科普專欄
您現(xiàn)在的位置：2019-04-24 來源： 金屬研究所
神秘的微生物令人敬畏，但又誘惑著人類對于它的探知。它無時無刻不吸引著科學(xué)家對它進(jìn)行探知、發(fā)現(xiàn)。復(fù)雜的微生物世界給人類拋向了一個具有永恒挑戰(zhàn)性的命題。同時，微生物也成了人類的朋友，從我們一出生，體內(nèi)就有一些微生物，它們是我們身體中非常復(fù)雜的一部分，它們與我們互動，而我們對它們卻知之甚少。
不容小覷的力量
作為地球上古老的生物，微生物在自然界分布極廣。無論是人跡罕至的南北極還是環(huán)境苛刻的沙漠；無論是神秘的外太空還是深邃的海底世界，都有它們的足跡。人們利用微生物來生產(chǎn)抗菌素、維生素等藥品，幫助人類對抗疾?。焕梦⑸飦砩a(chǎn)飲料，啤酒，微生物肥料、微生物殺蟲劑等產(chǎn)品服務(wù)工業(yè)，甚至可以生產(chǎn)出電池所需要的燃料解決能源短缺問題。那么是不是所有微生物都是對人類有利的？然而，答案是令人失望的。
微生物并沒有我們想象的那么友好，在服務(wù)人類的同時，它也“吃”掉了我們的GDP。
微生物與鋼也能產(chǎn)生“電火花”
眾所周知，不是所有的微生物都對我們有利。當(dāng)微生物遇到鋼材也會產(chǎn)生“電火花”，使得管道、海洋船舶等工業(yè)裝備受到嚴(yán)重腐蝕——微生物腐蝕（MIC）。我們先看兩個例子：
2000年，韓國石油天然氣公司一條X65輸油管道發(fā)生腐蝕失效。調(diào)查發(fā)現(xiàn)管道表面覆蓋著一層黑色沉淀物，滴加鹽酸后散發(fā)出臭雞蛋氣味，表明腐蝕產(chǎn)物為硫化物。證實了埋地管線剝離涂層下受到了土壤中硫酸鹽還原菌 (SRB) 和產(chǎn)酸菌 (APB) 的腐蝕。同年，我國某型艦艇船底在下水后不到2年內(nèi)就發(fā)生了多處的腐蝕穿孔。經(jīng)檢測艙內(nèi)積水部位單位體積內(nèi)硫酸鹽還原菌SRB 數(shù)量約是舷外海水的103-104倍，說明 SRB 在艦船的艙底水中大量存在。2003年，新疆1條X52級輸油管道發(fā)生爆管泄露事件。此前該管道曾多次發(fā)生內(nèi)腐蝕穿孔泄漏事故，但令人不解的是均發(fā)生在管道沿線起伏管段。事故最終調(diào)查認(rèn)為該管段起伏較大，原油流量較低，管道低洼處有微量游離水或積水聚積，從而使得硫酸鹽還原菌（SRB）大量繁殖導(dǎo)致局部腐蝕失效。據(jù)國際腐蝕工程師協(xié)會（NACE） 調(diào)查結(jié)果顯示，2013 年美國的腐蝕成本已經(jīng)達(dá)到2.5 萬億美元，超過GDP 的3.4%。而其中由微生物腐蝕造成的損失約占20%。可見，微生物已經(jīng)在慢慢地吃掉我們的“GDP”。
微生物腐蝕防治
腐蝕是一種常見的自然現(xiàn)象。大多數(shù)的腐蝕都是物質(zhì)與環(huán)境相互作用的電化學(xué)過程。那么微生物是怎樣參與腐蝕過程的呢?科學(xué)家研究表明微生物參與下的腐蝕金屬表面附著具有腐蝕能力的生物膜，在生物膜中微生物分泌的生物活性酶的作用下，細(xì)菌的代謝產(chǎn)物硫化物與金屬陽極溶解產(chǎn)生的亞鐵離子反應(yīng)生成鐵硫化物，從而參與并加速腐蝕過程。
目前科學(xué)家對于微生物腐蝕的機理也有了初步認(rèn)識，并提出了多種措施防治微生物腐蝕。例如：
?。?）表面技術(shù)：研發(fā)抗生物污染的有機涂層，已經(jīng)廣泛地用于埋地管線、建筑物外墻、海洋結(jié)構(gòu)材料的防護(hù)；
（2）電化學(xué)保護(hù)：采用更低的陰極保護(hù)電位來控制微生物引起的鋼鐵厭氧腐蝕，同時陰極保護(hù)與有機涂層聯(lián)合使用也有效地彌補了有機涂層的缺欠；
（3）生物抑制劑：目前采用殺菌劑注入工業(yè)水系統(tǒng)中，也可以作為防治細(xì)菌腐蝕的方法；
?。?）實時監(jiān)測：大多數(shù)的腐蝕都可以通過早期監(jiān)測來采取控制措施從而減緩腐蝕，避免事故發(fā)生。因此對腐蝕過程中微生物的生長，數(shù)量，生物膜的厚度等進(jìn)行監(jiān)測，也有助于我們采取控制措施。
通過上述案例，我們看到微生物不容小覷的力量，只有了解微生物腐蝕，控制微生物腐蝕，利用微生物腐蝕，這樣才能為工業(yè)裝備保駕護(hù)航。而微生物腐蝕的復(fù)雜性注定控制腐蝕過程是長期斗爭的過程，關(guān)于微生物腐蝕，國內(nèi)外科學(xué)家們一直在行動，齊心協(xié)力，貢獻(xiàn)才智，讓我們與微生物腐蝕宣戰(zhàn)，抗?fàn)幍降祝?/span>
作者：韋博鑫，中國科學(xué)院金屬研究所
