馬士 德,中國無機化學鼻祖、原國際配位化學學會主席、中科院院士、南京大學戴安邦教授的首批無機配位化學學生,中國科學院海洋研究所資深研究員。1964 年自南京大學化學系畢業,同年分配到中國科學院海洋研究所從事海洋腐蝕研究至今,一干就是一輩子。他曾參加中國腐蝕學科“六五”、“七五”、“八五 —十五”科研規劃的編寫;獲得過國家科技進步二等獎和省級科技獎多項。
如今,已進入耄耋之年的他依然帶領一幫年輕的海洋腐蝕研究工作者活躍在海港、碼頭、腐蝕試驗站,進行海洋腐蝕科學研究,為發展藍色經濟繼續貢獻著光和熱!他曾因科研工作積勞成疾而做心臟搭橋手術,但并未阻止他潛心科研的腳步。調研、實驗、書寫研究報告,參加學術交流、書寫學術論文,發表學術新發現、新觀點,這些都是他生活的主要精神食糧,退而不休,他的老年生活洋溢著科學研究的“激情和青春”。
鞠躬盡瘁 愿做中國腐蝕學會的“筑路工”
在中國腐蝕學會成立前,人民日報曾首次刊登腐蝕學科馬士德的文章——《吃金屬的老虎》。文革期間,他不怕被冠上“抓生產、壓革命”的右傾帽子,積極活動,把當時中國科學院設有腐蝕研究科室的長春應用化學研究所、上海冶金所、物質結構研究所二部和青島海洋所組成中國科學院金屬腐蝕與防護協作組,開展學術活動,出版學術刊物,即中國金屬腐蝕與防護學報前身。歷經五年多的學術活動,他把國內腐蝕學科人員基本動員起來,在 1976 年福建三明市舉辦的全國電化學保護交流會,當時參會人員高達 400 余人、出席單位達百余家,這是國內腐蝕界的一次空前盛會。此時,負責腐蝕學科的國家科委負責人在會議期間宣告國家科委腐蝕學科組成立,為中國腐蝕學會的成立奠定了基礎。他與原洛陽 725 所所長常煥錦及其秘書戚少忠發起成立了中國腐蝕與防護學會的第一個專業委員會——海水、工業水專業委員會。1978 年,中國腐蝕與防護學會成立,他是當時最年輕的理事。隨后,他與山東省的另一位理事——原冶金部青島小麥島腐蝕試驗站站長張朝玉,把山東省內有影響力、從事腐蝕科學的骨干人員從工礦、學校、研究院所、港工部門挑選出來,逐一走訪,宣傳鼓動,周密籌劃,在山東省、市科協大力支持下,在 1984 年組成山東省腐蝕與防護學會,為當時中國腐蝕與防護學會的第二個省級分會。
除此之外,他還組建了我國第一個海水加速腐蝕試驗站。1970 年春,他同上海鋼鐵研究所聯合主持了“海洋用鋼海水腐蝕試驗方法研討會”,出席會議的有國內腐蝕研究單位、高校和各大鋼鐵生產單位的科研院所、企業和國防有關單位共20 多家單位、40 余名代表,熱烈地討論了海洋用鋼的研究方法,并決定在國內組建海水加速腐蝕試驗站。同年秋天,他組織有關單位代表在青島進行考察,并決定在青島南海路七號海洋所院內建造海水加速腐蝕試驗站。該試驗站于 1971 年建成,同年 12 月通過了鑒定并投入運行,這是我國第一個海水加速腐蝕試驗站。該試驗站設有三個流動水池和架在水池上進行掛片試驗同步轉動的間浸腐蝕輪、超聲波加速腐蝕輪和低電阻加速腐蝕輪。池內水容量約 10 噸左右,天然海水從池底進入,由池上溢出,加速腐蝕輪,轉速為 1r/h,轉動一圈,相當于實海一次漲落潮,可分別進行間浸加速腐蝕試驗、超聲波間浸腐蝕試驗和低電阻 - 間浸腐蝕試驗等。當時的包鋼、武鋼、鞍鋼、上鋼等提供的 30 余種鋼在此進行了海水腐蝕加速試驗,初步篩選出了國產的海洋用鋼,為我國研究鋼鐵腐蝕的科技人員創造了互相學習交流的平臺,加快了我國海洋用鋼產業的發展,適時為國家提供海洋用鋼。
開創先例 譽為中國海洋腐蝕學科的“鐵道兵”
受中國科學院院士曹楚南、石聲泰等老一代腐蝕科學家和中科院院士、無機化學專家戴安邦教授的教誨和熏陶,馬士德教授對科研工作十分地熱愛,對海洋腐蝕科學的基礎研究有極大的興趣。他提出“海水區別于其它電解質溶液的顯著特點是海水極強的生物活性、絡合活性和永不休止的運動。”雖然陸源的污泥、廢水不斷流入具有“地球垃圾箱”之稱的海洋,但大洋水組成不變,物化性能穩定;在他發表論文中多次強調鋼鐵海水界面腐蝕過程的發生不僅有電化學過程,同時具有生物學過程??紤]海洋生物的控制作用,可把鋼鐵在海水中的腐蝕全過程分為三個階段,即初期過程(微生物膜時期)、發展階段(大型污損生物與腐蝕產物生成的競爭期)、穩定階段(穩定污損群落形成的腐蝕穩定期),提出了“藤壺開花腐蝕”及腐蝕過程的模式、微型生物膜對腐蝕的影響機制。在他的多次報告和論文中,均提出了海洋腐蝕學科是腐蝕科學的分支學科,同時也同海洋化學、海洋生物學等海洋分支學科一樣成為海洋學的分支學科。
海洋腐蝕研究中的疑難問題,比如,室內試驗結果代替不了實海試驗結果;任何人為介質(比如 3.5% 的 NaCl)、人造海水的實驗結果代替不了天然海水的腐蝕實驗結果;短期試驗結果不能外推實海長期試驗結果,均可歸結為海水界面的生物學過程,以及污損生物群落生態演變對腐蝕過程的影響。1994-1998 年,他申請到兩期自然科學基金,即“附著生物對海洋用鋼腐蝕影響研究(59071040)”以及“海洋微型生物對海洋腐蝕電化學影響(59471054)”,均為我國海洋生物腐蝕研究的開篇之舉。
海土的腐蝕性直接涉及到海洋石油開發的鋼結構使用安全壽命,是海洋腐蝕科學的空白區域。從國家規劃的六五、七五到八五期間,三個五年計劃中,我國自行進行渤海灣石油開發,潿洲油田開發及南海相關油田的開發,他開展了海底土腐蝕性評價的研究,研制了“移植埋片”法,成功地將經典的失重法、線性極化法用于海底土腐蝕速度原位測定,該方法受到了火時中教授的贊賞,并申報國家專利。
以此定量法為基礎,他提出二元評價法快速評價海底土腐蝕性等級,并繪制了遼東灣海底土腐蝕性圖譜,為海地管線的鋪設防腐設計提供依據。遼東灣海底土腐蝕性研究的成果已在埕島淺海石油開發、潿洲油田及海南文昌油田等的開發中得到推廣應用。他指出海土腐蝕是土壤腐蝕的特定存在形式,是在海水作用下的土壤腐蝕,根據海水對土壤的作用情況不同,把海土分為岸邊海土、潮間帶海水和海底土,并繪出了首個分類圖。
兢兢業業 甘為我國防腐戰線上普通一員
上海石油總廠陳山原油碼頭和 1.8m 大口徑海水管道系統是我國最早進行外加電流陰極保護的海洋工程項目,也是上海石油總廠的咽喉工程,對這兩項的防腐工作當時在國內還是首次。馬士德教授代表中國科學院海洋研究所防腐組參與陳山原油碼頭院外防腐協作組,作為該課題副組長,討論陰極保護方案,制定研究計劃,參與大口徑海水管線的模擬試驗,這兩項防護工程均獲得了上海市科技進步獎。
上世紀八十年代,原蘇聯進口的高速柴油機冷卻系統緩蝕劑 -NL 乳化油出現問題,海軍裝機部下達任務“研制替代品”,并在性能上超過 NL 乳化油。他同中國鐵道科學研究院、北海艦隊青島維修所合作,從配方研制到生產工藝流程、實船試驗、批量生產、技術轉讓,五年完成。采用有機、無機復合緩蝕劑,通過乳化對冷卻系統六種材質,均達到防腐指標,獲得了中國人民解放軍海軍科技進步三等獎。
褐藻多酚是從褐藻中提取的海洋活性物質,在港灣海水中有微量存在,經他研究發現褐藻多酚對金屬腐蝕有很大影響,可和多種金屬離子形成穩定絡合物,在金屬表面形成腐蝕產物膜,起到一定保護作用。這一項發現對以前海港試驗未解難題——人造海水和 3.5%NaCl 溶液與天然海水試驗結果的差異有了深刻認識。
他與廣州有色金屬研究院聯合開發的釕鈦銥錳電極,其電化學性能可以與價格昂貴的 Pt 電極媲美,在腐蝕電化學研究中可代替 Pt電極使用,把其作為惰性陽極在外加電流陰極保護系統中,可降低成本,并在青島港成功地應用于浮碼頭外加電流陰極保護,該新型電極獲得推廣應用,大量用于電解防污等工程中。
早在上世紀 70 年代,他就已經提出未來陰極保護技術的發展方向,其中一點是關于發展節能、環保的外加電流陽極保護的觀點。在過了 40 多年的今天,在海洋防護綜述報告中,他再次提出為節約地球資源、能源、減少污染、保護海洋,應當利用天然能源(太陽能、風能、海洋能)發展外加電流陰極保護,逐步減少犧牲陽極在海洋中的應用。
退而不休 誓為海洋防腐事業奮斗終身
二十一世紀的到來,也是馬士德教授退休后新科研生涯的開始,他以青島中港為試驗基地,把我國淺海采油平臺和南海西部海上平臺以及我國四個海洋材料腐蝕試驗站為調研的主要目標,開始了海洋污損生物及生物污損規律的調研新征程。污損生物幾乎涵蓋了海洋生物的所有門類,中國科學院海洋研究所又是系統研究海洋生物分類的單位,是研究污損生物的優勢所在。污損生物除在金屬海水介面影響海洋腐蝕之外,還對人類開發海洋的設備造成侵害,影響設備的正常運轉。這不僅是海洋腐蝕科學研究的熱點之一,也是海洋工程、海洋生物學的研究熱點。近十多年來,他在青島中港調研了該海域污損細菌、單胞藻、原生動物和后生小微幼體等微型污損生物及其微生物粘膜,以及大型污損生物及其群落的組成和演化歷程;研究了中國淺海平臺海水腐蝕及其生物污損;跟蹤了南海潿洲油田、W114 采油區平臺組十多年的腐蝕與生物污損,提出了犧牲陽極的污損失效分析及其根源,提出了平臺鋼樁的富鋅底漆是引起犧牲陽極污損失效的根本原因,對海南東方油區等多個海洋平臺的污損與腐蝕調研,均有研究報告和論文發表。
六五期間,國家科委在青島的小麥島、廈門的鼓浪嶼及三亞的榆林港,設立了材料腐蝕試驗站,并對國產海上材料進行耐蝕性評定。七五期間,根據前兩個周期(2 年、4 年)腐蝕試驗的結果,他結合三個試驗站的污損生物及其群落的調研,提出了三個站碳鋼、低合金鋼海水全浸腐蝕結果的反?,F象,是因三個海域試板上的污損生物群落組成和演變的差異而呈現的腐蝕率的異常變化規律,并在亞太第十屆國際腐蝕與控制會議上進行了交流。三個站近五十年污損生物及其群落結構變化,將對該站不同時間的腐蝕試驗結果,產生不同性質的影響。榆林港試驗站搬遷到三亞灣,在此進行十多年試驗,結果表明大型污損生物種類少、數量少、個體小。1985年投入使用的舟山試驗站開始階段試板上有污損生物,幾年后再進行全浸試驗,發現幾乎沒有污損生物附著;小麥島試驗站,六五、七五期間掛板上僅有少量東方小藤壺,到八五以后,無毒材料全浸與間浸試板被以牡蠣為主的固著生物逐步覆蓋。三個試驗隨著時間的變化,引起污損生物及其群落結構的變化。不同時期試驗站的腐蝕數據,將受不同時期污損生物群落所左右。
后記
淡泊明志,矢志不渝。馬教授一輩子奮斗在腐蝕科學領域的科研陣地,在耄耋之年的高齡仍積極汲取著學科前沿的新動態,不計名利地將自己豐富的學科知識和科研經驗傳授給年輕的科研工作者,不斷地攀登科學高峰,為我國腐蝕與防護學科的發展而鞠躬盡瘁!長江后浪推前浪,在科技高速發展的今天,我們相信,在馬教授這樣的科研工作者們的努力下,不久的將來,我國的腐蝕與防護學科必將全面進入國際先進行列,為我國國民經濟建設作出更大的貢獻!
● 人物簡介
馬士德,1938 年 7 月生,江蘇徐州人,海洋腐蝕與生物污損研究專家。1964 年畢業于南京大學化學系,同年分配到中國科學院海洋研究所,從事海洋腐蝕與污損研究工作至今?,F任中國老教授學會海洋腐蝕與防護專業委員會主任委員兼秘書長,中國老教授學會海洋分會理事,中國海洋湖沼學會海洋腐蝕與污損專業委員會榮譽理事,曾任中國腐蝕與防護學會第一、二屆理事(1979-1988),海水、工業水、生物專業委員會委員(1980-1990),山東省腐蝕學會副理事長兼秘書長(1984-1994),青島市腐蝕學會副理事長兼秘書長(1986-1996)。長期從事海洋腐蝕與生物污損防護研究工作,曾參與國家六五、七五和八五 -2000 年腐蝕學科的長遠規劃編寫,承擔國家自然科學基金和國家六五、七五和八五攻關項目。作為參加人,曾獲“國家科技進步”二等獎和多個省部級科技進步獎項,國內海洋生物腐蝕領域和海洋沉積物腐蝕領域的開創者,發表主筆論文 100 余篇,聯合出版專著 3 部。
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