海水中Methanococcus maripaludis對EH40和E690鋼的腐蝕行為影響研究
發(fā)布時間：2020-12-05 16:33
隨著近年來基因測序等技術的應用,相關研究表明在某些厭氧腐蝕環(huán)境的微生物群落中產甲烷古菌占據(jù)著主導地位,同時環(huán)境中產甲烷古菌的厭氧腐蝕性能被證明不弱于硫酸鹽還原菌（Sulfate-reducingbacteria,SRB）。這些發(fā)現(xiàn)使得產甲烷古菌成為近年來厭氧微生物腐蝕領域研究熱點之一。然而,目前產甲烷古菌相關微生物腐蝕研究工作較少,尚無針對性的防腐措施。因此,產甲烷古菌致碳鋼腐蝕的機理研究具有十分重要的意義。本文選用海洋中常見的氫營養(yǎng)型產甲烷古菌Methanococcusmaripaludis（M.maripaludis）為研究菌種,首先研究了不同典型能源下M.maripaludis的生長代謝規(guī)律,然后通過腐蝕失重實驗、電化學行為分析和表面分析等研究方法探究了 M.maripaludis在海水中對EH40和E690鋼腐蝕行為的影響,提出了相應的腐蝕機理。本研究的主要結論如下:（1）不同典型能源（醋酸鈉、H2）對海水中M.maripaludis生長代謝規(guī)律的研究結果表明,CH4的產量與M.maripaludis的活性呈正相關關系。以醋酸鈉作為唯一能源時,M.maripaludis以醋酸鈉...
【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：85 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１生物膜的形成過程：（ａ）浮游微生物粘附；（ｂ）微生物粘附后產生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，從而導致材料表面氧含量的變化，這對好養(yǎng)微生物的腐蝕過程有著至關重??要的影響。??（１）氧濃差電池??氧濃差電池是好氧菌造成微生物腐蝕的重要途徑之一。微生物在短時間內吸??附在金屬材料的表面上，隨后生長、繁殖形成生物膜。若生物膜形成過程或形成??后在材料表面呈非均勻分布，微生物膜附著區(qū)域的氧含量相比于周圍區(qū)域較低而??成為陽極，而周圍未附著區(qū)域的氧含量相對較高會成為陰極，從而形成氧濃差電??池（圖?１．２）?［３３］。??ＡＶ?ＢＩＯＦＩＬＭ?？２?°ｉＨ??圖１．２氧濃差電池的原理圖??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｏｘｙｇｅｎ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?ｃｅｌｌ??除了微生物附著這一因素外，任何導致一個區(qū)域形成高氧含量和附近另一個??區(qū)域形成低氧含量的因素都會產生一個氧濃差電池。比如金屬沉積菌造成的沉淀??物，緊挨著沉淀物下面的區(qū)域氧氣含量較少，與周圍區(qū)域的高含量相比，這個區(qū)??域變成了一個相對較小的陽極［３８］。另外藻類和光合細菌利用光合作用會產生〇２，??這些〇２可以在生物膜中積累。在沒有光照的時候，藻類和多數(shù)細菌會進行呼吸??作用將０２轉化為ｃｏ２，局部呼吸／光合作用造成的氧含量差異也可以導致氧濃差??４??
?山東大學碩士學位論文???（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??｜?黑［黑」??圖１．５電化學微生物腐蝕胞外電子傳遞方式：（ａ）氧化還原蛋白膜；（ｂ）導電鞭毛；（ｃ）??電媒介化合物％??Ｆｉｇ．?１．５?Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｍｉｃｒｏｂｉａｌｌｙ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｏｆ?ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔ??ｐａｔｔｅｒｎ：?（ａ）?ｒｅｄｏｘ?ｐｒｏｔｅｉｎ?ｍｅｍｂｒａｎｅ；?（ｂ）?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｍａｔｒｉｘ；?（ｃ）?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｅｄｉａｔｏｒ?ｃｏｍｐｏｕｎｄ??ＥＭＩＣ主要的電子傳遞方式有三種，微生物可以通過自身的氧化還原蛋白直??接接觸金屬表面?zhèn)鬟f電子，如圖１．５ａ；還可以通過微生物自身具有電導性的鞭毛??傳遞電子，如圖１．５ｂ；胞外電導性的媒介如蛋白酶等也可以用來傳遞電子，如圖??１．５ｃ。目前，己被證明具有ＥＭＩＣ能力的微生物并不多，在ＳＲＢ和產甲烷古菌中??都是少數(shù)，這種ＥＭＩＣ的能力并不是一種普遍的特性［４１１。??１．２．３海洋腐蝕性微生物??海洋中的微生物大約有１５萬種，其中腐蝕性海洋微生物約有１５００多種，占??比約為１／１０。人們通常認為與腐蝕相關的微生物主要有：ＳＲＢ、產甲烷古菌、鐵??細菌（Ｉｒｏｎｂａｃｔｅｒｉａ）、產酸菌（Ａｃｉｄ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａ）、產粘液菌（Ｓｌｉｍｅ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ??ｂａｃｔｅｒｉａ）等［８，丨丨，４１］。??鐵細菌是一類能將化合物中Ｆｅ２＋氧化成Ｆｅ３＋，并能利用此氧化過程中??產生的能量來同化Ｃ０２進行生長的細菌的總稱。氧化成的Ｆｅ３＋會以鞘的形??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]海洋環(huán)境金屬材料腐蝕與防護仿真研究進展[J]. 任勇,成光. 裝備環(huán)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]海洋用金屬材料的微生物腐蝕研究進展[J]. 劉丹,楊純田,周恩澤,楊洪英,李中,徐大可,王福會. 表面技術. 2019(07)
[4]新型產甲烷古菌研究進展[J]. 段昌海,張翠景,孫藝華,李猛. 微生物學報. 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]管線鋼的海水微生物腐蝕[J]. 陳士強,張盾. 裝備環(huán)境工程. 2018(10)
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[8]硫酸鹽還原菌對EH40焊接鋼海水腐蝕的影響[J]. 陳超,吳佳佳,張盾. 裝備環(huán)境工程. 2018(10)
[9]假交替單胞菌對EH40/B10電偶腐蝕的影響[J]. 高潔艷,吳佳佳,張盾. 裝備環(huán)境工程. 2018(10)
[10]海洋環(huán)境下金屬材料微生物腐蝕研究進展[J]. 田豐,白秀琴,賀小燕,袁成清. 表面技術. 2018(08)
碩士論文
[1]高強船板鋼EH40的研發(fā)[D]. 陳立鵬.武漢科技大學 2012
本文編號：2899749
【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：85 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１．１生物膜的形成過程：（ａ）浮游微生物粘附；（ｂ）微生物粘附后產生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，從而導致材料表面氧含量的變化，這對好養(yǎng)微生物的腐蝕過程有著至關重??要的影響。??（１）氧濃差電池??氧濃差電池是好氧菌造成微生物腐蝕的重要途徑之一。微生物在短時間內吸??附在金屬材料的表面上，隨后生長、繁殖形成生物膜。若生物膜形成過程或形成??后在材料表面呈非均勻分布，微生物膜附著區(qū)域的氧含量相比于周圍區(qū)域較低而??成為陽極，而周圍未附著區(qū)域的氧含量相對較高會成為陰極，從而形成氧濃差電??池（圖?１．２）?［３３］。??ＡＶ?ＢＩＯＦＩＬＭ?？２?°ｉＨ??圖１．２氧濃差電池的原理圖??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｏｘｙｇｅｎ?ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ?ｃｅｌｌ??除了微生物附著這一因素外，任何導致一個區(qū)域形成高氧含量和附近另一個??區(qū)域形成低氧含量的因素都會產生一個氧濃差電池。比如金屬沉積菌造成的沉淀??物，緊挨著沉淀物下面的區(qū)域氧氣含量較少，與周圍區(qū)域的高含量相比，這個區(qū)??域變成了一個相對較小的陽極［３８］。另外藻類和光合細菌利用光合作用會產生〇２，??這些〇２可以在生物膜中積累。在沒有光照的時候，藻類和多數(shù)細菌會進行呼吸??作用將０２轉化為ｃｏ２，局部呼吸／光合作用造成的氧含量差異也可以導致氧濃差??４??
?山東大學碩士學位論文???（ａ）?（ｂ）?（ｃ）??｜?黑［黑」??圖１．５電化學微生物腐蝕胞外電子傳遞方式：（ａ）氧化還原蛋白膜；（ｂ）導電鞭毛；（ｃ）??電媒介化合物％??Ｆｉｇ．?１．５?Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｍｉｃｒｏｂｉａｌｌｙ?ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ?ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ?ｏｆ?ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｔｒａｎｓｐｏｒｔ??ｐａｔｔｅｒｎ：?（ａ）?ｒｅｄｏｘ?ｐｒｏｔｅｉｎ?ｍｅｍｂｒａｎｅ；?（ｂ）?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ?ｍａｔｒｉｘ；?（ｃ）?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｅｄｉａｔｏｒ?ｃｏｍｐｏｕｎｄ??ＥＭＩＣ主要的電子傳遞方式有三種，微生物可以通過自身的氧化還原蛋白直??接接觸金屬表面?zhèn)鬟f電子，如圖１．５ａ；還可以通過微生物自身具有電導性的鞭毛??傳遞電子，如圖１．５ｂ；胞外電導性的媒介如蛋白酶等也可以用來傳遞電子，如圖??１．５ｃ。目前，己被證明具有ＥＭＩＣ能力的微生物并不多，在ＳＲＢ和產甲烷古菌中??都是少數(shù)，這種ＥＭＩＣ的能力并不是一種普遍的特性［４１１。??１．２．３海洋腐蝕性微生物??海洋中的微生物大約有１５萬種，其中腐蝕性海洋微生物約有１５００多種，占??比約為１／１０。人們通常認為與腐蝕相關的微生物主要有：ＳＲＢ、產甲烷古菌、鐵??細菌（Ｉｒｏｎｂａｃｔｅｒｉａ）、產酸菌（Ａｃｉｄ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇｂａｃｔｅｒｉａ）、產粘液菌（Ｓｌｉｍｅ－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ??ｂａｃｔｅｒｉａ）等［８，丨丨，４１］。??鐵細菌是一類能將化合物中Ｆｅ２＋氧化成Ｆｅ３＋，并能利用此氧化過程中??產生的能量來同化Ｃ０２進行生長的細菌的總稱。氧化成的Ｆｅ３＋會以鞘的形??
【參考文獻】：
期刊論文
[1]海洋環(huán)境金屬材料腐蝕與防護仿真研究進展[J]. 任勇,成光. 裝備環(huán)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]海洋用金屬材料的微生物腐蝕研究進展[J]. 劉丹,楊純田,周恩澤,楊洪英,李中,徐大可,王福會. 表面技術. 2019(07)
[4]新型產甲烷古菌研究進展[J]. 段昌海,張翠景,孫藝華,李猛. 微生物學報. 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]管線鋼的海水微生物腐蝕[J]. 陳士強,張盾. 裝備環(huán)境工程. 2018(10)
[7]船舶微生物腐蝕與防護研究進展[J]. 王毅,張盾. 裝備環(huán)境工程. 2018(10)
[8]硫酸鹽還原菌對EH40焊接鋼海水腐蝕的影響[J]. 陳超,吳佳佳,張盾. 裝備環(huán)境工程. 2018(10)
[9]假交替單胞菌對EH40/B10電偶腐蝕的影響[J]. 高潔艷,吳佳佳,張盾. 裝備環(huán)境工程. 2018(10)
[10]海洋環(huán)境下金屬材料微生物腐蝕研究進展[J]. 田豐,白秀琴,賀小燕,袁成清. 表面技術. 2018(08)
碩士論文
[1]高強船板鋼EH40的研發(fā)[D]. 陳立鵬.武漢科技大學 2012
本文編號：2899749
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