金属材料在海洋环境中遭受的严重腐蚀与污损，是影响国家重要公共与基础设施安全长效运行的关键因素之一。微生物腐蚀是引发近海水下环境金属构筑物腐蚀破坏的重要原因。在实际海洋环境中，金属腐蚀并非只在单一物种的作用下发生，而是复杂的附着微生物群落共同作用的结果。因此研究实海环境中金属表面腐蚀微生物群落组成及其腐蚀破坏规律具有重要的实际意义。本文主要采用16S rRNA基因扩增子测序和宏基因组测序等技术，并结合表面分析等手段，对实海环境中的金属材料，尤其是钢铁材料和铜合金表面的附着微生物群落的组成和功能多样性进行研究，并在实验室模拟近海常见的腐蚀环境之一，采用扩增子测序、最大可能数计数法（MPN）、表面分析技术、理化因子测定等多种技术手段研究天然海水环境及有原油添加条件对海水和海泥中钢铁表面腐蚀微生物群落组成特点及其腐蚀破坏机理。主要结果有下：

与海水中寡营养型微生物相比，钢铁最外层与海水直接接触的生物膜（无腐蚀产物）中优势微生物为富营养型且可产生胞外多聚物（EPS）的Pseudomonas。碳钢不同深度锈层中的优势微生物都是硫酸盐还原菌（SRB），但按照需氧程度呈现出由外而内的优势菌属丰度差异：外锈层优势SRB为Desulfotomaculum；中间锈层的优势SRB转变为严格厌氧的Desulfonatronum；最内层为具有电活性的Desulfovibiro。此外，在锈层中还发现了Methanococcus和Methanothermococcus等多种产甲烷菌。钢铁材料外锈层微生物主要利用有机硫化物/多硫化物合成硫酸盐和亚硫酸盐，其次进入中间锈层用于异化型硫酸盐和亚硫酸盐的氧化和还原反应；氢循环基因数量如ech、coo、qmo等从外锈层到中间锈层增多，意味着氢循环途径的重要性逐渐增加。

在实海中浸泡44个月的成熟铜合金生物膜中优势微生物为兼性厌氧菌如Woeseia sp.。环境压力调控基因rpoE和可能的重金属转运系统编码基因ABC.CD.P为优势基因，而铝合金和海水中的优势基因分别为DNA甲基转移酶和RNA合成酶编码基因。铜合金生物膜还含有丰富的耐铜基因cus，cop和 pco，以及EPS合成基因。而硫酸盐还原反应的关键基因dsr的丰度却极低，说明实海中铜合金的腐蚀并非全部由SRB及其产生的硫化物导致的。

原油极显著的促进了X70管线钢在海水中的腐蚀速率，对海泥中腐蚀速率影响不大。在海水中，原油主要通过促进微生物腐蚀来促进X70管线钢的腐蚀：在浸泡初期，APB为引发金属腐蚀的主要微生物；而浸泡后期，SRB尤其是Desulfovibrio和Desulfopila为引发金属腐蚀的主要微生物。添加原油使得海水的pH降低，并且硫酸根的消耗量变大；添加原油也促进海泥中硫酸根的消耗，但并不影响海泥的pH值。原油并没有促进海水中SRB的生长，但却促进了X70表面SRB生长。原油的添加使得海水中优势微生物由Spongiibacter转变成以石油烃类降解微生物如 Alcanivorax和Marinobacter为主的微生物群落结构，同样也使海泥中原有的优势微生物Pseudospirillum丰度降低，形成以APB Propionigenium为主的微生物群落结构。