[发明专利]羟基自由基高级氧化防控海洋外来生物入侵的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体化学、自由基生物学及海洋生态环境工程等领域，尤其是涉及一种羟基自由基高级氧化防控海洋外来生物入侵的方法及系统。

背景技术

海洋外来生物入侵性传播是海洋生态环境面临的四大威胁之一。海洋外来生物在新的适宜生存环境中的异常繁殖，会对近岸海域的生态系统带来灾难性破坏，甚至导致本地土著物种的灭绝，严重威胁海洋生态系统的安全。船舶压载水的给排过程是造成地理性隔离水体间海洋生物传播的最主要途径。每年全球船舶携带的压载水约100亿吨，一艘载重10万吨货船携带的压载水量可达5～6万吨，平均每立方米压载水有浮游动植物1.1亿个、细菌10³亿个、病毒10⁴亿个，每天全球在压载水中携带的生物有3000～4000种，仅在一个压载水舱中就有存活腰鞭毛虫胞囊3亿个，舱底的沉积物中有22500个/cm³浮游植物孢子，外来生物入侵给我国海洋经济带来巨大损失。

近期国际海事组织(IMO)将强制执行《船舶压载水管理与控制公约》，外排压载水必须达标排放：10μm≤体长<50μm的海洋生物少于10个/mL，大肠杆菌<250cfu/100mL，同时严格保证海洋生态安全，不配备压载水处理装备的远洋船舶不能进入他国港口，对我国海洋航运业与海洋发展战略构成了瓶颈制约。

目前，通过“使用活性物质导则G9”和“处理系统导则G8”认可的主要方法归类为电解法、紫外光照射UV法、臭氧法等，这些方法首先机械过滤去除50μm以上大尺寸水生生物并降低海水浊度，再杀灭剩余的小尺寸水生生物、细菌、病毒等。

臭氧法：J.C.Perrins等(Jake C.Perrins,et al.,Mesocosm experiments for evaluating the biological efficacy of ozone treatment of marine ballast water[J],2006,Marine Pollution Bulletin,52,1756–1767)使用臭氧法对压载水进行处理，一个处理周期为14～18min，当总氧化剂为2.51mg/L时，浮游生物的存活率达到67％。使用臭氧法存在产生溴酸盐、卤代烷烃等化学副产物的风险，且处理费用昂贵。

紫外法：J.Moreno-Andrés等(Javier Moreno-Andrés,et al.Determining disinfection efficiency on E.faecalis in saltwater by photolysis of H₂O₂:Implications for ballast water treatment[J],2016,Chemical Engineering Journal,283,1339-1348)使用H₂O₂加上紫外照射的方法对压载水进行处理，当光照能量为35.42mJ/cm²，照射24h后，大肠杆菌的数量不但没有减少，相反的增长了1.5％～4％；在H₂O₂投加量为10mg/L，紫外照射强度为17.10mJ/cm²时，照射24h后，大肠杆菌的数量减少了一个数量级。使用紫外法对压载水处理存在照射时间长，细菌致死率低等问题。

电解法：是通过电解海水产生次氯酸钠(NaClO)杀灭压载水中微小生物的方法，“次氯酸钠发生器”是一种定型产品，需要一个大型沉淀调节池、接触反应池及附加装置，NaClO溶剂占1/10左右。该方法存在的问题是能耗消耗大、危险性高、腐蚀性强，且电极表面易形成沉积物。综上所述，目前可应用于海洋外来生物入侵防控技术主要存在：无法杀灭具有坚硬外壳的藻孢子和孢囊，处理时间长、投加药剂量大、系统庞大复杂且能耗高、残余药剂和化学副产物危害海洋生态安全等问题。因此，亟待发明一种规模化、高效快速、绿色无污染的杀灭外来生物的方法与装备。

发明内容

本发明的目的在于提供羟基自由基高级氧化防控海洋外来生物入侵的方法及系统。