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  2. 導語

      在大自然中,生活著一大類人的肉眼看不見的微小生命。無論是繁華的現代城市、富饒的廣闊田野、還是人跡罕見的高山之巔、 遼闊的海洋深處,到處都有它們的蹤跡。這一大類微小的“居民”稱之為微生物。
      微生物王國是一個真正的 “小人國” ,這里有硫氧化菌、 硫酸鹽還原菌、 鐵細菌、腐生菌、真菌等幾個代表性家族。這些家族的成員, 一個個小得驚人, 但 “胃口”越大,且無所不“吃”。地球上的有機物和無機物,金屬材料、高分子材料和類似混凝土的涂層材料,就連化學家合成的最新穎復雜的有機分子,也都難逃微生物之“口”。這些微生物憑借自己的天性和本能,在一定的客觀生態環境下,吸附到金屬、高分子材料、混凝土涂層的表面,展開了同類內部、不同類之間及其他的廣泛的生命之間的弱肉強食的生存之爭,物體的表面、微生物及其新陳代謝活動、無機腐蝕產物相互作用下發生腐蝕現象。
      由此可見,微生物——人類的這一神秘的、看不見的敵人,無時無刻悄無聲息地腐蝕著金屬材料、高分子材料、建筑材料。據統計,英國 1969 年總腐蝕損失 13.65 億英磅,細菌腐蝕損失 1.3億英磅 / 年。法國 1967 年生物腐蝕損失15 億法朗;美國的金屬腐蝕損失 167 億美元,微生物腐蝕按英國同等水平 10%計損失達 160-170 億美元 / 年。小小的微生物讓人類付出了如此慘重的代價。
      隨著工業的發展,由微生物造成的腐蝕問題越來越突出。凡是同水、土壤和濕潤空氣相接觸的金屬、非金屬構件如地下輸油、輸水、輸氣管道,地下電纜、油田采油井、注水井、深井泵、水庫、水壩、橋梁、礦山、化工、化肥、石油煉制、電力、煉鋼、核電站等工業用水和冷卻水系統;船舶、艦艇、海上石油平臺、貯油、貯氣裝置、噴氣飛機郵箱及一些使用冷卻液、潤滑油加工、運轉的機械設備都會受到微生物腐蝕。
      時至今日,人類在逐步揭示微生物的特點以及產生腐蝕的機理,人類對微生物的了解依然非常有限,距離有效應對還有很長的路要走。特別是未來人類要遨游太空、走進深海,對抗微生物的腐蝕更要“道高一尺魔高一丈”。相信隨著科學的發展,人們終會揭開微生物世界的神秘面紗,防止微生物腐蝕的技術也會日臻成熟!

    數說生物污損及微生物腐蝕

    數說微生物腐蝕及生物污損

    由微生物生命活動引起或促進材料的腐蝕破壞統稱為微生物腐蝕。微生物腐蝕涉及到多種工業部門如核能、石油、化工和造紙等,工業用水和循環冷卻水系統、地下輸水和輸油管道、飛機油箱等等,由于微生物的腐蝕,金屬被腐蝕的過程速度加快,引起局部腐蝕和穿孔腐蝕;航運船只被附著后會增加航行阻力,增大燃料消耗……微生物的腐蝕縮短了材料的壽命,造成了損失,下面的幾組數據更是讓我們見識微生物腐蝕危害的巨大。

    微生物腐蝕研究歷史回溯

    微生物腐蝕研究歷史回溯

    1891年,Garrett第一次提出微生物腐蝕,1910年,Gaines從埋設地下管道的腐蝕產物中提取出鐵嘉氏桿菌,指出了細菌參與管道腐蝕的證據。

    業界視點

    張盾:抓住關鍵 與微生物腐蝕抵抗到底

    為了全面科普微生物腐蝕及生物污損的危害和應對措施,引起廣大民眾對該類腐蝕的足夠重視,推動我國海洋事業的發展。記者特邀請到中國科學院海洋研究所張盾研究員做相關方面的精彩解讀。

    劉宏芳:防患于未然 降微生物腐蝕至最低

    劉宏芳,華中科技大學化學與化工學院材料與環境化學所所長,教授,南京市321 科技領軍人才計劃,武漢市3551 人才計劃及湖北省創新創業團隊計劃獲得者。兼任中國腐蝕與防護學會水環境專業委員會委員,湖北省暨武漢市腐蝕學會常務理事及副秘書長。

    趙文杰:嚴控生物污損 為海工裝備保駕護航

    趙文杰,中科院寧波材料技術與工程研究所研究員,博士生導師,中科院青年創新促進會會員、海洋新材料與應用技術重點實驗室學術秘書。

    徐大可:通力合作 全面推進微生物防腐工作

    徐大可,畢業于美國俄亥俄大學化學工程系腐蝕與多相流技術中心。中國科學院金屬研究所副研究員,2014 年獲得“中國科學院金屬研究所所引進優秀學者”。從事材料微生物腐蝕的機理與防治、抗菌不銹鋼抗菌機理的相關研究。

    科學微距

    科學微距

    微生物種類繁多。它們在自然界的分布非常廣泛,存在于土壤、 水、 空氣、 動植物體和人體中,一些極端環境中也有微生物生存。

    微生物環境下的材料腐蝕現象

    微生物環境下的材料腐蝕現象

    幾乎所有常用材料如鐵、鋼、不銹鋼、鋁及其合金、銅及其合金、鎳及其合金、鈦及其合金、非金屬材料( 有機材料和無機材料 ) 都會發生微生物腐蝕。

    微生物腐蝕研究之面面觀

    航天器進出太空嚴控微生物

    自1957 年蘇聯成功發射世界上第一顆人造衛星開始,人類對地外空間的探索已經持續了半個多世紀,其間各式各樣的飛行器攜帶著地球生命無數次地進出過地球大氣層。越來越多的太空活動,不禁讓天體生物學家開始擔心起來。

    船舶的微生物腐蝕及其防護

    微生物影響金屬腐蝕過程是海洋腐蝕的重要類型之一。船舶在海洋上航行,與海水接觸部分不僅受海水腐蝕的影響,還受海洋生物污損的影響,許多海洋微生物能夠吸附于船底、螺旋槳、船舶管路及其他金屬結構表面并生長和繁殖,導致嚴重的生物污損。

    燃油系統如何對抗微生物誘導腐蝕

    微生物誘導腐蝕與埋地油罐系統泄漏之間的聯系直到 20 世紀 80 年代才被廣泛的認識到。那時美國環保署記錄了成千上萬的埋地油罐系統中油品及化學品泄漏至地下水及土壤的事故。 1988年,經國會批準,美國環保署發布了埋地油罐系統管理條例,并成立了專門的埋地油罐系統辦公室,來負責防止泄漏的進一步發生和清理現有的滲泄漏。截至2015 年 9 月,被聯邦政府確認的超過528000 個埋地油罐系統泄漏中,已經有457000 個完成了清理工作。

    石質文物微生物防腐蝕

    野外石質文物的生物腐蝕過程可分為生物化學機理和生物物理機理兩類。侵蝕石質文物的生物種類從微生物到高等植物都有可能,生物產生的破壞作用既有因植物的根和微生物菌絲的穿透作用引起的機械破壞,也有因它們的分泌物螯合石頭礦物中的金屬離子而引起的化學破壞。

    再生水管道金屬管材防微生物腐蝕

    再生水營養物質豐富,為微生物大量滋生提供了適宜條件。微生物生長可能會造成管網腐蝕,影響再生水水質安全,因此探究管網中微生物生長對管網腐蝕的影響,對于延長管網壽命和保證供水安全具有積極意義。

    陰極極化對微生物腐蝕的影響研究進展

    海洋環境中的微生物腐蝕一直是人們關注的焦點,研究表明陰極極化可以起到抑制微生物腐蝕的效果,但對于抑制機理尚不明確;同時,生物膜的形成、存在狀態對腐蝕有很大的影響,但是大部分的研究表明陰極極化可以有效抑制微生物附著,但對已經形成的生物膜卻沒有很好的抑制效果。陰極極化電位的選擇也是一個不容忽視的問題,由于環境的復雜、微生物的多樣性等,陰極極化電位的選擇存在很大的差別。

    海洋生物污損研究之面面觀

    海洋生物污損防治

    生物污損是一個老生常談的問題了,自打人們開始造船,這種固著的水生生物就沒有少過,它們隨時會附著在船體上并把船體當成安家的理想場所。全世界的海軍和航運業都清楚,帶著這些附著在船體上的五花八門的水下野生生物航行會給船的性能、速度和燃料消耗帶來巨大的不利影響。

    黃、渤海污損生物生態特點及研究

    污損生物群落在海洋環境中人工設施上的形成和發展中經歷了從無到有、從簡單到復雜的過程 , 而且大量的實驗和調查結果表明 , 不同類型的海洋人工設施上的污損生物群落具有獨特的附著作用機制和演替變化規律。地理位置的不同和環境因素的差異 , 各海域污損生物狀況會有所變化,黃海域與渤海海域的污損生物的生態特點有哪些?本文綜合分析了黃、渤海海域污損生物群落的種類組成、數量大小、分布狀況、季節變化等特點。

    海洋生物污損研究

    海洋微生物腐蝕主要是指海水海泥等環境中由于微生物的直接或間接作用所引起的海洋工程材料的腐蝕破壞行為與破壞現象。海洋環境中微生物作用下材料的腐蝕問題是海洋腐蝕的重要特征之一,海洋微生物對材料腐蝕的影響顯著而復雜,呈現出不同于常規的腐蝕新問題。海洋微生物腐蝕是影響海洋工程設施腐蝕和性能下降的重要因素,是材料海洋腐蝕研究迫切需要解決的關鍵科學問題。

    受食蟲植物豬籠草啟發 科學家研發防生物污損技術

    如果船體外部被藤壺和其他海洋生物覆蓋,那么這些船只必須加大工作力度,燃燒更多的燃料,并創造更多的二氧化碳排放量,以便在水中移動。雖然有防生物污損涂料可以殺死這些有機體,但也會傷害其他海洋生物。因此來自澳大利亞悉尼大學納米研究所的科學家們創造了一種受植物啟發的涂層,使生物無法找到立足點。

    未來展望

    微生物腐蝕是自然界存在的一個普遍現象,到目前為止人們還未能完全認識到微生物腐蝕研究的重要性和了解微生物參與腐蝕過程的機理。一方面是由于這是一個很復雜的課題,涉及生物學、生物化學、材料科學、物理化學、電化學等多種學科領域;另一方面是目前的試驗手段還不足以解決如此復雜的生物學、生物化學、界面化學等問題。世界上絕大多數現象都包括在自然界物質循環過程中,這種循環便是各種生命得以延續的原因。人類能夠認識和改變這種過程,但絕不能阻止。像其它學科一樣,隨著科學技術的發展,人類對微生物參與金屬腐蝕問題的認識也將逐漸清晰。

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