【正文】 T i m e / d 圖 5 假單胞菌在海水中的生長曲線 Growth curves of pseudomonas in marine 腐蝕電位跟蹤分析 從自腐蝕電位隨浸泡時間的變化關(guān)系圖來看（見圖 6）， 45 鋼電極在假單胞菌 － 海水體系中的自腐蝕電位是先經(jīng)歷了從﹣ 到﹣ 的快速負(fù)移， 2d 后向正方向變化， 6d 開始下降后逐漸趨于穩(wěn)定。 第二階段為指數(shù)生長期 （ 1d～ 6d） ， 假單胞菌逐漸適應(yīng)了新的環(huán)境，它開始以最大的速度生長和分裂，假單胞菌細(xì)胞由一個分裂成兩個，菌種數(shù)量開始成 指 數(shù)增加，進(jìn)入 指數(shù) 生長期。 （ 4） 計數(shù)。 （ 3）在超凈工作臺中，移取假單胞菌液 4mL 注入燒瓶中，并將工作電極從側(cè)口插入燒瓶，用石蠟封口，然后用牛皮紙將燒瓶瓶口封好。 圖 4 工作電極試樣 the working electrode samples 實驗儀器與試劑 實驗儀器 實驗所用儀器如表 2 所示。但是由于亞熱帶海風(fēng)以及海水這種環(huán)境的影響，致使我國每年的鋼材 損失量也是逐年上升，其中尤以 45 鋼為主。 極化曲線技術(shù) 極化曲線技術(shù)是微生物腐蝕研究中的一種常規(guī)技術(shù)。 微生物防治法的機(jī)理是利用微生物之間的共生、競爭以及拮抗的關(guān)系來防止微生物對金屬的腐蝕。殺菌劑分為氧化型和非氧化型兩類[33]。不同的細(xì)菌對 NaCl 的濃度范圍要求有所差異。 微生物腐蝕的影響因素 微生物的生長受到環(huán)境 因素的限制，其腐蝕的能力也隨環(huán)境因素的變化而變化。 （ 4）陽極區(qū)固定理論 由于約 90％以上的 MIC 以孔蝕為主， Pope 等人提出了陽極區(qū)固定機(jī)理。因此，微生物膜與金屬表面狀態(tài)存在相互作用和協(xié)同作用，在不同條件下，它們既能相互影響，相互促進(jìn)，又能相互控制，相互制約。 1949 年， Budni 和 Vemnol 給出了這個領(lǐng)域的一些經(jīng)典的基本概念。生物因素與其它因素協(xié)同作用影響腐蝕過程。當(dāng)鹽的濃度較低時，腐蝕速度隨含鹽量的增加而急速增加（這主要是由于 Cl的增加促進(jìn)了陽極反應(yīng)所造成的）。 縫隙腐蝕是在電解液中由于金屬與金屬或非金屬間存在極狹窄的縫隙，使有關(guān)物質(zhì)的遷移受到阻滯形成濃差電 池，而在縫隙內(nèi)或近旁產(chǎn)生的局部腐蝕。此時銹層也會阻礙鐵離子由腐蝕界面向外擴(kuò)散，但這并不是控制過程。 碳鋼腐蝕的形成機(jī)理分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩大類。然后，在實驗室中模擬假單胞菌在海水中的生活環(huán)境，以 45 鋼為研究對象，運用電化學(xué)測量技術(shù)，如 ：開路電位的測量、動電位循環(huán)掃描極化曲線和交流阻抗譜測試等方法，對海水體系中假單胞菌對 45 鋼的腐蝕過程進(jìn)行跟蹤研究，從而獲得碳鋼在海水中的腐蝕電位、阻抗隨時間的變化趨勢以及陽極和陰極極化特征，揭示假單胞菌對 45 鋼在海水中腐蝕的電化學(xué)行為影響。電化學(xué)阻抗譜表明，腐蝕產(chǎn)物層和雙電層的雙層作用而導(dǎo)致的陰極反應(yīng)的電荷和物質(zhì)在兩相界面的傳輸速率的變化是控制 45鋼海水腐蝕的主要因素。電化學(xué)腐蝕主要有“吸氧腐蝕”和“析氫腐蝕”兩種 [2,3]。在階段 3 中 SRB 的新陳代謝作用消耗了銹層中營養(yǎng)物質(zhì)，階段 4 所需的營養(yǎng)物質(zhì)是海水中溶解的營養(yǎng)物質(zhì)通過銹層遷移到金屬表面的，因此這個擴(kuò)散過程的速率也是由外部營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和銹層的滲透性決定的。 （ 4）電偶腐蝕 電偶腐蝕即原電池腐蝕是指不同電位的兩種金屬在電解質(zhì)溶液中相互接觸時產(chǎn)生電位差，由此構(gòu)成宏觀腐蝕電池而引起的腐蝕。如：海水溫度升高，氧的擴(kuò)散速度加快，這將促進(jìn)腐蝕過程進(jìn)行。 微生物形成的膜具有保護(hù)作用。r、 Booth、 Lee、Iverson、佐佐木等人提出了去極化機(jī)制； Starkey 提出了濃差電池的機(jī)制；Pope 提出了陽極 區(qū)固定機(jī)制； Dinh 提出了直接電子傳遞機(jī)制等，已取得了相對成熟的理論基礎(chǔ)和實踐防護(hù)能力 [17]。 圖 2 微生物腐蝕原理示意圖 Schematic diagram of microbial corrosion 微生物膜可以阻止氧氣向陰極區(qū)擴(kuò)散和某些具有腐蝕性的陰離子如 Cl向畢業(yè)論文 15 陽極區(qū)擴(kuò)散，如果氧氣向膜內(nèi)擴(kuò)散的速率小于微生物呼吸消耗氧氣的速率，陰極 反應(yīng)的機(jī)理就要發(fā)生改變。 畢業(yè)論文 16 （ 5）代謝產(chǎn)物腐蝕機(jī)制 等人發(fā)現(xiàn)代謝產(chǎn)物中濃度較高的 Fe2+對低碳鋼厭氧腐蝕有促進(jìn)作用。溫度過高或過低對其生長都不利 ,溫度低于 15℃或高于 100℃則其不能存活。 而硫酸鹽還原菌受 Fe2+的影響更為明顯。 按保護(hù)層材料的不同可分為 非金屬防護(hù)層和金屬防護(hù)層 ， 非金屬保護(hù)層又分為襯里和涂料兩大類 。 氧化 還原電位 氧化 還原電位代表溶液的氧化、還原能力，通常以惰性電極 Pt 來測量。 電化學(xué)阻抗譜（ EIS） 近年來，電化學(xué)阻抗譜在腐蝕研究中得到了廣泛的應(yīng)用，它是對腐蝕體系施加一小幅值（一般 5mV）的電壓（或電流）正弦擾動信號，測量體畢業(yè)論文 22 系的響應(yīng)信號（電流或電壓），通過頻響技術(shù)或鎖相技術(shù)得到阻抗（含實部、虛部）、相角（相位移）等與頻率的關(guān)系，據(jù)此來分析得到電化學(xué)腐蝕反應(yīng)的有關(guān)信息。 本文是在實驗室中模擬假單胞菌的生活環(huán)境，以碳鋼為研究對象，進(jìn)一步揭示假單胞菌在碳鋼表面的吸附、碳鋼在假單胞菌 海水體系中的腐蝕行為、假單胞菌的新陳代謝過程以及生物膜和腐蝕產(chǎn)物膜形成、脫落過程對腐蝕的影響，結(jié)合電化學(xué)分析技術(shù)以及數(shù)據(jù)擬合等方法對碳鋼在接種假單胞菌的海水中所發(fā)生的腐蝕行為進(jìn)行研究。采用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié) pH 為 ～ 。具體 MPN 操作方法如下： （ 1）樣品 稀釋。 ○ 2 交流阻抗試驗。這是因為45 鋼電極剛浸入假單胞菌海水中，假單胞菌就會附著在電極表面形成一層微生物膜，由于假單胞菌的繁殖代謝活動使電極表面氧濃度降低，阻礙了其表面鈍化膜的形成，同 時假單胞菌新陳代謝產(chǎn)生了氨類侵蝕性物質(zhì)，因而使自腐蝕電位快速負(fù)移。 第一階段為遲緩期 （ 0d～ 1d） ， 當(dāng)假單胞菌接種到滅菌海水這個新的生長環(huán)境中時，由于暫時缺乏足夠的能量和必需的生長因子，菌種未得到充分的活化，因此，假單胞菌在一段時間里并不立即分裂，菌種的數(shù)量維持在 1 108cfu，生長處于遲緩期。2h 。 （ 2）將配置的海水培養(yǎng)基用牛皮紙包好瓶口，放入 121℃的高溫滅菌鍋中滅菌 20min，再用紫外燈滅菌 30min，然后放入無菌室中冷卻至室溫。 （ 3）試樣工作表面分別用 200、 400、 600、 800、 1000、 1200金相砂紙依次逐級打磨至光滑，并先后用丙酮除去試樣表面油脂，無水乙醇脫水，用吹風(fēng)機(jī)吹干后裝入密閉袋中并放在干燥器中保存?zhèn)溆茫ㄈ鐖D 4所示）。而我國主要經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)都處于沿海地帶，使用鋼材的比例也是非常巨大的。其缺點是它僅對均勻腐蝕可以測定腐蝕速率，而對局部生物腐蝕和局部腐蝕體系（如點蝕、縫隙腐蝕等）只能提供一種趨勢。 （ 5）生物防護(hù)法 生物法主要是采用生物防治和遺傳工程改變危害菌的附著力來達(dá)到控制 目 的方法。殺菌劑通常是一種化合物或幾種化合物的混合物，主要是通過與細(xì)菌體內(nèi)的代謝酶發(fā)生氧化作用，將細(xì)菌完全分解為二氧化碳和水，來殺死微生物或是抑制微生物的新陳代謝活動。當(dāng) NaCl 濃度小于某一濃度時，細(xì)菌可以正常生長，在某一濃度時范圍內(nèi)時，微生物只能在水下沉積相的微環(huán)境中生長，而當(dāng)濃度大于某一特定值時，就會抑制微生物的生長。 以上研究表明，微生物代謝產(chǎn)物形成腐蝕產(chǎn)物膜會加速金屬的局部腐蝕。如果陽極區(qū)和陰極區(qū)是隔離的，陽極區(qū)的 pH 值 會下降，陰極區(qū)的 pH 值會上升 [25,26]。微生物膜的形成、發(fā)展和消亡過程影響了金屬的電化學(xué)狀態(tài)和腐蝕過程；同時，金屬的電化學(xué)狀態(tài)和腐蝕過程的變化也會影響微生物膜的性質(zhì)和生長狀態(tài)。自 1922 年以來，荷蘭學(xué)者 做了大量的工作，指出了硫酸鹽還原菌在金屬腐蝕中起到非常重要的作用。海水環(huán)境中腐蝕過程復(fù)雜，影響因素多。而海水中的含 鹽量直接影響到水的電導(dǎo)率和含氧量，因此必然對腐蝕產(chǎn)生影響。海水中由于 Cl濃度高，所以碳鋼很容易發(fā)生點蝕。 階段 2 氧擴(kuò)散控制：隨著腐蝕過程的進(jìn)行，銹層逐漸增厚并且分層，致密層的生長逐漸阻滯溶解氧向腐蝕界面的傳送，腐蝕速率變?yōu)榉蔷€性的擴(kuò)散控制。微生物廣泛存在于海水、海底沉積物及腐蝕產(chǎn)物中，能夠引起或加速材料的腐蝕， 因此，研究 海洋環(huán)境中的微生物腐蝕 對于 今后發(fā)展海洋設(shè)施和壽命預(yù)測，減少或避免事故的發(fā)生都有著非常重要的意義 。 本文是采用微生物學(xué)法在海水中分離、提純出假單胞菌，測定假單胞菌的生長曲線，確定假單胞菌的生長周期。 關(guān)鍵字 ：微生物腐蝕；假單胞菌； 45 鋼；電化學(xué) 畢業(yè)論文 2 Abstract In the marine environment , corrosion of carbon steel is the electrochemical process, influenced by physical, chemical, biological and other factors. Microbiology is a more important factor of accelerated corrosion of carbon steel, and has been given a lot of security risks and economic losses for use of carbon steel in marine engineering. With a widly development and utilization of marine resources, the microbiologically influenced corrosion (MIC) has been given much attention in marine environment concerned of all kinds of structure constructions, such as undersea pipelines, offshore oil platforms, seabed mining equipment, etc. Presently, most researches focus on the corrosion mechanism of microbiology in this area and especially the researches of the iron bacteria, sulfatereducing bacteria, desulfotomaculum bacteria and sulfur bacteria have made encouraging results. However, the corrosion behavior of carbon steel by pseudomonas is few. In this paper， the growth curve of pseudomonas was measured in order to know the growth cycle. Pseudomonas isolated and purified from carbon steel corrosion products by biology techniques. Then, the living environment of pseudomonas is simulated in the laboratory. The process of the corrosion of 45 steel was tracked in seawater with pseudomonas by electrochemical measurement techniques, which contain open circuit potential measurement, potentiodynamic cyclic polarization curve and AC impedance. Those can be obtained the corrosion potential, Rp trends curve with time and characteristics of the anode and cathode polarization from those. Some conclusions of the formation rule on corrosion of 45 steel can be achieved in seawater with pseudomonas. The number of pseudomonas in different time was measured by method of most probable number (MPN) methed in seawater curve of pseudomonas was described in order to investigate the vegetal rule of seawater 畢業(yè)論文 3 (four periods:logy periods,logarithmic periods,steady growth periods,contabescence perio