典型芽孢桿菌屬生物膜對鋼的腐蝕影響及機理

《典型芽孢桿菌屬生物膜對鋼的腐蝕影響及機理》是屈慶為項目負責人，雲南大學為依託單位的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：典型芽孢桿菌屬生物膜對鋼的腐蝕影響及機理
• 項目類別 ：地區科學基金項目
• 項目負責人：屈慶
• 依託單位 ：雲南大學

項目摘要

微生物腐蝕是微生物生命活動在材料表面形成生物膜和其它因素綜合作用的結果，生物膜在微生物腐蝕中的具體作用未見報導。近年研究發現金屬腐蝕部位往往存在芽孢桿菌屬微生物，其中有些種形成的生物膜被認為可能是一種潛在的抑制微生物腐蝕的有效方法，但有關其腐蝕研究較少。本項研究擬通過選擇三種典型的芽孢桿菌屬微生物，利用原位原子力顯微鏡、螢光染色技術和雷射共聚焦顯微鏡等研究它們生命活動過程中在鋼表面的吸附及成膜規律，並利用開路電位、動電位、電化學阻抗譜技術、掃描電鏡，光電子能譜等分析其對鋼的腐蝕影響，再通過生物膜消解技術即利用D-胺基酸抑制芽孢桿菌屬生物膜的形成，研究其生命活動中浮游菌（無膜形成）對鋼的腐蝕影響；結合熱力學研究和動力學分析揭示生物膜在鋼腐蝕中的作用。為進一步深入研究和探明微生物腐蝕的機理奠定基礎，為更好地防治微生物腐蝕創造條件。

結題摘要

碳素鋼和不鏽鋼被廣泛地套用於各個領域，其接觸的環境極其複雜，環境中除有能導致其腐蝕的侵蝕性離子、分子外，還有大量的微生物。微生物在其生命活動中會對鋼及不鏽鋼帶來腐蝕，即微生物腐蝕。近來研究者發現了一些微生物能明顯影響金屬材料的腐蝕，並提出了各種各樣的腐蝕機理，目前比較一致的觀點是生物膜在腐蝕中有著重要的作用；然而生物膜在微生物腐蝕中的具體作用未見報導。一些研究發現金屬腐蝕部位往往存在芽孢桿菌屬微生物，但有關其腐蝕研究較少。基於此，本項目在國家自然科學基金的資助下，採用螢光染色技術、紅外光譜、掃描電鏡、原子力顯微鏡、電化學技術等手段研究了三種典型的芽孢桿菌屬微生物在它們生命活動過程中在鋼表面的吸附及成膜規律，探討了三株菌對同種材料及不同材料的腐蝕影響；然後在不影響三株菌正常生長的條件下，利用微量的D-胺基酸抑制生物膜的形成，研究三株菌的浮游菌對碳素鋼和不鏽鋼的腐蝕影響和規律，通過對比提出生物膜在碳素鋼及不鏽鋼中的腐蝕作用。研究結果表明：枯草芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌具有明顯抑制碳素鋼材的長期腐蝕的傾向，而巨大芽孢桿菌則有輕微加速腐蝕的趨向，微生物的加入後，碳素鋼以均勻腐蝕為主；而不鏽鋼在人工海水中則以點蝕為特徵，微生物的加入則明顯可減緩其點蝕行為，但與枯草芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌有所區別，巨大芽孢桿菌則存在加速不鏽鋼初期腐蝕的傾向。該結果說明微生物即使處於同一屬，但菌株不同，對同一材料帶來的影響是不同的；同一菌株對不同材料的影響也是不同的，這也說明微生物腐蝕非常複雜。本研究也表明枯草芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌生物膜對碳素鋼及不鏽鋼的腐蝕有著抑制的作用，這主要是由於生物膜抑制了侵蝕性離子及電子傳輸的性能。通過本項目的實施，項目組建立了一套針對金屬材料微生物腐蝕的研究工作程式，為深入研究鋼在多菌群複雜環境中腐蝕機理研究奠定了基礎。從而為進一步研究利用有益生物膜防治微生物腐蝕的可能性提供了理論依據。