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硫酸盐还原菌（SRB）引发的微生物腐蚀严重威胁海洋工程设施，研究人员针对 Q355 钢与 Al-Zn-In-Cd 牺牲阳极电连接展开研究。结果显示，在 SRB 介质和天然海水中，该阳极对 Q355 钢的阴极保护效率分别为 40.17% 和 99.21% ，为牺牲阳极阴极保护实际应用提供依据。
在广阔的海洋世界里，各类海洋工程设施如同坚固的卫士，承担着重要的使命。然而，有一种看不见的 “敌人” 正悄然威胁着它们的安全，这就是由硫酸盐还原菌（SRB）引起的微生物腐蚀（MIC）。微生物体型微小，悄无声息地附着在金属表面，初期的腐蚀痕迹极为细微，常规检查很难察觉。可一旦被发现，往往已经造成了严重后果，比如 2006 年阿拉斯加输油管道的泄漏事故，就被认为与 MIC 有关，不仅带来巨大经济损失，还对环境造成了严重破坏。据报道，全球因微生物腐蚀产生的成本高达约 4 万亿美元，它在石油、水处理、土壤工程等多个领域都给基础设施和运营效率带来极大挑战。
为了应对这一严峻问题，研究人员积极探索解决之道。阴极保护技术作为一种广泛应用于防止埋地管道腐蚀的方法，却面临着新的困境。在实际海洋环境中，复杂的微生物和环境参数交织在一起，一些阴极电活性微生物会从阴极获取电子，干扰阴极保护电位，甚至加速钢铁腐蚀。在此背景下，研究人员开展了关于 “Q355 钢与 Al-Zn-In-Cd 牺牲阳极电连接的腐蚀机制：从微生物群落分析到腐蚀行为研究” 的探索，该研究成果发表在《Bioelectrochemistry》上，对指导牺牲阳极阴极保护在实际中的应用具有重要意义。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们通过电化学测量，精确分析了 Al-Zn-In-Cd 在 SRB 和无菌介质中的电化学特性；借助表面分析技术，深入观察金属表面的腐蚀形貌；同时，开展天然海水浸泡试验，探究有无电连接 Al-Zn-In-Cd 牺牲阳极时的微生物群落特征。
微生物培养（Microorganism cultivation）
实验选用的 SRB 菌株是Desulfovibrio bizertensis SY-1（NCBI: PRJNA790473），它是从锈层中分离得到的。实验使用的培养基是经过改良的 Postgate C（PGC）培养基，通过向其中通入 N2营造厌氧环境，该培养基由过滤后的天然海水配制而成。
细菌生长和 pH 变化特征（Bacterial growth and pH change characteristics）
研究发现，浮游细菌浓度在一周内总体呈上升趋势，在第 3 - 4 天细菌生长迅速，5 - 7 天增长较为平缓。在无菌和 SRB 系统的浸泡实验中，7 天后相关数据也呈现出不同的变化趋势，这为后续分析微生物与腐蚀的关系提供了基础数据。
腐蚀行为研究
在实验室条件下，研究人员重点考察了 Q355 钢在有无 Al-Zn-In-Cd 牺牲阳极阴极保护时的腐蚀行为。结果显示，在 SRB 介质中，Al-Zn-In-Cd 合金对 Q355 钢的阴极保护效率达到 40.17% 。施加阴极保护后，水溶液的 pH 值升高，而附着的 SRB 细胞浓度降低，Q355 钢试样的腐蚀速率也发生了相应变化。在天然海水中进行的测试则表明，该阳极对 Q355 钢的阴极保护效率显著提高，达到 99.21%。
腐蚀产物与微生物群落分析
研究人员还对腐蚀产物和微生物群落进行了分析。与未受保护的钢表面相比，阴极保护后的钢表面除了生成纤铁矿（γ-FeOOH）、石盐、磁铁矿和 Fe1-xS 外，还形成了更多的石英。此外，在阴极保护的钢表面发现了更多像Exiguobacterium这样的电活性细菌，这与较高的电子密度和极化电场有关。
综合以上研究，该实验明确了 Q355 钢在不同环境下与 Al-Zn-In-Cd 牺牲阳极电连接的腐蚀行为差异，以及微生物群落的变化特征。研究成果为深入理解微生物腐蚀与阴极保护之间的复杂关系提供了重要依据，有助于优化牺牲阳极阴极保护技术，提高海洋工程设施的防护效果，降低因微生物腐蚀带来的经济损失和安全风险，在海洋工程、材料防护等领域具有重要的应用价值和指导意义。未来，相关研究有望进一步拓展，探索更多环境因素对腐蚀机制的影响，为海洋设施的长期稳定运行提供更坚实的保障。
