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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。傳統防腐涂料有刺鼻的味道，而且可能含有毒性，既污染生態又壽命有限。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年研發的“海洋混凝土工程固著生物防腐蝕與生態修復一體化關鍵技術”從全球眾多成果中脫穎而出，斬獲首屆聯合國“海洋十年”海洋生態保護修復大賽創新技術賽道“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十億噸碳排放，使牡蠣礁等關鍵生態系統加速退化，海洋生態的“腎臟功能”瀕臨衰竭。傳統海洋開發模式的弊端愈發凸顯。

“用技術手段讓海洋固著生物發揮防護作用，既能修復生態，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“生態系統工程師”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，在全球首創基于牡蠣的海洋混凝土工程高耐久與生態修復一體化技術。這項技術讓“牡蠣軍團”化身“海洋衛士”，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”，實現了從“以混凝土征服海洋”到“打造海洋生命新發源地”的理念革新。

“筑巢引鳳”：讓海洋衛士安家落戶

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”才能充分發揮防護效能。因此，如何吸引“牡蠣軍團”主動進駐目標區域構建防御體系，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勢種牡蠣的附著特性，結合海洋環境特點，研發出專用“牡蠣誘導劑”，配套推出生態混凝土、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，團隊創新性采用粉煤灰、礦渣等工農業固體廢棄物為原料，通過調控材料滲透性，為牡蠣幼蟲打造適宜生長的“溫床”，助其持續生長。這一突破實現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—生態修復—低碳/負碳—揮發性有機物零排放”的產業新范式。團隊研發的生態混凝土、水泥基涂料和附著基，兼具高效防腐與生態修復雙重優勢，其中水泥基涂料無揮發性有機物排放，實現全周期碳排放從“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，以及生態海岸、島礁工程、牡蠣礁修復、海洋生態治理和牡蠣養殖等領域，能保障海岸工程實現50年以上服役壽命。

“聚蠣為寶”：構筑海洋生態新景

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

與傳統技術相比，呂建福團隊的技術實現了生態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防護，為潮差區及水下區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、生態文旅業開辟了巨大市場空間。

作為聯合國“海洋十年”認證的創新技術，該成果精準契合海洋工程防腐、生態修復與水產養殖三大高需求市場。憑借“工程防護—生態修復—產業增效”的一體化優勢，未來通過技術與標準輸出，該技術有望打造全球海洋生態工程技術的“中國方案”，引領海洋綠色技術發展。截至目前，項目已斬獲船舶與海洋工程行業專利金獎等5項獎項、授權發明專利27項，其中含美日韓授權專利6項、授權辦登3項。