青岛中港微型生物膜中污损细菌群落初探

本研究拟通过揭示微型生物膜中的细菌群落特征,为污损生物学和海洋腐蚀学的微观研究提供参考和启示。试验采用3种方法:传统稀释涂布法、流式细胞仪计数法以及16srDNA扩增子高通量测序对青岛中港冬季海水以及玻璃板中微型生物膜中的污损细菌群落结构进行分析。试验结果表明冬季海水表层和底层中细菌的浓度分别为3.0×10~8 CFU/L和6.9×10~7 CFU/L,表层和底层玻璃板微型生物膜中的细菌浓度分别为7.2×10~7 CFU/L和2.1×10~7 CFU/L,海水和玻璃板中的细菌以Proteobacteria和Bacteroidetes为主。另外,海水中细菌群落结构组成与玻璃板微型生物膜中细菌具有较高的一致性。本研究利用不同的试验方法揭示微型生物膜中的细菌群落特征,对深入研究生物污损,从根本上解决海洋生物污损问题、制定绿色防污措施具有重要的现实意义。     

青岛港湾微型污损生物群落研究——不同涂层的碳钢/海水界面生物膜初探

 海洋微型污损生物膜会影响金属腐蚀过程和防污涂料性能,是污损生物群落的初级食物链,一直是国内外的研究焦点。研究了冬季青岛中港海水中暴露100余天的碳钢表面形成的腐蚀产物膜,以及载玻片、HT防腐涂层和NFGP600防污涂层表面形成的生物膜,采用电化学技术研究材料表面生物膜特征,运用SEM、EDS、XRD表征生物膜形态和物质组成,分析生物膜细菌、硅藻和原生动物的种类及形貌。研究表明,生物膜由细菌、硅藻、原生动物和海水中无机、有机颗粒组成;钢/海水界面同时发生钢的腐蚀和微型生物附着过程,两个过程互相作用使碳钢表面形成不定型、松软、不连续的腐蚀产物膜;防腐涂层表面生物膜由于原生动物对菌藻的蚕食和碳酸盐的存在,形成了较为疏松的生物膜,而防污涂层表面没有原生动物的影响,形成了致密的生物膜,在一定程度上能够隔绝海水环境。     

三亚海洋环境试验站硅藻污损群落初探

【目的】探明海洋工程材料在热带海洋环境试验站硅藻污损群落的组成变化,为研究该海域材料腐蚀、生物污损以及生物多样性提供参考。【方法】取4种材料进行全浸腐蚀试验,定期取出试片冷藏客运到青岛,用次氯酸钠法制成永久封片,在带有微分干涉显微镜下记数,并使用PRIMER 6对硅藻Shannon多样性指数、Pielou’s均匀度指数和Simpson优势度进行计算。【结果】检出污损硅藻16目24科30属61种,其中双眉藻属、菱形藻属和舟形藻属为优势类群;物种多样性指数随时间而增加;热浸锌表面硅藻群落结构变化与其他3种材料有所不同。【结论】在南海热带近岸,材料表面性质对其表面附着的污损硅藻群落有一定影响,其中锌离子的影响较为明显。     

热浸锌材料的生物污损研究

【目的】探讨青岛海域热浸锌材料的生物污损特点。【方法】用富锌材料作对比,于青岛中港进行3年的热浸锌海港试验,对两种材料上污损生物群落的组成和分布情况进行月检和年检,对比不同深度、光照下污损生物群落组成差异,并应用PRIMER 6软件进行污损生物群落多样性分析。【结果】热浸锌试板防污性能优于富锌试板,但随着浸海时间的延长,防污性能会逐渐减弱;试板上污损生物群落和优势种随季节、光照和水深变化而有一定差异;综合考虑各种影响因素,用PRIMER 6软件分析污损生物群落多样性结构,得到的结果与传统分析方法一致。【结论】青岛海域热浸锌材料上污损生物群落组成、优势种类和污损程度受季节、光照、水深等的影响。     

Shewanella algae对纯锌腐蚀性能的影响

【目的】在室内模拟条件下研究海藻希瓦氏菌(Shewanella algae)对纯锌牺牲阳极腐蚀的影响。【方法】利用微生物分析、交流阻抗测试技术、扫描电镜及荧光显微等方法,测试Shewanella algae的生长曲线、开路电位、电化学阻抗、表面形貌等。【结果】在含细菌体系中,细菌通过代谢活动消耗掉溶解氧,在试样表面形成一层生物膜。该生物膜阻挡了腐蚀介质与试样表面的接触,从而使试样的腐蚀受到抑制。荧光显微镜观察结果表明,浸泡7d,试样表面形成完整的生物膜,但随着营养物质及氧气的消耗,生物膜逐渐脱落。【结论】该细菌可以使纯锌试样的腐蚀电位升高,并且显著抑制试样的腐蚀。该细菌生物膜的形成需要一定的时间及充足的营养物质和氧气。     

含Mg铝合金牺牲阳极在海水环境中组织与性能的相关性

【目的】为了解决深海环境下牺牲阳极材料性能下降的问题,在Al-Zn-In牺牲阳极的基础上添加Mg和Si元素,分析Mg和Si元素对阳极组织与性能的作用机理。【方法】采用金相组织观察、电化学极化曲线测试,探究偏析相、晶粒细化对铝阳极性能的影响。【结果】在所讨论的含Mg和Si元素的铝阳极中,随着Mg含量的增加,晶粒尺寸变大,Si元素对晶粒尺寸和细化有一定的影响;Mg与Zn形成的偏析相能够引发点蚀,使阳极活化性能增强。最佳阳极电化学性能的元素适宜添加量为0.09%Si,1.0%Mg。【结论】Mg元素能够影响晶粒尺寸和偏析相类型进而影响阳极的活化性能,晶粒尺寸小、晶界偏析为主的铝阳极综合性能最佳。     

青岛海鸥浮码头冬季污损生物调查分析

【目的】为给胶州湾生态评价提供污损生物的基本信息,调查青岛中港服役5.5年海鸥浮码头水中钢结构的生物污损状况。【方法】分析鉴定该浮码头冬季污损生物的稳定群落结构及其分布,并与50年前的调查结果进行对比。【结果】青岛中港冬季稳定群落基本结构为多年生固着生物,牡蛎(Ostrea gigas thunberg)和藤壶(Balanus sp.)为底层,其上为附着型的海鞘(Pyrosomella verticilliata)、贻贝(Mytilidae)和苔藓虫(Bryozoa),表层为地毯式复海鞘、苔藓虫、海绵(Reniclonasp.)、水螅(Hydra)和海葵(Sea anemone)等;去除多年生固着生物(藤壶、牡蛎)及附着型的扇贝,服役5.5年浮码头最大单位面积污损重量不足1.0kg/m2。【结论】相比50年前,青岛中港污损生物群落结构及附着量都发生显著变化,建议把胶州湾污损生物生态研究纳入胶州湾海洋生物生态系统的研究中。     

镧含量对铝合金牺牲阳极海水综合电化学性能的影响

【目的】分析Al-Zn-In-Si系牺牲阳极添加不同含量配比的稀土元素镧(La)时,其电化学性能的作用规律,获得在海水环境下最佳牺牲阳极电化学性能的La添加量。【方法】通过模拟海洋环境,采用XRD分析、极化曲线、交流阻抗(EIS)和恒电流加速试验等方法,研究含La铝合金牺牲阳极的开路电位、工作电位、溶解形貌、电流效率以及极化等行为及其发生机理。【结果】La的加入改变了铝合金牺牲阳极溶质元素的存在形式,并随着含量的变化对其产生不同程度的影响;EIS谱表明含La铝合金牺牲阳极活化溶解过程体现了点蚀诱导期和发展期,极化曲线表明加入过量La后铝合金牺牲阳极的腐蚀电位变正,活化性能变差;恒电流测试实验表明加入La后铝合金牺牲阳极的电流效率有所升高。【结论】适量添加稀土元素La可有效改善铝合金牺牲阳极在海水中的电化学性能,其中La含量为0.2%的铝合金牺牲阳极电流效率最高。     

南海东部海域不锈钢紧固件的腐蚀失效分析

【目的】为配合南海东部海区的海洋环境调查,研究该海区不锈钢紧固件发生的腐蚀现象。【方法】使用奥氏体不锈钢紧固件,利用海洋平台钢桩和不锈钢钢缆紧固相应的调查设备,通过一年的海试,检查该类不锈钢紧固件的腐蚀情况。【结果】不锈钢紧固件腐蚀严重,不同形状的材料腐蚀部位和程度不同。不锈钢的腐蚀主要表现为点蚀和隙缝腐蚀等局部腐蚀,严重时穿孔、断裂失效。【结论】建议在海洋金属结构中尽量使用同牌号同批次的同种金属材料,以确保材料电极电势相同,减小宏观电池的形成;若确实需要使用异种金属,必须对异种材料间进行电绝缘。     

模拟污损生物附着对Zn-Al-Cd阳极腐蚀性能影响的研究

通过电化学阻抗(EIS)、扫描电镜(SEM)和模拟生物膜方法研究污损生物附着对Zn-Al-Cd牺牲阳极在海水中腐蚀行为的影响.电化学阻抗结果得出,在整个实验周期内,阳极试样的腐蚀速率顺序为:添加微量藤壶牡蛎粉末<<表面涂一薄层琼脂的阳极<空白阳极;SEM结果表明,只添加薄层琼脂的Zn-Al-Cd发生均匀腐蚀,而添加微量藤壶牡蛎粉末的阳极发生局部腐蚀.整个实验结果可以说明,阳极表面大型污损生物的致密覆盖使内外腐蚀介质的交换受到抑制,在一定程度影响了Zn-Al-Cd牺牲阳极的溶解释放,影响阴极保护效果.但另一方面,大型污损生物在阳极表面形成的致密层也有可能引起局部腐蚀的发生.