微生物腐蝕及利用磁場進(jìn)行防治
微生物腐蝕一直是腐蝕領(lǐng)域人們關(guān)注的交點(diǎn)，由于微生物種類多樣、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，能夠廣泛存在于土壤和水體環(huán)境中，在占據(jù)國家經(jīng)濟(jì)命脈的石油化工和能源電力等領(lǐng)域造成了嚴(yán)重的危害。由于微生物腐蝕的發(fā)生是一個多菌種、長期積累的結(jié)果，所以目前還沒有有效的防治手段，因而微生物腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失不斷增加，人們只能選擇某種影響最嚴(yán)重的菌種對其研究，其中在石油管道和工業(yè)生產(chǎn)中最常見的菌種：硫酸亞還原菌（SRB）成為了人們研究的重點(diǎn)。SRB能夠存在于無氧或者氧氣濃度很低的環(huán)境中，屬于一種兼型厭氧性細(xì)菌。它主要利用介質(zhì)中的碳源為能量來源，通過結(jié)合質(zhì)子氫和電子，與介質(zhì)中的硫酸鹽進(jìn)行氧化還原過程；通過釋放硫化氫和自身參與金屬基體的溶解，造成基體材料腐蝕失效，幾乎所有微生物造成的腐蝕損失都是來自于硫酸鹽還原菌。早在1924年，人們就發(fā)現(xiàn)SRB代謝活動產(chǎn)生的H2S對地下的鋼鐵材料有很嚴(yán)重的腐蝕。直到1934年，英國劍橋生物學(xué)家Postgate對SRB進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，數(shù)據(jù)顯示因?yàn)镾RB造成的腐蝕問題已經(jīng)極大地影響了人們的生產(chǎn)生活，對于如何防治SRB的危害成為一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)。目前SRB的防治方法主要有化學(xué)殺菌，物理抑菌，陰極保護(hù)和使用抗菌涂層，以及微生物競爭抑制等方法，這些方法中有的殺菌效率低，有的需要極大的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用成本或者產(chǎn)生附加的環(huán)境污染，迫切需要一種高效的、環(huán)保的微生物防治手段。
磁場對生物體的作用很早就被人們注意到，從最開始的地磁場對于鳥類的遷徙，再到后來的魚類洄游現(xiàn)象，都成為人們研究磁場對生物體生命活動影響的有力依據(jù)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)存在于鳥類大腦中的磁鐵礦，能夠利用磁場變化為鳥類指明方向。日本研究學(xué)者村山發(fā)現(xiàn)磁場下血紅球細(xì)胞會垂直于磁感線方向排列，隨之開啟了人們研究磁場對人體內(nèi)生命活動影響的新篇章。人們在研究磁感線對于血液內(nèi)血紅細(xì)胞影響時發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e3+離子在其中扮演著重要角色，從而人們認(rèn)為生物體內(nèi)含有的磁性金屬離子能夠成為磁場作用的受體。隨著研究的不斷深入人們發(fā)現(xiàn)即使生物體內(nèi)不存在磁性離子，磁場也能夠影響生物體內(nèi)的生命活動，可能原因是磁場影響了生物體內(nèi)離子的運(yùn)動，從而影響了與電荷運(yùn)動相關(guān)的生命活動。盧貝克等通過研究低頻磁場對于大腸桿菌的影響，發(fā)現(xiàn)磁場能夠有效的殺死大腸桿菌；張小云等進(jìn)一步的研究了磁場對細(xì)胞分裂的影響，通過改變磁場強(qiáng)度和磁場作用時間，得出了強(qiáng)磁場、持續(xù)作用時間越長，對于運(yùn)動越劇烈的細(xì)胞生物體抑制效果越明顯，隨后人們研究發(fā)現(xiàn)磁場對于殺滅微生物具有很好的效果，可能是因?yàn)槲⑸锛?xì)胞在磁場下運(yùn)動，導(dǎo)致其中磁通量變化并激起感應(yīng)電流，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，磁場抑制生物效應(yīng)效果越明顯。磁場對生物體影響機(jī)理可以總結(jié)為：生物體內(nèi)大多數(shù)參與生命活動的分子和原子都具有極性或者磁性，磁場的引入必然會引起其狀態(tài)的改變；磁場強(qiáng)度和頻率的變化會極大地引起微生物體內(nèi)離子與蛋白質(zhì)化學(xué)鍵的結(jié)合狀態(tài)，從而可能影響細(xì)胞代謝活動而使微生物失活。
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2014年11月03日
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