微生物腐蝕及利用磁場進行防治
微生物腐蝕一直是腐蝕領域人們關注的交點，由于微生物種類多樣、環境適應性強，能夠廣泛存在于土壤和水體環境中，在占據國家經濟命脈的石油化工和能源電力等領域造成了嚴重的危害。由于微生物腐蝕的發生是一個多菌種、長期積累的結果，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濟損失不斷增加，人們只能選擇某種影響最嚴重的菌種對其研究，其中在石油管道和工業生產中最常見的菌種：硫酸亞還原菌（SRB）成為了人們研究的重點。SRB能夠存在于無氧或者氧氣濃度很低的環境中，屬于一種兼型厭氧性細菌。它主要利用介質中的碳源為能量來源，通過結合質子氫和電子，與介質中的硫酸鹽進行氧化還原過程；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，人們就發現SRB代謝活動產生的H2S對地下的鋼鐵材料有很嚴重的腐蝕。直到1934年，英國劍橋生物學家Postgate對SRB進行了比較系統的研究，數據顯示因為SRB造成的腐蝕問題已經極大地影響了人們的生產生活，對于如何防治SRB的危害成為一項迫在眉睫的任務。目前SRB的防治方法主要有化學殺菌，物理抑菌，陰極保護和使用抗菌涂層，以及微生物競爭抑制等方法，這些方法中有的殺菌效率低，有的需要極大的經濟費用成本或者產生附加的環境污染，迫切需要一種高效的、環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。進一步研究發現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。日本研究學者村山發現磁場下血紅球細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生命活動影響的新篇章。人們在研究磁感線對于血液內血紅細胞影響時發現，Fe3+離子在其中扮演著重要角色，從而人們認為生物體內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現即使生物體內不存在磁性離子，磁場也能夠影響生物體內的生命活動，可能原因是磁場影響了生物體內離子的運動，從而影響了與電荷運動相關的生命活動。盧貝克等通過研究低頻磁場對于大腸桿菌的影響，發現磁場能夠有效的殺死大腸桿菌；張小云等進一步的研究了磁場對細胞分裂的影響，通過改變磁場強度和磁場作用時間，得出了強磁場、持續作用時間越長，對于運動越劇烈的細胞生物體抑制效果越明顯，隨后人們研究發現磁場對于殺滅微生物具有很好的效果，可能是因為微生物細胞在磁場下運動，導致其中磁通量變化并激起感應電流，產生的感應電流越大，磁場抑制生物效應效果越明顯。磁場對生物體影響機理可以總結為：生物體內大多數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的改變；磁場強度和頻率的變化會極大地引起微生物體內離子與蛋白質化學鍵的結合狀態，從而可能影響細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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