微生物腐蚀及其控制

金属材料的微生物腐蚀与防护研究进展摘要：人们对金属腐蚀的危害关注度越来越高，如金属构件在大气中生锈，船舶遭受海水和微生物的腐蚀，埋藏在地下的输油、输气管线因土壤和细菌的腐蚀而发生穿孔，化工机械由于常与强腐蚀性酸、碱、盐介质接触而使用寿命缩短等。

关键词：金属材料；微生物腐蚀；生物膜；腐蚀防护；自然海水中，微生物倾向于附着在材料表面形成生物膜，它在金属/溶液界面扮演着双重角色。

金属的微生物腐蚀通常由多种微生物协同作用，具有复杂的作用机制，应该综合运用各种物理、化学手段，尤其是防护性涂层方法才能达到控制腐蚀的目的。

一、金属材料的腐蚀机理1.金属腐蚀的发生。

金属受周围介质的化学及电化学作用而被破坏，这种现象叫金属的腐蚀。

由于腐蚀导致的金属破坏都是先从表面开始，所以金属表面的破坏程度最大。

2.金属腐蚀的分类，按腐蚀机理可以将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两大类。

化学腐蚀就是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗。

电化学腐蚀则是金属表面与离子导电的介质因发生电化学作用而产生破坏。

不论是化学腐蚀还是电化学腐蚀，金属腐蚀的实质都是金属原子被氧化成金属阳离子的过程。

二、金属材料海洋腐蚀的防护1.电化学保护，电化学保护分为阴极保护和阳极保护。

阴极保护的原理如下：利用电化学原理，将被保护的金属设备进行外加阴极极化降低或防止腐蚀；将被保护金属进行外加阴极极化以减少或防止金属腐蚀的方法叫做阴极保护法。

阴极保护有包括外加电流阴极保护和牺牲阳极保护。

外加电流法是将被保护的金属与另一附加电极作为电解池的两极，被保护金属为阴极，这样就使被保护金属免受腐蚀。

牺牲阳极保护法是将活泼金属或其合金连在被保护的金属上，形成一个原电池，这时活泼金属作为电池的阳极而被腐蚀，基体金属作为电池的阴极而受到保护。

外加电流阴极保护所需保护电流是由直流电源(如蓄电池、直流发电机、整流器等)提供的；而牺牲阳极保护中所需保护电流是由牺牲阳极的溶解所提供的。

土木工程领域中微生物致腐蚀因素的风险评估和防治方法概述：土木工程领域中，微生物引发的腐蚀问题是一大挑战。

微生物致腐蚀会导致结构材料的破坏、减少工程寿命，甚至引发安全事故。

因此，对于微生物致腐蚀因素进行风险评估并采取相应的防治方法是至关重要的。

一、微生物致腐蚀风险评估1. 现场勘查和监测进行现场勘查和监测是评估微生物致腐蚀风险的首要任务。

通过收集土壤、水质和材料样本，并结合现场观察，可以确定微生物的类型和分布情况，从而进一步评估微生物致腐蚀的风险程度。

2. 常规实验分析常规实验分析是微生物致腐蚀风险评估的重要手段之一。

通过对土壤、水质和材料样本进行菌落计数、微生物种类鉴定和生物膜形成实验等分析，可以了解微生物的数量和种类，以及它们对结构材料的侵蚀能力。

3. 分子生物学分析分子生物学分析是目前较为先进和精确的微生物致腐蚀风险评估方法之一。

通过提取样本中的微生物DNA或RNA，运用PCR、测序和荧光定量PCR等技术手段，可以快速、准确地鉴定微生物的种类和数量，从而评估微生物致腐蚀的潜在威胁。

二、微生物致腐蚀的防治方法1. 材料选用在土木工程中，选择能够抵抗微生物致腐蚀的材料是一种有效的预防措施。

例如，选用不易受微生物侵蚀的耐蚀材料，如钢筋和混凝土中加入抗菌添加剂等，可有效减少微生物对结构材料的侵蚀。

2. 环境控制微生物生长需要一定的环境条件，例如水分、温度、营养物质等。

因此，通过控制环境条件，如减少水分、控制温度和营养物质的供应等，可以有效地减少微生物的生长和繁殖，从而降低微生物致腐蚀的风险。

3. 使用生物杀菌剂生物杀菌剂可以用于土木工程领域微生物致腐蚀的防治。

生物杀菌剂可以抑制微生物的生长和繁殖，从而减少微生物对结构材料的侵蚀。

选择适用的生物杀菌剂，并在适当的时间和方法下进行施用，可以有效地控制微生物致腐蚀。

4. 建立监测和维护方案建立微生物致腐蚀监测和维护方案是防治微生物致腐蚀的重要步骤。

通过定期进行微生物检测，及时发现和处理微生物侵蚀问题，可以避免腐蚀问题进一步扩大和加剧。

微生物对金属的腐蚀与控制研究孙凯刚（大庆市第三医院大庆１６３０００）樊萍（大庆市环境监测中心站大庆１６３０００）摘要本文介绍了微生物的腐蚀作用、机理、特征，提出了金属防腐对策。

关键词：微生物腐蚀（ＭＩＣ）作用机理控制方法防治措施第３１卷第３期黑龙江环境通报Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．３２００７年８月ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＪｏｕｒｎａｌＤｅｌ．２００７１微生物腐蚀作用由于微生物的生命活动而引起或促进材料腐蚀进程的现象统称为微生物腐蚀（ＭＩＣ）。

ＭＩＣ是１９１０年由Ｒ．Ｈ．Ｇａｉｎｅｓ首次指出的，它是城市供水系统及污水处理系统和油井、石油输送管线中普遍存在的现象。

２各种微生物腐蚀的机理及特征２．１还原菌ＳＲＢ的腐蚀作用机理及特征还原菌ＳＲＢ是微生物腐蚀中最重要的菌。

ＳＲＢ在自然界分布很广，是典型的专性厌氧菌，ＳＲＢ在其生长代谢过程中形成生物膜，局部形成厌氧环境，诱发碳钢腐蚀的形成和发展。

有关ＳＲＢ致腐蚀作用的机理有阴极去极化机理、浓差电池机理、局部电池机理、代谢产物机理、沉积物下的酸腐蚀机理、阳极区固定机理等。

最容易发生ＳＲＢ腐蚀的区域是：海底管道、近海石油输送管、冷却塔、污水处理设施、造纸设备等。

ＳＲＢ会在钢和不锈钢表面上生成特殊的ＦｅＳ黑色沉积物，不必取出。

直接在黑色沉积物上滴加盐酸时，会闻到硫化氢气体的味道，这是ＳＲＢ腐蚀的典型特点。

ＳＲＢ在不锈钢上的腐蚀会生成开口的点蚀坑或圆孔，许多坑内还可看到同心环。

ＳＲＢ对镍、高镍合金和钢镍合金的腐蚀也会生成同心环或阶梯形的圆锥形坑。

对沉积物进行元素分析表明，硫含量高表示存在有ＳＲＢ或硫杆菌。

２．２硫杆菌的腐蚀作用机理及特征金属、混凝土和石灰石的大规模的迅速破坏，通常是由于硫杆菌对硫或硫化物进行氧化后，生成硫酸的直接作用造成的，所以这种腐蚀也叫酸腐蚀。

它们通过氧化作用来取得能量，这种细菌本身是耐酸的。

硫氧化所生成的硫酸，可以占介质含量的１０％～１２％，这种浓度的硫酸就产生了严重的腐蚀作用。

简述飞机上微生物腐蚀发生的部位及预防方法
飞机上微生物腐蚀主要发生在机翼、机身和尾翼等金属部件上。

预防微生物腐蚀的主要方法包括以下几个方面：
1. 设计材料选择：选择抗微生物腐蚀的材料，例如不锈钢和钛合金等。

2. 表面处理：在金属表面进行缓蚀处理，例如喷涂防腐剂和涂层等，以减少微生物的附着和生长。

3. 定期清洗和保养：定期清洗飞机表面，去除积累的污物和微生物。

4. 定期检查：定期对飞机进行检查，发现微生物腐蚀问题及时修复。

5. 抗微生物涂层：涂上抗微生物涂层，能有效抑制微生物的生长。

6. 增强通风换气：通过增加飞机的通风换气系统，减少湿度和降低微生物的生长环境。

综上所述，通过合理选择材料，表面处理，定期清洗和保养，定期检查，涂上抗微生物涂层以及增强通风换气等方法可以有效预防飞机上微生物的腐蚀问题。

腐蚀的机理及其控制措施腐蚀是一种难以避免的自然现象，它会导致材料的破损、失效，对工业制造和设备维护带来极大的困扰。

有许多因素会影响材料的耐腐蚀性能，其中包括环境条件、材料成分、加工和使用方法等等。

在本文中，我们将深入探讨腐蚀的机理，以及如何采取措施来控制它。

1. 腐蚀机理腐蚀是材料在接触化学环境时发生的一系列反应的结果。

在这些反应中，材料的原子或分子被氧化或还原，从而导致其电位和化学性质发生变化。

这些反应可以来源于氧化、酸化、盐类反应和生物作用等不同因素。

一种常见的腐蚀形式是金属腐蚀，它具有很高的经济和环境影响。

在一般情况下，金属的腐蚀反应包括四种反应类型：腐蚀反应、电化学反应、热量反应和生物腐蚀。

腐蚀反应是指金属在非电解质(如酸、碱)中的离子交换反应。

电化学反应通常发生于电解质中，其中金属通过与溶液中的电荷交换来腐蚀。

热反应通常是指金属快速氧化和燃烧等高温现象。

生物腐蚀是指一些微生物在特定条件下对金属的化学反应。

除此之外，在腐蚀机理的研究中，需要探讨腐蚀的成因，包括干燥腐蚀、隐蔽腐蚀和应力腐蚀等等，因为它们都会成为影响腐蚀的因素。

干燥腐蚀是指材料在干燥的环境中产生氧化物而腐蚀，在一些研究中可以通过控制清洁度来避免。

隐蔽腐蚀是指在材料内部发生的腐蚀过程，难以发现和处理。

应力腐蚀则是指金属在受到外界应力和化学环境共同影响下的腐蚀过程。

2. 腐蚀控制措施腐蚀虽然不可避免，但可以通过多种措施来降低腐蚀的风险和减缓腐蚀速度。

以下是几种常见的腐蚀控制措施：2.1 材料选择选用合适的耐腐蚀材料是一种很有效的腐蚀控制措施。

例如，在重化工行业中，选用防腐钢材料可以有效地降低设备和管道的腐蚀风险，从而延长使用寿命。

而在食品加工业中，采用不锈钢、铸铁等材料也可以有效地降低食品中的有害物质含量，提高食品的质量和安全性。

2.2 防腐涂料防腐涂料是一种常见的腐蚀控制方式。

涂料中含有具有防腐性能的化学物质，能够形成一层保护膜，保护金属材料不被化学环境侵蚀。

微生物腐蚀和污染物质处理在现代工业生产中，许多金属、合金、水泥、高分子材料等都会遭受微生物腐蚀的影响，给工业生产造成巨大的经济损失。

微生物腐蚀的危害不仅存在于工业领域，还包括食品、医药、消防、水利、环境等多个领域。

微生物腐蚀涉及多个学科，包括微生物学、材料学、化学、环保等，本文介绍微生物腐蚀的原因及其对策，以及常见污染物质的处理方法。

微生物腐蚀的原因及其对策微生物腐蚀的原因主要是微生物对材料表面的化学反应。

微生物是广泛存在于自然界的一类生物体，它们利用各种有机和无机物质进行代谢，在代谢过程中会产生废弃物和溶解物等。

如果这些物质不能及时排除，就会在材料表面形成一层糊状物质或者粘附物。

这些物质会吸收水分和氧气，形成一个湿润的环境，使得微生物在表面上生长繁殖。

微生物产生酵素、有机酸、氧化物等化学物质对材料进行化学反应，导致材料表面的化学性质发生变化，形成腐蚀现象。

防治微生物腐蚀的方法主要有下列几种：1.对具有生物腐蚀倾向的材料进行改进。

例如添加抗菌剂、控制金属合金成分等，可以减少微生物对材料的腐蚀作用；2.采用异物对材料表面进行保护。

例如使用阻燃剂、感光剂等置于材料表面，可以使得微生物难以吸附；3.定期清洗和消毒，保持干燥。

经常对材料表面进行清洗和消毒，保持干燥，可以减少微生物的生存能力。

污染物质的处理方法除了微生物腐蚀，许多污染物质也给生活和生产带来了巨大的危害。

以下介绍几种污染物质的处理方法。

1.水处理水是人类生活和工业生产中不可或缺的资源。

但是，许多工厂和城市的废水排放，给环境造成了严重的污染。

水处理是一项复杂的工作，它通常包括物理、化学和生物处理等过程。

常见的水处理方法包括沉积、澄清、过滤、化学反应、生物降解等过程。

2.空气处理空气污染是现代工业化进程中的副产品。

工厂和交通导致的废气排放对环境和人体健康造成了巨大的危害。

常见的空气污染物质包括二氧化硫、氧化氮、苯、甲醛等。

空气处理通常包括物理、化学和生物处理等过程。

细菌腐蚀控制介绍细菌腐蚀是一种常见的自然界现象，它对许多行业和设施造成了严重的损害。

细菌腐蚀控制是指采取一系列措施来预防和控制细菌腐蚀的发生和扩散。

本文将介绍细菌腐蚀的成因、危害以及常用的控制方法。

细菌腐蚀的成因细菌腐蚀的成因是细菌在特定条件下生长繁殖并产生腐蚀性物质，进而对金属和混凝土等材料造成损失。

常见的细菌腐蚀类型包括微生物诱导腐蚀（MIC）和微生物相关腐蚀（MRC）。

微生物诱导腐蚀（MIC）微生物诱导腐蚀是指微生物在缺氧条件下，利用金属和电极之间的微小电流来获得能量和生长。

微生物通过氧化和还原金属表面来实现对金属的腐蚀。

为了生长，微生物一般会形成一层称为生物膜的粘附层，这层生物膜可以降低氧分子穿过并与金属表面反应的几率，从而维持微生物的生存环境。

微生物相关腐蚀（MRC）与细菌直接作用不同，微生物相关腐蚀是指微生物通过产生腐蚀介质（如酸）直接腐蚀金属。

细菌通过分泌酸性物质降低周围环境的pH值，从而造成金属的腐蚀。

细菌腐蚀的危害细菌腐蚀对各行各业都有着严重的危害。

以下是一些常见的细菌腐蚀危害：1.建筑结构损坏：细菌腐蚀可以导致混凝土和金属结构的损坏，从而影响建筑物的安全性和使用寿命。

2.管道破裂：细菌腐蚀可能导致管道的破裂和渗漏，对供水和排水系统造成严重影响。

3.金属设备腐蚀：细菌腐蚀会破坏金属设备，导致设备故障和停机，进而影响生产。

4.石油、天然气行业损失：细菌腐蚀对石油和天然气管道造成的损失是巨大的，不仅造成资源浪费还可能引发安全事故。

细菌腐蚀控制方法细菌腐蚀控制的方法多种多样，下面将介绍一些常用的控制方法。

1. 材料选择选择抗腐蚀性能好的材料是最基本的细菌腐蚀控制方法之一。

例如，使用不锈钢、镍合金等抗腐蚀性能较好的材料来替代普通钢材，可以显著降低细菌腐蚀的风险。

2. 表面涂层表面涂层是一种常用的控制方法，它可以在金属表面形成一层保护膜，防止细菌和腐蚀介质与金属直接接触。

常用的涂层材料有环氧树脂、聚酰亚胺等。

文物保护中的微生物控制技术文物是一国的文化瑰宝，承载着历史的记忆和人民的智慧。

然而，随着时间的推移，文物所受到的自然破坏和人为破坏也日益严重。

其中，微生物的侵蚀是一个令人担忧的问题。

在文物保护中，微生物控制技术的应用成为了一种重要手段，旨在减轻微生物对文物的损害程度。

本文将探讨文物保护中的微生物控制技术，并提出一些相关的研究成果和应用案例。

一、微生物对文物的破坏微生物是一类广泛存在于自然界中的生物体，包括细菌、真菌、藻类和病毒等。

它们可以利用文物表面的有机物质为营养源，并通过分解和溶解等方式对文物造成损害。

细菌和真菌是微生物中最主要的两个群体，它们在文物上生长繁殖，导致文物的腐朽、腐蚀和变色等问题。

此外，微生物能够分泌酸性物质，进一步加剧文物的腐蚀速度。

因此，针对微生物的控制成为文物保护的重要课题。

二、微生物控制技术的发展为了保护文物免受微生物侵害，科学家们开展了各种微生物控制技术的研究。

其中，物理方法、化学方法和生物方法是常见的微生物控制手段。

1. 物理方法物理方法主要通过控制环境因素来抑制微生物的生长和繁殖。

比如，在文物存放和展示区域，通过控制温湿度、光照等因素，可以减缓微生物的生长速度。

此外，还可以利用紫外线辐射、高温和低温等手段对文物进行消毒和杀菌，有效降低微生物侵害的风险。

2. 化学方法化学方法通过使用抗菌剂、杀菌剂和防腐剂等化学物质来控制微生物的生长和繁殖。

例如，在文物保护中常用的甲醛、氨溴马兜铃酸等物质，可以有效防止文物受到真菌和细菌的腐蚀。

但是，化学方法也存在一些问题，比如对文物本身材料的腐蚀和环境污染等。

3. 生物方法生物方法是一种比较新颖的微生物控制技术，在文物保护中有着广阔的应用前景。

生物方法主要通过利用抑制微生物生长和繁殖的生物体来控制微生物侵害。

举例来说，一些特定的细菌和真菌可以产生抗生素，这些抗生素可以抑制其他微生物的生长。

研究人员可以通过筛选这些微生物，并将其应用于文物保护中，达到抑制微生物侵害的目的。

微生物对金属腐蚀机理的作用研究微生物是一类微小的生物体，它们广泛存在于地球上的各种环境中，包括水体、土壤、大气等。

有些微生物具有可以对金属产生腐蚀作用的能力。

这种被称为微生物腐蚀（Microbiologically Influenced Corrosion，MIC）的现象在工业生产中经常发生，给金属材料的使用和维护带来了很大的挑战。

因此，研究微生物对金属腐蚀的机理显得尤为重要。

微生物腐蚀主要是由一些特定的微生物引起的，其中最常见的是硫酸盐还原菌和铁化细菌。

硫酸盐还原菌通过代谢过程中产生的硫化氢等化学物质对金属产生腐蚀作用；而铁化细菌则通过产生铁膜来促进金属腐蚀。

此外，其他一些微生物如微生物粘着生物膜、微生物积聚等，也会对金属的腐蚀速率产生影响。

微生物对金属腐蚀的机理可以分为生物化学机理和生物物理机理两个方面。

首先是生物化学机理。

微生物通过代谢产物对金属进行腐蚀。

例如，硫酸盐还原菌是一类氧化还原菌，它们通过代谢过程中产生的硫化氢，与金属表面上的氧化物反应生成金属硫化物，从而引起金属腐蚀。

此外，其他一些微生物如铁化细菌、亚硝酸盐还原菌等，它们通过代谢产物的酸碱性对金属表面的氧化物进行中和，打破了金属的保护膜，进而引起金属的腐蚀。

其次是生物物理机理。

微生物积聚在金属表面形成的生物膜可以降低金属表面的氧化还原电位，从而导致微观电池的形成，加速金属的腐蚀。

这是因为生物膜中微生物代谢所释放的电子和金属表面之间的电子传递过程会改变金属表面的电化学特性。

此外，微生物形成的生物膜还可以吸附水分和含氧物质，增加金属表面的湿润度和增加溶解氧的浓度，也会加速金属的腐蚀。

微生物对金属腐蚀的机理研究有助于理解微生物腐蚀的发生和发展过程，提出了一些预防和控制微生物腐蚀的方法。

例如，可以通过采用防腐涂层、合适的材料选择、过滤消毒等方法来减少微生物的接触和积聚，从而减缓或阻断微生物对金属的腐蚀作用。

另外，还可以利用一些抗微生物腐蚀的防腐剂和生物杀菌剂，通过与微生物相互作用来降低其对金属的腐蚀能力。