导语

  在大自然中,生活着一大类人的肉眼看不见的微小生命。无论是繁华的现代城市、富饶的广阔田野、还是人迹罕见的高山之巅、 辽阔的海洋深处,到处都有它们的踪迹。这一大类微小的“居民”称之为微生物。
  微生物王国是一个真正的 “小人国” ,这里有硫氧化菌、 硫酸盐还原菌、 铁细菌、腐生菌、真菌等几个代表性家族。这些家族的成员, 一个个小得惊人, 但 “胃口”越大,且无所不“吃”。地球上的有机物和无机物,金属材料、高分子材料和类似混凝土的涂层材料,就连化学家合成的最新颖复杂的有机分子,也都难逃微生物之“口”。这些微生物凭借自己的天性和本能,在一定的客观生态环境下,吸附到金属、高分子材料、混凝土涂层的表面,展开了同类内部、不同类之间及其他的广泛的生命之间的弱肉强食的生存之争,物体的表面、微生物及其新陈代谢活动、无机腐蚀产物相互作用下发生腐蚀现象。
  由此可见,微生物——人类的这一神秘的、看不见的敌人,无时无刻悄无声息地腐蚀着金属材料、高分子材料、建筑材料。据统计,英国 1969 年总腐蚀损失 13.65 亿英磅,细菌腐蚀损失 1.3亿英磅 / 年。法国 1967 年生物腐蚀损失15 亿法朗;美国的金属腐蚀损失 167 亿美元,微生物腐蚀按英国同等水平 10%计损失达 160-170 亿美元 / 年。小小的微生物让人类付出了如此惨重的代价。
  随着工业的发展,由微生物造成的腐蚀问题越来越突出。凡是同水、土壤和湿润空气相接触的金属、非金属构件如地下输油、输水、输气管道,地下电缆、油田采油井、注水井、深井泵、水库、水坝、桥梁、矿山、化工、化肥、石油炼制、电力、炼钢、核电站等工业用水和冷却水系统;船舶、舰艇、海上石油平台、贮油、贮气装置、喷气飞机邮箱及一些使用冷却液、润滑油加工、运转的机械设备都会受到微生物腐蚀。
  时至今日,人类在逐步揭示微生物的特点以及产生腐蚀的机理,人类对微生物的了解依然非常有限,距离有效应对还有很长的路要走。特别是未来人类要遨游太空、走进深海,对抗微生物的腐蚀更要“道高一尺魔高一丈”。相信随着科学的发展,人们终会揭开微生物世界的神秘面纱,防止微生物腐蚀的技术也会日臻成熟!

数说生物污损及微生物腐蚀

数说微生物腐蚀及生物污损

由微生物生命活动引起或促进材料的腐蚀破坏统称为微生物腐蚀。微生物腐蚀涉及到多种工业部门如核能、石油、化工和造纸等,工业用水和循环冷却水系统、地下输水和输油管道、飞机油箱等等,由于微生物的腐蚀,金属被腐蚀的过程速度加快,引起局部腐蚀和穿孔腐蚀;航运船只被附着后会增加航行阻力,增大燃料消耗……微生物的腐蚀缩短了材料的寿命,造成了损失,下面的几组数据更是让我们见识微生物腐蚀危害的巨大。

微生物腐蚀研究历史回溯

微生物腐蚀研究历史回溯

1891年,Garrett第一次提出微生物腐蚀,1910年,Gaines从埋设地下管道的腐蚀产物中提取出铁嘉氏杆菌,指出了细菌参与管道腐蚀的证据。

业界视点

张盾:抓住关键 与微生物腐蚀抵抗到底

为了全面科普微生物腐蚀及生物污损的危害和应对措施,引起广大民众对该类腐蚀的足够重视,推动我国海洋事业的发展。记者特邀请到中国科学院海洋研究所张盾研究员做相关方面的精彩解读。

刘宏芳:防患于未然 降微生物腐蚀至最低

刘宏芳,华中科技大学化学与化工学院材料与环境化学所所长,教授,南京市321 科技领军人才计划,武汉市3551 人才计划及湖北省创新创业团队计划获得者。兼任中国腐蚀与防护学会水环境专业委员会委员,湖北省暨武汉市腐蚀学会常务理事及副秘书长。

赵文杰:严控生物污损 为海工装备保驾护航

赵文杰,中科院宁波材料技术与工程研究所研究员,博士生导师,中科院青年创新促进会会员、海洋新材料与应用技术重点实验室学术秘书。

段继周:关注微生物腐蚀与生物污损 攻克“世界性难题”

段继周,中国科学院海洋研究所研究员,博士生导师,中国科学院海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室副主任。目前主要从事海洋微生物腐蚀与生物污损的基础和防控技术研究工作。

徐大可:通力合作 全面推进微生物防腐工作

徐大可,毕业于美国俄亥俄大学化学工程系腐蚀与多相流技术中心。中国科学院金属研究所副研究员,2014 年获得“中国科学院金属研究所所引进优秀学者”。从事材料微生物腐蚀的机理与防治、抗菌不锈钢抗菌机理的相关研究。

科学微距

科学微距

微生物种类繁多。它们在自然界的分布非常广泛,存在于土壤、 水、 空气、 动植物体和人体中,一些极端环境中也有微生物生存。

微生物环境下的材料腐蚀现象

微生物环境下的材料腐蚀现象

几乎所有常用材料如铁、钢、不锈钢、铝及其合金、铜及其合金、镍及其合金、钛及其合金、非金属材料( 有机材料和无机材料 ) 都会发生微生物腐蚀。

微生物腐蚀研究之面面观

航天器进出太空严控微生物

自1957 年苏联成功发射世界上第一颗人造卫星开始,人类对地外空间的探索已经持续了半个多世纪,其间各式各样的飞行器携带着地球生命无数次地进出过地球大气层。越来越多的太空活动,不禁让天体生物学家开始担心起来。

船舶的微生物腐蚀及其防护

微生物影响金属腐蚀过程是海洋腐蚀的重要类型之一。船舶在海洋上航行,与海水接触部分不仅受海水腐蚀的影响,还受海洋生物污损的影响,许多海洋微生物能够吸附于船底、螺旋桨、船舶管路及其他金属结构表面并生长和繁殖,导致严重的生物污损。

燃油系统如何对抗微生物诱导腐蚀

微生物诱导腐蚀与埋地油罐系统泄漏之间的联系直到 20 世纪 80 年代才被广泛的认识到。那时美国环保署记录了成千上万的埋地油罐系统中油品及化学品泄漏至地下水及土壤的事故。 1988年,经国会批准,美国环保署发布了埋地油罐系统管理条例,并成立了专门的埋地油罐系统办公室,来负责防止泄漏的进一步发生和清理现有的渗泄漏。截至2015 年 9 月,被联邦政府确认的超过528000 个埋地油罐系统泄漏中,已经有457000 个完成了清理工作。

石质文物微生物防腐蚀

野外石质文物的生物腐蚀过程可分为生物化学机理和生物物理机理两类。侵蚀石质文物的生物种类从微生物到高等植物都有可能,生物产生的破坏作用既有因植物的根和微生物菌丝的穿透作用引起的机械破坏,也有因它们的分泌物螯合石头矿物中的金属离子而引起的化学破坏。

再生水管道金属管材防微生物腐蚀

再生水营养物质丰富,为微生物大量滋生提供了适宜条件。微生物生长可能会造成管网腐蚀,影响再生水水质安全,因此探究管网中微生物生长对管网腐蚀的影响,对于延长管网寿命和保证供水安全具有积极意义。

海洋生物污损研究之面面观

海洋生物污损防治

生物污损是一个老生常谈的问题了,自打人们开始造船,这种固着的水生生物就没有少过,它们随时会附着在船体上并把船体当成安家的理想场所。全世界的海军和航运业都清楚,带着这些附着在船体上的五花八门的水下野生生物航行会给船的性能、速度和燃料消耗带来巨大的不利影响。

黄、渤海污损生物生态特点及研究

污损生物群落在海洋环境中人工设施上的形成和发展中经历了从无到有、从简单到复杂的过程 , 而且大量的实验和调查结果表明 , 不同类型的海洋人工设施上的污损生物群落具有独特的附着作用机制和演替变化规律。地理位置的不同和环境因素的差异 , 各海域污损生物状况会有所变化,黄海域与渤海海域的污损生物的生态特点有哪些?本文综合分析了黄、渤海海域污损生物群落的种类组成、数量大小、分布状况、季节变化等特点。

海洋生物污损研究

海洋微生物腐蚀主要是指海水海泥等环境中由于微生物的直接或间接作用所引起的海洋工程材料的腐蚀破坏行为与破坏现象。海洋环境中微生物作用下材料的腐蚀问题是海洋腐蚀的重要特征之一,海洋微生物对材料腐蚀的影响显著而复杂,呈现出不同于常规的腐蚀新问题。海洋微生物腐蚀是影响海洋工程设施腐蚀和性能下降的重要因素,是材料海洋腐蚀研究迫切需要解决的关键科学问题。

未来展望

微生物腐蚀是自然界存在的一个普遍现象,到目前为止人们还未能完全认识到微生物腐蚀研究的重要性和了解微生物参与腐蚀过程的机理。一方面是由于这是一个很复杂的课题,涉及生物学、生物化学、材料科学、物理化学、电化学等多种学科领域;另一方面是目前的试验手段还不足以解决如此复杂的生物学、生物化学、界面化学等问题。世界上绝大多数现象都包括在自然界物质循环过程中,这种循环便是各种生命得以延续的原因。人类能够认识和改变这种过程,但绝不能阻止。像其它学科一样,随着科学技术的发展,人类对微生物参与金属腐蚀问题的认识也将逐渐清晰。