地区：上海市 宝山区
关键词：中国科学院海洋研究所;青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司;中国船舶重工集团公司第七二五研究所
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004430
成果描述：
| 该项目是在多项国家自然科学基金和中国科学院知识创新工程重要方向项目等支持下完成的。在海洋环境中，海洋微生物在材料表面发生附着，形成生物膜，参与金属腐蚀过程。微生物的参与使水下腐蚀更为严重，某些海底油气管线发生穿孔泄露，造成海域污染，甚至危及人身安全。海洋环境下，海洋微生物影响的工程设施腐蚀是一个极其严重的经济与环境问题。开展海洋生物腐蚀规律与防护研究，对海洋工程设施腐蚀防护具有重要意义，对于海洋开发和中国国防建设具有重要价值。 海洋硫酸盐还原菌（SRB）是典型海洋腐蚀微生物之一，同时，SRB还与其它腐蚀微生物共同对腐蚀发生作用。围绕海洋微生物腐蚀的关键科学问题，从典型腐蚀微生物分离筛选、电活性SRB等电活性生物膜腐蚀机理等开展了较深入研究，提出了海洋微生物腐蚀的全新腐蚀机理。主要取得如下成果： 1、从海洋水下全浸区钢铁腐蚀锈层中，成功培养分离出若干与腐蚀密切相关的腐蚀微生物菌株：包括发现钢铁锈层内存在着SRB、铁还原细菌（IRB）及金属氧化细菌（MOB）等多种与腐蚀相关微生物。对微生物影响的钢铁腐蚀产物进行了较深入研究。在碳钢腐蚀产物中含有铁氧化物、硫酸盐绿锈和铁硫化物等腐蚀产物；不锈钢钝化膜发生氧化物到硫化物的转变，生成铁、铬和钼的硫化物。提出天然 海水钢铁腐蚀产物锈层铁氧化物到绿锈和铁硫化物的转化是一种微生物作用下的胞外生物矿化过程；铁硫化物作为半导体材料在微生物腐蚀中可能起重要作用。对金属氧化细菌的腐蚀规律开展了研究，首次观察到其对不锈钢钝化膜的脱铬腐蚀。 2、提出了电活性微生物的腐蚀机理，特别发现并实验验证了电活性SRB从电极获得电子加速腐蚀的机理。发现只有活的SRBDesulfovibriocaledoniensis存在才能够持续加速腐蚀的发生，SRB生物膜与电极存在直接或间接电连接，提出该细菌是一种“吃铁”的细菌。进一步发现SRB能够可逆催化氢的氧化还原，是一种电活性微生物。发现直接证据SRB能够从石墨电极和碳钢电极获取电子，建立了实验室条件下的电活性生物膜与电极电子传递研究的技术和装置。首次观察到天然海水生物膜引起石墨电极电位正移，海洋好氧生物膜是一种产电的电活性生物膜，提出了海洋生物膜与电极的电子传递机理的假说，海洋好氧生物膜将电子传递给电极，从而在腐蚀初期对腐蚀产生抑制作用。 3、开展了海泥环境中SRB对牺牲阳极保护材料的影响研究，提出微生物腐蚀能够加速牺牲阳极的自腐蚀消耗，为水下环境阴极保护设计提出了建议；首次将新型无毒杀菌剂应用于金属氧化细菌的腐蚀控制，发现该物质可杀灭细菌且显著降低腐蚀速率，为密闭系统的微生物腐蚀提供了技术途径；进一步将无毒杀菌剂引入复合金属镀层体系，提出了有机杀菌剂与金属镀层的共沉积机理，为开放体系的微生物腐蚀防护提供新思路。 上述研究成果曾在材料生物腐蚀国际会议（Biocorys2007)上受邀发表大会主题报告，并在ElectrochemistryCommunications、ElectrochimicaActa、Bioelectrochemistry、Corrosionscience、 Bioelectrochemistry等国际一流期刊上发表，所提交的8篇代表性论文被SCI论文他引139次，CSCD他引34次；单篇最高总他引60次，SCI他引55次。 |
