基于响应面分析的聚甲基丙烯酸甲酯表面微观生物污损超声防除研究

目的基于Box-Behnken设计和响应面分析,借助表面形貌表征和污损面积占比分析,通过方程拟合和试验验证,探究了超声时间、功率和频率对光学材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面海洋微观生物污损防除的影响,为超声防污技术在海洋光学仪器水下窗口微观生物污损防除的应用上提供一定的理论依据和数据支撑。方法以天然海水为介质,采用动态培养的方法构建PMMA表面微观污损,借助激光共聚焦显微镜(CLSM),综合单因素实验和三因素三水平Box-Behnken设计,考察超声时间、超声功率、超声频率对超声防除PMMA表面微观污损的影响规律,通过响应面分析获取超声频率、超声时间、超声功率之间的超声防污交互作用,建立超声参数对防污效果的回归方程,最后结合实际工况给出具有最佳污损防除效果的超声工作参数。结果防污效果随超声频率的增加而降低,随超声功率和超声时间的增加而提高。相对超声功率和超声时间,超声频率对PMMA表面微观污损防除的影响更显著。回归方程能够很好地预测不同超声参数下的防污效果,可用于不同污损情况下超声工况的选择设计。当超声时间为5 min、超声功率为40 W、超声频率为40 kHz时,海水动态培养96 h后,PMMA表面的微观污损超声防污效果可达到98.63%以上。结论基于响应面分析技术,建立超声参数对超声防污效果的回归方程,有助于选择合适的超声工况,从而使超声防污技术应用于海洋光学仪器水下窗口表面的微观生物污损防除。

我国沿海港口的微观生物初期污损调查

目的对我国渤海、黄海、东海和南海海域的港口进行微观生物污损调查。方法在天津、青岛、宁波、湛江和三亚的港口进行实海挂样试验,通过染色、封装、显微观察、计数等方法,对我国沿海从北到南五个港口微观生物的初期污损进行调查。结果通过玻片实海浸挂和荧光显微观察法,建立了一种生物污损初期附着状况的试验调查方法。微观生物污损主要以细菌和硅藻为主,在样片浸入海水后的数小时内,表面即附着微观生物。不同港口的挂片表面所附着的生物量存在差异,实海挂片24h后,样片表面附着的细菌数量约为100～300cells/mm^2,微藻数量约为10～60cells/mm^2。在相同试验周期内,水温较高海域收集到的样片表面的生物量较大。随港口纬度的升高,样片表面的生物量减少。结论我国沿海海港的微观污损生物均以细菌和硅藻为主,初期生物附着量受港口所处纬度影响,五个港口一天内的微观生物附着量均大于10 cells/mm^2。