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硝酸盐对海水环境中混合菌作用下典型金属材料腐蚀的影响

文献类型:学位论文

作者孙志华
答辩日期2022-05
文献子类硕士
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院海洋研究所
导师张盾
关键词微生物腐蚀,硝酸盐,脱硫弧菌,铜绿假单胞菌
学位名称理学硕士
英文摘要

   微生物腐蚀(MIC)是影响海洋工程设施服役安全的重要因素,制约开发和利用海洋资源的脚步。硝酸盐作为我国近海海域的典型污染物,能够通过影响微生物的生长代谢进而影响金属材料的腐蚀过程。此外,在海上石油开采的回注水系统中也常采用添加硝酸盐的方式抑制腐蚀性微生物硫酸盐还原菌(sulfate reducing bacteriaSRB的生长,进而抑制腐蚀,但其有效性饱受争议。本研究选取海水中分布广泛的典型腐蚀性微生物硫酸盐还原菌(脱硫弧菌:Desulfovibrio vulgaris)与硝酸盐还原菌(铜绿假单胞菌:Pseudomonas aeruginosa)为研究对象,以EH40钢和纯铜为实验材料,探究硝酸盐的添加对混合菌作用下典型金属材料腐蚀的影响。主要的研究结果如下:

1)揭示了硝酸盐对D. vulgarisP. aeruginosa共同作用下EH40钢腐蚀的促进作用。硝酸盐促进了混合菌作用下EH40钢的腐蚀,且腐蚀促进具有浓度依赖性,不同体系的腐蚀速率大小关系为:5 > 0.550 > 0 g/L NaNO3,这些差异与硝酸盐对细菌的生长调节密切相关。D. vulgarisP. aeruginosa均通过胞外电子传递EET)促进EH40钢的腐蚀。低浓度的硝酸盐(0.55g/L)促进了P. aeruginosa的生长由于其生长速度快、对有机电子供体的消耗快,易于形成碳饥饿环境使得混合菌的EET腐蚀活性得以发挥、促进腐蚀高浓度的硝酸盐50 g/L)使得溶液渗透压提高、细菌数量与活性降低,腐蚀促进作用减弱。

2)探究了硝酸盐与有机电子供体对D. vulgarisP. aeruginosa共同作用下EH40钢腐蚀的耦合影响。有机电子供体匮乏在未添加与添加硝酸盐的环境下,对D.vulgarisP.aeruginosa共同作用下EH40腐蚀影响不同。未添加硝酸盐时,有机电子匮乏促使细菌体型变长且扭成螺旋状,更加利于EET腐蚀促进的进行,使得腐蚀速率为全营养状态下的2倍。硝酸盐存在下(5 g/L NaNO3)有机电子供体匮乏抑制了混合菌的生长,使得试样表面混合菌数量明显减少,利用Fe0的速率降低,腐蚀促进作用减弱,为营养状态下的1/2

3)探究了在不同腐蚀机制参与下,硝酸盐的添加对D. vulgarisP. aeruginosa共同作用下纯铜腐蚀的影响。硝酸盐的添加抑制了混合菌作用下纯铜的腐蚀,且呈现一定的浓度依赖性,14天时不同体系中铜的腐蚀速率大小关系为:00.5 > 5 > 50 g/L NaNO3,这与两种细菌对铜的不同腐蚀机制有关。D. vulgaris对铜的腐蚀机制为代谢产物腐蚀,P. aeruginosa对铜的腐蚀机制为EET-MIC。硝酸盐的添加促进了P. aeruginosa的生长抑制了D. vulgaris的生长,D. vulgaris代谢产生的HS-减少,导致混合菌抵御铜毒害作用的能力减弱、生物膜变薄、附着细菌数量减少,进而抑制了其对铜的腐蚀作用。

   本文通过研究发现,硝酸盐、材料性质、有机电子供体等多种因素都能影响D. vulgarisP. aeruginosa共同作用下EH40钢的腐蚀,硝酸盐对腐蚀影响的实际作用需根据具体体系具体分析。

语种中文
源URL[http://ir.qdio.ac.cn/handle/337002/178317]  
专题海洋研究所_海洋腐蚀与防护研究发展中心
推荐引用方式
GB/T 7714
孙志华. 硝酸盐对海水环境中混合菌作用下典型金属材料腐蚀的影响[D]. 中国科学院海洋研究所. 中国科学院大学. 2022.

入库方式: OAI收割

来源:海洋研究所

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