● 摘要
微生物腐蚀普遍存在于工业、民用设备以及航空航天领域，在石油化工和动力设备方面引起的经济损失相当惨重。本文以氧化硫硫杆菌、芽孢杆菌和青霉菌为研究对象，运用微生物学技术、表面分析技术、失重法和电化学技术等方法研究A3钢在单种微生物及混合微生物作用下的腐蚀行为，探讨微生物在腐蚀过程中的协同作用机理。生长曲线测试结果表明芽孢杆菌对混合培养基的适应能力最强，氧化硫硫杆菌次之，青霉菌所需生长迟缓期最长；氧化硫硫杆菌最早进入衰亡期，芽孢杆菌次之，青霉菌最后。运用扫描电镜对浸泡7天后的生物膜形貌进行观测，结果表明不同单菌体系生成形貌不同的生物膜，青霉菌体系中的生物膜最为疏松，混合菌相互作用下的生物膜比单菌体系要致密，三菌混合作用下的生物膜是最为光滑、致密和均匀的。运用傅立叶红外光谱对生物膜成分进行测试，结果表明虽然是不同微生物作用下形成的生物膜，但在成分上基本相似，只是在吸收峰的强度上有所差别，这与膜层的致密度有关。随着浸泡时间的延长，试样表面膜层结构发生变化。对浸泡21天的试样的腐蚀产物形貌观测，结果表明青霉菌中试样表面发展出的产物膜比较平滑、完整，其光滑度和致密度都比空白培养基体系和两个单菌体系要高；混合菌协同作用下的产物膜结构更为复杂。腐蚀形貌结果表明，青霉菌体系腐蚀程度较轻，表现为均匀腐蚀；芽孢杆菌中试样腐蚀程度较重，表现为层状腐蚀；氧化硫硫杆菌的加入，抑制了芽孢杆菌疏松膜层缺陷引起的点蚀；三菌构成的混合菌系中，试样表面出现了不同的腐蚀特征，部分区域为紧密分布的三角形蚀坑，部分区域为大而浅的蚀坑。结合腐蚀失重结果综合分析表明，三菌混合体系的腐蚀失重最大，芽孢杆菌单菌体系和芽孢杆菌与青霉菌构成的混合菌系次之，而青霉菌单菌体系表现为较为明显的腐蚀抑制作用。电化学测试结果表明，电极表面膜层的累积与脱落引起开路电位的正负波动，交流阻抗测试表明除氧化硫硫杆菌与芽孢杆菌构成的混菌体系和三菌混合体系外，所有体系均出现过3个时间常数。对于两菌混合体系而言，初期的两个膜层主要是由于不同微生物胞外聚合物对金属的络合能力不同造成的，后期两个膜层主要为生物膜和腐蚀产物膜两个膜层。在浸泡的21天，青霉菌具有最小的自腐蚀电流，青霉菌的存在，降低了A3钢在氧化硫硫杆菌和青霉菌构成的混菌中的自腐蚀电流，抑制了氧化硫硫杆菌对A3钢的腐蚀，这与腐蚀失重结果一致。