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在廣袤無(wú)垠的海洋世界里，一些微小的海洋微生物，正悄無(wú)聲息地對(duì)龐大的海洋設(shè)施發(fā)起“攻擊”，造成了嚴(yán)重的海洋腐蝕現(xiàn)象。除海水本身堿性環(huán)境外，罪魁禍?zhǔn)资钦l(shuí)，至今仍是困擾科學(xué)界的一大難題。

近日，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院海洋研究所等科研機(jī)構(gòu)的科學(xué)家在國(guó)際期刊《自然評(píng)論微生物學(xué)》上發(fā)表了一篇重要綜述，指出若能綜合運(yùn)用微生物組學(xué)與分離培養(yǎng)方法等一系列技術(shù)手段和工具，有望在海洋微生物腐蝕船舶及海洋設(shè)施的研究上取得突破。

源于“吃鐵”細(xì)菌

作為引發(fā)海洋腐蝕的重要誘因之一，海洋微生物腐蝕很容易被人們忽視。但據(jù)中國(guó)工程院開(kāi)展的全國(guó)腐蝕成本調(diào)查統(tǒng)計(jì)，微生物腐蝕在各類(lèi)腐蝕損失中所占比例為20%左右。

這些微小的海洋微生物不僅能造成所附著材料的腐蝕和降解，還會(huì)進(jìn)一步加劇海藻、藤壺、貽（yí）貝等黏附和聚集，引發(fā)生物污損現(xiàn)象。生物污損一旦發(fā)生，就會(huì)堵塞管道，增加船舶航行阻力、加大載荷重量，進(jìn)而影響運(yùn)行安全，甚至可能帶來(lái)物種入侵等不良影響。

面對(duì)如此嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，科研人員一直孜孜不倦地對(duì)海洋微生物腐蝕和生物污損問(wèn)題進(jìn)行深入探究。實(shí)際海洋環(huán)境中的微生物腐蝕，是由多種海洋微生物聚集所形成的復(fù)雜微生物群落引發(fā)的。

為深入研究這些微生物的腐蝕機(jī)制，科研人員從鋼鐵銹層的復(fù)雜微生物群落中篩選分離出一株典型的具有代表性硫酸鹽還原菌，發(fā)現(xiàn)存活的硫酸鹽還原菌能持續(xù)加速鋼鐵的腐蝕。硫酸鹽還原菌屬于電活性細(xì)菌，能夠直接或間接從鐵中獲取電子，將鐵作為自身生長(zhǎng)代謝的能量來(lái)源，從而加速鐵的腐蝕進(jìn)程，是一種“吃鐵”的細(xì)菌。

海洋腐蝕的規(guī)律

海洋腐蝕微生物群落，是海洋環(huán)境中對(duì)金屬和其他材料產(chǎn)生腐蝕影響的微生物群體。這些微生物大多是以生物膜的形式附著在金屬表面，而后通過(guò)自身的代謝活動(dòng)來(lái)促進(jìn)或抑制腐蝕過(guò)程。

海洋腐蝕微生物群落中不僅存在硫酸鹽還原菌，還存在多種其他類(lèi)型的細(xì)菌。比如，在極端嚴(yán)苛的環(huán)境中生存的古菌，也可對(duì)金屬腐蝕產(chǎn)生重要影響；一些在含油等環(huán)境中生長(zhǎng)的霉菌，能夠降解大分子有機(jī)物，產(chǎn)生腐蝕性酸，進(jìn)而促進(jìn)腐蝕反應(yīng)；部分藻類(lèi)通過(guò)光合作用產(chǎn)生氧氣，從而加速金屬的氧化還原反應(yīng)。

經(jīng)過(guò)多年持續(xù)不斷的研究，科研人員逐漸發(fā)現(xiàn)了微生物群落腐蝕鋼鐵材料的一些規(guī)律：微生物的代謝活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生酸性或堿性物質(zhì)，改變金屬表面的pH值，從而促進(jìn)或抑制腐蝕；微生物在金屬表面形成生物膜，阻礙氧氣和電解質(zhì)的接觸，導(dǎo)致局部腐蝕；某些微生物能夠直接或間接地傳遞電子，參與金屬的氧化還原反應(yīng)，加速腐蝕。

減少腐蝕的方法

為了盡可能減少重要海洋設(shè)施的腐蝕，科研人員針對(duì)海洋腐蝕微生物群落的防治也研究了一系列科學(xué)有效的方法。

比如，在金屬表面涂覆特殊的防腐涂料，以此形成一層堅(jiān)固的保護(hù)層，有效阻止微生物的附著和代謝活動(dòng)；通過(guò)電化學(xué)方法如陰極保護(hù)，來(lái)減少金屬的電化學(xué)腐蝕；利用某些微生物之間的競(jìng)爭(zhēng)作用，抑制有害腐蝕微生物如硫酸鹽還原菌的生長(zhǎng)。

可以預(yù)見(jiàn)，隨著科研人員對(duì)海洋腐蝕微生物群落的深入研究，相應(yīng)的防治技術(shù)也必將更加綠色、高效、可持續(xù)。

（作者系中國(guó)科學(xué)院海洋研究所研究員）

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