牡蛎壳为海洋工程铸造坚固防护

海上的桥墩常年承受着波涛的冲击，码头的堤岸也在日夜防御潮水侵蚀。这些混凝土结构是海洋开发的重要支撑，但在漫长岁月和复杂生态中，往往难以逃脱海水腐蚀的困扰。而以往采用的防腐涂层不仅气味刺鼻，还可能含有有害物质，对环境造成损害，且防护时效有限。怎样才能让这一切更可靠，同时守护我们的蓝色海洋？

经过二十年探索，哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院吕建福教授带领研究团队，寻找到了答案——让普通的牡蛎，成为保护海洋工程的“天然盾牌”，为混凝土构建坚不可摧的“生物盔甲”。

近日，吕建福教授团队提出的“海洋混凝土工程固着生物防腐蚀与生态修复一体化关键技术”，在全球范围内脱颖而出，获得联合国“海洋十年”海洋生态保护修复大赛创新技术赛道种子基金重点支持。全世界仅有四项技术获此殊荣。

小小牡蛎肩负重任

随着人类生产和生活需求的提升，跨海桥梁、港口码头、防波堤等海洋混凝土建筑规模不断扩大。这类设施每年产生巨量碳排放，使得牡蛎礁等珍贵生态系统受到影响，海洋“过滤器”功能面临退化。传统开发方式的问题正日益突出。

“如果利用固着生物自身的特性，不仅能修复海洋生态，也能为工程带来优异防护效果，可谓一举多得。”吕建福指出。

要让固着生物成为工程的天然护盾，首先需要选定合适的物种。团队联合中国科学院海洋研究所等单位，走访不同海域，开展物种比对和实地试验，从藤壶、海鞘、牡蛎等多种固着生物中优选，最终锁定牡蛎为首选。

牡蛎集群形成的牡蛎礁被誉为“生态系统工程师”，在改善水质、提升生物多样性和防护海岸线等方面有重要作用。研究团队把水泥基材料和海洋生物深度结合，创新性设计了全球首个基于牡蛎的混凝土工程生态防腐系统，使“牡蛎军团”成为实际的海洋卫士，为混凝土表层加上了持久抗腐蚀、经济环保并可自我修复的保护层，实现了从“征服海洋”到“孕育生命”的理念转变。

专属“安家乐园”吸引牡蛎落户

研究显示，只有当混凝土表面固着生物覆盖率达到95%以上时，“生物盔甲”的防护效果才能最大化。因此，如何让牡蛎自然集结并在目标工程表面形成群落，成为技术突破的关键。“既要为牡蛎提供理想的生长场所，还要吸引它们主动聚集。”团队博士生吕晓晨介绍，团队设计了“人工诱发+材料创新+功能集成”系统方案，让牡蛎能够快速定殖、繁衍，大幅提升工程抗蚀力和使用寿命。

团队针对不同海域优势牡蛎物种的附着习性，结合当地生态特点，研制出特制“牡蛎诱导剂”，同步开发生态混凝土、水泥基表层涂料和附着基，迅速吸引大量牡蛎幼体附着。新技术还利用粉煤灰、矿渣等工农业固体废弃物为材料，通过调节渗透性，创造牡蛎幼体适宜生长的微环境。这些突破使主动防护成为可能，打造出持久且可持续的“生物防线”。

面对不同的海洋环境，团队在黄海、东海和南海等典型工程现场反复试验，对优势种牡蛎的诱导剂进行精准调配，并调整水泥表面粗糙度，营造适合各地牡蛎附着的条件，确保这道“牡蛎防护墙”在多样复杂环境下顺利形成。

运用海洋固着生物的生态效应，研究团队不仅显著延长了设施寿命，更开创了“高耐久—生态修复—低碳/负碳—零有机挥发排放”的新兴产业模式。生态混凝土与创新涂层兼具防护和修复双重功能，水泥基涂层实现有机挥发物“零排放”，全流程碳排放迈向负碳。相关成果可用于码头和大桥防腐、生态海岸带修复、岛礁建设、生物礁恢复和水产养殖，为海岸设施带来超过半世纪的安全保障。

“牡蛎聚集”绘就新生态画卷

这一创新生物防护技术被业内认为是“颠覆性的海洋工程防腐新方案”，不仅保障工程安全，更带来了生态增益。通过构建“类牡蛎礁—海洋混凝土共生系统”，技术消解了工程与环境的对立，让基础设施主动参与海洋修复和生态改善。

与传统方法相比，牡蛎技术实现了环境与工程性能的双项提升。牡蛎滤食能力可显著净化水体，增加生物多样性，促进渔业发展、保护海岸线，并在长期具备固碳增益。当工程表面固着生物覆盖达标后，牡蛎壳、分泌物以及混凝土表层结构会协同形成四重防护体系，为沿海和水下结构筑牢抗腐蚀屏障。

工程应用中，类牡蛎礁每平方米每天可过滤多达百吨海水，减少水体悬浮物和富营养化。其立体结构为多种海洋生物提供了产卵和栖息场所，同时消减波浪能量、减缓岸线损失，为海洋渔业和文旅开发带来广阔空间。

此技术获得联合国“海洋十年”权威认证，能够同时满足防腐、生态修复和养殖等多方面需求。依托一体化优势，未来通过标准输出与国际合作，有望形成全球海洋工程技术的“中国解决方案”，引领绿色海洋科技发展。迄今，项目已斩获船舶与海洋工程行业专利金奖等多项荣誉，获授权发明专利27件，涵盖美国、日本、韩国及国内专利等。（本报记者 朱 虹 通讯员 赵琳琳）