中的释放情况,防污活性物质从船体渗出后,会通过物质输送和转化过程,降低其海水或沉积物中的浓度。防污涂料中防污活性物质在海水中输送和转化过程示意图见图2。

防污涂料中防污活性物质在海水中输送和转化过程示意图

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在海洋环境风险评估中,防污活性物质的渗出率是一个很重要的参数指标。确定防污活性物质渗出率的主要方法包括实验室方法、计算方法和现场测试方法。现场检测渗出率的方法虽在国内外都有应用,但是目前还均为个别实验室研究的试验方法,还未得到普遍认同。


目前国内外关于防污活性物质含量及其渗出率测定的主要标准见表4。表4 的检测方法均为实验室方法,只能在短时间内测定防污涂膜的活性物质渗出率。实验室的测试条件与实际海域的海水条件有所不同,因此测得的渗出率与实际渗出率有差别,通常不适宜直接用于海洋环境风险评估。

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防污涂料杀生剂的渗出率实验室检测标准及其方法

目前计算渗出率方法有ISO 10890—2010《用质量平衡方法计算防污涂料中活性物质渗出率的模型》,它是基于默认90% 杀生剂在防污涂料的整个生命周期(设计的使用期效)内被释放到水域中,只要输入相关防污涂料的有效技术数据,如防污涂料的体积固体分、密度、平均总干膜厚度、杀生剂组分含量等,通过计算得出防污涂料使用期效内的杀虫剂平均渗出率。它是一种更接近实际和最不利条件下的渗出模型,可用于海洋环境风险评估。


2.3 与危害评估有关的检测方法

与危害评估有关的检测方法包括防污活性物质的降解、生物累积、毒性(急性和长期)和沉积物吸附试验方法。

2.3.1 防污活性物质降解的检测方法

防污活性物质降解的途径有生物降解、水解和光解几种形式,其相关检测标准见表5。

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降解检测方法举例

2.3.2 防污活性物质生物累积的检测方法

生物累积的检测标准见表6。

生物累积的检测方法举例

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2.3.3 防污活性物质生物毒性的检测方法

防污活性物质的生物毒性试验是一项费时、费经费的检测项目,从时间上分,有急性毒性试验和慢性毒性试验;从测试的生物对象分,有植物类的藻类、无脊椎动物的蚤类、脊椎动物类的鱼类以及更高级的哺乳动物。目前防污涂料应用的有机和无机类防污剂来自其他化工行业,已有大量的毒性试验数据可以采用,这样就可对有用数据进行收集整理,定性和定量地评估,应用到防污活性物质的环境风险评估中。

检测毒性的标准方法分别见表7~9。

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慢性毒性的检测方法举例

鸟类和哺乳动物毒性的检测方法举例

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3 结语

(1) 防污涂料的检测项目,包括涂料和涂层的基本性能检测、防污活性物质的检测和海洋环境风险评估相关的生物毒理学检测。

(2) 与防污活性物质相关的性能检测包括基本物理和化学性能检测、作为防污剂的渗出率的实验室检测和对渗出模型设定的质量平衡法计算。

(3) 与防污活性物质的危害评估有关的检测方法包括对物质的降解、生物累积、生物毒性(急性和长期)和沉积物吸附试验方法。

(4) 目前在防污涂料中应用的防污剂可以从其他化工行业中得到大量的毒性试验数据,可将其应用于防污活性物质的环境风险评估中。


防污涂料防污活性物质的海洋环境风险评估实验室检测技术

郭颖钊1,龚暄威1,王 泓1,吴海荣1,任润桃2,金晓鸿*(1. 中国船级社江苏分社,江苏南京 210011 ;2. 中国船舶工业船舶涂料厦门检测站,福建厦门 361000)


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