“我本是化學教育出身，沒想到后來走上海洋防腐科研之路。”提起從事海洋腐蝕防護研究，中國科學院海洋研究所（以下簡稱“海洋所”）研究員段繼周說，但隨著學習和研究的深入，他越來越覺得這項工作非常有意義，對于保障海洋工程裝備設施安全運行具有重要價值。

21世紀是海洋的世紀。隨著海洋開發的不斷深入，海洋腐蝕防護逐漸受到各國的關注和重視。中國工程院腐蝕調查表明，我國腐蝕成本約占當年GDP的3.34%，其中海洋腐蝕約占1/3，2023年海洋腐蝕成本超萬億元。多年來，段繼周一直深耕海洋腐蝕防護領域，特別是深入研究海洋微生物腐蝕與生物污損機制和控制技術，帶動和促進了我國海洋腐蝕防護研究進步。

韓星 攝

聚焦小小微生物，

揭開海洋微生物腐蝕神秘面紗

海水中生活著種類繁多的微型和大型的海洋生物。每毫升海水中僅細菌數量即達百萬數量級。細菌、真菌等微生物以及藻類、貝類等大型附著生物會選擇性地在金屬、高分子材料、混凝土等材料設施表面附著、生長、繁衍，而這個過程會造成材料設施的微生物腐蝕和生物污損。特別是微生物肉眼看不到，很長時間以來，海水腐蝕一般都簡單的看作無機鹽水腐蝕，海洋微生物腐蝕發生機制一直是個“黑匣子”。

“我本科學的是化學教育，接觸海洋微生物腐蝕研究實屬偶然。”段繼周回憶說， 碩士研究生初入學時，就隨導師馬士德研究員在海上石油平臺度過了一個半月的實海試驗工作，參與負責鋼鐵海水腐蝕速率測試研究。“雖然只是入門，但這段經歷讓我意識到科研還有許許多多的未知領域等待我去探索。”

博士期間，段繼周師從海洋所研究員侯保榮院士。“當時侯老師正在申請一個海泥環境中微生物腐蝕控制研究的基金，開始基金委作為主任基金批準，第二年又獲批面上基金，我便由此開始了海洋微生物腐蝕研究工作。”段繼周說，當時的第一個任務，也是取得的第一個成績，是從海泥中富集培養出硫酸鹽還原細菌（SRB），并初步研究了細菌的腐蝕行為和腐蝕控制的機理。“這使得當年的主任基金研究獲評‘優秀’，也讓我對海洋微生物腐蝕研究開始產生了濃厚的興趣。”

由于表現突出，博士后期間，經侯保榮院士推薦，段繼周前往東京工業大學丹治保典實驗室，開展環境微生物腐蝕方面的學習研究工作。回到國內，段繼周申請了一項關于海水環境厭氧細菌影響的鋼鐵腐蝕行為研究的青年基金。“這個基金做的成功的一點，是從海水腐蝕鋼鐵銹層里分離培養出一株厭氧SRB，并發現只有活的SRB存在，才能導致鋼鐵的持續腐蝕，而其它非生物因素對腐蝕過程的影響較小。”段繼周說，“這使我切實認識到，海水腐蝕不僅僅是簡單的鹽水腐蝕，腐蝕微生物在海水金屬腐蝕過程中起著關鍵作用。”在此基礎上，他帶領團隊后續又分離篩選出多種微生物，建立了海洋腐蝕微生物菌種庫。

這為深入研究海洋微生物對金屬材料的腐蝕機制并制定防腐措施提供了“種質資源”。近年來，段繼周帶領團隊開展了鋼鐵等不同材料表面的腐蝕微生物群落組學研究，發現不同材料表面的優勢微生物不同，SRB是鋼鐵材料表面的主要腐蝕微生物，闡明了多種條件下的微生物腐蝕加速機理。“SRB能夠從鋼鐵材料直接或間接獲得電子并進行能量代謝。簡單來說，SRB通過‘吃鐵’獲取能量，并對鋼鐵造成腐蝕。”段繼周解釋說，海洋微生物對金屬材料的腐蝕機制還在深入研究中，這將為制定防腐措施提供理論基礎。

投身防腐創新研究，

加快新技術新材料推廣應用

海洋腐蝕與生物污損是幾乎所有海洋水下裝備設施都會發生的問題。“海洋腐蝕環境可以分為五個腐蝕區帶，從上至下依次為海洋大氣區、飛濺區、潮差區、全浸區（包括深海）和海泥區，前三者又可以歸為水上區，后二者為水下區。”段繼周介紹，海洋腐蝕與生物污損是海洋工程裝備設施安全運行面臨的關鍵共性難題，尤其是海洋微生物腐蝕與生物污損機制和控制技術，是尚未充分認識的關鍵科學問題和關鍵技術難題。

針對海洋腐蝕水上區特別是飛濺區，近年來，侯保榮院士帶領段繼周等團隊成員成功研發出復層礦脂包覆技術（PTC）和氧化聚合型防護技術（OTC），填補了國內技術空白，并在青島港、勝利油田等百余項重大工程中得到成功應用，創造了巨大的經濟與社會效益。

而針對海洋腐蝕水下區，段繼周帶領團隊成員開展海洋微生物群落、腐蝕機理研究的同時，不斷進行防控技術研究，創新開展了光電催化防污技術、新型高分子防污材料技術、極化電場抗菌防污技術、綠色殺菌劑耐蝕抗菌鍍層技術等多種新技術、新材料研究，有關防污涂層材料成功開展海試實驗，并在“先導號”波浪能發電裝置等設施上進行了應用示范，為解決海洋微生物腐蝕和生物污損控制難題提供了重要支撐。

“目前，殺菌劑是海底油氣管道控制微生物腐蝕的重要技術，然而當殺菌劑使用量不足時，會使油田管道內菌群產生耐藥性，從而降低管道防腐效果，而當殺菌劑使用過量時，會對海底生物生態以及資源利用產生不利影響。”段繼周解釋說，所謂綠色殺菌劑耐蝕抗菌鍍層技術，就是將鍍層材料跟殺菌劑有機結合，形成一種新涂層，起到更好、更環保的防腐效果。

對于腐蝕微生物，人們不能用肉眼直接看到，但對于生物污損，在碼頭等場所都能觀察到藤壺、貽貝等硬殼生物的污損生物附著現象。海洋生物污損會增加航行阻力，增大能耗，引發海濱電廠和核電廠等重要功能設備的管道阻塞和檢測設備失靈等，被認為是“世界性難題”。段繼周坦言，隨著環境保護要求的提高，從源頭上開展生物污損規律和生物附著機制研究，并發展綠色、環保的防污技術成為新的需求。這需要國家層面予以充分重視，也需研究團隊做長期持續的努力。

“當前，海洋防腐方興未艾，正朝著環保、長效、功能化和綜合化等方向發展，有志于從事海洋腐蝕和防護研究的青年人可以大顯身手。”段繼周表示，他們將在先進防腐防污材料、防腐防污技術創新研究及工程化和產業化應用等方面持續開展前瞻研究和系統研究，將海洋腐蝕防護技術的科研成果寫在祖國的大地上，并轉化到企業的技術創新和經濟發展進程中。