海洋所在周期浸潤環(huán)境下微生物腐蝕機理研究中取得新進展
近期,中科院海洋所張盾課題組在周期浸潤環(huán)境下的微生物腐蝕機理研究中取得新的進展,相關成果發(fā)表在《Water Research》和《Corrosion Science》期刊上。
腐蝕是人們開發(fā)利用海洋所依賴的工程裝備設施所不可回避的問題。作為海洋環(huán)境五個腐蝕區(qū)帶之一的潮差區(qū),其環(huán)境復雜多變,且處于該區(qū)帶的短尺掛樣的腐蝕速率遠高于海水全浸區(qū)。微生物腐蝕是海洋環(huán)境中非常重要的腐蝕形式之一,目前相關研究多集中于海水全浸區(qū),而潮差區(qū)也存在群落結(jié)構復雜的生物膜,進而也存在微生物腐蝕風險,但相關研究相對滯后?,F(xiàn)有的基于海水全浸區(qū)的微生物腐蝕機制是否適用于潮差區(qū),其局限性如何,是研究潮差區(qū)微生物腐蝕機制所必須回答的問題。
研究團隊圍繞潮差區(qū)的突出特點——海水周期浸潤開展工作,借助電化學、材料學、生物學等學科的研究手段,研究了周期浸潤對典型菌株(Pseudomonas aeruginosa、Halomonas titanicae)作用下EH40高強度鋼和2205雙相不銹鋼腐蝕的影響。發(fā)現(xiàn)針對EH40鋼,周期浸潤分別使得Pseudomonas aeruginosa的腐蝕促進作用和Halomonas titanicae的腐蝕抑制作用增強。周期浸潤提高了生物膜中Pseudomonas aeruginosa的胞內(nèi)ATP水平、促進了可作為電子穿梭體的吩嗪類物質(zhì)(綠膿菌素、吩嗪-1-甲酰胺)的分泌及相關基因(phzS、phzH、phzM)的表達,進而促進了細菌與鋼之間的胞外電子傳遞、提高了細菌的腐蝕促進效率。周期浸潤對Halomonas titanicae作用下EH40鋼腐蝕抑制作用的強化與其提高生物膜中細菌的數(shù)量、細菌的有氧呼吸能力密切相關。與EH40鋼發(fā)生全面腐蝕不同,2205雙相不銹鋼主要發(fā)生點蝕,周期浸潤可改變點蝕的分布規(guī)律。全浸環(huán)境中,Pseudomonas aeruginosa使得2205雙相不銹鋼的點蝕主要集中于鐵素體與奧氏體的相界、鐵素體相中;而周期浸潤環(huán)境下,點蝕的發(fā)生不具有相選擇性,這與周期浸潤促進介質(zhì)中有機物在鋼表面無規(guī)律的吸附密切相關。上述研究初步證實了周期浸潤環(huán)境與海水全浸環(huán)境下的微生物腐蝕存在共性與特異性,為深入研究潮差區(qū)微生物腐蝕機理提供了基礎。
海洋環(huán)境腐蝕與生物污損重點實驗室的博士研究生李策、祝李洋為論文的第一作者,吳佳佳副研究員和張盾研究員為通訊作者,研究得到了國家自然科學基金等項目的資助。
論文信息:
[1] Ce Li, Jiajia Wu*, Dun Zhang*, Peng Wang, Liyang Zhu, Yaohua Gao, Wenkai Wang. Effects of Pseudomonas aeruginosa on EH40 steel corrosion in the simulated tidal zone. Water Research, 2023, 223, 119708.
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119708
[2] Ce Li, Jiajia Wu*, Dun Zhang*, Peng Wang, Zhihua Sun, Liyang Zhu, Yaohua Gao, Yi Wan, Zhiqing Yang, Yu Wang, Ee Li. Alternate immersion improves corrosion inhibition efficiency of Halomonas titanicae towards EH40 steel. Corrosion Science, 2022, 206, 110503.
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110503
[3] Liyang Zhu, Jiajia Wu*, Dun Zhang*, Peng Wang, Ce Li, Yu Wang, Zhihua Sun. The difference in preferential corrosion of 2205 duplex stainless steel induced by Pseudomonas aeruginosa between full and alternate immersion. Corrosion Science, 2022, 208, 110614.
原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.corsci.2022.110614

圖 周期浸潤環(huán)境下P.aeruginosa對EH40鋼的腐蝕機理示意圖
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