2010年山东省腐蚀材料会议.pptVIP

溶解氧对于微生物腐蚀的影响 万逸 张盾 研究员 1. 前言 微生物腐蚀研究 2. 分子机制策略 氧还原以及氧活性自由基的去毒性 使SRB能够清除体内的氧分子以及活性氧自由基从而降低氧的毒害性 2. 实验与方法 2.1 硫酸盐还原菌的计数 2.2 环境参数测定 2.3 电化学检测 3.结果与讨论 3.1 SRB在三种条件下的生长曲线 3.2 SEM 和能谱分析 3.2 环境参数 硫离子浓度变化 3.3 Q235钢的腐蚀行为 (2) 电化学阻抗谱 4. 总结 1. 溶解氧的存在使得SRB的生长周期具有更慢的增长期和更快的衰减期 致谢 此工作由中科院百人计划、国家自然科学基金(No、国家支撑计划项目(No. 2007BAB27B01)和中国科学院创新工程重要方向项目（No. KZCXZ-YW210）资助。 * 1. 前言 2. 实验与方法 3. 结果与讨论 4. 总结 硫酸盐还原菌是一类在海洋环境中普遍存在的能够将硫酸根转化为硫离子的微生物 SRB 的代谢产物，硫化物，具有大的腐蚀性，高的毒害性以及强的反应性 SRB G. Muyzer et al. Nat. Rev. Microbiol. 6 (2008) 441. 1 阴极去极化理论 3 代谢产物的腐蚀 行为 2 局部腐蚀理论 C.A.Wolzogen et al. Water 8 (1934) 147. R.I. Starkey, Producers Monthly 22 (1958) 12. W.P. Iverson, Science 151 (1966) 986. 上述的理论认为SRB是一种严格的厌氧性微生物 通常认为SRB是一种严格的厌氧型微生物 ，但是根据最近的研究报道SRB能够耐受高达1.5mM的溶解氧 行为抵御策略 SRB通过群落和聚集体形成微环境来抵御外界氧气的毒性 氧的耐受性 H. Cypionka, Annu. Rev. Microbiol. 54 (2000) 827 H. Cypionka, Annu. Rev. Microbiol. 54 (2000) 827 最大可能数法 环境参数 pH 硫离子 电导率 SRB的海水培养基 （1）电化学体系：Q235工作电极、铂丝电极和Ag/AgCl参比电极 （2）电化学技术：开路电位(Eoc)和电化学交流阻抗谱（EIS） （3）研究体系：氮气、空气和氧气饱和的培养基体系 Q235 Time/d NSRB/106 cfu/ml 厌氧：SRB的生长状态明显强于有氧条件下的生长状态； 有氧：SRB的生长呈现短的稳定期和快速的衰减期 氮气（A）：生物膜稠密网状结构 空气(B)：生物膜均匀生长在材 料的表面 氧气(C)：生物膜变得很稀疏 空气饱和体系，无菌（A,B）和有菌(C,D)条件下SEM和能谱（EDS）分析 SEM: 有菌的条件下能够观察到微生物的形貌以及分泌物胞聚多糖等；而无菌条件下只能够看到絮状的腐蚀产物 EDS：有菌体系中，强的磷元素的峰，这说明因为微生物核酸的原因 Time/d CS2-/ mM 硫化物的变化曲线与生长曲线类似，生长期之后硫化物不产生累积，主要因为每天定时通气排出了硫化氢 (2) 电导率 (κ) Time/d κ (3) pH Time/d pH (1) 开路电位 (EOC) Time/d EOC/V SRB产生的有机酸导致pH下降，根据能斯特公式，从而进一步推断其导致开路电位降低 在海水培养基中生物膜内的H2O2的富集导致了开路电位正移 在三种气体饱和条件下， Eoc的变化： 厌氧： Eoc出现负移并最终达到稳定； 有氧：稳定期之后Eoc发生正移 空气饱和的条件，无菌和有菌的体系中EIS的变化。 无菌：EIS容抗弧随着时间的进行而减小； 有菌：EIS容抗弧先随着时间增加而增加，稳定期过后减小 -Z’/ k ohm -Z’/ k ohm Z’’/ k ohm Z’’/ k ohm 无菌 有菌 Q235 钝化膜 生物膜 SRB (3) 三个时间常数的拟合模型 物理意义与等效元件的对比 无菌：两个时间常数的模型（腐蚀产物层和双电层） 有菌：三个时间常数的模型（生物膜层、腐蚀