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微生物腐蚀中生物膜的生成、作用与演变

表面技术 2019年第11期48卷 59-68,139页

作者：吕美英李振欣杜敏肖方锟陈旭超中国海洋大学化学化工学院海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室

自然界中,微生物常常附着在材料表面形成生物膜,影响金属表面的电化学过程,从而诱发微生物腐蚀。生物膜与微生物腐蚀的发生密切相关,其结构组成、成膜过程对金属的腐蚀反应类型与速率有着很大的影响。由于微生物活动的复杂性以及缺乏生... 详细信息

自然界中,微生物常常附着在材料表面形成生物膜,影响金属表面的电化学过程,从而诱发微生物腐蚀。生物膜与微生物腐蚀的发生密切相关,其结构组成、成膜过程对金属的腐蚀反应类型与速率有着很大的影响。由于微生物活动的复杂性以及缺乏生物膜与金属界面之间交互作用的深刻认识,微生物腐蚀的发生和发展机制尚不清晰。基于此,从生物膜的角度阐述了金属微生物腐蚀的作用机制。介绍了易引起材料腐蚀的常见菌种,如硫酸盐还原菌、硫氧化菌、铁氧化菌、硝酸盐还原菌及其他腐蚀菌,并对它们的腐蚀机理进行了概述。综合论述了生物膜的特征、生成步骤,以及它是如何随时间和外部环境进行动态演变的。着重讨论了影响生物膜生成和发展的因素,包括材料因素以及环境因素,如温度、溶解氧、pH值、Cl^-、Fe^2+、水体流速、营养介质、磁场。最后,针对外界影响因素的复杂性,阐述了生物膜研究过程中存在的问题,同时对模拟生物环境过程中合理设计实验方案的重要性进行了展望。

关键词：微生物腐蚀腐蚀微生物生物膜演变材料因素环境因素

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海洋环境中油气管道的微生物腐蚀研究进展

表面技术 2022年第5期51卷 129-138页

作者：娄云天何盛宇陈旭东钱鸿昌张达威北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学顺德研究生院广东佛山528399

海上油气集输管道的腐蚀能够导致严重的环境风险和经济损失,其中微生物腐蚀一直以来被认为是造成该问题的主要因素之一。针对海洋环境油气管网中腐蚀性微生物的来源进行了分类,包括油藏内源性微生物、外注海水以及微生物采油(MEOR)引入... 详细信息

海上油气集输管道的腐蚀能够导致严重的环境风险和经济损失,其中微生物腐蚀一直以来被认为是造成该问题的主要因素之一。针对海洋环境油气管网中腐蚀性微生物的来源进行了分类,包括油藏内源性微生物、外注海水以及微生物采油(MEOR)引入的外源性微生物。分析了海底油藏储层中流体化学物质特性,确认其富含甲烷、硫化物、挥发性脂肪酸等,并依据内源微生物代谢及产物特征进行了分类,包括硫酸盐还原菌(SRB)、产甲烷菌、发酵菌以及铁还原菌(IRB)。同时,通过举例分析某油田采出水中微生物群落丰度特征,阐明了外源微生物长期受到油田开采环境胁迫后微生物群落的变化规律。在此基础上,进一步针对海上油气集输管网内涉及的微生物代谢产物理论、电活性微生物腐蚀理论以及腐蚀性微生物之间的协同与拮抗作用进行了全面的归纳总结。最后,对目前以纯培养或模式菌株混合培养为主要方式的微生物腐蚀研究中存在的问题进行了讨论,并对基于生物技术的新型防腐手段进行了展望。

关键词：油气集输管道微生物腐蚀油藏微生物腐蚀机理

微生物腐蚀与采出水的微生物防腐蚀——回顾与应用实例

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腐蚀科学与防护技术 2019年第1期31卷 85-91页

作者：向龙斌张吉昌刘心蕊王小通李东安中国地质大学(武汉)工程学院武汉430074 辽河油田沈阳采油厂沈阳110316 中国石油勘探开发研究院北京100086 北京金道能源开发有限公司北京100086

针对油田采出水处理系统微生物腐蚀的特点,提出了以本源微生物群落中的假单胞菌、短芽孢杆菌和脱氮硫杆菌为主的微生物防腐蚀技术方案,讨论了微生物防腐蚀剂的室内评价结果与矿场应用情况,认为成本低、环境友好、持续时间长的微生物防... 详细信息

针对油田采出水处理系统微生物腐蚀的特点,提出了以本源微生物群落中的假单胞菌、短芽孢杆菌和脱氮硫杆菌为主的微生物防腐蚀技术方案,讨论了微生物防腐蚀剂的室内评价结果与矿场应用情况,认为成本低、环境友好、持续时间长的微生物防腐蚀技术具有良好的应用前景。

关键词：微生物腐蚀微生物防腐蚀油田采出水

硫酸盐还原菌在顶空体积变化条件下所致镍的微生物腐蚀研究

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表面技术 2023年

作者：田原蒲亚男孙天翔侯苏陈守刚中国海洋大学材料科学与工程学院

顶空溶液比可以影响微生物活性，进而影响微生物膜的代谢和细胞外电子(EET)转移过程。目的：通过改变厌氧瓶内顶空体积，研究硫酸盐还原菌(SRB)对金属镍的微生物腐蚀(MIC)机理，进而为镍基合金的腐蚀防护提供依据；方法：通过生物学检... 详细信息

顶空溶液比可以影响微生物活性，进而影响微生物膜的代谢和细胞外电子(EET)转移过程。目的：通过改变厌氧瓶内顶空体积，研究硫酸盐还原菌(SRB)对金属镍的微生物腐蚀(MIC)机理，进而为镍基合金的腐蚀防护提供依据；方法：通过生物学检测技术、表面分析技术和电化学技术，评估了金属镍的MIC行为；结果：随着顶空体积的增大，更多的H2S以气体的形式析出到顶空，液相中硫化物浓度越低，SRB浮游和固着细胞数越高，点蚀坑越深，镍的腐蚀速率越高。在200 mL的固定培养基体积下，顶空体积为90 mL和450 mL的镍试样失重分别是10 mL时的1.1倍和1.4倍，相应的点蚀坑深度增加了1.6倍和2.3倍。在孵育7天后，顶空体积为450 mL时低频阻抗模值最低，同时获得最大的腐蚀电流密度，达到7.64 × 10-6A·cm-2。结论：利用细胞外镍氧化释放的电子在SRB细胞质中进行硫酸盐还原在热力学上是有利的，SRB所致镍的腐蚀属于EET-MIC。

关键词：镍微生物膜硫酸盐还原菌顶空体积微生物腐蚀点蚀

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微生物腐蚀监测方法研究进展

装备环境工程 2022年第2期19卷 132-141页

作者：何勇君李广芳王海涛张天遂张斐刘宏芳中国石化销售有限公司华南分公司广州510000 华中科技大学能量转换与存储材料化学教育部重点实验室武汉430074 华中科技大学材料化学与服役实效湖北省重点实验室武汉430074 华中科技大学化学与化工学院武汉430074 中国特种设备检测研究院北京100029

近年来,随着石油与天然气资源的大力开发,油气集输管道的腐蚀问题引起了人们的广泛关注,其中微生物腐蚀是导致管线服役失效的一大重要因素。建立快速有效的微生物检测方法及微生物腐蚀监测技术,可对腐蚀状态做出预判,为管道安全运作提... 详细信息

近年来,随着石油与天然气资源的大力开发,油气集输管道的腐蚀问题引起了人们的广泛关注,其中微生物腐蚀是导致管线服役失效的一大重要因素。建立快速有效的微生物检测方法及微生物腐蚀监测技术,可对腐蚀状态做出预判,为管道安全运作提供保障。针对这个问题,文中概述了微生物腐蚀机制,详细总结了各类微生物检测方法。从电化学角度出发,系统归纳了常用的微生物腐蚀的监测技术,并分析了不同技术的优缺点。在此基础上,提出了对于微生物腐蚀监测目前面临的挑战及未来研究方向。

关键词：微生物腐蚀微生物检测电化学管线钢腐蚀监测

ZnO纳米粒子的抑菌性能及其对不锈钢微生物腐蚀的影响

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腐蚀与防护 2024年第5期45卷 12-17,25页

作者：张嘉琳崔伟葛红花李骥张依萱杨华赵玉增孟新静上海电力大学上海热交换系统节能工程技术研究中心上海市电力材料防护与新材料重点实验室上海200090 上海洗霸科技股份有限公司上海200437

采用微生物培养与检测、电化学测试及表面分析等方法研究了ZnO纳米粒子对硫酸盐还原菌(SRB)的抑菌性能及对304不锈钢的微生物腐蚀行为影响。结果表明:ZnO纳米粒子能够通过接触杀菌作用和催化生成活性氧物质(ROS)从而抑制SRB的活性,抑菌... 详细信息

采用微生物培养与检测、电化学测试及表面分析等方法研究了ZnO纳米粒子对硫酸盐还原菌(SRB)的抑菌性能及对304不锈钢的微生物腐蚀行为影响。结果表明:ZnO纳米粒子能够通过接触杀菌作用和催化生成活性氧物质(ROS)从而抑制SRB的活性,抑菌率随ZnO纳米粒子含量的增加而增大,当ZnO纳米粒子质量浓度为100 mg·L^(-1)时,抑菌率达到89.3%;通过ZnO纳米粒子对SRB的抑菌作用,减少了SRB的代谢产物以及在不锈钢表面黏附而形成的微生物膜,降低了不锈钢的钝态电流密度,抑制了不锈钢的微生物腐蚀。

关键词：硫酸盐还原菌不锈钢微生物腐蚀 ZnO纳米粒子

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建筑行业微生物腐蚀与防护研究进展

中国腐蚀与防护学报 2021年第2期41卷 151-160页

作者：何静杨纯田李中东北大学基建管理处沈阳110819 沈阳材料科学国家研究中心东北大学联合研究分部沈阳110819

综述了导致混凝土材料和金属材料微生物腐蚀的研究现状,分别阐述了其微生物腐蚀的机理,包括混凝土生物硫酸腐蚀机制、金属微生物腐蚀的经典腐蚀机制和细胞外电子转移机制。概述了现有的建筑行业混凝土和金属材料微生物腐蚀及混凝土改性... 详细信息

综述了导致混凝土材料和金属材料微生物腐蚀的研究现状,分别阐述了其微生物腐蚀的机理,包括混凝土生物硫酸腐蚀机制、金属微生物腐蚀的经典腐蚀机制和细胞外电子转移机制。概述了现有的建筑行业混凝土和金属材料微生物腐蚀及混凝土改性、制备保护涂层材料、添加杀菌剂等防护方法的研究进展,为后续建筑材料微生物腐蚀机制和防护技术的深入研究提供参考。

关键词：建筑行业微生物腐蚀混凝土材料金属材料腐蚀防护

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J55套管钢CO和微生物腐蚀行为的研究

热加工工艺 2023年 139-144页

作者：周杰刘彬彭明兰马可聪李磊磊王晨李霄吕祥鸿长庆油田分公司第二采油厂地质研究所长庆油田分公司第二采油厂西峰一区西安石油大学材料科学与工程学院西安德信成科技有限责任公司

通过模拟井下环境的均匀和局部腐蚀试验,结合电化学测试分析,研究了J55套管钢的腐蚀行为和腐蚀机理。结果表明:随着温度的升高,J55套管钢的CO2均匀腐蚀速率逐渐增大,当温度达到60℃时,其腐蚀速率达到最大值,即1.017 5 mm/a,并且局部腐... 详细信息

通过模拟井下环境的均匀和局部腐蚀试验,结合电化学测试分析,研究了J55套管钢的腐蚀行为和腐蚀机理。结果表明:随着温度的升高,J55套管钢的CO2均匀腐蚀速率逐渐增大,当温度达到60℃时,其腐蚀速率达到最大值,即1.017 5 mm/a,并且局部腐蚀最为严重。SRB、TGB导致J55套管钢的均匀腐蚀速率明显增大,局部腐蚀程度显著增强。在单独CO2腐蚀环境中,J55套管钢的阴极和阳极均表现为活化反应,自腐蚀电位下的腐蚀电流密度为阴极反应过程所控制。随着温度的升高,其电化学腐蚀热力学趋势增强,当温度达到60℃时,J55套管钢动力学阻力达到极小值点,自腐蚀电流密度最大。SRB、TGB使J55钢在CO2腐蚀环境中的自腐蚀电位明显降低,并显著促进了CO2腐蚀的阴极氢去极化过程,导致J55钢的阳极溶解加速。

关键词： J55套管钢 CO 腐蚀微生物腐蚀氢去极化过程

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工业循环水电解处理抑制微生物腐蚀研究

现代化工 2023年第1期43卷 110-115页

作者：赵世鑫黄亚鹏刘锦程邓海涛刘贵昌王华大连理工大学化工学院辽宁大连116024 山东京博石油化工有限公司山东滨州256500

选取工业循环水中3种典型的细菌作为研究对象,系统研究了电解在高效除垢的同时所附带的杀菌效果及对微生物腐蚀的影响。结果表明,电解可有效抑制微生物腐蚀进程。经电解后,异养菌、硫酸盐还原菌和铁细菌的数量分别由5.4×10^(5)CFU/mL、... 详细信息

选取工业循环水中3种典型的细菌作为研究对象,系统研究了电解在高效除垢的同时所附带的杀菌效果及对微生物腐蚀的影响。结果表明,电解可有效抑制微生物腐蚀进程。经电解后,异养菌、硫酸盐还原菌和铁细菌的数量分别由5.4×10^(5)CFU/mL、170个/mL和400个/mL降至4.3×10^(4)CFU/mL、50个/mL和95个/mL。腐蚀挂片实验中,3种细菌的增殖速度大幅减慢,挂片上的生物黏泥湿重量由0.117 g/cm^(2)降至0.038 g/cm^(2),黏泥中胞外聚合物湿重量由1245.52μg/cm^(2)降至457.84μg/cm^(2),碳钢挂片的腐蚀速率由0.613 mm/a降至0.325 mm/a。

关键词：工业循环水电解微生物腐蚀杀菌除垢