杏宇官网微生物腐蚀是微生物通过自身的生命活动直接或者通过其代谢产物间接的影响金属材料腐蚀过程的现象。全世界每年因腐蚀造成的损失约占国民生产总值的3%~5%以上。硫酸盐还原菌 （SRB）、铁细菌、铁氧化细菌、硫氧化细菌等微生物为重要元凶，一半以上 （50%~80%） 的地下管线腐蚀由微生物引起[，许多国家将15%~20%的工程费用用于防腐。2016年，全国腐蚀调查显示，我国腐蚀成本占全部GDP的3.34%，总额超过21000亿元人民币。

微生物附着在工程材料表面形成生物膜，在材料和微生物膜界面处pH值、溶解氧、有机物和无机物等因素都与海洋本体环境完全不同。微生物活性可通过以下方式控制材料表面电化学腐蚀过程：（1） 微生物代谢过程影响材料的阴、阳极反应过程；（2） 微生物的代谢产物影响材料的阴阳极反应；（3）微生物通过在材料表面生成生物膜改变材料表面腐蚀环境；（4） 微生物直接参与金属的腐蚀过程。阴极保护技术作为最有效的腐蚀防护方法已经得到世界范围的承认，它被广泛地作为油气管道、船舶、海洋钻井平台等钢铁构筑物的腐蚀防护技术。阴极极化电位的施加改变了已有金属与微生物之间的平衡，引起金属-溶液界面性质变化，同时也影响着微生物的活动和金属的腐蚀行为。本文结合SRB的生理特征和金属材料阴极保护的可靠性，从阴极极化电位和 SRB 相互作用关系方面系统阐述和总结了施加阴极极化电位对SRB腐蚀的影响。

1 SRB的生态和生理特征
SRB是指一类能够把硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐等硫化物以及 S 还原成 H2S 的细菌的统称。SRB广泛存在于土壤、海水、河水、杏宇代理地下管道、油气井等处。由于各地土壤类型、气候状况、地理位置等因素的差异，土壤中的SRB含量差别较大。我国库尔勒、格尔木、拉萨、成都、大庆、沈阳、大港、鹰潭8个土壤试验站的表层土壤的SRB含量小于或等于10~1800 cell·g-1不等。浙江省象山港海域表层海水和上覆水的 SRB 含量的年度均值分别为 173 和1000 cell·mL-1，沉积物中为 1440 cell·g-1；胶州湾潮间带和沿岸区、克莱德海表层沉积物中的SRB含量则分别高达4.1×107和2.7×107 cell·g-1。大部分陆生SRB是中温菌，其最适宜生长温度为30~40 ℃；海洋中SRB的最适宜生长温度稍低一些。SRB并不是严格的厌氧菌，分离自长庆油田采油回收污水水样的 SRB 可耐受 4.5 mg·L- 1浓度的溶解氧。适合SRB生长的pH值范围较广，在5.5~9.0的酸碱度范围内均能生长繁殖，其中7.5是比较合适的酸碱度条件。

   SRB是最早的通过电子传递耦合磷化作用而非光合作用来产生三磷酸腺苷 （ATP） 的厌氧细菌，在此过程中SRB利用SO42-作为最终电子受体，从H或者有机酸的活化来获得电子，同时产生腐蚀性S2-和有机酸等代谢产物。SRB 还原 SO42-的过程由一系列酶促反应组成。在这些酶促反应中，S得到8个电子，产生多个中间产物。硫酸盐在硫酸腺苷转移酶的作用下，以消耗ATP为代价激活硫酸盐，使之生成腺嘌呤磷酰硫酸盐 （APS）。反应生成的焦磷酸可被继续水解，并由此促进整个反应的进行。相应的反应式如下：

2 含SRB环境中金属材料阴极保护的可靠性

    要达到基本的保护需要-0.85 VCSE的保护电位（英国阴极保护标准）。Horvarth 和Novak于1964年提出，若水溶液中存在 SRB，则其阴极保护电位需要降低到-0.95 VCSE （即-1.022 VSCE） 的阴极保护标准。1981年，Fisher进行了实验证实。通常随着阴极极化电位的增加，腐蚀速率降低。要达到零腐蚀，理想的状态是极化阳极达到它的可逆电位。在可逆电位状态下，阳极溶解速率等于阳极沉积速率，没有金属的损失。但从实践和经济的角度看，腐蚀速率降低到10 mA/m2 （即11.6 μm/a） 时就可以被认为是得到了充分保护。保护不足和过保护都是不希望得到的状态。过保护状态下，可能引起快速的氢析出，从而导致钢结构的氢脆。

   阴极极化对金属的SRB腐蚀行为的影响一直是研究的重点。在SRB存在条件下，最佳阴极保护电位负移。在铁细菌中，负于-0.85 VCSE的阴极极化电位能明显减少铁细菌的数目，并达到较好的阴极保护效果。但是，在含SRB的介质中，阴极极化电位需达到-1.35 VCSE才能获得相同的阴极保护效果。在含SRB的海泥中，对应-0.95，-1.03和-1.16 VCSE的阴极极化电流密度分别是5，11和82 mA/m2，相应的剩余腐蚀速率分别为12.4，8.9和5.5 mA/m2。在含SRB介质中，硫化铁产物的不稳定保护作用是导致最佳阴极保护电位降低的重要原因。在Starosvetsky等研究中，在-0.1 VSCE的电位下，阴极表面的铁硫化物沉积即可被还原。作者认为，若Fe的腐蚀发生在低于该电位的条件下，那幺铁硫化物的还原可能提供了一种新型的阴极去极化机理。阴极极化条件下，金属表面的电位远远低于该电位，经由铁硫化物还原导致的阴极去极化作用可能在金属的腐蚀中发挥了重要作用。

3 阴极极化技术对SRB腐蚀的影响

3.1 阴极极化对金属材料氢脆和力学性能的影响

   在苛刻的海洋腐蚀环境中，对金属构筑物进行阴极保护的腐蚀控制时，在金属和海水界面会发生氧化还原反应，阴极反应为吸氧反应还是析氢反应取决于溶液中溶解氧含量、电位、pH值等。目前，设计时采用不正于-0.85 VCSE的阴极保护判据；当金属所处环境中含有SRB时，则需要-0.95 VCSE甚至更负的电位。在更负的阴极极化过程中，金属表面会逐渐形成钙镁沉积层，从而使材料的氢扩散系数降低，然而较高的阴极保护电位可能会对金属产生过保护：

式中，Had和 Hab分别代表吸附在金属表面和扩散到金属内部中的H。
阴极反应所产生的H部分以H2的形式逸出，部分则吸附在材料表面，逐渐渗透到金属的内部，从而引起氢脆，导致材料性能骤减而失效。常娥等对921A钢的氢脆敏感性研究表明，在-0.96 VSCE极化电位下，阴极反应产生的Had进入材料内部，材料强度增加，韧性降低，耐氢脆应力腐蚀性能降低。当负于-1.01 VSCE以后，析氢反应加剧，出现了脆性断裂。杏宇登录注册Yu 等研究认为，当金属表面有 SRB 出现时，SRB 生物膜可以从极化电极中获得电子传递给 H+催化产氢。此种情况下，吸附的H含量通常显着增加，SRB存在时氢渗透电流密度是无SRB存在时氢渗透电流密度的3~4倍。

   同时，一系列研究表明，SRB代谢产生的硫化物能增加金属对H的吸附和渗透作用，进而导致氢脆的产生，但该促进作用因金属的不同而存在一定的差异。相较于无菌和无H2S 的条件，SRB存在时低合金钢的氢渗透略微增加；但对高强钢和低合金钢，SRB能显着增加金属表面生物膜中的硫化物浓度，从而促进金属对H的吸收。Lunarska等的研究进一步证实，在含 SRB 的环境中，阴极保护条件下金属表面弱保护性沉积物的形成、S2-的产生可能促进了钢铁材料的氢吸