航標(biāo)器材綠色環(huán)保特征分析
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摘要：長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展要走生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展之路，建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的綠色航道意義重大。航標(biāo)是重要的航道基礎(chǔ)設(shè)施，航標(biāo)綠色環(huán)保是綠色航道建設(shè)的基礎(chǔ)。本文對常見的航標(biāo)器材的材質(zhì)進(jìn)行解剖分析，對其綠色環(huán)保特征進(jìn)行分析研究，以對目前常見的航標(biāo)器材提出選材、回收和優(yōu)化建議。
關(guān)鍵詞：綠色航道；航標(biāo)；綠色航標(biāo)器材
生態(tài)文明建設(shè)是國家“十四五”規(guī)劃的重要內(nèi)容，“十四五”規(guī)劃明確生態(tài)文明建設(shè)要實現(xiàn)新進(jìn)步，能源資源利用率大幅提高，生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善。近年來，隨著中國水運經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，船舶流量提高等因素的作用，航標(biāo)數(shù)量也在不斷增加。航標(biāo)經(jīng)歷了快速的發(fā)展，無論在管理水平還是科技實力都得到了很大的提升，但仍面臨著綠色節(jié)能環(huán)保背景下兩個轉(zhuǎn)型的命題，即從過去的以航標(biāo)建設(shè)為主向建、管、養(yǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，從建設(shè)上重視規(guī)模向優(yōu)化布局、提高質(zhì)量、新技術(shù)新材料運用并重轉(zhuǎn)變。因此，航標(biāo)器材要向更加綠色節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，進(jìn)而更好地造福航運經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會發(fā)展。
1常見岸標(biāo)及浮標(biāo)現(xiàn)狀
長江上常見的岸標(biāo)一般有玻璃鋼塔形岸標(biāo)、鋼質(zhì)桿形岸標(biāo)、鋁合金塔形岸標(biāo)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的燈塔等多種類型，岸標(biāo)的大小按高度有4.8米、5.6米、7.5米、8.5米、10米、15米等多種情況。長江上常見的浮標(biāo)一般有鋼質(zhì)標(biāo)志船、鋼質(zhì)浮鼓，標(biāo)志船的大小按長度有6.7米、10米、15米等常見類型，浮鼓的大小按直徑有Φ2400、Φ3050、Φ6000等類型。
2航標(biāo)器材現(xiàn)狀
2.1航標(biāo)燈器
隨著科技的不斷發(fā)展，航標(biāo)燈器的發(fā)展經(jīng)歷了從煤油燈、傳統(tǒng)燈泡到LED燈器等各個階段，目前在用的目視航標(biāo)燈一般均為LED燈珠的燈器，按照類型主要分為太陽能一體化航標(biāo)燈和傳統(tǒng)分體式航標(biāo)燈兩種。傳統(tǒng)航標(biāo)燈由菲涅爾透鏡、底座、微電腦集成閃光儀、LED航標(biāo)光源、日光閥開關(guān)5部分組成。菲涅爾透鏡與蓋板采用不銹鋼螺釘連接而成，蓋板與底座也采用不銹鋼螺栓連接。太陽能一體化航標(biāo)燈由太陽能電池、免維護(hù)蓄電池、菲涅爾透鏡、底座、微電腦集成閃光儀、LED航標(biāo)光源、日光閥開關(guān)7個部分組成。共七塊太陽能電池板，其中六塊太陽能電池鑲嵌在底座上成六邊形結(jié)構(gòu)，一塊圓形太陽能電池板安裝在透鏡的頂部。菲涅爾透鏡與蓋板采用不銹鋼螺釘連接而成，蓋板與底座也采用不銹鋼螺栓連接。免維護(hù)蓄電池置于底座內(nèi)。內(nèi)芯由微電腦集成閃光儀、日光開關(guān)組成，內(nèi)盒上方裝LED航標(biāo)光源。
2.2航標(biāo)電源
分體式航標(biāo)燈需配合航標(biāo)電源使用。大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的二次電池主要有鉛酸蓄電池、鎘鎳電池、氫鎳電池和鋰離子電池。鎘鎳電池含有劇毒元素鎘，已逐步被其他電池所替代。目前常見的航標(biāo)電池有三種：二次電池鉛酸蓄電池、鋰離子電池；一次性電池鋅空干電池，按照電壓分一般有2V、4.2V、4.5V、6V、12V等多種類型。
2.3航標(biāo)標(biāo)體
常見的航標(biāo)標(biāo)體一般有錐形標(biāo)體、罐形標(biāo)體、球形標(biāo)體及其他形狀的標(biāo)體，按照顏色分一般有白色、紅色、黃色、黑色等，其材質(zhì)在內(nèi)河不同地方有木質(zhì)、鐵質(zhì)、塑料、PE材料、鋁合金等多種類型。
2.4錨石
最早期時，航道維護(hù)人員設(shè)置航標(biāo)時，均是在河流兩旁的自然岸坡上選取一定大小的天然石頭用作錨石。隨著時代逐步發(fā)展和標(biāo)志船逐步大型化，河邊上可用的石頭越來越少。環(huán)保要求和人們的環(huán)保意識也逐步提高，因此開始出現(xiàn)人工制作的錨石。根據(jù)航標(biāo)設(shè)置的需求，錨石一般要求具有一定的重量，確保有足夠的抓力能夠穩(wěn)定住標(biāo)志船。對航道維護(hù)水深要求較高的河段，例如葛洲壩三江航道、大江航道，當(dāng)錨石無法收回時，留在水中對通航安全有一定的影響。因此此類航道，對錨石高度還有要求，應(yīng)盡可能降低錨石高度。目前長江上在用的錨石一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，只有大小和形狀的差別。
3航標(biāo)器材綠色環(huán)保特征分析
3.1岸標(biāo)塔體
玻璃鋼材質(zhì)的岸標(biāo)塔體主體采用（FRP）材料，主要部件全部采用玻璃鋼磨具制造，塔身各部件均采用熱鍍鋅扁鐵壓條和熱鍍鋅緊固螺栓連接。玻璃鋼外表層涂二度膠衣樹脂，以防主體材料老化，配上色漿以標(biāo)示標(biāo)體顏色。玻璃鋼材質(zhì)的岸標(biāo)塔體具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕、隔熱、電絕緣性能好，但也具有以下明顯的環(huán)保方面的缺點：一是膠衣樹脂壽命一般為3-5年，3至5年后膠衣老化褪色，很難進(jìn)行修復(fù)，需返廠重新涂裝膠衣樹脂，代價與成本過高。膠衣老化后保守維護(hù)的方式一般為在膠衣外層涂刷油漆，同樣會造成環(huán)境污染。二是玻璃鋼用熱固性樹脂制造的，它不易降解、分化及回收，隨著產(chǎn)量的增加，廢舊玻璃鋼制品處理會出現(xiàn)較大問題。鋼質(zhì)桿形岸標(biāo)主要優(yōu)點是標(biāo)體小、輕便，易在懸崖峭壁等地形條件受限的地方安裝，主要的缺點是航標(biāo)的外觀較小，在導(dǎo)航效果上不如塔型岸標(biāo)，標(biāo)體外觀維護(hù)為涂刷油漆，對環(huán)境存在一定程度的污染。岸標(biāo)塔體的燈樁和頂標(biāo)采用鋁合金材質(zhì)，為新型建筑材料可替代木材和鋼材，被認(rèn)為是未來綠色建筑的發(fā)展方向。由于具有強(qiáng)度高、重量輕、質(zhì)量高、穩(wěn)定性好、平均使用成本低、便于拆裝、承載力高、良好的焊接性能和耐蝕性能以及加工性能優(yōu)良等特點，同時也是一種可再生利用，綠色節(jié)能環(huán)保的材料，是未來維持可持續(xù)發(fā)展的一種重要建筑材料。鋁合金材質(zhì)的塔標(biāo)可以參照汽車等在外涂裝氟碳烤漆，氟碳烤漆的壽命一般在10年以上。一般情況下，鋁合金塔標(biāo)外不需要塔體進(jìn)行刷漆補(bǔ)色，減少了油漆對環(huán)境的污染。唯一不足的是，氟碳烤漆生產(chǎn)過程中對環(huán)境存在污染，但這是一次性的，在航標(biāo)維護(hù)管理的過程中不會造成二次污染。
3.2浮標(biāo)浮具
標(biāo)志船和浮鼓的主要材料目前使用最多的仍然是鋼材，內(nèi)外用油漆涂色。浮具每年日常維護(hù)保養(yǎng)的方式主要為對船體進(jìn)行維修保養(yǎng)，對水線以上或者全船進(jìn)行油漆，存在一定程度的環(huán)境污染。
3.3航標(biāo)燈器
無論是分體式航標(biāo)燈還是太陽能一體化航標(biāo)燈，實際都是一種電子產(chǎn)品。航道部門多年來采購的航標(biāo)燈，一部分因超過使用壽命期而自然報廢，一部分因使用過程中撞擊而被破壞，無法維修使用，這些廢舊毀損的航標(biāo)燈會給環(huán)境造成一定的影響。如果不按規(guī)定程序報廢，隨便丟棄，造成環(huán)境中的固體廢棄物污染；航標(biāo)燈產(chǎn)品所用的材料幾乎是不可降解的工程材料，應(yīng)加以回收利用。
3.4航標(biāo)電源
3.4.1鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池具有可重復(fù)使用，體積小，重量大，使用安全，造價低等優(yōu)點。鉛酸電池的主要材料為氧化鉛、金屬鉛、濃硫酸、塑料、玻璃、其他金屬等。鉛是鉛酸蓄電池的主要原材料，鉛占電池質(zhì)量的60%以上，存在較高的鉛污染風(fēng)險。廢電池的電解酸液中含有大量的鉛元素，回收處置不當(dāng)會對土壤和水源造成污染，對空氣、生態(tài)平衡造成破壞，還會引發(fā)人體代謝、生殖及神經(jīng)等方面的疾病。人體鉛含量一旦超標(biāo)，會導(dǎo)致智力下降，誘發(fā)兒童的惡性腫瘤，甚至導(dǎo)致死亡。
3.4.2鋅空干電池空氣電極的結(jié)構(gòu)比通常的金屬氧化物電極要更復(fù)雜；空氣電極工作時需暴露于空氣中，電解液會蒸發(fā)或被空氣中二氧化碳碳酸鹽化，而限制了電池的壽命；鋅空氣電池作為二次電池，其充放電循環(huán)數(shù)還較低，作為航標(biāo)電池只能一次性使用更換。鋅空干電池的使用壽命較低，再生性不如其他電源。
3.4.3磷酸鐵鋰電池目前常用的航標(biāo)鋰電池一般為磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰電池包原材料生產(chǎn)主要有四個，分別是正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜。正極材料最常用的材料有鈷酸鋰，錳酸鋰，磷酸鐵鋰和三元材料(鎳鈷錳的聚合物)。正極材料占比在60%以上。負(fù)極材料主要以天然石墨和人造石墨為主。隔膜材料主要是以聚乙烯、聚丙烯為主的聚烯烴類隔膜。電解液一般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料。磷酸鐵鋰電池具有循環(huán)壽命更長，安全性高，環(huán)境污染較少等特點。但鋰電池的回收一定要交由專業(yè)單位來進(jìn)行，隨意丟棄仍然存在污染環(huán)境風(fēng)險。
4結(jié)語
經(jīng)過逐年的發(fā)展，長江上的航標(biāo)器材選用的材料均是目前較為先進(jìn)和主流的材料，已經(jīng)逐步與主流行業(yè)相適應(yīng)，且大部分材料都較為綠色環(huán)保，循環(huán)和再生性較好。但新型材料在內(nèi)河的普及度還不高，特別是浮標(biāo)材料還欠缺對新材料的嘗試，浮標(biāo)維護(hù)工藝還較落后，航標(biāo)器材的回收和利用還沒有配套的管理規(guī)定。建議各航道部門對浮標(biāo)新材料、新工藝進(jìn)行進(jìn)一步探索和研究，同時出臺航標(biāo)器材回收和利用方面的規(guī)定。綠色航標(biāo)是實現(xiàn)綠色航道的基礎(chǔ)，是建設(shè)生態(tài)友好型長江生態(tài)航道的一部分，對航標(biāo)器材進(jìn)行不斷探索和研究，契合生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展主題。
作者：王雪蓉 桑瀟 徐云航 崔冬蕾 單位：長江三峽通航管理局