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微生物腐蝕殺菌劑研究進展

2021-11-05 13:32:12 作者：何勇君, 張?zhí)焖? 王海濤, 張斐, 李廣芳, 劉宏芳來源：中國腐蝕與防護學報分享至：

微生物腐蝕（MIC）是一種廣泛存在于油田、海洋、土壤、以及淡水環(huán)境中的腐蝕失效行為[1-4]。微生物直接或間接參與了金屬腐蝕的電化學過程，并顯著加快金屬的腐蝕速率，促進金屬材料服役失效。目前普遍認為微生物腐蝕與材料表面形成的生物膜密切相關，生物膜能夠為微生物的生長代謝提供合適條件，同時還能夠改變金屬界面的理化性質，進而影響金屬的腐蝕過程以及腐蝕產物的組成、結構、物理化學特性等[5-7]。與金屬腐蝕相關的微生物，主要有原核生物—細菌以及具有完整的細胞核的真核生物—真菌和藻類。目前關于微生物腐蝕的研究主要集中于與細菌相關的腐蝕，引起微生物腐蝕的細菌種類繁多，其中主要包括硫酸鹽還原菌（SRB）、鐵氧化菌（IOB）、產甲烷桿菌（Methanogens）、銅綠假單胞菌（PAE）和其他腐生菌等[8,9]。目前已經有大量的研究揭示細菌相關的微生物腐蝕行為及其腐蝕機理[5,10,11]。在實際生產中，細菌引起的微生物腐蝕主要出現(xiàn)在油田系統(tǒng)和海洋環(huán)境[12]。真菌和藻類等真核生物相關的微生物腐蝕目前的研究相對較少，然而真菌和藻類造成的腐蝕在實際生產和生活中非常普遍且危害嚴重。真菌腐蝕往往出現(xiàn)在潮濕有氧環(huán)境，引起金屬材料腐蝕的真菌主要以霉菌為主[13]，霉菌相關的微生物腐蝕常見于交通系統(tǒng)和航空航天設備中，在我國的高鐵動車組列車的車體腐蝕調查中發(fā)現(xiàn)，列車車廂底板和排水槽處出現(xiàn)嚴重的腐蝕現(xiàn)象且相應的腐蝕部位檢測到大量霉菌。淡水環(huán)境如湖泊和淡水管道等是藻類微生物腐蝕最容易發(fā)生的地方，水體富營養(yǎng)化是導致藻類爆發(fā)的重要原因，其中小球藻（Chlorella vulgaris）是一種能夠在富營養(yǎng)水體中對碳鋼和不銹鋼造成嚴重腐蝕的藻類微生物，研究[14]表明，在陽光的照射下，小球藻能顯著地促進碳鋼點蝕的發(fā)生。

目前提出的微生物腐蝕的防護方法眾多，但殺菌劑一直是實際應用中最為直接高效的防護方法[15,16]。殺菌劑（Bactericides）是用于防治由各種原微生物引起危害的化學藥劑的總稱，它通過殺死或抑制有害微生物進而解決金屬管道及設備腐蝕堵塞等問題。一直以來，SRB、鐵細菌和腐生菌等細菌是造成油田回注水系統(tǒng)腐蝕的主要原因之一，而殺菌劑是防止這類微生物腐蝕的重要方法[17]。我國油田每年都會向油田采出水中注入大量殺菌劑以抑制細菌引起的腐蝕和管道堵塞的發(fā)生。此外在原油輸送管道、汽柴油輸送管道、冷凝水管道等微生物腐蝕高發(fā)區(qū)殺菌劑的使用也是首選。對于霉菌和藻類引起的腐蝕，殺菌劑同樣也是經濟高效的防護方法[18]。無論是金屬設備的防霉處理還是富營養(yǎng)水體藻類的控制，相應的殺霉菌劑和殺藻劑也發(fā)揮著重要作用。

我國目前許多油田已經進入了二次采油階段，隨著油田采出水和回注水量的不斷增加，殺菌劑需求量也不斷提升。盡管需求量和投入量巨大，但殺菌劑的使用必須遵循以下科學原則[19]：（1）廣譜性，殺菌劑必須能夠對多種微生物具有強力的殺滅效果；（2）穿透性，殺菌劑具有穿透和擴散生物膜的能力；（3）經濟適用性；（4）可降解性。在實際應用中，殺菌劑的使用也同樣需要根據實際情況做具體決定，殺菌劑的使用首先要根據引起腐蝕的微生物的種類來確定，選擇針對性的殺菌劑是解決微生物腐蝕的關鍵。因此，在追求殺菌劑廣譜性的同時，其特異性和專一性同樣不可忽視。其次，單一種類殺菌劑的長期使用會促進微生物抗藥性的增強[20]，從而極大地削弱殺菌劑的效果，這就對探索殺菌劑混合使用的最佳配比和新型殺菌劑的研發(fā)速度提出了更高的要求[21]。最后，在開放性環(huán)境，殺菌劑幾乎不可能一次性完全殺滅所有微生物，因此微生物腐蝕在一定條件下必然會反復發(fā)生，導致殺菌劑往往需要長期持續(xù)的添加。

目前微生物腐蝕的防控和高效殺菌劑的研發(fā)還有諸多困難，實際生產中微生物腐蝕造成的損失日益突出，且殺菌劑在多領域需求不斷攀升，本文針對不同類型微生物—細菌、真菌和藻類所造成的腐蝕現(xiàn)象，結合近年來殺菌劑的發(fā)展方向，綜述了用于防控微生物腐蝕殺菌劑的研究進展，為微生物腐蝕防護和殺菌劑的研究和合理使用提供了參考。

1 細菌誘導的腐蝕與殺菌劑

油氣田采出水和回注水以及工業(yè)冷卻水系統(tǒng)是細菌引起的微生物腐蝕高發(fā)區(qū)[22]，同樣也是殺菌劑投入和使用最多的位置。油田水具有的較高礦化度和溫度以及管道中的缺氧、垢下等環(huán)境使得SRB成為油田環(huán)境下對腐蝕促進作用最大的細菌之一。此外，油田環(huán)境下還存在的好氧菌如IOB等，不僅促進碳鋼管道的腐蝕，其新陳代謝過程會消耗環(huán)境中的氧氣為其典型的共生細菌SRB提供合適的生長代謝環(huán)境，與SRB產生協(xié)同效應加劇基體材料腐蝕失效[23]。殺菌劑作為簡單高效的防護方法廣泛應用于國內外許多油氣田和工業(yè)冷卻水系統(tǒng)，因此，本文側重介紹油田采出水和工業(yè)冷卻水環(huán)境中用于防控細菌腐蝕的殺菌劑研究進展。

1.1 季銨鹽類殺菌劑

季銨鹽殺菌劑作為一種最常用且有效的陽離子殺菌劑，在工業(yè)循環(huán)冷卻水和油田注水系統(tǒng)中有著廣泛的應用。季銨鹽殺菌劑不僅具有高效的殺菌效果，還可以與其他殺菌劑復配，增強其它成分的殺菌作用，同時展現(xiàn)出一定的緩蝕效果[24,25]。季銨鹽殺菌劑還能夠剝離附著在管道內壁的生物膜，對于管道內黏泥和生物膜下的細菌也能起到較好的殺滅效果。季銨鹽殺菌劑殺菌原理是陽離子通過靜電力、氫鍵力以及表面活性劑分子與蛋白質分子間的疏水結合等作用[26]，吸附帶負電的細菌體，聚集在細胞壁上，產生室阻效應，導致細菌生長受抑而死亡。其疏水烷基還能與細菌細胞的親水基作用，影響膜的通透性[27]，發(fā)生溶胞作用，破壞細胞結構，引起細胞的溶解和死亡[28]。

油田中常規(guī)的季銨鹽類殺菌劑如十二烷基二甲基芐基氯化銨、Gemini型殺菌劑[29]、十二烷基三甲基氯化銨、雙咪唑啉環(huán)的溴化季銨鹽等已被廣泛應用并取得理想的殺菌效果。其中十二烷基二甲基芐基氯化銨，又名苯扎氯銨（BKC），作為一種典型的季銨鹽類殺菌劑被相關研究者重視，Liu等[30]研究表明，苯扎氯銨（質量分數80%）在含飽和CO2的油田采出水中對SRB的最低殺菌濃度為40 mg/L，當苯扎氯銨濃度達到80 mg/L時，油田水中的SRB幾乎已經檢測不到，在此濃度下，苯扎氯銨還降低了碳鋼的腐蝕速率。一些研究表明，有機硅季銨鹽（OSA）在弱堿性條件下能夠抑制SRB的生長，Etim等[31]研究了OSA對碳鋼在含有SRB的模擬混凝土孔隙液中的腐蝕，結果表明OSA高效的抑菌效果減低了SRB對碳鋼的腐蝕。然而，單季銨鹽殺菌劑在實際應用中往往存在一定的缺陷，當持續(xù)使用單季銨鹽類殺菌劑時，其使用效果會由于微生物產生耐藥性而下降。相比與單季銨鹽殺菌劑，雙季銨鹽由于分子中具有雙倍的官能團，其殺菌性能顯著優(yōu)于相應的單季銨鹽產品從而引起研究者的重視。雙子殺菌劑（Gemini biocide）是一種由兩個傳統(tǒng)的殺菌劑分子結合所形成的一種新型殺菌劑。雙子季銨鹽殺菌劑由兩個親水基團、兩個疏水基團和一個連接基團構成[29]，分子結構中的連接基團將兩個單鏈季銨鹽結合，從而使得雙子季銨鹽在提升殺菌性能的同時還具有良好的水溶性。雙子季銨鹽殺菌劑在化工和水處理領域應用廣泛[32]，其高效廣譜的殺菌性能已被很多研究證實[33-35]。楚雨格等[36]利用二乙烯三胺與丁二酸得到雙咪唑啉中間體，然后與氯化芐進行季銨化反應制備了新型雙咪唑啉雙季銨鹽緩蝕劑氯化1，2-二（N-苯基-N-氨乙基咪唑啉）乙烷（PIM-2-IMP），這種新型雙季銨鹽物質在油田污水對SRB的最低殺菌濃度為40 mg/L，同時兼具了一定的碳鋼緩蝕效果。

為進一步提升季銨鹽類殺菌劑的性能，近年來研究者致力于將季銨鹽單體分子聚集組裝，形成季銨鹽聚合物或微納粒子從而加強其殺菌性能[37]。目前制備季銨鹽納米粒子的方法主要有：（1）直接合成季銨鹽微納粒子[38,39]；（2）納米粒子表面改性，通過對納米顆粒基體（如納米SiO2）表面的修飾，添加含有季銨鹽結構的基團[40]。研究表明，直接合成的季銨鹽聚乙亞胺納米顆粒具有比常規(guī)季銨鹽殺菌劑更長期和更高活性的抗菌效果。Yudovin-Farber等[41]將懸浮聚合的4-乙烯吡啶與烷基鹵化物進行N-烷基化反應，得到了具有抗菌活性的季銨鹽吡啶類顆粒。Makvandi等[42]將納米SiO2經過甲基丙烯酸季銨鹽功能化修飾，認為該納米顆粒展現(xiàn)出良好的廣譜殺菌性能，且這種修飾過的SiO2納米粒子的殺菌性歸因于兩方面：季銨鹽自身的殺菌效果和甲基丙烯酸酯單體在聚合物基質上形成的化學鍵。此外，通過溶膠-凝膠法制備的硅烷季銨功能化甲基丙烯酸酯單體大分子還可用于抗菌涂層或樹脂修復材料[43]。圖1展示了直接合成季銨鹽納米粒子、納米SiO2表面改性和溶膠-凝膠法制備季銨鹽大分子單體的示意圖。

圖1 合成季銨鹽聚乙烯亞胺納米粒子[38,39]，表面修飾的二氧化硅納米粒子[40]及溶膠-凝膠法制備的大分子單體[43]

Fig.1 Schematic presentation for synthesis of quaternary ammonium polyethyleneimine nanoparticles[38,39] （a）， surface modified silica nanoparticles[40] （b） and macromonomers synthesized by a sol-gel chemical route （c）[43]

1.2 胍類殺菌劑

胍也稱亞胺脲（CH5N3），是一種新型水處理殺菌劑。胍廣泛存在于多種植物中，動物體內也含有微量的胍。由于胍很不穩(wěn)定，胍鹽是胍常見的存在形式。胍類殺菌劑是結構中含有胍基團的物質，具有良好的殺菌性能[44]。胍類殺菌劑種類多，殺菌范圍廣且具有穩(wěn)定性高、可降解、低成本、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，故胍類殺菌劑近年來發(fā)展較快且應用范圍不斷延伸。在油田采出水體系中，有機胍類物質是常用高效的殺菌劑。有機胍類殺菌劑可分為長鏈烷基胍類、雙胍類和聚合胍類殺菌劑。其殺菌機理為胍類物質在溶解在水中帶正電荷，能夠與細菌吸附并改變細菌細胞膜的通透性，使得細菌細胞內部物質溶出，破壞細胞結構。胍類殺菌劑還能夠使細胞中的酶和蛋白質變性，發(fā)揮殺菌作用[45]。

自1986年研究者發(fā)現(xiàn)烷基胍及其衍生物都具有良好的殺菌效果以來，多種胍類殺菌劑在不同領域的應用逐步廣泛。胍類殺菌劑在油田采出水和工業(yè)冷卻水中的應用潛力巨大，鹽酸十二烷基胍能夠用于冷卻水中微生物腐蝕的有效防治。在長鏈烷基胍中，醋酸十八胍、重十二胍亞硫酸鹽以及十二烷基胍醋酸鹽都是常用的殺菌劑。其中十二烷基胍醋酸鹽是美國氰胺公司的產品，商品名稱為多果定，它是最早商品化的胍類殺菌劑。常見的雙胍類殺菌劑主要有雙氯苯雙胍己烷、雙胍辛乙酸鹽等。為增強胍類殺菌劑的長效性，Gurbunova等[46]合成了新型銀基含胍納米復合物殺菌劑，該物質無毒且水溶性良好，能夠有效殺滅革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌。Protasov等[47]選取聚合物生物殺菌劑高分子聚六亞甲基胍（PHMG-Cl）與鉬酸鈉為原料，采用陰離子法交換合成了高分子聚六亞甲基胍鉬酸鹽殺菌劑并用于涂層，該物質能夠有效防止污損微生物對碳鋼材料的侵蝕，相應的合成路線如圖2所示。Zhang等[48]利用二亞乙基三胺和鹽酸胍為原料，制備了一種新性高分子胍殺菌劑，測試結果表明，這種胍殺菌劑在工業(yè)冷卻水中能夠有效殺滅腐生菌、鐵細菌、硫酸鹽還原菌和多種藻類，其殺菌效果遠高于同濃度的十二烷基二甲基芐基氯化銨和一些雙季銨鹽類殺菌劑。

圖2 聚六亞甲基胍鉬酸鹽的合成[47]

Fig.2 Synthesis of polyhexamethylene guanidine molybdate[47]

1.3 雜環(huán)類殺菌劑

雜環(huán)化合物以其良好的生物活性和低的毒性、環(huán)境友好、易于降解等優(yōu)勢在殺菌劑領域中占有重要地位。開發(fā)并推廣應用雜環(huán)殺菌劑成為如今防控微生物腐蝕的發(fā)展趨勢。雜環(huán)類殺菌劑指分子結構中的多元環(huán)中含有N、O、S等雜原子的殺菌劑。雜環(huán)類殺菌劑的種類極多且應用范圍非常廣泛，不僅能用于水環(huán)境中微生物腐蝕的防護，還能用于農作物等植物病蟲害的防治。雜環(huán)類殺菌劑能有效抑制細菌真菌的生長繁殖[49]，其作用機理描述如下：雜環(huán)類殺菌劑被微生物吸收后其分解代謝過程會在線粒體中進行，此過程將顯著抑制三磷酸腺苷（ATP）的合成，從而破壞微生物生命系統(tǒng)的能量供應。氟啶胺、啶氧菌酯、嘧菌酯、啶酰菌胺、氟嘧菌酯、噻菌靈等雜環(huán)殺菌劑均能抑制微生物的能量供應。

雜環(huán)類殺菌劑種類繁多且應用范圍廣泛，表1總結了當前實際應用中常見的高效雜環(huán)殺菌劑[50]。

在上述的雜環(huán)殺菌劑中，吡啶硫酮鈉（SPT）是一種防控微生物腐蝕極具應用潛力的雜環(huán)殺菌劑，Wang等[53]研究了SPT對X80管線鋼在含有SRB的模擬油田采出水腐蝕行為的影響，結果表明SPT具有良好的抑制SRB生長繁殖的特性，其最低殺菌濃度為30 mg/L。SPT還能夠穿透生物膜，有效殺滅膜下的SRB，電化學測試結果表明，在含有SPT的油田水中X80管線鋼的腐蝕電流密度顯著降低。除良好的殺菌效果外，SPT還展現(xiàn)出卓越的緩蝕性能。分子動力學模擬的結果顯示SPT分子能夠緊密的吸附在碳鋼表面，抑制微生物成膜的同時減少碳鋼的腐蝕速率，如圖3所示。這種一劑雙功能的雜環(huán)類物質是不可多得的微生物腐蝕高效抑制劑。

圖3 模擬SPT在水溶液中Fe（110）表面上的平衡吸附構型[53]

Fig.3 Equilibrium adsorption configurations simulated for SPT on Fe（110） surface in aqueous solution: side view （a）， top view （b）[53]

1.4 復配型殺菌劑與復合殺菌劑

由于每種殺菌劑在應用中都會存在一定的局限性，因此復配成為殺菌劑領域最為經濟的合成方法之一。復配型殺菌劑往往通過將兩種或兩種以上的殺菌活性成分按照一定比例調配得到具有更寬殺菌范圍和更高殺菌活性的殺菌劑。復配型殺菌劑的使用能夠在降低研發(fā)成本的同時取得更好的殺菌防護效果。

復配型殺菌劑不只限于將幾種殺菌劑混合，還會額外添加一些能夠增加殺菌效果的成分如增效劑、滲透劑等。復配殺菌劑的調配比例及方法靈活多變，往往需要根據使用環(huán)境調整配方以保證殺菌效果穩(wěn)定高效以及與其他油田化學品的配伍性。目前常見的復配型殺菌劑有SQ8 （二硫氰基甲烷+苯扎氯胺+溶劑+表面活性劑）、S15 （二硫氰基甲烷+溶劑+表面活性劑）、WC-38 （二硫氰基甲烷+雙砜+溶劑）、J12 （苯扎氯胺+雙氧化物+增效劑）、FH系列殺菌劑（十二烷基叔胺、氯化芐、苯酚、甲醛、戊二醛、異丙醇、糠醛等按比例調配）等。這些復配型殺菌劑通過各種組分之間的相互協(xié)同作用提高了殺菌效率，在實際應用中取得了理想的殺菌效果。孫彩霞等[54]將異噻唑啉酮和次氯酸鈉單體復配得到了的復合殺菌劑，現(xiàn)場測試表明這種復配得到的殺菌劑能夠有效地控制冷卻水中的菌量，降低Q235鋼試樣的腐蝕速率。在無機復合抗菌材料領域，吳進怡等[55]以納米MgO為主體，將其與納米ZnO、納米TiO2、納米CuO、納米Cu2O、納米Ag2O、納米ZnS、納米ZrO2、納米Y2O3、納米Al2O3、納米CaO中的一種或多種無機物復合成為納米粉漿，得到了高效抗菌防霉無機復合納米粉漿，該物質抗菌性能優(yōu)良，屬于無機殺菌劑，且不產生耐藥性，具有良好的應用前景。

2 霉菌誘導的鋁合金腐蝕與抗真菌劑

與SRB、IOB等細菌相同，真菌引起的金屬材料腐蝕失效同樣廣泛存在。真菌主要包括霉菌，酵母和大型真菌，其中霉菌是引起微生物腐蝕最多的真菌，鋁合金、鎂合金等輕金屬是最容易遭受霉菌腐蝕的材料[13,56,57]。霉菌引起的腐蝕主要發(fā)生在有氧、潮濕且含有一定腐殖質的環(huán)境中[58,59]。霉菌在生長繁殖過程中會代謝產生大量酸性產物從而引起周圍金屬材料的腐蝕，這種霉菌誘導的微生物腐蝕在機動車、高鐵、船舶、航空航天設備中廣泛存在[60,61]。然而目前關于霉菌的微生物腐蝕機理與防護的研究相對較少。

對于霉菌誘導的微生物腐蝕而言，殺真菌劑同樣是一種簡單高效的方法。盡管目前關于抗真菌劑的研究已取得一定進展，但大部分抗真菌劑僅限于農作物病蟲害的防止或動物真菌感染的治療，而用于自然環(huán)境和生產生活環(huán)境中的微生物腐蝕抗真菌劑的研究還比較有限。Zhang等[62]研究了黑曲霉在富營養(yǎng)環(huán)境中對5083鋁合金的腐蝕行為以及硝酸咪康唑（MN）對黑曲霉腐蝕的抑制效果。結果表明，黑曲霉在生長代謝過程中會產生大量草酸并引起鋁合金的嚴重腐蝕，其中，鋁合金的腐蝕幾乎完全由黑曲霉的代謝產物引起。當腐蝕介質中添加10 mg/L的MN時，黑曲霉的生長受到明顯抑制，當 MN的濃度提升至20 mg/L時，14 d內未見黑曲霉明顯生長，鋁合金腐蝕速率顯著降低。Wang等[18]研究了吡啶硫酮鋅（ZPT）對7075鋁合金在黑曲霉環(huán)境中腐蝕行為的影響，結果表明，ZPT的添加能夠顯著抑制黑曲霉的生長，降低鋁合金的腐蝕速率。此外，伏立康唑和泊沙康唑等廣譜高效的抗真菌藥物也具有一定的霉菌微生物腐蝕防護應用前景[63,64]。由于霉菌造成的腐蝕主要由酸性代謝產物引起，因此在已存在霉菌的環(huán)境中使用殺菌劑時需要結合清洗工作移除環(huán)境中已存在的酸性產物，才能有效防止微生物腐蝕的發(fā)生。

3 藻類誘導的碳鋼腐蝕與殺藻劑

藻類引起的微生物腐蝕在近年來受到越來越多研究者的重視。水體富營養(yǎng)化已被視為一個世界性的水生態(tài)系統(tǒng)問題，其最大的威脅是引起藻華現(xiàn)象，世界大部分地區(qū)的許多湖泊，包括亞洲、美洲、歐洲和非洲，都面臨著赤潮的問題，大量藻華的存在不僅惡化了水體環(huán)境，而且還促進了金屬腐蝕。藻類等微生物的附著可以很容易地改變金屬表面的性質，促進金屬的腐蝕，導致管道失效或堵塞。因此，控制藻類引起的微生物腐蝕至關重要。小球藻是一種微藻類，在營養(yǎng)充足的培養(yǎng)基和充足的陽光下生長迅速，Liu等[14,65]研究表明，小球藻易于附著在碳鋼及不銹鋼的表面，并顯著加速金屬材料的點蝕。

與細菌和真菌的防控方法相似，對于藻類微生物腐蝕，殺藻劑是控制藻化以及藻類污損的有效方法。苯扎氯銨（BKC,又名潔爾滅，十二烷基二甲基芐基氯化銨、1227）是實際中最常用且有效的殺藻劑。Wang等[66]研究表明，BKC對小球藻具有極高的殺滅活性，3 mg/L BKC能夠有效殺滅碳鋼表面固著的小球藻，30 mg/L BKC能夠徹底殺滅富營養(yǎng)介質中的小球藻且在該濃度下緩蝕效率高達95%。相比于50 mg/L典型的殺菌劑使用濃度而言，BKC的有效殺藻濃度很低，殺藻效率極高。圖4顯示了碳鋼在含不同的BKC介質中浸泡5 d后，表面小球藻生物膜的形貌。為提升殺藻劑的長效性，趙玲等[67]研究了沸石載銅（FZT）對藻類的殺滅效果，結果表明FZT能緩慢釋放銅離子，對藻類微生物有顯著的去除效果，延長了有效期，增強了除藻能力，并減輕了直接投放硫酸銅造成局部銅離子濃度過高缺點，加入鐵鹽增效劑可提高除藻劑的除藻效果，減少除藻劑的用量。研究者從一些細菌中也提取到了具有殺藻性能的物質，Dong等[68]從海洋弧菌中分離得到一種新型高效的殺藻物質棕櫚油酸，研究結果表明，棕櫚油酸能夠選擇性地殺滅藻類微生物，濃度為40 μg/L的棕櫚油酸對海藻造成了超微結構損傷。Papke等[69]從藻青菌中分離得到了帶有多不飽和側鏈的2-吡咯二酮，認為該物質同樣具有高效的殺藻性能。

圖4 碳鋼在不同濃度BAC介質中浸泡5 d后表面小球藻生物膜的光學形貌[68]

Fig.4 Surface images of biofilm-covered coupons under light microscope at 200X after 5 d incubation for 0 mg/L （a）， 3 mg/L （b）， 10 mg/L （c） and 30 mg/L （d） BKC concentrations[68]

4 結論

微生物腐蝕廣泛存在于多種工況環(huán)境中，造成了嚴重的經濟損失和安全隱患。殺菌劑作為最常用且經濟高效的方法是防控微生物腐蝕的關鍵手段。對于不同微生物在不同環(huán)境下引起的腐蝕需要使用相應的最佳殺菌劑。然而，在實際使用中，殺菌劑的應用還存在一些問題：（1）新型殺菌劑研究較緩慢，隨著多種工況環(huán)境對殺菌劑的需求不斷提升，新型殺菌劑的研發(fā)必須緊跟市場；（2）常規(guī)殺菌劑效率下降，由于傳統(tǒng)殺菌劑的長期使用，對于高耐藥性和變異的微生物殺滅效果顯著降低，甚至幾乎喪失作用。因此在未來對殺菌劑的使用提出了更高的要求：（1）一劑多功能，殺菌劑除具有高效的殺菌效果外，還具有如緩蝕、阻垢、減阻等功能，從而減少多種藥劑的投入，避免拮抗作用并且能減少環(huán)境二次污染；（2）新型殺菌劑的快速研發(fā)和應用，為了應對傳統(tǒng)殺菌劑的缺陷以及市場需求，研發(fā)具有實際應用價值的新型殺菌劑成為關鍵，殺菌劑分子設計時需要考慮環(huán)境毒性和對生態(tài)系統(tǒng)的影響；（3）綠色環(huán)保可降解，環(huán)保的殺菌劑能夠降低使用時引起的污染問題，滿足如今的發(fā)展要求；（4）殺菌劑的環(huán)境適應性評價方法有待加強。最后，微生物腐蝕實時監(jiān)測技術以及對于工況環(huán)境中微生物分布種類及腐蝕類型的大數據分析對指導殺菌劑的合理使用同樣有著極為重要的意義。

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