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Jul 26, 2023

수중 해양 구조물의 생물 부착 및 오염 물질 부착 이해

npj 재료 분해 볼륨 7, 문서 번호: 50(2023) 이 기사 인용 800 액세스 5 Altmetric Metrics 세부 정보 해양 기반 시설의 오염은 풍부한 생물학적 및

npj Materials Degradation 7권, 기사 번호: 50(2023) 이 기사 인용

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해양 기반 시설의 오염은 해양 환경 내의 풍부한 생물학적, 화학적 활동으로 인해 널리 퍼져 있습니다. 해양 생물막과 그 연속적인 성장은 생물 부착에서 널리 퍼져 있는 문제이지만 현재의 산업 및 연구 기반 분석은 오염 생물 다양성에 대한 전체적인 관점을 제공하지 못하는 경우가 많습니다. 음극 보호는 부식성 해양 환경으로부터 인프라를 보호하는 오랜 시스템이지만 해양 오염과 관련하여 생물학적 성장과 음극 활동 사이의 상호 작용에 대한 제한된 연구가 수행되었습니다. 이 검토에서는 해양 오염에 대한 이해의 지식 격차를 확인하고 효과적인 오염 방지 조치를 보다 직접적으로 개발하기 위한 접근 방식을 강조합니다.

파울링은 원치 않는 물질이나 오염 물질이 표면에 부착되는 현상으로 다양한 산업 분야에서 운영상 문제가 됩니다1. 수중 해양 구조물이 해양수에 노출되는 해양 기반 산업 내에서 표면 축적의 주요 원인은 음극 보호 시스템2 및 생물 석회화 박테리아3,4의 전기화학 반응으로 인한 석회질 퇴적물과 석회질 형성으로 인한 생물학적 해양 성장에서 발생합니다. 해양 생물막 및 거대 오염 유기체의 후속 정착5,6. 오염 문제로 인한 해양 관련 산업의 경제적 손실로 인해 효과적인 오염 방지 코팅 개발이 필요해졌으며, 최근에는 현대 코팅에 대한 무독성, 환경 친화적인 대안에 초점을 맞춘 발전이 이루어졌습니다7,8. 그러나 방오 코팅에 존재하는 기피제 메커니즘의 효율성을 최적화하려면 다양한 작동 시나리오에서 오염 물질/유기체와 접촉 표면 간의 상호 작용에 대한 더 큰 이해가 필요합니다1.

해양 구조물의 단단한 오염에서 볼 수 있는 두드러진 특징 중 하나는 석회질 성장의 존재입니다. 석회질 물질은 (1) 음극 보호로 인한 스케일링이나 미생물 생광물화로 인한 탄산염의 축적으로 인한 석회질 퇴적 또는 (2) 일반적으로 해양 무척추 동물로 구성된 석회질 유기체로 광범위하게 구별될 수 있습니다9. 석회질 퇴적물과 해양 성장은 종종 물속에 잠긴 표면에서 동시에 발생하며, 해양 오염에 대한 광범위한 대책을 마련하기 위해 생물적 및 비생물적 원천이 어떻게 상호 작용하는지 이해할 필요가 있습니다10. 이는 초기 컨디셔닝 필름의 형성이 석회 기반2,4,11인 음극 보호가 있는 표면의 접착 역학에 잠재적인 차이가 있을 수 있기 때문에 중요합니다. 전형적인 생물 오염 연속 모델9,12의 유기 물질 기반 필름과 비교됩니다.

생물막은 또한 생물 오염 군집의 기초를 형성하기 때문에 해양 성장에 중요한 구성 요소입니다. 기질/표면 간의 상호 작용은 물론 미세 및 거대 오염 유기체 간의 역학이 생물 오염 제어 연구의 주요 목표가 됩니다6 . 생물막 및 관련 성장은 생물막 형성 및 전파의 특성과 메커니즘을 밝히는 데 필요한 학제간 전문 지식을 갖춘 복잡한 집합체입니다13. 해양 생물막은 생물 오염 및 미생물 영향 부식(MIC)과 관련되어 수중 및 수중 구조물에 수십억 달러의 피해를 입히는 원인이 되지만, 다종 생물막이 어떻게 발달하는지에 대한 이해 부족으로 인해 효과적인 방지를 생성하는 과정이 방해를 받았습니다. -생물오염 통제14. 제한된 생물막 형성 모델은 다양한 환경에서 개발 과정을 이해하는 데 효과적이지 않았으며, 해양 환경에서 볼 수 있는 것과 같은 현장 다종 생물막에 대한 성장 방지 전략을 고안하기 위해서는 추가 실험이 필요했습니다.