钢铁在海水中的腐蚀是一个涉及化学、物理、生物等多种因素的复杂电化学过程,自von Wolzogen Kuhr等首次报道后,微生物被逐渐发现是影响钢铁海水腐蚀的重要因素之一。能引起材料腐蚀和降解的微生物包括好氧和厌氧细菌,厌氧细菌中硫酸盐还原菌(SRB)被认为是与金属腐蚀相关的主要的细菌,深入研究SRB对碳钢海水腐蚀的影响及作用机制,对全面认识微生物影响的腐蚀规律有重要意义;并能为建立合理有效的防治微生物腐蚀的系统方法提供科学依据。本文首先使用液体培养基,富集培养得到以SRB为主的厌氧细菌,初步的生物学分析发现可能同时共生铁还原细菌,然后在富集培养的基础上再使用固体培养基对其进行分离纯化培养得到SRB,分别基于该富集和纯化的细菌,研究其对金属腐蚀的影响。主要从四方面进行研究,探讨厌氧微生物影响的碳钢的腐蚀机理及腐蚀过程。首先,使用电化学方法及表面分析技术研究富集培养的细菌对碳钢腐蚀的影响。结果表明,在富集培养的细菌中,碳钢腐蚀过程经历了先抑制后加速的过程:在接种细菌后的前三天,腐蚀速度与空白相比降低,可以归结为铁还原细菌作用下的铁的磷酸化物的出现,第四天之后,腐蚀速度增加,原因是硫酸盐还原菌迅速繁殖产生大量的H2S加速了腐蚀。使用交流阻抗技术分别研究了碳钢在纯化培养的SRB中、滤去SRB菌体的所有代谢产物中的腐蚀行为。结果表明滤去细菌菌体的代谢产物对碳钢腐蚀起到加速作用,但与纯化培养的SRB(包括SRB本身和所有的代谢产物)相比,对碳钢加速腐蚀的作用较小。说明除了代谢产物对碳钢的腐蚀,SRB细胞本身也参与了阴极去极化而加速了碳钢腐蚀,SRB的氢化酶消耗了阴极反应产生的氢而导致氢析出的加速;另外可能存在细菌细胞与铁的直接的电子传递过程。这是厌氧生物膜催化的腐蚀机理。分别使用无机试剂硫化氢、硫化物、有机试剂半胱氨酸模拟存在活性硫酸盐还原菌体系中的生物源硫化物因素,使用交流阻抗技术、极化曲线等手段分析了碳钢在这些模拟体系中的电化学行为。结果表明:含有活性SRB的体系,其代谢产物中无机硫化物,尤其是腐蚀性的生物源H2S对碳钢的腐蚀起到主要的作用,另外H2S与铁反应生成FeS后,铁硫化物降低了析氢过电位,从而加速了氢的阴极去极化过程,碳钢腐蚀被加速。半胱氨酸对体系的影响远不如SRB本身和其代谢产物的影响,这可能跟其生物活性有关,有待提取具有生物活性的半胱氨酸进行实验。使用交流阻抗技术、场发射扫描电镜和电子能谱等手段,研究了表面先存在锈层的碳钢在富集的厌氧细菌作用下的生化矿化过程的发生,及该过程对基体碳钢的腐蚀的影响。结果表明:实海环境中,在厌氧生物膜作用下的碳钢内锈层中大量存在一种认为是绿锈的片状物,并发现细菌附着在铁氧化物表面,这是厌氧微生物影响钢铁腐蚀和参与生物矿化的直接证据;实验室条件下,厌氧细菌参与的腐蚀过程中观察到针状的铁氧化物到球状和片状铁硫化物的转变,同时可能存在铁还原细菌,并参与了这个生物矿化过程。表面已经存在铁氧化物锈层的碳钢,接种SRB菌液后,由于细菌的代谢产物(主要是硫化氢)与致密的铁氧化物发生反应,生成疏松的铁硫化物,最初使碳钢的腐蚀加速,随着细菌的生长,细菌代谢产生的胞外聚合物渗透到内层腐蚀产物上并粘连在一起,形成致密的保护层,腐蚀得到抑制;同时,细菌引起的生物矿化作用生成的绿锈,也是腐蚀受到抑制的一个原因。另外,铁还原细菌可能与腐蚀抑制相关。