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为解决海洋生物污损问题，研究人员以海洋硅藻（Navicula incerta）为对象，研究 UV-C 对其生物膜的影响。结果表明，短剂量（10 min；1.86 J/cm2）UV-C 需更频繁使用，该研究为防污系统设计提供参考。
在广阔的海洋世界里，船舶、水下设施等常常被一层黏糊糊的东西困扰，这就是海洋生物膜。海洋生物膜由细菌、硅藻和微藻等组成，被包裹在胞外聚合物（EPS）矩阵中，是宏观污损的前体。它不仅会改变物体表面的形貌，增加水流阻力，导致船舶燃油消耗增加，还可能堵塞管道，造成生产损失和高昂的维护成本。传统的生物杀灭或化学防污方法存在诸多弊端，如产生有害副产物、导致微生物耐药等。而紫外线 C（UV-C）作为一种物理防污手段，逐渐受到关注。但目前对于 UV-C 如何影响生物膜，以及使用的时长和频率并不明确。为了解决这些问题，研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Biofilm》上。
研究人员使用北达科他州立大学海洋科学提供的海洋硅藻（Navicula incerta）进行了两项实验。主要技术方法包括：首先培养生物膜，将 5 mL 的N. incerta培养物接种到显微镜载玻片上，在特定条件下培养 48 小时形成生物膜；然后进行 UV-C 处理，使用 25 W Aqua UV-C（254 nm）灯对生物膜进行不同时长的照射；最后采用多种检测方法，如 XTT（2,3 - 双 -(2 - 甲氧基 - 4 - 硝基 - 5 - 磺苯基)-2H - 四唑 - 5 - 甲酰胺）检测细胞活力、结晶紫检测生物膜密度、叶绿素 a 检测生物膜恢复情况，并通过显微镜观察生物膜形态变化 。
单剂量 UV-C 暴露实验
研究人员对生物膜进行 10 分钟（1.86 J/cm2）、30 分钟（5.58 J/cm2）或 60 分钟（11.16 J/cm2）的单剂量 UV-C 照射。结果显示，1.86 J/cm2 剂量照射后，生物膜细胞活力和叶绿素 a 含量显著降低，但生物膜形成无明显变化，且照射后生物膜可恢复，6 天后叶绿素 a 含量显著增加；5.58 J/cm2 剂量照射使生物膜发育、细胞活力和叶绿素 a 均显著下降，生物膜恢复需 72 小时；11.16 J/cm2 剂量照射导致生物膜密度、细胞活力和叶绿素 a 大幅下降，48 小时后叶绿素 a 开始恢复，但仍低于初始水平。
UV-C 循环照射实验
根据单剂量实验的恢复结果，对N. incerta生物膜进行 UV-C 循环照射，设置 10:24、30:72 和 60:48（分钟开：小时关）的循环，每个循环进行 3 次。结果表明，1.86 J/cm2 循环中，细胞活力变化显著，叶绿素 a 浓度在第 6 天恢复约 90%；5.58 J/cm2 循环中，细胞活力显著变化，叶绿素 a 浓度虽有波动但总体差异不显著，第 6 天浓度大幅增加；11.16 J/cm2 循环中，细胞活力和叶绿素 a 均有显著变化，叶绿素 a 初始大幅降低，虽有恢复但仍低于初始浓度。
研究结论表明，UV-C 照射可有效抑制海洋硅藻生物膜生长，但生物膜具有一定的恢复能力。较低剂量的 UV-C 需要更频繁地使用才能维持对生物膜的抑制效果，而较长时间的 UV-C 照射能更持久地抑制生物膜恢复，可减少处理次数，从成本效益角度看更具优势。
在讨论部分，研究人员指出，本研究采用多种检测方法，明确了海洋生物膜对 UV-C 处理的反应。生物膜在 UV-C 处理后仍具有较高活力，可能与生物絮凝、DNA 修复机制以及硅藻的快速繁殖有关。此外，UV-C 可能影响生物膜的胞外基质，导致生物膜结构改变，类似年轻生物膜，这可能影响宏观污损生物的招募和定居 。不过，本研究是在实验室条件下进行的，自然环境中的生物膜更为复杂，后续需要在自然环境中进一步验证。
总的来说，这项研究为 UV-C 防污系统的设计提供了重要参考，为解决海洋生物污损问题开辟了新的方向，在平衡防污效果与运营成本方面具有重要意义，有望推动更高效、可持续的防污技术发展。
