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Corros. Sci. ：色素假交替單胞菌對鋼腐蝕的雙重作用：抑制均勻腐蝕和誘導(dǎo)點(diǎn)蝕

題目：Pigmented Pseudoalteromonas piscicida exhibited dual effects on steel corrosion: Inhibition of uniform corrosion and induction of pitting corrosion

色素假交替單胞菌對鋼筋腐蝕的雙重作用：抑制均勻腐蝕和誘導(dǎo)點(diǎn)蝕

假交替單胞菌；生物礦化膜；細(xì)菌色素；海洋環(huán)境；鋼；點(diǎn)蝕

出版年份：2021年

期刊：Corrosion Science

課題組：上海海事大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院劉濤課題組

相較于涂層、緩蝕劑、光陰極保護(hù)等腐蝕防護(hù)方法，利用細(xì)菌群落或生物膜防腐蝕更為經(jīng)濟(jì)環(huán)保。當(dāng)緊密而均勻的生物膜在金屬表面形成時(shí)，腐蝕速率可以比非生物環(huán)境中的速率降低幾個(gè)數(shù)量級。生物膜抑制腐蝕的可能機(jī)制包括生物膜內(nèi)好氧微生物去除氧氣、在金屬表面形成保護(hù)性生物膜以減少腐蝕活動(dòng)和生物礦化膜沉積在金屬表面。細(xì)菌，尤其是好氧菌與腐蝕過程密切相關(guān)，但現(xiàn)有研究存在相互矛盾的結(jié)論，可能歸因于水流、溫度、pH值和營養(yǎng)濃度等小的擾動(dòng)會(huì)將保護(hù)性生物膜轉(zhuǎn)化為腐蝕性生物膜。

細(xì)菌色素具有電化學(xué)特性，能夠在腐蝕過程中充當(dāng)電子供體或受體。然而，關(guān)于微生物影響腐蝕的研究很少涉及微生物在腐蝕過程中的雙重作用。同時(shí)很少有研究關(guān)注單一微生物分泌的不同次生代謝物對腐蝕的重要影響。

以一種可誘導(dǎo)生物礦化的色素假交替單胞菌作為模型細(xì)菌來研究微生物在腐蝕中的雙重作用。結(jié)果表明，雖然色素假交替單胞菌抑制了鋼的均勻腐蝕，但加速了點(diǎn)蝕，這歸因于方解石和胞外多糖組成的致密生物礦化膜抑制了均勻腐蝕，而單胞菌分泌的色素加速了點(diǎn)蝕。

圖1 Nyquist圖和相應(yīng)的等效電路：（a）不含單胞菌；（b）含單胞菌

圖2 浸泡14 d后的鋼橫截面SEM：（a）不含單胞菌；（b）含單胞菌

本文證明了色素假交替單胞菌由于其多效性而對鋼腐蝕具有雙重影響，其誘導(dǎo)的生物礦化膜為海洋環(huán)境中的鋼基體提供了穩(wěn)定的保護(hù)屏障，增強(qiáng)了對均勻腐蝕的抵抗力，而分泌的色素可能作為電子受體或介體，加速了生物礦化膜下的點(diǎn)蝕。

（1）SEM分析表明，與未改性的Ca-LDH相比， Ca-SLS-LDH平均粒徑更小。此外，XRD和FT-IR分析表明，木質(zhì)素磺酸鈉經(jīng)Ca-LDH表面改性，其基間距在0.8792 nm。

（2） BET顯示Ca-SLS-LDH的比表面積為84.428 m² g^?1，約為未改性Ca-LDH（1.367 m² g^?1）的60倍，通過離子交換和改善表面吸附提高了Ca-SLS-LDH對氯離子的吸附能力。然而，氯離子結(jié)合的機(jī)制沒有改變（主要是離子交換機(jī)制）。

（3） 電化學(xué)測試（OCP、LPR、EIS）表明，經(jīng)SLS改性的Ca-LDH（Ca-SLS-LDH）在SCP溶液中的緩蝕效果優(yōu)于未改性的Ca-LDH，提高了溶液中鋼筋腐蝕的氯離子閾值。LDHs濃度越高，緩蝕作用越強(qiáng)。這可能是由于SLS改性的Ca-LDH具有更大的比表面積以及SLS在SCP溶液中對鋼筋的防腐作用。此外，更多的氯化物在SCP溶液中固結(jié)，有效地延遲了腐蝕起始時(shí)間。