呂人豪老師回顧中科院微生物所“微生物腐蝕及其控制”研究時(shí)談到,微生物腐蝕及其控制發(fā)展的歷程是和國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展密切聯(lián)系的。最初由于二次世界大戰(zhàn)在東南亞戰(zhàn)場(chǎng)出現(xiàn)軍用電器、通訊、光學(xué)儀器長(zhǎng)霉危害,在1955年由中國、前蘇聯(lián)、前東德、波蘭、捷克、匈牙利等六國合作成立第一機(jī)械部上海熱帶電器試驗(yàn)站,“中科院微生物所先后在方心芳、區(qū)嘉煒先生領(lǐng)導(dǎo)下派齊祖同和我參加站中組建霉腐課題,主要從事分離鑒定電工器材上的霉菌并進(jìn)行材料耐霉及殺霉藥劑合成篩選。”這是中國對(duì)微生物腐蝕研究的開端。
現(xiàn)在已經(jīng)85歲高齡的呂老師在其工作期間參與過的微生物防腐蝕項(xiàng)目非常之多,甚至可以編成厚厚地教材,本期“燭光記憶”欄目,就讓我們跟隨呂老師的腳步,走一遍中國微生物腐蝕研究之路。
山區(qū)孩子完成大學(xué)夢(mèng)
1930年,呂人豪老師出生于浙江東陽的一個(gè)偏僻的小山村,村落周圍群山環(huán)繞,只有10多戶人家,呂老師的祖父輩開始生活在這里。雖然家里比較窮,但大家讀書都很用功,呂老師有個(gè)伯伯就以第一名的成績(jī)考入省立師范學(xué)校,“我很羨慕伯伯可以離開這山高田少,一天見不到多少陽光的小山坳,出去生活,外面的世界很大,我想去看看。”呂老師說,在戰(zhàn)亂的年代求學(xué)不易,比較幸運(yùn)的是,因?yàn)樵谏絽^(qū)里,日本兵對(duì)東陽山區(qū)的干擾比較少,并且東陽傳統(tǒng)重教,抗戰(zhàn)也沒停止辦學(xué),1944年在山區(qū)里辦了個(gè)中學(xué),這個(gè)中學(xué)便利了山區(qū)的人。
呂老師的高中時(shí)代在東陽中學(xué)度過,是浙江10所名校之一,出過嚴(yán)濟(jì)慈、嚴(yán)陸光、潘建偉等10位院士。1950年高中畢業(yè)后,呂老師面臨著工作或繼續(xù)求學(xué)的選擇,“本來我讀大學(xué)的希望是很小的,因?yàn)楦F啊。可是正好趕上解放,國家需要人才,上大學(xué)給獎(jiǎng)學(xué)金,我就考上了山東大學(xué)生物系”.
談起為什么想學(xué)醫(yī),呂老師說,“農(nóng)村的醫(yī)療條件非常落后,在我7歲時(shí),父輩三兄弟生了3個(gè)男孩卻都因出痘病逝。大家庭中一下沒了3個(gè)孩子,對(duì)于家人的打擊非常大。”這也讓呂老師產(chǎn)生做個(gè)醫(yī)生的愿望。
上世紀(jì)50年代初,呂老師參加分區(qū)高考,被華東區(qū)先錄取發(fā)榜注冊(cè),呂老師按通知進(jìn)山東大學(xué)生物系,讀生物系可轉(zhuǎn)醫(yī)學(xué)。注冊(cè)后,他又接到華北區(qū)發(fā)榜消息,被錄取在北京大學(xué)醫(yī)學(xué)院,可是已經(jīng)無法成行。雖未能如愿,但不后悔。山東大學(xué)有知名的童弟周、曾呈奎院士,微生物學(xué)家王祖農(nóng)教授,生物樓都是美式配備非常先進(jìn),還可選修醫(yī)學(xué)課程。大二時(shí)曾參與由蘇聯(lián)提出并由中山大學(xué)、浙江大學(xué)、金陵大學(xué)、山東大學(xué)、北京大學(xué)生物和土木系師生共400多人參加的華南農(nóng)墾局,建立橡膠林場(chǎng)的勘察工作并得到了廣州市長(zhǎng)兼華南農(nóng)墾局長(zhǎng)葉劍英元帥的召見,聽取了葉元帥的講話。
四年的大學(xué)雖因經(jīng)濟(jì)原因未回過一次家,但生活學(xué)習(xí)愉快而充實(shí)。1954年畢業(yè)后,呂老師被分配到中國科學(xué)院菌種保藏委員會(huì)(微生物研究所的前身)從事腐蝕微生物學(xué)的科研工作。
TIPS 什么是微生物腐蝕?
廣義說,凡是由微生物生長(zhǎng)代謝導(dǎo)致金屬非金屬材料和其制品破壞行為及其控制都屬微生物腐蝕學(xué)研究范圍,學(xué)科意義直到上世紀(jì)30年代荷蘭學(xué)者提出硫酸鹽還原菌(SRB)參與金屬陰極去極化理論后才得到重視。微生物的腐蝕涉及石油、化工、建筑、電力、鋼鐵、機(jī)械、造船、航空、通訊、核能等多種民用和國防工業(yè)。據(jù)歐美等國調(diào)查,總腐蝕損失占國家總產(chǎn)值(GDP)的2-4.2%,而生物腐蝕占總腐蝕的10-20%.保守估計(jì),總腐蝕率按3%估算,2006年我國總產(chǎn)值3.93萬億元為例,每年生物腐蝕損失達(dá)117-235億元,還不計(jì)因腐蝕造成停產(chǎn)、物料流失、產(chǎn)品質(zhì)量下降、環(huán)境污染及災(zāi)難事故等所造成的損失,足見研究微生物腐蝕與控制對(duì)國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要意義。
大氣環(huán)境微生物腐蝕防護(hù)
霉菌最易在濕潤(rùn)大氣下滋生,讓材料和制品受到霉菌分解破壞。二次世界大戰(zhàn)東南亞戰(zhàn)場(chǎng),美軍因通訊設(shè)備受亞熱帶氣候下霉菌侵蝕造成斷路,訊息中斷導(dǎo)致整團(tuán)部隊(duì)受到傷害,也促使微生物研究所于1955年開始建立霉腐微生物科研組。呂老師在上海試驗(yàn)站參加南方電器材料上生長(zhǎng)霉菌的分離、鑒定、材料耐霉試驗(yàn),及有關(guān)殺菌劑合成和篩選等研究,直到1956年底準(zhǔn)備出國學(xué)習(xí)離站回微生物所。霉腐研究沒有停止,在與齊祖同、林應(yīng)銳、鐘耀明等積極參與下對(duì)霉菌腐蝕檢別、分類、殺菌劑合成上做了大量工作,發(fā)表有關(guān)論文7篇。其中“優(yōu)良的油漆防霉劑CM32”獲工業(yè)產(chǎn)品二等獎(jiǎng);軍用光學(xué)儀器防霉研究獲1978年中國科學(xué)院重大科技成果獎(jiǎng)。
1957年,呂老師得到留學(xué)德國的機(jī)會(huì),為此他學(xué)習(xí)了一年德語。上世紀(jì)50年代出國審查是很嚴(yán)格的,共40多人經(jīng)單位初審上報(bào),最后只去了12個(gè)人。呂老師與其他出國留學(xué)人員深知在當(dāng)時(shí)國內(nèi)正經(jīng)歷熱火朝天生產(chǎn)大躍進(jìn),緊接著是經(jīng)濟(jì)困難時(shí)期,大家感到自己身負(fù)黨和人民期望的沉重,爭(zhēng)分奪秒努力學(xué)習(xí),通過在德國Ernst-Mortz-Arndt大學(xué)微生物所完成高分子聚合物(PVC,PVA)分子量和微生物降解關(guān)系的研究,發(fā)表論文兩篇。并短期到德國其他研究所參觀學(xué)習(xí)。為期三年留學(xué)經(jīng)歷讓呂老師的專業(yè)知識(shí)更加豐富扎實(shí)。
一生致力于微生物腐蝕研究
隨著我國石油化工及海洋開發(fā)的發(fā)展,對(duì)防治腐蝕研究提出更高的要求,到上世紀(jì)60年代初霉腐組擴(kuò)大成三個(gè)課題組。霉腐課題小組主要從事大氣環(huán)境下電工器材等霉菌侵蝕的防止,由齊祖同負(fù)責(zé);殺霉藥劑合成組由林應(yīng)銳負(fù)責(zé);微生物腐蝕和控制課題組研究土壤、水環(huán)境中材料及其構(gòu)件的腐蝕由呂老師負(fù)責(zé),從此全面收集國際文獻(xiàn),擴(kuò)大主要腐蝕菌研究,修改菌分析規(guī)程,加強(qiáng)國際學(xué)術(shù)交流、招收研究生,為部門培訓(xùn)生物、腐蝕防護(hù)人才。主動(dòng)接收全國性協(xié)作項(xiàng)目或國家重點(diǎn)工程的生物腐蝕研究項(xiàng)目。到1978年該組命名為微生物腐蝕和控制研究中心課題組。由于文革的干擾,其他課題組因人員變動(dòng)已不再以組形式存在。
1989年在西德某實(shí)驗(yàn)室
在呂老師的記憶中,援助毛里塔尼亞供水工程腐蝕調(diào)查,是一件非常令研究組驕傲的成果。
地處西非的毛里塔尼亞西瀕大西洋,沙漠地帶為主,水奇缺。他們的水是海水淡化,很貴,前蘇聯(lián)支援毛里塔尼亞,我國援助的供水工程供應(yīng)整個(gè)首都努瓦克肖特的生活和工業(yè)用水,是法國、前蘇聯(lián)激烈競(jìng)爭(zhēng)的工程,其意義在非洲僅次于坦桑鐵路。工程1975年完工交毛里塔尼亞使用后,不到一年即出現(xiàn)地下井泵斷軸、涌沙、紅水事故,嚴(yán)重影響安全穩(wěn)定持久供水。中央對(duì)此十分重視,國務(wù)院有關(guān)部委曾于1975年組成工作組赴毛里塔尼亞調(diào)查,未取得明確結(jié)果。同年12月又由國家計(jì)委地質(zhì)總局直接領(lǐng)導(dǎo),國家建委、外經(jīng)部部長(zhǎng)方毅積極支持委派中國科學(xué)院微生物所呂老師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)考察、采樣分析。通過腐蝕部位、形態(tài)、程度、產(chǎn)物、環(huán)境因素等調(diào)查,腐蝕微生物類型、數(shù)量、分布、生態(tài)因子、水化學(xué)組成測(cè)定,腐蝕產(chǎn)物光譜、物相、X-光衍射等熱化學(xué)組成和電子探針分析,最后確定井泵泵軸腐蝕破壞除水質(zhì)、井斜機(jī)械因素外,主要是單孢鐵細(xì)菌和普通脫硫孤菌引起和催化的電化腐蝕過程所致。并針對(duì)性提出防護(hù)措施,其中包括1.更換井泵主要部件-轉(zhuǎn)動(dòng)軸、揚(yáng)水管、濾網(wǎng)采用耐蝕不銹鋼代替。2.采用防腐涂層或水泥加固井壁、平行輸水管水泥襯里。3.井水用氯消毒殺菌處理。4.新打井,重質(zhì)量防止井斜。采取了以上措施后,運(yùn)轉(zhuǎn)到1998年,20多年來再未出現(xiàn)問題,按時(shí)撤回專家組。這一成果不僅避免了經(jīng)濟(jì)上帶來的重大損失,更重要的是爭(zhēng)取了援外工程的聲譽(yù),起到一定作用。
像毛里塔尼亞這樣的腐蝕調(diào)查項(xiàng)目,呂老師做得非常多,像青島市給水管道的結(jié)垢原因和防治措施研究、長(zhǎng)江三峽水電站工程上游(宜昌-重慶)的腐蝕微生物調(diào)查、金屬材料及艦艇在海水中的微生物腐蝕調(diào)查等等。
工業(yè)水系統(tǒng)中微生物腐蝕和控制
伴隨上世紀(jì)70年代開始,我國采油、石油煉制、化工化肥、電力、冶金工業(yè)快速發(fā)展,工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)微生物污損腐蝕問題大量出現(xiàn),損失慘重。一個(gè)大型石油煉制及進(jìn)口大化工化肥廠停產(chǎn)一天損失可達(dá)數(shù)百萬。為此呂老師在企業(yè)配合下深入開墾主要污損腐蝕微生物類型、水質(zhì)熱換器腐蝕特征等調(diào)查,篩選殺菌滅藻藥劑,配合其他水穩(wěn)劑經(jīng)過小試、中試和生產(chǎn)性試驗(yàn)提出控制方案,在東方紅煉油廠協(xié)作下,采用高效、低毒經(jīng)濟(jì)的季胺鹽(LDBC)殺菌滅藻劑,以高、低劑量結(jié)合沖擊瞬間投加工藝獲得成功。1980年由化工部主持召開鑒定會(huì)及全國推廣應(yīng)用會(huì)。該成果在上世紀(jì)80年代末已在十大煉油廠、五大化肥廠、十三家化工廠及五大油田推廣應(yīng)用。
熱電廠除鹽水系統(tǒng)中微生物污損危害研究在北京熱電廠協(xié)作下調(diào)查污損菌組成、分布、消長(zhǎng)規(guī)律,篩選出速效去污損、無殘毒不受高pH及含氣等干擾的殺菌劑二氧化氯代替氯氣殺菌,首先國內(nèi)建立二氧化氯生產(chǎn)裝置,經(jīng)一系列試驗(yàn),獲得殺菌率比氯提高90-99%,有效控制除鹽水系統(tǒng)微生物危害。
呂老師做了許多類似以上控制工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)微生物污損腐蝕的項(xiàng)目,如北京有機(jī)化工廠等。
土壤環(huán)境中微生物腐蝕和控制
土壤環(huán)境中材料構(gòu)件的微生物腐蝕研究自上世紀(jì)六十年代初就從國家建立全國土壤腐蝕試驗(yàn)網(wǎng)站開始啟動(dòng),雖文革期間曾受干擾,這十年間曾進(jìn)行的工作有大慶、克拉瑪依油田輸油管道微生物腐蝕調(diào)查,在存在微生物腐蝕的土壤中陰極保護(hù)作用的研究,地下鐵道用抗菌防水層研究。1982年后全國土壤腐蝕網(wǎng)站又開始恢復(fù),列為科委重點(diǎn)科研項(xiàng)目,呂老師負(fù)責(zé)的微生物腐蝕研究中心課題組依據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)修改了網(wǎng)站腐蝕微生物分析規(guī)程,對(duì)代表全國十多種土壤的14個(gè)埋藏點(diǎn)試驗(yàn)期長(zhǎng)達(dá)近30年,金屬非金屬試件進(jìn)行了六種腐蝕菌數(shù)量分布、腐蝕產(chǎn)物、試件腐蝕特征的分析、觀察,結(jié)合土壤物化情況作出埋件的菌腐蝕性判斷,14個(gè)試驗(yàn)站中存在微生物腐蝕占78%,總結(jié)出以腐蝕菌量分布比值,結(jié)合腐蝕產(chǎn)物,腐蝕形貌特征來診斷構(gòu)件微生物腐蝕性新診斷方法,比之國際傳統(tǒng)采用的腐蝕菌(SRB)存在、腐蝕產(chǎn)物、腐蝕形貌判斷方法更科學(xué)。此外,我國試件種類所積累腐蝕菌類型也比國際以往試驗(yàn)豐富,因此微生物所發(fā)現(xiàn)的隨季節(jié)變化在土壤中產(chǎn)生的由SRB和SOB交替腐蝕也未見報(bào)導(dǎo)。
除自身帶課題做研究,呂老師還參與培養(yǎng)基層腐蝕防護(hù)人員,從上世紀(jì)70年代至90年代,20多年的時(shí)間,呂老師參加了在北京、南京、廣州、大慶、蘭州、青島等地開辦的培訓(xùn)班,培養(yǎng)數(shù)以千計(jì)生物腐蝕防護(hù)技術(shù)人員,他們?yōu)槲覈笮推髽I(yè)建立起生物腐蝕防護(hù)檢測(cè)、控制科研小組和研究室,填補(bǔ)了大型企業(yè)生物污損腐蝕危害檢測(cè)和控制的空白。
上世紀(jì)90年代在三峽水電站收集腐蝕數(shù)據(jù)
人物簡(jiǎn)介
呂人豪,浙江東陽人。研究員。1954年畢業(yè)于山東大學(xué)生物系。1958年赴民主德國格萊夫斯瓦爾特大學(xué)學(xué)習(xí)。1960年底回國。1988年赴聯(lián)邦德國康斯坦茲大學(xué)合作研究厭氧腐蝕菌。1989年回國,仍在中國科學(xué)院微生物研究所工作。第一屆中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)理事和名譽(yù)理事,海水、工業(yè)水、生物腐蝕與防護(hù)專業(yè)委員會(huì)副主任,土壤腐蝕與防護(hù)專業(yè)委員會(huì)副主任。主要研究水及土壤中腐蝕微生物及其控制。用季胺鹽控制循環(huán)水殺菌除藻成果在全國石油煉制、采油、化工、化肥等多種工業(yè)部門推廣應(yīng)用,取得明顯經(jīng)濟(jì)效益,1980年以后得獎(jiǎng)成果“應(yīng)用季胺鹽控制工業(yè)水殺菌除藻”獲1982年中國科學(xué)院科技成果二等獎(jiǎng)。“全國土壤腐蝕網(wǎng)站微生物腐蝕研究”獲1988年中國科學(xué)院科技成果二等獎(jiǎng);“材料在土壤腐蝕數(shù)據(jù)積累及腐蝕防護(hù)研究”獲1992年中國科學(xué)院科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),發(fā)表論文七十多篇,1992年獲國務(wù)院“發(fā)展國家科學(xué)”事業(yè)做出突出貢獻(xiàn)證書,享受政府特殊津貼。
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