海洋所在周期浸潤(rùn)環(huán)境下微生物腐蝕機(jī)理研究中取得新進(jìn)展
近期,中科院海洋所張盾課題組在周期浸潤(rùn)環(huán)境下的微生物腐蝕機(jī)理研究中取得新的進(jìn)展,相關(guān)成果發(fā)表在《Water Research》和《Corrosion Science》期刊上。
腐蝕是人們開(kāi)發(fā)利用海洋所依賴的工程裝備設(shè)施所不可回避的問(wèn)題。作為海洋環(huán)境五個(gè)腐蝕區(qū)帶之一的潮差區(qū),其環(huán)境復(fù)雜多變,且處于該區(qū)帶的短尺掛樣的腐蝕速率遠(yuǎn)高于海水全浸區(qū)。微生物腐蝕是海洋環(huán)境中非常重要的腐蝕形式之一,目前相關(guān)研究多集中于海水全浸區(qū),而潮差區(qū)也存在群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生物膜,進(jìn)而也存在微生物腐蝕風(fēng)險(xiǎn),但相關(guān)研究相對(duì)滯后?,F(xiàn)有的基于海水全浸區(qū)的微生物腐蝕機(jī)制是否適用于潮差區(qū),其局限性如何,是研究潮差區(qū)微生物腐蝕機(jī)制所必須回答的問(wèn)題。
研究團(tuán)隊(duì)圍繞潮差區(qū)的突出特點(diǎn)——海水周期浸潤(rùn)開(kāi)展工作,借助電化學(xué)、材料學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科的研究手段,研究了周期浸潤(rùn)對(duì)典型菌株(Pseudomonas aeruginosa、Halomonas titanicae)作用下EH40高強(qiáng)度鋼和2205雙相不銹鋼腐蝕的影響。發(fā)現(xiàn)針對(duì)EH40鋼,周期浸潤(rùn)分別使得Pseudomonas aeruginosa的腐蝕促進(jìn)作用和Halomonas titanicae的腐蝕抑制作用增強(qiáng)。周期浸潤(rùn)提高了生物膜中Pseudomonas aeruginosa的胞內(nèi)ATP水平、促進(jìn)了可作為電子穿梭體的吩嗪類物質(zhì)(綠膿菌素、吩嗪-1-甲酰胺)的分泌及相關(guān)基因(phzS、phzH、phzM)的表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)了細(xì)菌與鋼之間的胞外電子傳遞、提高了細(xì)菌的腐蝕促進(jìn)效率。周期浸潤(rùn)對(duì)Halomonas titanicae作用下EH40鋼腐蝕抑制作用的強(qiáng)化與其提高生物膜中細(xì)菌的數(shù)量、細(xì)菌的有氧呼吸能力密切相關(guān)。與EH40鋼發(fā)生全面腐蝕不同,2205雙相不銹鋼主要發(fā)生點(diǎn)蝕,周期浸潤(rùn)可改變點(diǎn)蝕的分布規(guī)律。全浸環(huán)境中,Pseudomonas aeruginosa使得2205雙相不銹鋼的點(diǎn)蝕主要集中于鐵素體與奧氏體的相界、鐵素體相中;而周期浸潤(rùn)環(huán)境下,點(diǎn)蝕的發(fā)生不具有相選擇性,這與周期浸潤(rùn)促進(jìn)介質(zhì)中有機(jī)物在鋼表面無(wú)規(guī)律的吸附密切相關(guān)。上述研究初步證實(shí)了周期浸潤(rùn)環(huán)境與海水全浸環(huán)境下的微生物腐蝕存在共性與特異性,為深入研究潮差區(qū)微生物腐蝕機(jī)理提供了基礎(chǔ)。
海洋環(huán)境腐蝕與生物污損重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的博士研究生李策、祝李洋為論文的第一作者,吳佳佳副研究員和張盾研究員為通訊作者,研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
論文信息:
[1] Ce Li, Jiajia Wu*, Dun Zhang*, Peng Wang, Liyang Zhu, Yaohua Gao, Wenkai Wang. Effects of Pseudomonas aeruginosa on EH40 steel corrosion in the simulated tidal zone. Water Research, 2023, 223, 119708.
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119708
[2] Ce Li, Jiajia Wu*, Dun Zhang*, Peng Wang, Zhihua Sun, Liyang Zhu, Yaohua Gao, Yi Wan, Zhiqing Yang, Yu Wang, Ee Li. Alternate immersion improves corrosion inhibition efficiency of Halomonas titanicae towards EH40 steel. Corrosion Science, 2022, 206, 110503.
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110503
[3] Liyang Zhu, Jiajia Wu*, Dun Zhang*, Peng Wang, Ce Li, Yu Wang, Zhihua Sun. The difference in preferential corrosion of 2205 duplex stainless steel induced by Pseudomonas aeruginosa between full and alternate immersion. Corrosion Science, 2022, 208, 110614.
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110614

圖 周期浸潤(rùn)環(huán)境下P.aeruginosa對(duì)EH40鋼的腐蝕機(jī)理示意圖
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