大氣環境是人類生存的空間，人類制造的大部分材料使用在大氣環境中，材料大氣腐蝕研究是腐蝕與防護學科的重要研究領域之一。2000 年由柯偉院士領導的團隊調查顯示，材料腐蝕損失占當年 GDP 的 5% 左右；2015 年由侯保榮院士領導的團隊調查表明，材料腐蝕損失占當年 GDP 的 3% ～ 4% 之間，損失比例的下降，得益于防腐蝕技術的進步和防腐蝕管理水平的提高，同時制造業在國民經濟中的比重逐年下降，也是影響因素之一。腐蝕損失中，大氣環境的腐蝕占一半以上。

    發達國家在上世紀初就開始了具有現代科學意義的系統大氣暴曬試驗研究，我國在上世紀初已有了一批油漆生產企業，如上海開林制漆廠始建于 1915 年，針對油漆產品的性能不知進行過暴露試驗沒有，但無資料顯示解放前有系統的環境腐蝕研究。新中國成立后，隨著早期工業基礎迅速建立，我國大氣環境腐蝕試驗才相應開展，經過幾個階段的發展歷程，我國大氣環境腐蝕業已形成具有中國特色的研究體系，60 多年來為國民經濟建設和腐蝕學科的發展做出來巨大的貢獻。目前大氣環境材料腐蝕國家野外科學觀測研究站網，其覆蓋環境的多樣性，試驗條件的完善性，服務功能的廣泛性，使我國在這一領域的研究已躋身于國際先進行列。

    一、國家材料大氣環境腐蝕站網發展歷程

    我國大氣環境腐蝕研究發展大致經歷三個階段：建國初期至文革期間為第一階段，也是早期初始建設階段；改革開放之始至 2000 年為第二階段，這期間大氣環境腐蝕站網得到全面恢復建設，初步形成具有我國特色的試驗站網體系 ；2000 年后至今為第三階段，經過這一階段的建設發展，我國大氣腐蝕研究體系得到進一步的完善。

    （一）大氣環境腐蝕早期的研究活動和試驗站的建設

    1、建國初期至文革前大氣腐蝕試驗站建設

    建國初期，隨著抗美援朝戰爭的結束， 第一個五年計劃在1953年開始實施。

    百業待興，機械制造、材料生產、交通運輸、 對外援助諸多行業領域初現基礎，對材料的使用性能逐漸提出要求，使材料學科的腐蝕與防護專業得到建設。早期的環境腐蝕研究的推動力來自三個方面：一是工業建設，對外援助需要材料科學的支撐；二是國際環境因素，當時以前蘇聯為首的東歐社會主義國家陣營，為了產品出口和支援中國的建設，提出與我國合作開展大氣環境材料的暴曬試驗；另外解放前和解放初期留學回國的老一輩科學家關心我國腐蝕科學的創建。

    其中，國際合作和援助是促成我國建國初期迅速開展大氣環境腐蝕試驗的最主要因素。

    1954 年我國先后與捷克、蘇聯、波蘭、民主德國分別簽訂了雙邊科技合作協議。當年 9 月，中國與捷克斯洛伐克簽訂《為電機、電氣器材及電氣設備應用于熱帶國家之研究》 合作協議， 隨后，第一機械工業部電器工業管理局著手籌建試驗站。翌年 4 月，北京電器科學研究所（籌）建立上海試驗站，這是我國最早的大氣腐蝕試驗站。

    1958 年又簽訂了“中、匈、蘇、波、捷、民主德國在中國濕熱帶氣候條件下共同進行熱帶電器試驗研究的六國多邊合作協定”，他們相繼派專家來我國共同進行試驗研究。1958 年 6 月在上海召開了“全國腐蝕網站建站會議”，并提出了 1958 年及 1959-1960 年建站規劃。

    第一批建站地點選擇在廣州、上海、天津、北京、武漢、舟山、大連、青島等地。各行業部門所屬單位根據國際科技合作協議和提高產品質量的需要，先后在全國建立大氣腐蝕試驗站 30 多個。當時建站均以各自部門計劃需求為主，重復建設較突出，如當時在海南島榆林、三亞地區就有四個試驗站。

    2、文革期間的大氣環境腐蝕試驗研究活動

    文革十年對我國經濟建設、科研生產帶來了極大的沖擊和破壞，我國環境腐蝕研究工作一段時期處于停滯，特別是 1966 年至 1970 年期間除極少數項目在困境中堅持外，整體幾乎完全停止，許多試驗站也相繼廢棄。

    1965 年，冶金工業部的武漢鋼鐵公司、鞍山鋼鐵公司、北京鋼鐵研究院、包頭冶金研究所和鐵道部門的北京鐵道科學院等單位在全國 10 個不同大氣環境（含長江大橋橋面、隧道）下對含 Cu、Re 等 19 種低合金鋼進行了為期 16 年的大氣腐蝕試驗與研究。

    70 年代初機械工業部廣州電器科學研究所在廣州、海南等濕熱、亞濕熱地區組織國產電機、電工測量儀表、低壓電器等整機和零部件產品進行大氣曝露試驗。

    由于國防建設的迫切需求，為了飛機設計和生產的需要，西安、成都、哈爾濱、沈陽、南昌各航空工廠都有自己的大氣腐蝕試驗站一直在堅持工作。

    1971 年北京航空材料研究院在青島的團島又建立了新的試驗站，對鋁、鈦合金進行 20 年的大氣曝露試驗。

    鐵道科學院金化所此階段開展了油漆產品的 20 年曝曬試驗。

    （二）大氣環境腐蝕站網全面恢復建設期

    文革結束后，“科學的春天”來了。1978 年原國家科委腐蝕科學學科組將“全國腐蝕網站建設”列入 1978-1985 全國科學技術“腐蝕與防護”發展規劃，翌年，在原國家科委支持下由武漢材料保護研究所負責， 聯合有關單位，開始了大氣腐蝕網站恢復與建設工作。

    1979-1982 年，組織了對全國不同氣候環境，進行實地條件調研，提出了全國大氣腐蝕網站布點方案。組建了由 8 個工業部門所屬 10 個科研單位參加的“全國大氣腐蝕網站”，同時制定了常用材料 20 年的大氣腐蝕試驗規劃。1982 年國家科委正式批準下達了國家重點基礎研究項目——“國產常用材料大氣腐蝕數據積累及基礎研究”，這也是我國“六五”期間網站得到資助的第一個五年研究計劃項目。80 年代后期，該項目改由國家科委和國家自然科學基金委共同領導，由國家自然科學基金委資助，先后在“七五”至“九五”列入重大基金課題進行資助，同時 8 個工業部門配套資助此項工作。從此，在此建設時期，大氣腐蝕試驗研究得到了穩定的支持和資助。

    在全國大氣站網恢復建設后，1983年至 1984 年間組織了黑色金屬、有色金屬、涂鍍層、高分子四大類材料，244個品種，7 萬余件試樣，投放至沈陽、北京、青島、重慶、武漢、廣州、海南島的瓊海、萬寧等地試驗站，以后又增加了海拉爾低溫試驗站的材料投試試驗。

    此階段參加全國網站建設和參加自然基金重大專項大氣腐蝕課題組的成員單位有：武漢材料保護研究所、重慶五九研究所、廣州電器科學研究所、沈陽金屬研究所、青島海洋腐蝕研究所、621 所、廣州老化研究所、北京有色金屬研究總院、北京鋼鐵研究總院、農牧機械研究所等單位。

    根據機械工業的發展，1998 年建立了機械行業環境腐蝕研究中心，中心以原機械工業部的廣州電器所、武漢材保所、昆明電器所、西寧高原機械所、呼和浩特畜牧機械所為依托，開展了材料的高原大氣、寒冷大氣、濕熱大氣等環境的腐蝕試驗。

    （三）大氣腐蝕站網大發展和國家環境腐蝕野外平臺的建設

    2000 年后，中國經濟高速發展，西部大開發成為國家頂級戰略，為適應西部建設發展的需要，促使環境腐蝕試驗向西部擴展。

    我國西部地區地域遼闊，自然環境復雜惡劣，材料在這些地區的大氣環境腐蝕有其特殊規律需要我們去認識。

    2000 年以前，我國“民口”與“軍口”

    試驗站主要集中在我國中、東部地區，而占我國近 1/2 面積的西部地區，雖在拉薩、吐魯番以及少數高海拔高原站點等地開展過大氣環境的暴露試驗，但試驗站點設施簡陋，不能滿足規模和完備的試驗要求。這種不合理布局嚴重影響到我國國民經濟建設、國防建設和國家西部大開發建設的需求。為了改變這一現狀，通過計劃、申請，科技部先后下達了 “國家材料（制品）腐蝕試驗站網與數據庫”基礎性和“常用材料在西部自然環境下腐蝕數據與規律研究”、 “材料制品腐蝕環境影響試驗研究”兩項公益性項目，支持新時期環境腐蝕研究，特別是開展西部地區環境腐蝕研究。同時其網站還得到國家自然基金“十五”

    重大專項和 “十一五” 重點基金群的資助，開展相關基礎研究。

    2001 年 8、9 月份大氣環境腐蝕網站調查小組分別赴我國西南、西北地區進行 “西部環境及材料腐蝕情況調查” ，歷時 40 天，行程近 2 萬多公里，對西部的城市建筑、工礦企業、交通設施的大氣腐蝕進行了廣泛的調查。同年國防科工委發文，建立了“國防科技工業自然環境試驗研究中心”。“十五”期間，國防科技工業局還啟動了“兩站建設”

    計劃，中國兵器工業第五九研究所承擔了選址與建站任務。國防科技工業局提出了“軍民結合”、“寓軍于民”的建站方針，確定了“環境典型”、“軍民共用”、“穩定發展”三大原則，全面指導選址與建設工作。對原有大氣試驗站進行了改擴建， 并新建了拉薩、 漠河、敦煌等試驗站。

    2002 年科技部向國務院提出“關于加強科技基礎條件平臺建設的意見”，將野外臺站建設列為“十五”國家科技發展計劃。2003 年起，國家科技部將包括國家材料環境腐蝕試驗站的野外臺站工作正式納入國家科技基礎條件平臺建設。2004 年 6 月 9 日，國家科技部基礎司在北京組織召開了“國家生態環境野外科學觀測研究站專家組”和“國家材料環境腐蝕試驗站專家組”成立大會暨專家組第一次工作會議。2005 年，根據“材料環境腐蝕國家試驗站申請與評審暫行辦法”以及“整合、完善、提高、共享”的原則，專家組在充分考慮試驗站前期工作基礎，以及我國典型自然環境特征的前提下，初步遴選了由 28 個材料環境腐蝕國家野外科學觀測研究站 （其中大氣腐蝕試驗站 13 個）組成新的材料環境腐蝕國家野外科學觀測研究平臺。

    在科技部、基金委、教育部、試驗站歸口部門和各試驗站主管單位的支持下，對原有 22 個老試驗站點進行整合和改造、對 6 個新的試驗站點進行建設和完善后的試驗站建立了系統的觀測、測試、管理、共享的標準與規范。各試驗站采用了標準統一的先進觀測和測試儀器設備，自動化和智能化程度、觀測和測量的精度和信息采集密度大大提高。

    根據科技部基礎司“國家材料環境腐蝕試驗站專家組”第二次會議建議，成立了“國家材料環境腐蝕試驗站網綜合研究中心”，下設 4 個部門，分別為站網綜合管理部，數據共享與應用服務部，環境腐蝕試驗指導部，標準部，指導網站平臺的試驗工作。大氣站網體系還包括：西沙（北熱帶濕潤海洋大氣）試驗站、格爾木（高原干旱鹽湖大氣）試驗站（點）、長白山（中溫帶亞濕潤鄉村大氣）試驗站（點）、吐魯番試驗站 （南溫帶干旱沙漠大氣） 等， 作為環境代表性試驗站， 于 “十五” 、 “十一五”

    期間的國家項目研究中，進行了相關的研究試驗工作。后經過調整西沙試驗站、吐魯番試驗站也納入國家大氣環境站網平臺管理。

    由于大氣腐蝕野外觀測研究站網平臺的成功建設，為國民經濟發展，做出了顯著的貢獻，也為掛靠在中國電器科學研究院的“工業產品環境適應性國家重點實驗室”的建設和掛靠在武漢材料保護研究所的“特種表面保護材料及應用技術國家重點實驗室”獲批籌建，起到支撐和促進作用。北京科技大學和兵器工業集團五九所聯合申請建立了腐蝕與防護教育部國防重點實驗室。2002 年大氣站網平臺成員單位中國電科院環境中心與 ATLAS 建立了試驗論證協議，使我國大氣環境試驗服務率先走出國門，具有了國際影響力。隨著“一帶一路”國家頂層戰略的實施，我國大氣腐蝕站網平臺緊跟形勢的發展，服務于國家戰略，已與沿線部分國家開展了合作研究。

全國大氣網站（站點）分布圖

    二、材料大氣環境腐蝕研究及其成果（見下期）

    三、今后的發展思路和工作展望（見下期）

    參考資料：

    1、王光雍、李興濂、簫以德、等 . 中國材料自然環境腐蝕試驗站網（50 年）發展歷程

    2、陸啟凱、阮裕堯、毛海榮 . 中國電器科學研究院氣候試驗研究發展歷程

    3、李興濂、簫以德 . 國家大氣腐蝕網站的發展與現狀

    4、簫以德、張三平 . 全國材料大氣腐蝕試驗站網介紹

    5、陳克忠 . 參加早期大氣網站試驗研究工作的體會

    6、張三平 . 美、日環境腐蝕研究技術考察 . 材料保護，1999 （11）：34

    7、杜發一 . 中國腐蝕科技史話 . 《腐蝕防護報》

    作者簡介

    張三平，研究員，武漢材料保護研究所副總工程師，特種表面保護材料及應用技術國家重點實驗室副主任，中國腐蝕與防護學會副理事長，湖北省腐蝕與防護學會秘書長，建筑構件材料環境條件及環境試驗標準化技術委員會副主任委員，《中國腐蝕與防護學報》、《材料保護》、《準備環境工程》雜志編委。

    長期從事腐蝕與防護研究，研究領域包括環境腐蝕、金屬表面涂層及其改性、工程防腐蝕設計、腐蝕試驗標準制定、腐蝕失效分析。主持完成國家、省部級項目二十余項，獲國家科技進步二等獎 2 項、省部級獎3 項。發表論文 100 余篇。2005 年獲國務院特殊專家津貼，2013 年度武漢市先進科技工作者。