海洋硫酸盐还原菌及其活动的经济重要性

文章论述了海洋硫酸盐还原菌的分类学生态学、生化学和方法学等方面的一些问题。讨论了硫酸盐还原作用、微生物腐蚀作用及防腐措施。阐述了它们在海洋工程建设、水产养殖事业中的作用和地位。     

天然海水中微生物膜对碳钢腐蚀行为的影响

通过对比碳钢在天然海水和灭菌海水中的腐蚀行为,研究海洋微生物对碳钢材料的腐蚀行为的影响.结果表明,海洋微生物可在碳钢表面形成微生物膜,其对碳钢腐蚀速率的影响及作用机理与微生物的种类密切相关.在腐蚀初期,海洋微生物膜对碳钢的腐蚀起到了抑制作用,主要由多种好氧微生物协同作用的结果;在腐蚀后期,随着海洋微生物膜增厚导致厌氧腐蚀的出现从而加速腐蚀,主要是硫酸盐还原菌等厌氧微生物的作用.     

硫酸盐还原菌对海水状态和碳钢腐蚀行为的影响

采用溶液环境参数和电极电化学参数测量技术研究了海水中硫酸盐还原菌生长和衰亡过程对溶液状态和D36碳钢腐蚀过程的影响。结果表明,硫酸盐还原菌通过新陈代谢作用把溶液中的硫酸盐转化为硫离子而增大了氧化还原电位和酸度,并导致D36钢的腐蚀电位负移和腐蚀速度增加。极化曲线和电化学阻抗谱证实,虽然金属腐蚀过程在上述过程中并未发生机理性变化,但阳极过程和部分阴极过程的加速是腐蚀速度增加的主要原因。上述结果同时表明．硫酸盐还原菌本身和新陈代谢中间体并未直接参与腐蚀过程,主要是通过产生的硫离子改变溶液状态来加速腐蚀过程的。     

加拿大海盆与楚科奇海表层沉积物中硫酸盐还原菌丰度分布状况

对中国第2次北极科学考察海洋表层沉积物(0～1 cm)中硫酸盐还原菌进行4℃、25℃的培养实验,结合首次北极科学考察海洋沉积物硫酸盐还原菌研究成果,研究了研究区硫酸盐还原菌丰度的分布。结果表明,4℃培养得出硫酸盐还原菌丰度为0～2.4×104个/g(湿样),平均3 433个/g(湿样),并呈现有规律的分布趋势:低纬区的高于高纬区的,浅水区的高于深水区的。本区硫酸盐还原菌丰度高于中国东海、南海和黄海部分海区沉积物中的,低于胶州湾以及西北冰洋某些海区中的。25℃培养时硫酸盐还原菌丰度为0～2.4×104个/g(湿样),平均4 062个/g(湿样),在1 880 m以浅水域其丰度与4℃培养时的一致,而在1 880 m以深水域其丰度高于4℃培养时丰度。     

几种腐蚀性因子对海底土腐蚀性影响的初步研究

在室内可模拟海底土腐蚀环境的电解池中研究了温度和电阻率对钢材在海土中腐蚀电极过程的影响以及温度、电阻率和硫酸盐还原菌对钢材在海土中腐蚀的影响.结果表明,温度升高、电阻率降低都能使钢在海土中的阴、阳极过程变得易于进行;而温度升高、电阻率降低、硫酸盐还原菌含量增加,将不同程度地加快钢材在海土中的腐蚀.     

海洋软土基础工程钢结构的腐蚀风险评价

海洋软土基础工程的腐蚀性检测指标和评价按照《公路工程地质勘察规范》或《岩土工程勘察规范》。然而,无论对于钢管桩,还是混凝土管桩接头,规范都没有考虑溶解氧、生物厌氧菌等腐蚀因素。为了提高海洋工程管桩基础的耐久性设计水平,文章针对典型的海洋软土土质特征,通过观察缺氧环境下钢材腐蚀电位变化规律,分析了海洋沉积淤泥质土中钢结构的腐蚀风险,提出了海洋环境下基础工程钢结构（钢管桩及混凝土管桩接头）微生物腐蚀和电化学腐蚀机理。文章认为硫酸盐还原菌腐蚀评价在三沙海洋工程建设的地质勘察中不可或缺,该检测项目应该列入国家标准。     

天然气水合物的上界面——硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面

定义了海域天然气水合物成矿带的上界面。指出在地球深部存在最原始的、从根本上不依靠光合作用来生存的生命系统。根据对ODP岩心样品中微生物数量的统计,海底以下沉积层中的生物数量可能占据全球原核生物总量的70%,其生物总碳量和地球表面所有植物的碳总量相当。地球内部如此巨大的生物总量应该在地壳中的气体分布等方面起着重要作用。甲烷在地壳层中广泛存在,并主要是微生物成因的。微生物产甲烷的途径主要有两个,一是二氧化碳还原,另一个是醋酸盐发酵。相应地,参与产甲烷的微生物菌群主要是产甲烷菌和食醋酸菌。甲烷在沉积层中的厌氧氧化是一个不争的事实。该过程发生在海底以下一个非常局限的区带,称为硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化区带。通常,这个区带很窄,仅为一个面,因此,硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化区带又称硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面。这是一个基本的生物地球化学界面,在功能上它起到屏蔽甲烷向海底和大气逸散的作用,是一个巨大的甲烷汇。甲烷的厌氧氧化同样是一个由微生物介导的过程,参与此过程的微生物主要是食甲烷古菌和硫酸盐还原菌。硫酸盐还原-甲烷厌氧氧化界面在海洋沉积层中一般深可达海底以下上百米,浅可至海底。此界面为天然气水合物的上界面,该界面以上没有甲烷...     

海洋生物膜的形成及其对金属腐蚀的影响

为了揭示海洋生物膜形成对金属腐蚀的影响,描述了在不锈钢上形成的海水生物膜,制备了伏安微电极,并测量生物膜中氧化还原化学成分如溶解氧、过氧化氢、锰和硫在不同位置的垂直分布。结果表明,生物膜中存在溶解氧的垂直浓度梯度。在溶解氧浓度小于10μmol／L条件下,生物膜中的某些位置出现过氧化氢和锰离子,在无氧条件下,生物膜中有硫化物出现,这些化学成分表明生物膜中确实有锰氧化还原菌或者硫酸盐还原菌的活动迹象。生物膜在固体表面的分布是不均匀的,浓差电池或者生物极化作用的存在意味着生物膜的形成可能加速金属基体表面的局部腐蚀过程。     

杭州湾南部灰鳖洋海泥区腐蚀环境探讨

海泥区腐蚀环境是影响海底管道工程安全的主要因素之一。根据国家海洋局第二海洋研究所对杭州湾南部灰鳖洋海泥区腐蚀环境因子调查的资料,分析灰鳖洋海区沉积物类型、pH值、Eh、Fe3+/Fe2+、硫化物和硫酸盐还原菌等腐蚀因子的特征,划分了沉积物的氧化还原环境,评价了沉积物的腐蚀性。综合评价认为,灰鳖洋海底沉积物整体上显现出弱还原环境,局部出现弱氧化或较强氧化环境,属较弱腐蚀强度,并提出了对管线工程的防腐措施。     

生物标志物及其碳同位素在冷泉区生物地球化学研究中的应用

甲烷通量在很大程度上控制着海底冷泉区生物地球化学过程及生态系统。缺氧甲烷氧化(AOM)作用是消耗CH4的一种重要途径,主要是由甲烷氧化古菌和硫酸盐还原菌共同调节的,其反应机制及碳循环可以利用生物标志物及其碳同位素比值来表征。这两种微生物所产生的特定生物标志物都具有相对负的δ13C值,且硫酸盐还原菌生物标志物的δ13C值要比古菌的略偏正,说明在AOM过程中,甲烷碳从古菌到细菌的传递。甲烷通量决定海底冷泉区微生物群落结构,通量高时以ANME-2古菌群落为主,而OH-AR和BIPH两个生物标志物指标可以指示古菌群落结构变化。所以,利用生物标志物及其δ13C值不仅能够证明AOM作用的存在和反应机制,还可以对冷泉区(尤其是古冷泉区)环境及微生物群落结构进行分析和重建。     

胜利海上输油管线内防腐防垢的应用研究

首次对海上埕岛油田不同层井采出水井行腐蚀性研究,测试腐蚀速度,探讨腐蚀机理及孔蚀趋势,同时对硫酸盐还原菌（ＳＲＢ）造成的 蚀以及其代谢产物硫化物对金属表面的腐蚀进行了探讨,对缓蚀剂进行了筛选;还根据各层层系统采出水中的离子成分、垢物的形态等化学成分筛选出了防垢剂;结合海上特点选用晶体显微观察法、称重法优化磁参数,解决了海上油田地面流程的结垢难题。     

海泥中硫酸盐还原菌数量变化对主要腐蚀环境因子的影响

海泥中硫酸盐还原菌(SulfateReducingBacteria,SRB)数量的变化会对其主要腐蚀环境因子产生影响。实验室条件下,在灭菌青岛海泥中加SRB菌种得到含SRB的海泥。在SRB的一个生长周期内,测量了由SRB数量变化引起的硫电位、银电位、pH值、氧化还原电位及电导率等主要腐蚀环境因子的变化,并找出了该变化的规律,探讨了通过腐蚀环境因子的变化测量SRB数量的可能性。     

海洋沉积物中早期成岩作用地球化学研究进展

海洋沉积物中早期成岩作用过程以有机质降解为基础。按照反应自由能大小,有机质依次被O2、NO-3、Mn4+、Fe3+、SO2-4氧化,在产甲烷菌作用下发生产甲烷作用,形成大量生物成因甲烷,这是海洋沉积物中甲烷主要来源之一。甲烷气体在向上运移过程中既可在水合物稳定带中与水分子结合形成水合物,游离态和溶解甲烷也可以在硫酸盐还原菌和甲烷菌联合作用下发生甲烷厌氧氧化作用,并与沉积物中的Ca2+、Fe2+结合,形成碳酸盐岩和黄铁矿等自生矿物。这一系列过程埋藏了大量甲烷(碳),成为重要的碳汇。早期成岩作用的各种反应机制,特别是沉积环境因素的影响及其产生的阳离子同位素分馏仍是未来的重点研究方向。通过大量的文献调研,概括了早期成岩作用过程中有机质降解及甲烷厌氧氧化作用的反应机理,黄铁矿、碳酸盐岩等自生矿物的形成机理以及同位素分馏特征等地球化学研究进展,并提出了未来重点研究的方向的建议。     

大洋钻探科学研究的新焦点——深海生物圈

1　概述在近海底的地下沉积物中 ,我们发现了一个有规律分布的生物系列 ,它们利用从上覆海水降落到海底的有机质来生存。根据有机质输入强度不同 ,这类生物群落的组织程度可以很高 ,大致可分为 3个明显的带 :1沉积 /水界面附近的营有氧呼吸的异养生物 ;2较深处的营厌呼吸的异养生物 (硝酸盐还原菌和硫酸盐还原菌 ) ;3海底沉积物最深处的营发酵作用的生物。虽然已经发现输入近海底地下带的有机质 ,最初几乎全部来自上部水体 ,但海底微生物却综合地循环利用这些生物量。例如在硫酸盐还原菌和发酵菌带的叠覆区域 ,发酵菌带充当硫酸盐还原菌的“…     

细菌有可能用来解决酸雨问题

深海火山处的细菌具有把硫化氢和二氧化碳转化为有机物质和硫酸盐的能力。这可能为工业国家面临的酸雨问题最终提供一个有益的解决途径。美国伍兹霍尔海洋研究听的两位科学家Holger Jannasch和Craig Taylor,正在研究利用化能合成菌把工业废物硫化氢转化为元素硫,再转化为硫酸盐稀释到海洋中去。在海洋中硫酸盐是无害的。 低价硫的化合物被排放到大气中后,以酸雨的形式返回地面。这会对湖泊和河流环境造成危害。把低价硫的化合物直接排放到地表水中也会产生相同的危害。但是,硫酸盐或硫进入海洋后,它们的不利影响     

海泥中SRB对A3钢电偶效应的影响

在室内模拟条件下研究了在海泥中硫酸盐还原菌 (SRB)对A3钢电偶效应的影响。实验在两个大型塑料槽中进行。A3钢样尺寸为 2 0cm× 1 0cm× 0 .3cm ,海泥中SRB的含量用MPN三管计数法进行测定 ;电导率、pH、氧化还原电位、泥温和盐度等参数用SY - 5型电导 -pH/mV -温度计进行测量 ;用失重法测量腐蚀速度 ;用零电阻表测量电偶电流。试验共进行 2 61d。SRB含量随时间的变化基本保持恒定。在电偶条件下A3钢在灭菌泥和有菌泥中的腐蚀速度分别为0 0 0 77mm/a和 0 0 4 9mm/a,在非电偶条件下A3钢在灭菌泥和有菌泥中的腐蚀速度分别为 0 0 0 89mm/a和 0 0 4 4mm/a。A3钢在有菌泥和无菌泥中的样板之间的电偶电流随时间的变化幅度在2 5μA左右 ,且有方向逆转现象。试验结果表明 ,在有菌泥中A3钢的腐蚀速度是无菌泥中的 5 5倍 ,说明SRB在海泥腐蚀中有重要作用。埋在相邻的有菌海泥和无菌海泥的试样之间都发生了电偶腐蚀。处在有菌海泥中的钢样为电偶对的阳极 ,处在无菌海泥中的钢样为电偶对的阴极。在实验期间内电偶效应对试样的加速作用为 1 1 .4%。     

潮间带沉积物厌氧烃降解细菌的多样性及Desulfovibrio subterraneus ND17的分离鉴定

潮间带作为海陆交界处,易受到来自海洋的石油污染,且各类石油烃进入沉积物后的降解过程尚不清楚。前人在各类生境中对好氧微生物烃降解方面已有较多研究,但对近海潮间带环境中的厌氧烃降解鲜有报道。本研究对青岛女岛湾潮间带沉积物深层样品以混合烃（中长链烷烃、多环芳烃）为碳源,硫酸盐作为电子受体进行厌氧富集培养。富集菌群的细菌多样性表明在混合烃作为碳源的作用下,优势菌群转变为脱硫叠球菌科（Desulfosarcinaceae）、脱硫杆菌科（Desulfobacteraceae）等具有石油烃降解潜力的硫酸盐还原菌。经分离纯化得到一株厌氧烃降解菌ND17,与地下脱硫弧菌属模式种Desulfovibrio subterraneus HN2T 16S rRNA基因序列的相似度为99.93%。进一步实验表明,菌株ND17在厌氧条件下对二十四烷和菲的降解率可分别达到53.9%和35.7%。这也是首次对脱硫弧菌属单菌在厌氧条件下进行石油烃降解的研究。脱硫弧菌作为一种广泛分布在厌氧环境的细菌,本研究为进一步认识其在海洋石油污染环境中的修复潜力提供了支撑。     

南海北部神狐海域现代沉积物中硫酸盐还原菌和硫氧化菌的检出:脂肪酸生物标志物的指示

对南海北部神狐海域Site 4B站位现代沉积物中脂肪酸组分进行了分离,主要讨论了支链脂肪酸和单不饱和脂肪酸的来源,认为i/a-C15∶0、i/a-C17∶0、16∶1ω5和18∶1ω9来自硫酸盐还原菌(SRB),而16∶1ω7t/c和18∶1ω7来自硫氧化菌(SOB)。沉积物中SRB和SOB分布形式可能和硫酸盐还原作用生成硫化物、硫化物又被氧化生成硫酸盐和元素硫、元素硫歧化作用生成硫化物和硫酸盐有关,并在整个硫循环系统中SRB起到主导作用;而在95~97cm层位剧增的SRB和SOB生物量与站位附近底辟构造活跃带来深部大量的营养流体有关。     

~(35)SO_4~(2-)示踪法测定九龙江河口沉积中硫酸盐还原速率

在2011年7月利用35SO2-4培养示踪法测定九龙江河口两个站位(A站位位于咸淡混合区,盐度3~5;B站位位于海相区,盐度20~25)沉积柱中硫酸盐还原速率的垂直分布。结果显示A站位沉积柱中硫酸盐还原速率变化范围为54~2 345nmol/(cm3·d),从表层到底部先增大后减小,最大值出现在20cm深度附近;B站位硫酸盐还原速率在24~987nmol/(cm3·d)之间,分别在10cm和78cm深度附近出现两个峰值,分别为876nmol/(cm3·d)和987nmol/(cm3·d)。综合分析两个站位孔隙水中SO2-4、甲烷浓度和沉积物中总有机碳、温度和氧化还原电位的垂直变化趋势与其硫酸盐还原速率的分布规律,表明A站位沉积物中硫酸盐还原以有机矿化为主;B站位受到有机质矿化和甲烷厌氧氧化的共同作用;两个站位硫酸盐还原速率及垂直分布趋势受孔隙水中SO2-4浓度、有机质活性和温度的共同影响;根据各个层位硫酸盐还原速率估算两个站位硫酸盐还原通量(以硫计)分别为527.9mmol/(m2·d)和357.1mmol/(m2·d),表明硫酸盐还原是九龙江河口有机质厌氧矿化的重要路径。     

寿光县对虾养殖环境中微生物数量分布的试验报告

本文主要介绍了1988年寿光县对虾养殖期间(5～9月)水环境和底泥环境中微生物种群的变化。据不同的地理位置,选择不同的养殖虾池;分别将水样和底泥环境中的弧菌、异养菌,及硫酸盐还原菌进行培养、分离计数。据对虾养殖期5个月的数据分析,不同的养殖虾池有不同的菌数波动范围。底泥与水环境中的菌数分布各有不同。异养菌在水样中的分布最高值为736×10~2个/ml,最低值为268.1×10~2个/ml;湿泥样中的最高值为372.7×10~4个/g最低值为125.9×10~4个/g。弧菌在水样中的最高值为12.33×10~2个/ml,最低值为0.5×10~4个/ml。据综合资料分析,对虾养殖池中的各种细菌分布,底泥高于水样,高温季节高于低温季节。底泥和水环境中有机物的含量与细菌数的分布成正比。底泥中硫酸盐还原菌的数量,是底泥环境中有机物污染程度的标志之一。根据硫酸盐还原菌的数量分布,可以有效地控制有机质(如对虾饵料)的投放量等。