海水中Methanococcus maripaludis对EH40和E690钢的腐蚀行为影响研究
发布时间：2020-12-05 16:33
随着近年来基因测序等技术的应用,相关研究表明在某些厌氧腐蚀环境的微生物群落中产甲烷古菌占据着主导地位,同时环境中产甲烷古菌的厌氧腐蚀性能被证明不弱于硫酸盐还原菌（Sulfate-reducingbacteria,SRB）。这些发现使得产甲烷古菌成为近年来厌氧微生物腐蚀领域研究热点之一。然而,目前产甲烷古菌相关微生物腐蚀研究工作较少,尚无针对性的防腐措施。因此,产甲烷古菌致碳钢腐蚀的机理研究具有十分重要的意义。本文选用海洋中常见的氢营养型产甲烷古菌Methanococcusmaripaludis（M.maripaludis）为研究菌种,首先研究了不同典型能源下M.maripaludis的生长代谢规律,然后通过腐蚀失重实验、电化学行为分析和表面分析等研究方法探究了 M.maripaludis在海水中对EH40和E690钢腐蚀行为的影响,提出了相应的腐蚀机理。本研究的主要结论如下:（1）不同典型能源（醋酸钠、H2）对海水中M.maripaludis生长代谢规律的研究结果表明,CH4的产量与M.maripaludis的活性呈正相关关系。以醋酸钠作为唯一能源时,M.maripaludis以醋酸钠...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１生物膜的形成过程：（ａ）浮游微生物粘附；（ｂ）微生物粘附后产生ＥＰＳ，微生物膜??尚未成熟；（Ｃ）微生物膜成熟【２５）??Ｆｉｇ．?１．１?Ｂｉｏｆｌｌｍ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ：?（ａ）?ｐｌａｎｋｔｏｎｉｃ?ｍｉｃｒｏｂｉａｌ?ａｄｈｅｓｉｏｎ；?（ｂ）?ＥＰＳ?ｉｓ?ｇｅｎｅｒａｔｅｄ?ａｆｔｅｒ??
是很普??遍的，从而导致材料表面氧含量的变化，这对好养微生物的腐蚀过程有着至关重??要的影响。??（１）氧浓差电池??氧浓差电池是好氧菌造成微生物腐蚀的重要途径之一。微生物在短时间内吸??附在金属材料的表面上，随后生长、繁殖形成生物膜。若生物膜形成过程或形成??后在材料表面呈非均匀分布，微生物膜附着区域的氧含量相比于周围区域较低而??成为阳极，而周围未附着区域的氧含量相对较高会成为阴极，从而形成氧浓差电??池（图?１．２）?［３３］。??ＡＶ?ＢＩＯＦＩＬＭ?？２?°ｉＨ??图１．２氧浓差电池的原理图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｏｘｙｇｅｎ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?ｃｅｌｌ??除了微生物附着这一因素外，任何导致一个区域形成高氧含量和附近另一个??区域形成低氧含量的因素都会产生一个氧浓差电池。比如金属沉积菌造成的沉淀??物，紧挨着沉淀物下面的区域氧气含量较少，与周围区域的高含量相比，这个区??域变成了一个相对较小的阳极［３８］。另外藻类和光合细菌利用光合作用会产生〇２，??这些〇２可以在生物膜中积累。在没有光照的时候，藻类和多数细菌会进行呼吸??作用将０２转化为ｃｏ２，局部呼吸／光合作用造成的氧含量差异也可以导致氧浓差??４??
?山东大学硕士学位论文???（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??｜?黑［黑」??图１．５电化学微生物腐蚀胞外电子传递方式：（ａ）氧化还原蛋白膜；（ｂ）导电鞭毛；（ｃ）??电媒介化合物％??Ｆｉｇ．?１．５?Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｍｉｃｒｏｂｉａｌｌｙ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｏｆ?ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔ??ｐａｔｔｅｒｎ：?（ａ）?ｒｅｄｏｘ?ｐｒｏｔｅｉｎ?ｍｅｍｂｒａｎｅ；?（ｂ）?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｍａｔｒｉｘ；?（ｃ）?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｅｄｉａｔｏｒ?ｃｏｍｐｏｕｎｄ??ＥＭＩＣ主要的电子传递方式有三种，微生物可以通过自身的氧化还原蛋白直??接接触金属表面传递电子，如图１．５ａ；还可以通过微生物自身具有电导性的鞭毛??传递电子，如图１．５ｂ；胞外电导性的媒介如蛋白酶等也可以用来传递电子，如图??１．５ｃ。目前，己被证明具有ＥＭＩＣ能力的微生物并不多，在ＳＲＢ和产甲烷古菌中??都是少数，这种ＥＭＩＣ的能力并不是一种普遍的特性［４１１。??１．２．３海洋腐蚀性微生物??海洋中的微生物大约有１５万种，其中腐蚀性海洋微生物约有１５００多种，占??比约为１／１０。人们通常认为与腐蚀相关的微生物主要有：ＳＲＢ、产甲烷古菌、铁??细菌（Ｉｒｏｎｂａｃｔｅｒｉａ）、产酸菌（Ａｃｉｄ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａ）、产粘液菌（Ｓｌｉｍｅ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ??ｂａｃｔｅｒｉａ）等［８，丨丨，４１］。??铁细菌是一类能将化合物中Ｆｅ２＋氧化成Ｆｅ３＋，并能利用此氧化过程中??产生的能量来同化Ｃ０２进行生长的细菌的总称。氧化成的Ｆｅ３＋会以鞘的形??
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋环境金属材料腐蚀与防护仿真研究进展[J]. 任勇,成光. 装备环境工程. 2019(12)
[2]Effect of Deep Sea Pressures on the Corrosion Behavior of X65 Steel in the Artificial Seawater[J]. Qiu-Shi Li,Shun-Zhong Luo,Xu-Teng Xing,Jing Yuan,Xin Liu,Ji-Hui Wang,Wen-Bin Hu. Acta Metallurgica Sinica(English Letters). 2019(08)
[3]海洋用金属材料的微生物腐蚀研究进展[J]. 刘丹,杨纯田,周恩泽,杨洪英,李中,徐大可,王福会. 表面技术. 2019(07)
[4]新型产甲烷古菌研究进展[J]. 段昌海,张翠景,孙艺华,李猛. 微生物学报. 2019(06)
[5]Importance of hydrogenotrophic, aceticlastic and methylotrophic methanogenesis for methane production in terrestrial, aquatic and other anoxic environments: A mini review[J]. Ralf CONRAD. Pedosphere. 2020(01)
[6]管线钢的海水微生物腐蚀[J]. 陈士强,张盾. 装备环境工程. 2018(10)
[7]船舶微生物腐蚀与防护研究进展[J]. 王毅,张盾. 装备环境工程. 2018(10)
[8]硫酸盐还原菌对EH40焊接钢海水腐蚀的影响[J]. 陈超,吴佳佳,张盾. 装备环境工程. 2018(10)
[9]假交替单胞菌对EH40/B10电偶腐蚀的影响[J]. 高洁艳,吴佳佳,张盾. 装备环境工程. 2018(10)
[10]海洋环境下金属材料微生物腐蚀研究进展[J]. 田丰,白秀琴,贺小燕,袁成清. 表面技术. 2018(08)
硕士论文
[1]高强船板钢EH40的研发[D]. 陈立鹏.武汉科技大学 2012
本文编号：2899749
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１生物膜的形成过程：（ａ）浮游微生物粘附；（ｂ）微生物粘附后产生ＥＰＳ，微生物膜??尚未成熟；（Ｃ）微生物膜成熟【２５）??Ｆｉｇ．?１．１?Ｂｉｏｆｌｌｍ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ：?（ａ）?ｐｌａｎｋｔｏｎｉｃ?ｍｉｃｒｏｂｉａｌ?ａｄｈｅｓｉｏｎ；?（ｂ）?ＥＰＳ?ｉｓ?ｇｅｎｅｒａｔｅｄ?ａｆｔｅｒ??
是很普??遍的，从而导致材料表面氧含量的变化，这对好养微生物的腐蚀过程有着至关重??要的影响。??（１）氧浓差电池??氧浓差电池是好氧菌造成微生物腐蚀的重要途径之一。微生物在短时间内吸??附在金属材料的表面上，随后生长、繁殖形成生物膜。若生物膜形成过程或形成??后在材料表面呈非均匀分布，微生物膜附着区域的氧含量相比于周围区域较低而??成为阳极，而周围未附着区域的氧含量相对较高会成为阴极，从而形成氧浓差电??池（图?１．２）?［３３］。??ＡＶ?ＢＩＯＦＩＬＭ?？２?°ｉＨ??图１．２氧浓差电池的原理图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｏｘｙｇｅｎ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?ｃｅｌｌ??除了微生物附着这一因素外，任何导致一个区域形成高氧含量和附近另一个??区域形成低氧含量的因素都会产生一个氧浓差电池。比如金属沉积菌造成的沉淀??物，紧挨着沉淀物下面的区域氧气含量较少，与周围区域的高含量相比，这个区??域变成了一个相对较小的阳极［３８］。另外藻类和光合细菌利用光合作用会产生〇２，??这些〇２可以在生物膜中积累。在没有光照的时候，藻类和多数细菌会进行呼吸??作用将０２转化为ｃｏ２，局部呼吸／光合作用造成的氧含量差异也可以导致氧浓差??４??
?山东大学硕士学位论文???（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??｜?黑［黑」??图１．５电化学微生物腐蚀胞外电子传递方式：（ａ）氧化还原蛋白膜；（ｂ）导电鞭毛；（ｃ）??电媒介化合物％??Ｆｉｇ．?１．５?Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｍｉｃｒｏｂｉａｌｌｙ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｏｆ?ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔ??ｐａｔｔｅｒｎ：?（ａ）?ｒｅｄｏｘ?ｐｒｏｔｅｉｎ?ｍｅｍｂｒａｎｅ；?（ｂ）?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｍａｔｒｉｘ；?（ｃ）?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｅｄｉａｔｏｒ?ｃｏｍｐｏｕｎｄ??ＥＭＩＣ主要的电子传递方式有三种，微生物可以通过自身的氧化还原蛋白直??接接触金属表面传递电子，如图１．５ａ；还可以通过微生物自身具有电导性的鞭毛??传递电子，如图１．５ｂ；胞外电导性的媒介如蛋白酶等也可以用来传递电子，如图??１．５ｃ。目前，己被证明具有ＥＭＩＣ能力的微生物并不多，在ＳＲＢ和产甲烷古菌中??都是少数，这种ＥＭＩＣ的能力并不是一种普遍的特性［４１１。??１．２．３海洋腐蚀性微生物??海洋中的微生物大约有１５万种，其中腐蚀性海洋微生物约有１５００多种，占??比约为１／１０。人们通常认为与腐蚀相关的微生物主要有：ＳＲＢ、产甲烷古菌、铁??细菌（Ｉｒｏｎｂａｃｔｅｒｉａ）、产酸菌（Ａｃｉｄ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａ）、产粘液菌（Ｓｌｉｍｅ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ??ｂａｃｔｅｒｉａ）等［８，丨丨，４１］。??铁细菌是一类能将化合物中Ｆｅ２＋氧化成Ｆｅ３＋，并能利用此氧化过程中??产生的能量来同化Ｃ０２进行生长的细菌的总称。氧化成的Ｆｅ３＋会以鞘的形??
【参考文献】：
期刊论文
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[6]管线钢的海水微生物腐蚀[J]. 陈士强,张盾. 装备环境工程. 2018(10)
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[8]硫酸盐还原菌对EH40焊接钢海水腐蚀的影响[J]. 陈超,吴佳佳,张盾. 装备环境工程. 2018(10)
[9]假交替单胞菌对EH40/B10电偶腐蚀的影响[J]. 高洁艳,吴佳佳,张盾. 装备环境工程. 2018(10)
[10]海洋环境下金属材料微生物腐蚀研究进展[J]. 田丰,白秀琴,贺小燕,袁成清. 表面技术. 2018(08)
硕士论文
[1]高强船板钢EH40的研发[D]. 陈立鹏.武汉科技大学 2012
本文编号：2899749
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