跨海大橋的橋墩在海浪中默默承壓，港口碼頭的堤岸日復一日抵御潮汐侵蝕。這些海洋混凝土工程是人類經略深藍的基石，卻始終難逃海洋腐蝕的宿命。傳統(tǒng)防腐涂料有刺鼻的味道，而且可能含有毒性，既污染生態(tài)又壽命有限。如何為海洋工程穿上“金鐘罩”，同時守護蔚藍家園？

哈爾濱工程大學航天與建筑工程學院教授呂建福團隊用20年給出了答案：讓不起眼的牡蠣化身“海洋衛(wèi)士”，為海洋混凝土工程織就堅不可摧的“生物鎧甲”。

近日，呂建福團隊歷經20年研發(fā)的“海洋混凝土工程固著生物防腐蝕與生態(tài)修復一體化關鍵技術”從全球眾多成果中脫穎而出，斬獲首屆聯(lián)合國“海洋十年”海洋生態(tài)保護修復大賽創(chuàng)新技術賽道“海洋十年”中國行動國際合作種子基金重大項目。全球僅4個項目獲此殊榮。

“天降大任”：小牡蠣脫穎而出

為滿足人類生產生活所需，跨海大橋、港口碼頭、防波堤等海洋混凝土工程不斷擴張。這些工程每年帶來數(shù)十億噸碳排放，使牡蠣礁等關鍵生態(tài)系統(tǒng)加速退化，海洋生態(tài)的“腎臟功能”瀕臨衰竭。傳統(tǒng)海洋開發(fā)模式的弊端愈發(fā)凸顯。

“用技術手段讓海洋固著生物發(fā)揮防護作用，既能修復生態(tài)，又能滿足工程建設需求，可謂一舉多得。”呂建福說。

要讓固著生物為工程“護航”，選對物種是第一步。呂建福帶領團隊聯(lián)合中國科學院海洋研究所等科研院所，赴多地開展考察調研與實海試驗，對藤壺、牡蠣、海鞘等眾多固著生物逐一進行種屬鑒定、比對篩選，最終，牡蠣成功“入圍”。

牡蠣集群固著生長形成的牡蠣礁，素有“生態(tài)系統(tǒng)工程師”之稱，具有改善水質、提升生物多樣性、防護海岸線等多重生態(tài)價值。團隊將水泥基材料與海洋生物等進行深度融合，重塑海洋基礎設施設計邏輯，在全球首創(chuàng)基于牡蠣的海洋混凝土工程高耐久與生態(tài)修復一體化技術。這項技術讓“牡蠣軍團”化身“海洋衛(wèi)士”，為海洋工程披上一層重防腐、低成本且可自我修復的“生物鎧甲”，實現(xiàn)了從“以混凝土征服海洋”到“打造海洋生命新發(fā)源地”的理念革新。

“筑巢引鳳”：讓海洋衛(wèi)士安家落戶

研究表明，只有當海洋固著生物在混凝土工程表面覆蓋率超過95%時，“生物鎧甲”才能充分發(fā)揮防護效能。因此，如何吸引“牡蠣軍團”主動進駐目標區(qū)域構建防御體系，成為項目的又一關鍵問題。“既要為牡蠣筑好‘安樂窩’，更要引得‘鳳凰’主動來。”團隊博士生呂曉晨介紹，團隊為此設計了“人工誘導+材料設計+功能集成”全鏈條解決方案，讓牡蠣在混凝土表層順利安家、繁衍生息，大幅提升工程的安全性與耐久性。

團隊精準把握特定海域優(yōu)勢種牡蠣的附著特性，結合海洋環(huán)境特點，研發(fā)出專用“牡蠣誘導劑”，配套推出生態(tài)混凝土、水泥基涂料和牡蠣附著基，快速吸引大量牡蠣幼蟲“落戶”。同時，團隊創(chuàng)新性采用粉煤灰、礦渣等工農業(yè)固體廢棄物為原料，通過調控材料滲透性，為牡蠣幼蟲打造適宜生長的“溫床”，助其持續(xù)生長。這一突破實現(xiàn)了從被動防護到固著生物主動防御的范式革新，為海洋混凝土工程鑄就了堅固且可再生的“生物鎧甲”。

考慮到海洋環(huán)境的復雜多樣，團隊在黃海、東海、南海的跨海大橋、港口碼頭等不同類型海洋工程開展試驗。針對各海域牡蠣優(yōu)勢種的差異，團隊精準篩選適配的牡蠣誘導劑，并對水泥基材料表面粗糙度進行定制化設計，營造專屬微環(huán)境，確保“牡蠣軍團”在任何海域都能順利“安家”。

通過激活海洋固著生物的自然力量，團隊不僅大幅延長了工程壽命，更構建起“高耐久—生態(tài)修復—低碳/負碳—揮發(fā)性有機物零排放”的產業(yè)新范式。團隊研發(fā)的生態(tài)混凝土、水泥基涂料和附著基，兼具高效防腐與生態(tài)修復雙重優(yōu)勢，其中水泥基涂料無揮發(fā)性有機物排放，實現(xiàn)全周期碳排放從“低碳”向“負碳”跨越。這些成果可廣泛應用于碼頭、跨海大橋防腐，以及生態(tài)海岸、島礁工程、牡蠣礁修復、海洋生態(tài)治理和牡蠣養(yǎng)殖等領域，能保障海岸工程實現(xiàn)50年以上服役壽命。

“聚蠣為寶”：構筑海洋生態(tài)新景

這款全球首創(chuàng)的“生物鎧甲”，被行業(yè)專家評價為“顛覆傳統(tǒng)認知的海洋工程防腐技術”，其價值不僅在于工程防護，更體現(xiàn)在生態(tài)增益上。運用這項技術構建的“類牡蠣礁—海洋混凝土工程共生系統(tǒng)”，打破了海洋工程與生態(tài)環(huán)境的對立關系，讓工程結構具備了主動改善生態(tài)的功能。

與傳統(tǒng)技術相比，呂建福團隊的技術實現(xiàn)了生態(tài)效益與工程性能的雙贏：牡蠣的濾食作用能凈化水質，還能提升生物多樣性、促進漁業(yè)增殖、防護海岸帶，長期來看更具備凈固碳潛力。而當工程上的固著生物覆蓋率超95%時，牡蠣殼、生物膠、表層孔隙細化和氧消耗還會形成四重動態(tài)防護，為潮差區(qū)及水下區(qū)混凝土筑牢防腐屏障。

呂建福介紹，工程表面形成的類牡蠣礁，每平方米每日可過濾海水約100噸，能顯著降低水體懸浮微粒含量與富營養(yǎng)化程度。同時，類牡蠣礁的三維結構還為海洋生物提供了絕佳棲息地，既是魚類的產卵場，也是蟹類的避難所，更能消減海浪能量、減少岸線侵蝕。這一特性為海洋漁業(yè)、生態(tài)文旅業(yè)開辟了巨大市場空間。

作為聯(lián)合國“海洋十年”認證的創(chuàng)新技術，該成果精準契合海洋工程防腐、生態(tài)修復與水產養(yǎng)殖三大高需求市場。憑借“工程防護—生態(tài)修復—產業(yè)增效”的一體化優(yōu)勢，未來通過技術與標準輸出，該技術有望打造全球海洋生態(tài)工程技術的“中國方案”，引領海洋綠色技術發(fā)展。截至目前，項目已斬獲船舶與海洋工程行業(yè)專利金獎等5項獎項、授權發(fā)明專利27項，其中含美日韓授權專利6項、授權辦登3項。（本報記者 朱 虹 通訊員 趙琳琳）

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