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Jul 26, 2023

水没した海洋構造物への生物付着と汚染物質の付着の理解

npj Materials Degradation volume 7、記事番号: 50 (2023) この記事を引用する 800 アクセス 5 Altmetric Metrics の詳細 海洋インフラの汚損は、豊富な生物的汚染物質により蔓延している。

npj 材料劣化編 7 巻、記事番号: 50 (2023) この記事を引用

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海洋環境内の豊富な生物学的および化学的活動により、海洋インフラの汚れが蔓延しています。 海洋バイオフィルムとその継続的な成長は、生物付着における一般的な問題ですが、現在の産業および研究に基づく分析では、付着生物多様性の全体像が得られないことがよくあります。 陰極防食は、腐食性の海洋環境からインフラを守る長年のシステムですが、海洋付着物に関しては、生物増殖と陰極活動との相互作用に関する限定的な研究が行われています。 このレビューでは、海洋付着物に対する理解における知識のギャップを特定し、効果的な付着防止対策をより直接的に開発するためのアプローチを強調しています。

ファウリングとは、望ましくない物質や汚染物質が表面に付着することであり、業界のさまざまな分野にわたる運用上の問題です1。 海事ベースの産業では、水没した海洋構造物が海水にさらされており、表面蓄積の主な原因は、陰極防食システム 2 や生物石灰化バクテリア 3,4 による電気化学反応による石灰質堆積物、および地層から生じる生物学的海洋増殖から生じます。海洋バイオフィルムの形成とその後のマクロ汚損生物の定着5,6。 海事関連産業が汚損問題によって経済的損失を受けているため、効果的な防汚コーティングの開発に取り組む必要があり、最近の進歩は、最新のコーティングの無毒で環境に優しい代替品に焦点を当てています7、8。 ただし、防汚コーティングに存在する忌避機構の有効性を最適化するには、さまざまな操作シナリオにおける汚損物質/微生物と接触面との相互作用をより深く理解する必要があります1。

海洋構造物のハードファウリングに見られる顕著な特徴の 1 つは、石灰質の成長物の存在です。 石灰質物質は、（1）陰極防食によるスケーリングや微生物の生物鉱化による炭酸塩の蓄積による石灰質堆積4、または（2）通常は海洋無脊椎動物からなる石灰質生物9のいずれかに大別できます。 石灰質の堆積と海洋の成長は、水没した表面で同時に発生することが多く、海洋付着物に対するより広範な対策を講じるために、生物源と非生物源がどのように相互作用するかを理解する必要があります10。 これは、初期コンディショニング膜の形成が石灰質ベースである 2,4,11 と、典型的な生物付着の連続モデル 9,12 における有機材料ベースの膜と比較して、陰極防食を施した表面では付着力学に潜在的な違いが存在する可能性があるため、非常に重要です。

バイオフィルムは、生物付着コミュニティの基盤を形成するため、海洋の成長においても重要な要素でもあり、基質/表面間の相互作用、およびミクロおよびマクロ付着生物間の動態が生物付着制御の研究の主要なターゲットとなっている6 。 バイオフィルムとそれに関連する増殖は複雑な集合体であり、バイオフィルムの形成と増殖の特性とメカニズムを解明するには学際的な専門知識が必要です13。 海洋バイオフィルムは、生物付着や微生物影響による腐食（MIC）に関与しているため、水中および水中の構造物に数十億ドルの損害を与える原因となっていますが、複数種のバイオフィルムがどのように発生するかについての理解が不足しているため、効果的な防腐剤の作成の進歩が妨げられています。 -生物付着制御14. バイオフィルム形成の限られたモデルは、多様な環境における発生プロセスの理解を促進するのに効果的ではなく、海洋環境で見られるような現場での複数種のバイオフィルムの増殖抑制戦略を考案するにはさらなる実験が必要である15。