【摘要】： 海水中生存著種類繁多的微生物。當(dāng)把一種金屬材料浸泡到海水中后，其表面很快就會(huì)有一層微生物膜附著上去。這層微生物膜包含有細(xì)菌、微藻、原生動(dòng)物、以及一些雜質(zhì)如泥土和腐蝕產(chǎn)物。這些生物和非生物的群體包裹在微生物分泌的胞外分泌物（EPS）中。由于微生物的代謝活動(dòng)，微生物膜內(nèi)的環(huán)境和海水中的環(huán)境會(huì)有很大的差異，如pH值、溶解氧濃度以及某些金屬離子和化學(xué)物質(zhì)的濃度。所有的這些都會(huì)導(dǎo)致金屬表面電化學(xué)狀態(tài)的改變，這些變化最終導(dǎo)致腐蝕的發(fā)生。這種由微生物引起的腐蝕叫微生物腐蝕（MIC）。過去在進(jìn)行腐蝕研究中常常忽視微生物在其中的作用，近幾年來微生物腐蝕逐漸引起人們的重視。此外，微生物膜與大型生物附著－生物污損也有著密切的聯(lián)系。微生物膜通常為大型生物的幼蟲提供附著的合適的基質(zhì)，同時(shí)前者還對(duì)后者的生長(zhǎng)變態(tài)起重要的作用。生物污損對(duì)于艦船的航速、海水冷卻裝置熱交換性能 以及其它海洋設(shè)施功用的發(fā)揮有很大的危害。 目前防止微生物腐蝕的主要辦法就是使用化學(xué)藥劑。因?yàn)槲⑸锬さ慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，化學(xué)藥劑通常不能發(fā)揮很大的作用。即使殺死了微生物，微生物膜仍然存在于材料表面，仍然會(huì)引起腐蝕。所以研究微生物膜的形成規(guī)律、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及微生物膜與金屬電化學(xué)之間的關(guān)系對(duì)于找到控制和除去微生物膜有著重要的意義。 因此本文將熒光顯微鏡技術(shù)與電化學(xué)技術(shù)相結(jié)合，對(duì)微生物膜的形成規(guī)律、微生物膜對(duì)金屬電化學(xué)性質(zhì)的影響以及金屬電化學(xué)狀態(tài)的改變對(duì)微生物附著的影響進(jìn)行了研究。旨在為找到控制微生物腐蝕和生物污損的方法提供實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。主要工作和結(jié)論如下： （1） 對(duì)天然海水中六種金屬的電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。結(jié)果如下： 低碳鋼和鋁為以金屬腐蝕過程為主的活化類型。在具有微生物活性海水中，金屬腐蝕速度很大，表面更新速度快。相比之下，微生物在金屬表面的寄生附著活動(dòng)的影響要小得多，金屬的電化學(xué)特征以腐蝕過程為主。銅和鈦的腐蝕過程因致密氧化膜的存在而變得極弱。微生物的活動(dòng)對(duì)這兩種金屬腐蝕過程的影響也很小，它們的主要特征是在微生物活性海水中和非微生物活性海水中的電化學(xué)行為不變。原因是在這種金屬表面，腐蝕過程和微生物活動(dòng)都非常微弱。銅離子是一 WP=6 種重金屬離子，對(duì)微生物有毒害作用，所以微生物不易在銅表面附著。不銹鋼和鉬鋼為鈍化型金屬電極，，微生物膜對(duì)這類金屬電化學(xué)行為有很大的影響。其主要原因是這類金屬表面自身腐蝕速度極低。與腐蝕過程相比，微生物在金屬表面的寄生附著活動(dòng)對(duì)它的電化學(xué)狀態(tài)影響很大。因此，測(cè)定它的電化學(xué)狀態(tài)則可以推斷金屬表面微生物膜的寄生附著情況，即使用鈍態(tài)金屬可以研究微生物膜的形成規(guī)律以及電化學(xué)狀態(tài)的改變對(duì)其附著的影響 （2）使用表面熒光顯微鏡和電化學(xué)技術(shù)對(duì)兩種鈍態(tài)金屬腐蝕電位正移和微生物在其表面的附著規(guī)律進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：在天然海水中，鈍態(tài)金屬的腐蝕電位可以發(fā)生正移，正移值可達(dá)二百多毫伏。通過熒光顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，微生物的附著是按負(fù)指數(shù)增長(zhǎng)。這一規(guī)律和腐蝕電位正移的規(guī)律很相似。與無(wú)菌實(shí)驗(yàn)對(duì)照說明微生物附著是鈍態(tài)金屬腐蝕電位正移的原因。 （3） 以鈍性金屬為研究電極，結(jié)合表面熒光顯微鏡技術(shù)研究了電化學(xué)極化對(duì)微生物在金屬表面附著的影響。結(jié)果表明：陰極極化（－200～－1000mV）和陽(yáng)極 (200~400mV) 極化都不能阻止微生物向電極表面的附著。這可能是因?yàn)槲⑸锔街且粋�(gè)吸附和脫附共存的過程，電化學(xué)極化對(duì)電極表面狀態(tài)的改變不足以影響微生物的附著。 （4）以鈍性金屬為研究電極，結(jié)合表面熒光顯微鏡技術(shù)研究了電化學(xué)極化對(duì)已經(jīng)形成的微生物膜的影響。結(jié)果表明：在200～－1000mV范圍內(nèi)，微生物膜內(nèi)的微生物物數(shù)量沒有發(fā)生變化。所以陰極和陽(yáng)極的極化不會(huì)對(duì)已經(jīng)形成的微生物膜造成影響。在－1200mV時(shí)，電極表面的微生物數(shù)量大量減少，這是氫氣析出的物理作用導(dǎo)致的微生物數(shù)量的減少。 （5）建立了微生物在鈍性金屬表面附著的物理模型，并對(duì)微生物附著的過程進(jìn)行了討論。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號(hào)】：P734

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2647582