जैव अवरोध

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ज़ेबरा मसल्स से सुसज्जित वर्तमान माप उपकरण
पौधों के जीवों, जीवाणुओं और जानवरों (मीठे जल के स्पंज) ने एक नहर (फ्रांस के उत्तर में थोड़ा में मिड-देउल) में एक पनडुब्बी बिजली केबल के आवरण को ढक दिया है।

बायोफ़ूलिंग या जैविक दूषण सूक्ष्मजीव, पौधों, शैवाल, या छोटे जानवरो का संचय है जहां जहाज और पनडुब्बी पतवार, जल के इनलेट, पाइपवर्क, झंझरी, तालाब और नदियों जैसी सतहों पर इसकी आवश्यकता नहीं होती है जो कि गिरावट का कारण बनते हैं। उस वस्तु का प्राथमिक उद्देश्य. इस तरह के संचय को एपिबियोसिस कहा जाता है जब मेजबान सतह एक अन्य जीव है और संबंध परजीवी नहीं है। चूँकि बायोफ़्यूलिंग लगभग हर जगह हो सकती है जहाँ जल मौजूद है, बायोफ़ूलिंग विभिन्न प्रकार की वस्तुओं जैसे कि नाव के पतवार और उपकरण, चिकित्सा उपकरणों और झिल्लियों के साथ-साथ पूरे उद्योगों, जैसे कागज निर्माण, खाद्य प्रसंस्करण, जल के नीचे निर्माण और के लिए जोखिम पैदा करता है। विलवणीकरण संयंत्र।

दूषण रोधी पेंट|एंटी-फाउलिंग विशेष रूप से डिजाइन की गई सामग्रियों (जैसे विषाक्त बायोसाइड पेंट, या गैर-विषाक्त पेंट) की क्षमता है।[1] जैव दूषण को दूर करने या रोकने के लिए।[2]

समुद्री जहाजों पर बायोफ़ूलिंग का निर्माण महत्वपूर्ण समस्या पैदा करता है। कुछ मामलों में, पतवार संरचना और प्रणोदन प्रणाली क्षतिग्रस्त हो सकती है।[3] पतवारों पर बायोफ़ौलर्स के संचय से जहाज की हाइड्रोडायनामिक मात्रा और हाइड्रोडायनामिक घर्षण दोनों में वृद्धि हो सकती है, जिससे ड्रैग (भौतिकी) में 60% तक की वृद्धि हो सकती है।[4] ड्रैग वृद्धि से गति में 10% तक की कमी देखी गई है, जिसकी भरपाई के लिए ईंधन में 40% तक की वृद्धि की आवश्यकता हो सकती है।[5] समुद्री परिवहन लागत में आम तौर पर ईंधन का आधा हिस्सा शामिल होता है, एंटीफॉलिंग तरीकों से शिपिंग उद्योग को काफी मात्रा में धन की बचत होती है। इसके अलावा, जैव ईंधन के कारण ईंधन का बढ़ता उपयोग प्रतिकूल पर्यावरणीय प्रभावों में योगदान देता है और 2020 तक कार्बन डाइऑक्साइड और सल्फर डाइऑक्साइड के उत्सर्जन में क्रमशः 38% और 72% के बीच वृद्धि होने का अनुमान है।[6]


जीवविज्ञान

बायोफ़ूलिंग जीव अत्यधिक विविध हैं, और बार्नाकल और समुद्री शैवाल के जुड़ाव से कहीं आगे तक फैले हुए हैं। कुछ अनुमानों के अनुसार, 4,000 से अधिक जीवों वाली 1,700 से अधिक प्रजातियाँ जैव प्रदूषण के लिए जिम्मेदार हैं।[7] बायोफ़ूलिंग को माइक्रोफ़ूलिंग-बायोफिल्म निर्माण और बैक्टीरियल आसंजन- और मैक्रोफ़ूलिंग-बड़े जीवों के लगाव में विभाजित किया गया है। विशिष्ट रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान के कारण जो यह निर्धारित करते हैं कि उन्हें बसने से क्या रोकता है, जीवों को कठोर या नरम-गंदगी प्रकार के रूप में भी वर्गीकृत किया जाता है। कैलकेरियस (कठोर) दूषित जीवों में बार्नाकाल, एन्क्रस्टिंग ब्रायोज़ोआ, मोलस्का, पॉलीकैटे और अन्य ट्यूब वर्म (बॉडी प्लान), और ज़ेबरा मसल्स शामिल हैं। गैर- कैल्शियम युक्त (मुलायम) दूषण जीवों के उदाहरण समुद्री शैवाल, हाइड्रॉइड्स, शैवाल और बायोफिल्म कीचड़ हैं।[8] ये जीव मिलकर एक दूषण समुदाय का निर्माण करते हैं।

पारिस्थितिकी तंत्र निर्माण

जैव दूषण प्रारंभिक प्रक्रिया: (बाएं) पॉलिमर के साथ जलमग्न सब्सट्रेटम की कोटिंग। (दाहिनी ओर बढ़ते हुए) जीवाणु लगाव और बाह्य कोशिकीय बहुलक पदार्थ (ईपीएस) मैट्रिक्स का निर्माण।

समुद्री दूषण को आम तौर पर पारिस्थितिकी तंत्र विकास के निम्नलिखित चार चरणों के रूप में वर्णित किया गया है। पहले मिनट के भीतर वैन डेर वाल्स बल के कारण जलमग्न सतह कार्बनिक पॉलिमर की कंडीशनिंग फिल्म से ढक जाती है। अगले 24 घंटों में, यह परत जलीय प्रणाली में बैक्टीरिया के आसंजन की अनुमति देती है, जिसमें डायटम और बैक्टीरिया (जैसे विब्रियो एल्गिनोलिटिकस, स्यूडोमोनास पुट्रेफेसिएन्स) दोनों जुड़ते हैं, जिससे बायोफिल्म का निर्माण शुरू होता है। पहले सप्ताह के अंत तक, समृद्ध पोषक तत्व और बायोफिल्म में जुड़ाव की आसानी मैक्रोएल्गे (जैसे एंटरोमोर्फा इंटेस्टाइनलिस, उलोथ्रिक्स) और प्रोटोजोअन (जैसे वोर्टिसेला, ज़ूथमनियम एसपी) के बीजाणुओं के द्वितीयक उपनिवेशकों को खुद को संलग्न करने की अनुमति देती है। दो से तीन सप्ताह के भीतर, तृतीयक उपनिवेशवादियों - मैक्रोफ़ौलर्स - ने संलग्न किया है। इनमें अंगरखा, मोलस्क और सेसिलिटी (प्राणीशास्त्र) निडारियन शामिल हैं।[1]

प्रभाव

लकड़ी की नाव के नीचे मृत जैव ईंधन (विवरण)

सरकारें और उद्योग समुद्री जैव प्रदूषण को रोकने और नियंत्रित करने के लिए सालाना 5.7 बिलियन अमेरिकी डॉलर से अधिक खर्च करते हैं।[9]

बायोफ़्यूलिंग हर जगह होती है, लेकिन शिपिंग उद्योग के लिए आर्थिक रूप से सबसे महत्वपूर्ण है, क्योंकि जहाज के पतवार पर गंदगी से ड्रैग (भौतिकी) में काफी वृद्धि होती है, जिससे जहाज के समग्र जल-गत्यात्मकता प्रदर्शन में कमी आती है, और ईंधन की खपत बढ़ जाती है।[10]

जैव दूषण लगभग सभी परिस्थितियों में पाया जाता है जहां जल आधारित तरल पदार्थ अन्य सामग्रियों के संपर्क में होते हैं। औद्योगिक रूप से महत्वपूर्ण प्रभाव समुद्री कृषि, झिल्ली प्रणालियों (उदाहरण के लिए, झिल्ली बायोरिएक्टर और विपरीत परासरण सर्पिल घाव झिल्ली) के रखरखाव और बड़े औद्योगिक उपकरणों और बिजली स्टेशनों के शीतलन जल चक्र पर होते हैं। जैव ईंधन तेल पाइपलाइनों में प्रवेशित जल के साथ तेल ले जाने वाली पाइपलाइनों में हो सकता है, विशेष रूप से प्रयुक्त तेल, काटने वाले तेल, पायसीकरण के माध्यम से जल में घुलनशील तेल और हाइड्रोलिक तेल ले जाने वाली पाइपलाइनों में।[11]

जैव ईंधन से प्रभावित अन्य तंत्रों में माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम दवा वितरण उपकरण, पेपरमेकिंग और लुगदी उद्योग मशीनें, जल के नीचे के उपकरण, अग्नि सुरक्षा प्रणाली पाइपिंग और स्प्रिंकलर सिस्टम नोजल शामिल हैं।[2][8] भूजल कुओं में, बायोफ़्यूलिंग बिल्डअप पुनर्प्राप्ति प्रवाह दर को सीमित कर सकता है, जैसा कि समुद्र-बिछाने वाले पाइपों के बाहरी और आंतरिक मामलों में होता है, जहां ट्यूब सफाई प्रक्रिया के साथ गंदगी को अक्सर हटा दिया जाता है। तंत्र में हस्तक्षेप करने के अलावा, जैव प्रदूषण जीवित समुद्री जीवों की सतहों पर भी होता है, जब इसे एपिबियोसिस के रूप में जाना जाता है।[11]

चिकित्सा उपकरणों में अक्सर उनके इलेक्ट्रॉनिक घटकों को ठंडा करने के लिए पंखे से चलने वाले हीट सिंक शामिल होते हैं। हालांकि इन प्रणालियों में कभी-कभी रोगाणुओं को इकट्ठा करने के लिए HEPA फिल्टर शामिल होते हैं, कुछ रोगजनक इन फिल्टर से गुजरते हैं, डिवाइस के अंदर इकट्ठा होते हैं और अंततः बाहर निकल जाते हैं और अन्य रोगियों को संक्रमित करते हैं। ऑपरेटिंग रूम में उपयोग किए जाने वाले उपकरणों में शायद ही कभी पंखे शामिल होते हैं, ताकि संचरण की संभावना को कम किया जा सके। इसके अलावा, चिकित्सा उपकरण, एचवीएसी इकाइयाँ, उच्च-स्तरीय कंप्यूटर, स्विमिंग पूल, पेयजल प्रणालियाँ और अन्य उत्पाद जो तरल लाइनों का उपयोग करते हैं, उनमें जैव-ईंधन का खतरा होता है क्योंकि उनके अंदर जैविक विकास होता है।[12]

ऐतिहासिक रूप से, समुद्री जहाजों की गति पर जैव ईंधन के कारण पड़ने वाले गंभीर प्रभाव पर ध्यान केंद्रित किया गया है। कुछ मामलों में पतवार संरचना और प्रणोदन प्रणाली क्षतिग्रस्त हो सकती हैं।[3] समय के साथ, पतवारों पर बायोफ़ौलर्स के संचय से जहाज की हाइड्रोडायनेमिक मात्रा और घर्षण प्रभाव दोनों बढ़ जाते हैं, जिससे ड्रैग (भौतिकी) 60% तक बढ़ जाती है।[5] अतिरिक्त ड्रैग से गति 10% तक कम हो सकती है, जिसकी भरपाई के लिए ईंधन में 40% तक की वृद्धि की आवश्यकता हो सकती है।[5] आम तौर पर समुद्री परिवहन लागत का आधा हिस्सा ईंधन में शामिल होता है, जैव ईंधन के उपयोग, रखरखाव और जैव ईंधन नियंत्रण उपायों में वृद्धि के कारण अकेले अमेरिकी नौसेना को प्रति वर्ष लगभग $ 1 बिलियन का खर्च आने का अनुमान है।[5] जैव ईंधन के कारण ईंधन का बढ़ता उपयोग प्रतिकूल पर्यावरणीय प्रभावों में योगदान देता है और 2020 तक कार्बन डाइऑक्साइड और सल्फर डाइऑक्साइड के उत्सर्जन में 38 से 72 प्रतिशत के बीच वृद्धि होने का अनुमान है।[6]

जैव प्रदूषण जलीय कृषि पर भी प्रभाव डालता है, जिससे उत्पादन और प्रबंधन लागत में वृद्धि होती है, जबकि उत्पाद का मूल्य घट जाता है।[13] दूषित समुदाय खाद्य संसाधनों के लिए सीधे शेलफिश से प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं,[14] शेलफिश के चारों ओर जल के प्रवाह को कम करके भोजन और ऑक्सीजन की प्राप्ति में बाधा डालते हैं, या उनके वाल्वों के संचालन में बाधा डालते हैं।[15] नतीजतन, जैव ईंधन से प्रभावित स्टॉक में वृद्धि, स्थिति और अस्तित्व में कमी आ सकती है, जिसके बाद कृषि उत्पादकता पर नकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है।[16] यद्यपि हटाने के कई तरीके मौजूद हैं, वे अक्सर सुसंस्कृत प्रजातियों को प्रभावित करते हैं, कभी-कभी स्वयं दूषित जीवों की तुलना में अधिक।[17]


पहचान

शिपिंग कंपनियाँ ऐतिहासिक रूप से इस तरह की वृद्धि को प्रबंधनीय स्तर पर रखने के लिए निर्धारित जैव ईंधन निष्कासन पर निर्भर रही हैं। हालाँकि, अभिवृद्धि की दर जहाजों और परिचालन स्थितियों के बीच व्यापक रूप से भिन्न हो सकती है, इसलिए सफाई के बीच स्वीकार्य अंतराल की भविष्यवाणी करना मुश्किल है।

प्रकाश उत्सर्जक डायोड निर्माताओं ने पराबैंगनी # उपप्रकार (250-280 एनएम) उपकरणों की एक श्रृंखला विकसित की है जो जैव-ईंधन निर्माण का पता लगा सकती है, और इसे रोक भी सकती है।

दूषण का पता लगाना बायोमास की प्रतिदीप्ति की संपत्ति पर निर्भर करता है। सभी सूक्ष्मजीवों में प्राकृतिक इंट्रासेल्युलर फ्लोरोफोर्स होते हैं, जो उत्तेजित होने पर यूवी रेंज में विकिरण करते हैं। यूवी-रेंज तरंग दैर्ध्य पर, ऐसी प्रतिदीप्ति तीन सुगंधित अमीनो एसिड- टायरोसिन, फेनिलएलनिन और ट्रिप्टोफैन से उत्पन्न होती है। पता लगाने में सबसे आसान ट्रिप्टोफैन है, जो 280 एनएम पर विकिरणित होने पर 350 एनएम पर विकिरण करता है।[18]


तरीके

एंटीफ्लिंग

एंटीफॉलिंग संचय को बनने से रोकने की प्रक्रिया है। औद्योगिक प्रक्रियाओं में, जैव-ईंधन को नियंत्रित करने के लिए फैलावकर्ताओं का उपयोग किया जा सकता है। कम नियंत्रित वातावरण में, जीवों को बायोसाइड्स, थर्मल उपचार, या ऊर्जा के स्पंदनों का उपयोग करके कोटिंग्स के साथ मार दिया जाता है या पीछे हटा दिया जाता है। नॉनटॉक्सिक मैकेनिकल रणनीतियाँ जो जीवों को जुड़ने से रोकती हैं, उनमें फिसलन वाली सतह के साथ एक सामग्री या कोटिंग का चयन करना, zwitterion के उपयोग के साथ एक अति-निम्न दूषण सतह बनाना, या शार्क और डॉल्फ़िन की त्वचा के समान नैनोस्कोपिक स्केल सतह टोपोलॉजी बनाना शामिल है, जो केवल प्रदान करते हैं ख़राब एंकर पॉइंट.[1]


कोटिंग्स

गैर विषैले कोटिंग्स
गैर विषैले कोटिंग्स का एक सामान्य विचार। (कोटिंग को यहां हल्के हरे रंग की परत के रूप में दर्शाया गया है।) वे प्रोटीन और सूक्ष्मजीवों को जुड़ने से रोकते हैं, जो बार्नाकल जैसे बड़े जीवों को जुड़ने से रोकता है। बड़े जीवों को जोड़ने के लिए एक बायोफिल्म की आवश्यकता होती है, जो प्रोटीन, पॉलिसैक्राइड और सूक्ष्मजीवों से बनी होती है।

गैर-विषाक्त एंटी-स्टिकिंग कोटिंग्स सूक्ष्मजीवों के जुड़ाव को रोकती हैं और इस प्रकार बायोसाइड्स के उपयोग को रोकती हैं। ये कोटिंग्स आमतौर पर कार्बनिक पॉलिमर पर आधारित होती हैं।[19]

गैर विषैले एंटी-फाउलिंग कोटिंग्स के दो वर्ग हैं। सबसे आम वर्ग कम घर्षण और कम सतह ऊर्जा पर निर्भर करता है। कम सतह ऊर्जा के परिणामस्वरूप जल विरोधी सतहें बनती हैं। ये कोटिंग्स एक चिकनी सतह बनाती हैं, जो बड़े सूक्ष्मजीवों के जुड़ाव को रोक सकती हैं। उदाहरण के लिए, fluoropolymers और सिलिकॉन कोटिंग्स का आमतौर पर उपयोग किया जाता है।[20] ये कोटिंग्स पारिस्थितिक रूप से निष्क्रिय हैं लेकिन इनमें यांत्रिक शक्ति और दीर्घकालिक स्थिरता की समस्या है। विशेष रूप से, कुछ दिनों के बाद बायोफिल्म्स (कीचड़) सतहों को कवर कर सकती है, जो रासायनिक गतिविधि को दबा देती है और सूक्ष्मजीवों को जुड़ने की अनुमति देती है।[1] इन कोटिंग्स के लिए वर्तमान मानक पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन या पीडीएमएस है, जिसमें सिलिकॉन और ऑक्सीजन परमाणुओं की दोहराई जाने वाली इकाइयों से बनी एक गैर-ध्रुवीय रीढ़ होती है।[21] पीडीएमएस की गैर-ध्रुवीयता बायोमोलेक्यूल्स को इंटरफेशियल ऊर्जा को कम करने के लिए इसकी सतह पर आसानी से सोखने की अनुमति देती है। हालाँकि, PDMS में लोच का कम मापांक भी होता है जो 20 समुद्री मील से अधिक की गति पर दूषित जीवों को छोड़ने की अनुमति देता है। जहाज की गति पर प्रभावशीलता की निर्भरता धीमी गति से चलने वाले जहाजों या बंदरगाह में महत्वपूर्ण मात्रा में समय बिताने वाले जहाजों पर पीडीएमएस के उपयोग को रोकती है।[2]

गैर विषैले एंटीफ्लिंग कोटिंग्स का दूसरा वर्ग हाइड्रोफिलिक कोटिंग्स हैं। वे प्रोटीन और सूक्ष्मजीवों को जोड़ने के लिए जल निकालने के ऊर्जावान दंड को बढ़ाने के लिए उच्च मात्रा में जलयोजन पर भरोसा करते हैं। इन कोटिंग्स के सबसे आम उदाहरण अत्यधिक हाइड्रेटेड ज़्विटरियन्स पर आधारित हैं, जैसे ग्लाइसिन बीटािन और पॉलीसल्फोबेटाइन। ये कोटिंग्स भी कम घर्षण वाली होती हैं, लेकिन कुछ लोग इन्हें हाइड्रोफोबिक सतहों से बेहतर मानते हैं क्योंकि ये बैक्टीरिया को जुड़ने से रोकते हैं, बायोफिल्म के निर्माण को रोकते हैं।[22] ये कोटिंग्स अभी तक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नहीं हैं और पर्यावरण की दृष्टि से सुरक्षित बायोमिमेटिक जहाज कोटिंग्स विकसित करने के लिए नौसेना अनुसंधान कार्यालय द्वारा एक बड़े प्रयास के हिस्से के रूप में डिजाइन की जा रही हैं।[4]


बायोसाइड्स
Main articles: Biocide and Biomimetic antifouling coating

बायोसाइड्स रासायनिक पदार्थ होते हैं जो बायोफ़ूलिंग के लिए जिम्मेदार सूक्ष्मजीवों को मारते हैं या रोकते हैं। बायोसाइड को आम तौर पर पेंट के रूप में, यानी भौतिक सोखने के माध्यम से लागू किया जाता है। बायोसाइड्स बायोफिल्म के निर्माण को रोकते हैं।[1] अन्य जैवनाशक जैव ईंधन में बड़े जीवों, जैसे शैवाल, के लिए विषैले होते हैं। पूर्व में, तथाकथित tributyltin (टीबीटी) यौगिकों का उपयोग बायोसाइड्स (और इस प्रकार एंटी-फाउलिंग एजेंट) के रूप में किया जाता था। टीबीटी सूक्ष्मजीवों और बड़े जलीय जीवों दोनों के लिए विषाक्त हैं।[23] अंतर्राष्ट्रीय समुद्री समुदाय ने ऑर्गेनोटिन-आधारित कोटिंग्स के उपयोग को चरणबद्ध तरीके से समाप्त कर दिया है। रेफरी>"दूषण रोधी प्रणालियाँ".</ref>ऑर्गेनोटिन यौगिकों का प्रतिस्थापन डाइक्लोरूओक्टाइलिसोथियाज़ोलिनोन है। हालाँकि, यह यौगिक समुद्री जीवों के लिए व्यापक विषाक्तता से भी ग्रस्त है।

अल्ट्रासोनिक एंटीफ्लिंग

Main article: Ultrasonic antifouling

अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर को छोटी से मध्यम आकार की नावों के पतवार में या उसके आसपास लगाया जा सकता है। अनुसंधान से पता चला है कि ये प्रणालियाँ पतवार के माध्यम से आस-पास के जल में अल्ट्रासोनिक तरंगों के विस्फोट को शुरू करके, शैवाल और अन्य सूक्ष्मजीवों को मारकर या विकृत करके, गंदगी को कम करने में मदद कर सकती हैं जो गंदगी अनुक्रम की शुरुआत करते हैं। सिस्टम लकड़ी की पतवार वाली नावों, या लकड़ी या फोम जैसी नरम कोर वाली मिश्रित सामग्री वाली नावों पर काम नहीं कर सकता है। ये प्रणालियाँ शैवाल के खिलने को नियंत्रित करने के लिए सिद्ध तकनीक पर आधारित हैं।[24]


ऊर्जा विधियाँ

स्पंदित लेजर विकिरण का उपयोग आमतौर पर डायटम के विरुद्ध किया जाता है। प्लाज़्मा पल्स तकनीक ज़ेबरा मसल्स के खिलाफ प्रभावी है और उच्च-वोल्टेज बिजली के साथ जल की माइक्रोसेकंड-अवधि की ऊर्जा के साथ जीवों को आश्चर्यजनक या मारने का काम करती है।[8]

इसी तरह, शैवाल निर्माण के खिलाफ प्रभावी होने वाली एक और विधि पाइपों में संक्षिप्त उच्च-ऊर्जा ध्वनिक दालों को उछालती है।[25]


अन्य विधियाँ

एक्सचेंजर उपकरण और पाइपों के उपचार के लिए समय-समय पर गर्मी का उपयोग करने के नियमों का उपयोग 30 मिनट के लिए 105 डिग्री फ़ारेनहाइट (40 डिग्री सेल्सियस) पर जल का उपयोग करके बिजली संयंत्र शीतलन प्रणालियों से मसल्स को हटाने के लिए सफलतापूर्वक किया गया है।[26]

चिकित्सा उद्योग जैव ईंधन से जुड़े जैव-भार संबंधी मुद्दों को संबोधित करने के लिए विभिन्न प्रकार की ऊर्जा विधियों का उपयोग करता है। आटोक्लेव में आमतौर पर एक चिकित्सा उपकरण को 15-20 मिनट के लिए 121°C (249°F) तक गर्म करना शामिल होता है। अल्ट्रासोनिक सफाई, यूवी प्रकाश, और रासायनिक वाइप-डाउन या विसर्जन का उपयोग विभिन्न प्रकार के उपकरणों के लिए भी किया जा सकता है।

ऑपरेटिंग रूम, आईसीयू, आइसोलेशन रूम, जैविक विश्लेषण प्रयोगशाला और अन्य उच्च-संदूषण-जोखिम वाले क्षेत्रों में उपयोग किए जाने वाले चिकित्सा उपकरणों में कमरों में नकारात्मक दबाव (निरंतर निकास) होता है, सख्त सफाई प्रोटोकॉल बनाए रखते हैं, बिना पंखे वाले उपकरण की आवश्यकता होती है, और अक्सर पर्दे वाले उपकरण होते हैं सुरक्षात्मक प्लास्टिक में.[27]

पराबैंगनी#उपप्रकार विकिरण गैर-संपर्क, गैर-रासायनिक समाधान है जिसका उपयोग विभिन्न उपकरणों में किया जा सकता है। यूवीसी रेंज में विकिरण बैक्टीरिया, वायरस और अन्य रोगाणुओं में डीएनए को निष्क्रिय करके बायोफिल्म निर्माण को रोकता है। बायोफिल्म निर्माण को रोकना बड़े जीवों को उपकरण से जुड़ने से रोकता है और अंततः इसे निष्क्रिय कर देता है।[28]


इतिहास

जब से मनुष्य महासागरों में नौकायन कर रहे हैं, बायोफ़ूलिंग, विशेष रूप से जहाजों की, एक समस्या रही है।[29] गंदगी का मुकाबला करने के प्रयासों का सबसे पहला प्रमाण, और इस प्रकार ज्ञान का सबसे पहला प्रमाण, गंदगी-रोधी समाधान के रूप में पिच और तांबे की परत का उपयोग है, जिसका श्रेय प्राचीन समुद्री यात्रा करने वाले देशों, जैसे कि फोनीशियन और Carthaginians (1500-) को दिया गया था। 300BC). मोम, टार और गिलसोनाइट का उपयोग प्राचीन काल से ही किया जाता रहा है।[29] 412 ईसा पूर्व का अरामी अभिलेख एक जहाज के तल को आर्सेनिक, तेल और सल्फर के मिश्रण से लेपित करने के बारे में बताता है।[30] रात का खाना परिष्कृत में, एथेन्यूस ने सिरैक्यूज़ के हिरोन (मृत्यु 467 ईसा पूर्व) के महान जहाज के निर्माण में किए गए दूषण विरोधी प्रयासों का वर्णन किया।[31]

प्लूटार्क द्वारा जहाज की गति पर फाउलिंग के प्रभाव के बारे में दर्ज की गई व्याख्या इस प्रकार है: जब खरपतवार, रिसना और गंदगी इसके किनारों पर चिपक जाती है, तो जहाज का स्ट्रोक अधिक कुंठित और कमजोर होता है; और जल, इस चिपचिपे पदार्थ पर आकर, इतनी आसानी से इससे अलग नहीं होता; और यही कारण है कि वे आमतौर पर अपने जहाजों को शांत करते हैं।[32]

18वीं शताब्दी से पहले, विभिन्न दूषणरोधी तकनीकों का उपयोग किया जाता था, जिसमें तीन मुख्य पदार्थों का उपयोग किया जाता था: सफेद पदार्थ, ट्रेन का तेल (व्हेल तेल), रोसिन और गंधक का मिश्रण; काला सामान, टार और राल का मिश्रण; और भूरे रंग का सामान, जो कि काले सामान में केवल सल्फर मिलाया गया था।[33] इनमें से कई मामलों में, इन उपचारों का उद्देश्य अस्पष्ट है। इस बात पर विवाद है कि क्या इनमें से कई उपचार वास्तविक एंटी-फाउलिंग तकनीक थे, या क्या, जब उनका उपयोग सीसा और लकड़ी की शीथिंग के साथ संयोजन में किया गया था, तो उनका उद्देश्य केवल लकड़ी-बोरिंग जहाज़ का कीड़ा का मुकाबला करना था।

टोरेस जलडमरूमध्य पर जहाज किनारे पर लाए गए और पतवार की सफाई की तैयारी में सावधानी बरती गई

1708 में, चार्ल्स पेरी (यात्री) ने स्पष्ट रूप से एक एंटी-फाउलिंग डिवाइस के रूप में तांबे तांबे की परत का सुझाव दिया था, लेकिन पहला प्रयोग 1761 तक एचएमएस अलार्म (1758) की शीथिंग के साथ नहीं किया गया था, जिसके बाद कई जहाजों की तली और किनारों को तोड़ दिया गया। कीलें तांबे की प्लेटों से मढ़ी हुई थीं।[29]

तांबे ने पतवार को कीड़ों के आक्रमण से बचाने और खरपतवार की वृद्धि को रोकने में अच्छा प्रदर्शन किया, क्योंकि जल के संपर्क में आने पर, तांबे ने एक जहरीली फिल्म बनाई, जो मुख्य रूप से oxychloride से बनी थी, जिसने इन समुद्री जीवों को डरा दिया। इसके अलावा, चूंकि यह फिल्म थोड़ी घुलनशील थी, इसलिए यह धीरे-धीरे धुल गई, जिससे समुद्री जीवन के लिए जहाज से जुड़ने का कोई रास्ता नहीं बचा।

लगभग 1770 से, शाही नौसेना ने पूरे बेड़े के निचले हिस्से को तांबे से ढंकना शुरू कर दिया और अंत तक लकड़ी के जहाजों का उपयोग जारी रखा। यह प्रक्रिया इतनी सफल रही कि कॉपर-बॉटम शब्द का अर्थ कुछ ऐसा हो गया जो अत्यधिक भरोसेमंद या जोखिम मुक्त था।

19वीं शताब्दी में लोहे के पतवारों के उदय के साथ, लोहे के साथ गैल्वेनिक संक्षारण की परस्पर क्रिया के कारण तांबे की आवरण का उपयोग नहीं किया जा सका। एंटी-फाउलिंग पेंट की कोशिश की गई, और 1860 में, व्यापक उपयोग प्राप्त करने वाला पहला व्यावहारिक पेंट लिवरपूल में पेश किया गया था और इसे मैकइनेस हॉट प्लास्टिक पेंट के रूप में जाना जाता था।[29] इन उपचारों की सेवा अवधि कम थी, ये महंगे थे और आधुनिक मानकों के अनुसार अपेक्षाकृत अप्रभावी थे।[1]

बीसवीं सदी के मध्य तक, कॉपर ऑक्साइड-आधारित पेंट एक जहाज को 18 महीने तक या उष्णकटिबंधीय जल में कम से कम 12 महीने तक ड्राईडॉक से बाहर रख सकते थे।[29]कम सेवा जीवन विषाक्त पदार्थों के तेजी से निक्षालन और कम विषैले लवणों में रासायनिक रूपांतरण के कारण था, जो एक पपड़ी के रूप में जमा हो गया था जो पपड़ी के नीचे की परत से सक्रिय क्यूप्रस ऑक्साइड के आगे निक्षालन को रोक देगा।[34]

1960 के दशक में सेल्फ-पॉलिशिंग पेंट्स ने एक बड़ी सफलता हासिल की, जो धीरे-धीरे हाइड्रोलिसिस करता है और धीरे-धीरे विषाक्त पदार्थों को बाहर निकालता है। इन पेंट्स में ऑर्गेनोटिन रसायन (टिन-आधारित) बायोटॉक्सिन जैसे ट्रिब्यूटिल्टिन ऑक्साइड (टीबीटी) का इस्तेमाल किया गया और ये चार साल तक प्रभावी रहे। इन बायोटॉक्सिन को बाद में अंतर्राष्ट्रीय समुद्री संगठन द्वारा प्रतिबंधित कर दिया गया जब उन्हें विभिन्न जीवों के लिए बहुत जहरीला पाया गया।[35][36] विशेष रूप से टीबीटी को समुद्र में जानबूझकर छोड़ा गया अब तक का सबसे जहरीला प्रदूषक बताया गया है।[23]

ऑर्गेनोटिन विषाक्त पदार्थों के विकल्प के रूप में, एब्लेटिव या सेल्फ पॉलिशिंग पेंट्स में सक्रिय एजेंट के रूप में तांबे में नए सिरे से दिलचस्पी बढ़ी है, रिपोर्ट की गई सेवा 5 साल तक रहती है; फिर भी अन्य विधियाँ जिनमें कोटिंग्स शामिल नहीं हैं। आधुनिक चिपकने वाले गैल्वेनिक संक्षारण पैदा किए बिना स्टील के पतवारों पर तांबा मिश्र धातुओं के अनुप्रयोग की अनुमति देते हैं। हालाँकि, तांबा अकेले डायटम और शैवाल प्रदूषण के प्रति प्रतिरोधी नहीं है। कुछ अध्ययनों से संकेत मिलता है कि तांबा अस्वीकार्य पर्यावरणीय प्रभाव भी प्रस्तुत कर सकता है।[37]

जैव ईंधन का अध्ययन 19वीं सदी की शुरुआत में हम्फ्री डेवी के प्रयोगों के साथ शुरू हुआ, जिसमें तांबे की प्रभावशीलता को उसकी विलेय दर से जोड़ा गया था।[29]1930 के दशक में सूक्ष्म जीवविज्ञानी क्लाउड ज़ोबेल ने दिखाया कि जीवों का जुड़ाव कार्बनिक यौगिकों के सोखने से पहले होता है, जिन्हें अब बाह्य कोशिकीय बहुलक पदार्थ कहा जाता है।[38][39]

शोध की एक प्रवृत्ति वेटेबिलिटी और एंटी-फाउलिंग प्रभावशीलता के बीच संबंधों का अध्ययन है। अन्य प्रवृत्ति नई कार्यात्मक सामग्रियों की प्रेरणा के रूप में जीवित जीवों का अध्ययन है। उदाहरण के लिए, समुद्री जानवरों द्वारा अपनी त्वचा पर जैव-ईंधन को रोकने के लिए उपयोग की जाने वाली क्रियाविधि।[40]

द्रवीकृत बिस्तर रिएक्टरों के लिए बेहतर एंटीफ्लिंग सतहों में सामग्री अनुसंधान से पता चलता है कि पॉलीविनाइल क्लोराइड (पीवीसी), उच्च घनत्व पॉलीथीन और पॉलिमिथाइल मेथाक्रायलेट (प्लेक्सीग्लास) जैसे कम गीले प्लास्टिक बैक्टीरिया के आसंजन और उनके जल विरोधी के प्रतिरोध के बीच एक उच्च सहसंबंध प्रदर्शित करते हैं।[41]

जीवों द्वारा उपयोग किए जाने वाले बायोटॉक्सिन के अध्ययन से कई प्रभावी यौगिकों का पता चला है, जिनमें से कुछ सिंथेटिक यौगिकों से अधिक शक्तिशाली हैं। भैंस , बुफ़ोटॉक्सिन , टीबीटी से 100 गुना अधिक शक्तिशाली पाया गया, और बार्नाकल के खिलाफ निपटान विरोधी गतिविधि में 6,000 गुना अधिक प्रभावी पाया गया।[42]

एंटीफ्लिंग के लिए एक दृष्टिकोण में पॉलीथीन ग्लाइकॉल (पीईजी) के साथ सतहों को कोटिंग करना शामिल है।[43] सतहों पर खूंटी की श्रृंखला बढ़ाना चुनौतीपूर्ण है। इस समस्या का समाधान उन तंत्रों को समझने से हो सकता है जिनके द्वारा मसल्स समुद्री वातावरण में ठोस सतहों का पालन करते हैं। मसल्स जैवचिपकने वाला या एमएपी का उपयोग करते हैं।[44] पीईजी कोटिंग्स का सेवा जीवन भी संदिग्ध है।

यह भी देखें

संदर्भ

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