微生物腐蚀及利用磁场进行防治
微生物腐蚀一直是腐蚀领域人们关注的交点，由于微生物种类多样、环境适应性强，能够广泛存在于土壤和水体环境中，在占据国家经济命脉的石油化工和能源电力等领域造成了严重的危害。由于微生物腐蚀的发生是一个多菌种、长期积累的结果，所以目前还没有有效的防治手段，因而微生物腐蚀造成的经济损失不断增加，人们只能选择某种影响最严重的菌种对其研究，其中在石油管道和工业生产中最常见的菌种：硫酸亚还原菌（SRB）成为了人们研究的重点。SRB能够存在于无氧或者氧气浓度很低的环境中，属于一种兼型厌氧性细菌。它主要利用介质中的碳源为能量来源，通过结合质子氢和电子，与介质中的硫酸盐进行氧化还原过程；通过释放硫化氢和自身参与金属基体的溶解，造成基体材料腐蚀失效，几乎所有微生物造成的腐蚀损失都是来自于硫酸盐还原菌。早在1924年，人们就发现SRB代谢活动产生的H2S对地下的钢铁材料有很严重的腐蚀。直到1934年，英国剑桥生物学家Postgate对SRB进行了比较系统的研究，数据显示因为SRB造成的腐蚀问题已经极大地影响了人们的生产生活，对于如何防治SRB的危害成为一项迫在眉睫的任务。目前SRB的防治方法主要有化学杀菌，物理抑菌，阴极保护和使用抗菌涂层，以及微生物竞争抑制等方法，这些方法中有的杀菌效率低，有的需要极大的经济费用成本或者产生附加的环境污染，迫切需要一种高效的、环保的微生物防治手段。
磁场对生物体的作用很早就被人们注意到，从最开始的地磁场对于鸟类的迁徙，再到后来的鱼类洄游现象，都成为人们研究磁场对生物体生命活动影响的有力依据。进一步研究发现存在于鸟类大脑中的磁铁矿，能够利用磁场变化为鸟类指明方向。日本研究学者村山发现磁场下血红球细胞会垂直于磁感线方向排列，随之开启了人们研究磁场对人体内生命活动影响的新篇章。人们在研究磁感线对于血液内血红细胞影响时发现，Fe3+离子在其中扮演着重要角色，从而人们认为生物体内含有的磁性金属离子能够成为磁场作用的受体。随着研究的不断深入人们发现即使生物体内不存在磁性离子，磁场也能够影响生物体内的生命活动，可能原因是磁场影响了生物体内离子的运动，从而影响了与电荷运动相关的生命活动。卢贝克等通过研究低频磁场对于大肠杆菌的影响，发现磁场能够有效的杀死大肠杆菌；张小云等进一步的研究了磁场对细胞分裂的影响，通过改变磁场强度和磁场作用时间，得出了强磁场、持续作用时间越长，对于运动越剧烈的细胞生物体抑制效果越明显，随后人们研究发现磁场对于杀灭微生物具有很好的效果，可能是因为微生物细胞在磁场下运动，导致其中磁通量变化并激起感应电流，产生的感应电流越大，磁场抑制生物效应效果越明显。磁场对生物体影响机理可以总结为：生物体内大多数参与生命活动的分子和原子都具有极性或者磁性，磁场的引入必然会引起其状态的改变；磁场强度和频率的变化会极大地引起微生物体内离子与蛋白质化学键的结合状态，从而可能影响细胞代谢活动而使微生物失活。
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2014年11月03日
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