研究目标：研究海洋环境中典型海洋工程金属材料表面微生物群落主要组成，揭示不同时间尺度下典型钢铁材料在天然海水中的腐蚀速度、表面腐蚀产物特征及其变化规律。在此基础上，通过开展典型腐蚀微生物及其代谢的生物化学和化学物质对材料腐蚀过程中电化学反应的作用机理,材料表面性质等对腐蚀过程电化学反应的影响机理，以及微尺度下局部腐蚀电化学反应过程等方面的研究，从分子水平揭示典型腐蚀微生物在材料表面的腐蚀作用过程,丰富和完善海洋腐蚀理论，为新型耐蚀海洋材料和防护技术的开发提供依据。

       研究内容：
       （1）利用分子生物学的环境微生物基因组测序和生物群落功能分析手段研究海水和沉积物环境钢铁锈层表面微生物群落主要组成，用厌氧微生物培养技术富集培养可能的硫酸盐还原细菌等腐蚀微生物；通过海水挂片和实验分析，研究腐蚀生物膜群落在钢铁材料表面的形成发展，筛选典型腐蚀微生物；揭示不同时间尺度下典型金属材料在天然海水中的腐蚀速度及表面腐蚀产物特征及其变化规律；
       （2）研究海洋天然生物膜及典型硫酸盐还原细菌等腐蚀微生物作用下海洋典型工程金属材料的微生物腐蚀行为，采用微生物生态、生物和腐蚀电化学及表面微观形貌分析测量等手段，研究典型海洋用钢材料的微生物腐蚀特征和腐蚀行为，研究微生物与材料间电子传递过程，从材料组织、结构和腐蚀微生物作用机制的角度揭示材料加速腐蚀破坏的机理，阐明工程材料海洋腐蚀过程中微生物腐蚀的关键作用过程和破坏作用机理；
       （3）研究海洋环境多种腐蚀微生物（硫代谢菌、铁代谢菌等）共同作用下材料表面腐蚀电化学反应过程。结合微观表征技术（扫描电镜、原子力显微镜等）和微区电化学测试技术（如微阵列电极，扫描电化学显微镜等），研究微生物所致材料表面腐蚀的局部电化学反应过程，探讨多菌种对局部电化学反应影响的协同效应。结合相关测试数据，揭示微生物及其代谢产物分子对材料腐蚀局部电化学反应的作用机理。进而通过模拟计算及微观检测手段，从分子水平研究代谢产物分子对腐蚀电化学反应过程的影响机制，建立微生物所致材料局部腐蚀的腐蚀作用模型；
       （4）制备具有不同润湿性、荷电性表面（如疏水、正电等单一特征表面），通过分子模拟计算和微观检测手段，研究表面润湿及荷电特性与材料表面分子间作用的相关性，探究代谢产物分子与具有不同特性表面的分子间作用机理，揭示表面特性对材料电化学反应的影响机制。在此基础上，制备具有不同润湿性能和电荷特性的复合表面（如正电/疏水、正电/亲水、负电/疏水等复合特征表面），研究润湿特性和电荷特性对腐蚀微生物典型代谢产物分子与材料表面分子间作用协同效应，揭示两种表面特性对典型材料表面电化学反应过程的协同作用机制。
 
       承担单位：中国科学院海洋研究所、中国科学院金属研究所
       课题负责人：段继周
       参加人员：侯保荣、张盾、刘福春、王鹏、史洪微