在廣袤無垠的海洋世界里，一些微小的海洋微生物，正悄無聲息地對龐大的海洋設施發起“攻擊”，造成了嚴重的海洋腐蝕現象。除海水本身堿性環境外，罪魁禍首是誰，至今仍是困擾科學界的一大難題。
近日，來自中國科學院海洋研究所等科研機構的科學家在國際期刊《自然評論微生物學》上發表了一篇重要綜述，指出若能綜合運用微生物組學與分離培養方法等一系列技術手段和工具，有望在海洋微生物腐蝕船舶及海洋設施的研究上取得突破。
源于“吃鐵”細菌
作為引發海洋腐蝕的重要誘因之一，海洋微生物腐蝕很容易被人們忽視。但據中國工程院開展的全國腐蝕成本調查統計，微生物腐蝕在各類腐蝕損失中所占比例為20%左右。
這些微小的海洋微生物不僅能造成所附著材料的腐蝕和降解，還會進一步加劇海藻、藤壺、貽（yí）貝等黏附和聚集，引發生物污損現象。生物污損一旦發生，就會堵塞管道，增加船舶航行阻力、加大載荷重量，進而影響運行安全，甚至可能帶來物種入侵等不良影響。
面對如此嚴峻的挑戰，科研人員一直孜孜不倦地對海洋微生物腐蝕和生物污損問題進行深入探究。實際海洋環境中的微生物腐蝕，是由多種海洋微生物聚集所形成的復雜微生物群落引發的。
為深入研究這些微生物的腐蝕機制，科研人員從鋼鐵銹層的復雜微生物群落中篩選分離出一株典型的具有代表性硫酸鹽還原菌，發現存活的硫酸鹽還原菌能持續加速鋼鐵的腐蝕。硫酸鹽還原菌屬于電活性細菌，能夠直接或間接從鐵中獲取電子，將鐵作為自身生長代謝的能量來源，從而加速鐵的腐蝕進程，是一種“吃鐵”的細菌。
海洋腐蝕的規律
海洋腐蝕微生物群落，是海洋環境中對金屬和其他材料產生腐蝕影響的微生物群體。這些微生物大多是以生物膜的形式附著在金屬表面，而后通過自身的代謝活動來促進或抑制腐蝕過程。
海洋腐蝕微生物群落中不僅存在硫酸鹽還原菌，還存在多種其他類型的細菌。比如，在極端嚴苛的環境中生存的古菌，也可對金屬腐蝕產生重要影響；一些在含油等環境中生長的霉菌，能夠降解大分子有機物，產生腐蝕性酸，進而促進腐蝕反應；部分藻類通過光合作用產生氧氣，從而加速金屬的氧化還原反應。
經過多年持續不斷的研究，科研人員逐漸發現了微生物群落腐蝕鋼鐵材料的一些規律：微生物的代謝活動會產生酸性或堿性物質，改變金屬表面的pH值，從而促進或抑制腐蝕；微生物在金屬表面形成生物膜，阻礙氧氣和電解質的接觸，導致局部腐蝕；某些微生物能夠直接或間接地傳遞電子，參與金屬的氧化還原反應，加速腐蝕。
減少腐蝕的方法
為了盡可能減少重要海洋設施的腐蝕，科研人員針對海洋腐蝕微生物群落的防治也研究了一系列科學有效的方法。
比如，在金屬表面涂覆特殊的防腐涂料，以此形成一層堅固的保護層，有效阻止微生物的附著和代謝活動；通過電化學方法如陰極保護，來減少金屬的電化學腐蝕；利用某些微生物之間的競爭作用，抑制有害腐蝕微生物如硫酸鹽還原菌的生長。
可以預見，隨著科研人員對海洋腐蝕微生物群落的深入研究，相應的防治技術也必將更加綠色、高效、可持續。
（作者系中國科學院海洋研究所研究員）
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