● 摘要
微生物腐蚀在工业中普遍存在，并给许多领域带来严重的经济损失。实际环境中的微生物腐蚀大都是由混合菌作用造成的。本文以三种好氧菌为研究对象，采用微生物学、电化学和表面分析等方法研究了好气性微生物的单种菌及混合菌对碳钢腐蚀行为的影响，探讨混合菌作用下材料的微观腐蚀机理。微生物生长规律研究结果表明，不同细菌在混合培养基中的生长状况不同，链霉菌最早进入生长稳定期，其次为诺卡氏菌，最后为氧化亚铁硫杆菌。三种微生物经历了4~5天的稳定期后，链霉菌最早进入生长衰减期，其次为诺卡氏菌，氧化亚铁硫杆菌最晚进入衰减期。采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和傅立叶红外光谱仪对不同体系生物膜的分析结果表明，除诺卡氏菌单一菌系和氧化亚铁硫杆菌-链霉菌混合菌系的微生物膜分布较均匀外，其他腐蚀体系中均出现了不均匀的生物膜，这种不均匀的生物膜极易促使材料发生局部腐蚀；对氧化亚铁硫杆菌体系不同时期的表面膜观察证明了生物膜和腐蚀产物膜的形成是一个动态发展过程；不同体系的生物膜内包含的基团种类相似，只是吸收谱带的强度有些差别，这表明不同体系的生物膜内所含基团数量不同，致密度存在差别。21天后的腐蚀形貌观察结果表明，试样在链霉菌-诺卡氏菌混合体系中腐蚀最严重，在空白培养基体系和诺卡氏菌单菌体系中的腐蚀最轻，其次为氧化亚铁硫杆菌-链霉菌体系。综合腐蚀失重结果可以得出结论，氧化亚铁硫杆菌和链霉菌共存降低了A3钢的局部腐蚀程度；氧化亚铁硫杆菌和诺卡氏菌共同作用加快了A3钢的平均腐蚀速率；链霉菌和诺卡氏菌的协同作用使A3钢的局部腐蚀加剧，平均腐蚀速率最大；三种菌共存时，一定程度上使A3钢的腐蚀程度减轻。开路电位的复杂变化反映了不同种类微生物及腐蚀产物在材料表面的吸附脱附过程。电化学阻抗谱测试结果表明，在混合菌体系中短期浸泡后，电极表面可能附着有不同种类的Fe-EPS络合物膜层；当电极在微生物体系中长期浸泡后，表面上除附着有一层生物膜之外，还有一层较致密的腐蚀产物膜与之共存。极化曲线测试表明，21天后，氧化亚铁硫杆菌和链霉菌共存一定程度上降低了A3钢的腐蚀速率，链霉菌与诺卡氏菌共存加剧了A3钢的腐蚀，三种菌共存时，也在一定程度上使A3钢的腐蚀程度减轻，这与腐蚀失重结果一致。