“我本是化学教育出身，没想到后来走上海洋防腐科研之路。”提起从事海洋腐蚀防护研究，中国科学院海洋研究所（以下简称“海洋所”）研究员段继周说，但随着学习和研究的深入，他越来越觉得这项工作非常有意义，对于保障海洋工程装备设施安全运行具有重要价值。

21世纪是海洋的世纪。随着海洋开发的不断深入，海洋腐蚀防护逐渐受到各国的关注和重视。中国工程院腐蚀调查表明，我国腐蚀成本约占当年GDP的3.34%，其中海洋腐蚀约占1/3，2023年海洋腐蚀成本超万亿元。多年来，段继周一直深耕海洋腐蚀防护领域，特别是深入研究海洋微生物腐蚀与生物污损机制和控制技术，带动和促进了我国海洋腐蚀防护研究进步。

韩星 摄

聚焦小小微生物，

揭开海洋微生物腐蚀神秘面纱

海水中生活着种类繁多的微型和大型的海洋生物。每毫升海水中仅细菌数量即达百万数量级。细菌、真菌等微生物以及藻类、贝类等大型附着生物会选择性地在金属、高分子材料、混凝土等材料设施表面附着、生长、繁衍，而这个过程会造成材料设施的微生物腐蚀和生物污损。特别是微生物肉眼看不到，很长时间以来，海水腐蚀一般都简单的看作无机盐水腐蚀，海洋微生物腐蚀发生机制一直是个“黑匣子”。

“我本科学的是化学教育，接触海洋微生物腐蚀研究实属偶然。”段继周回忆说， 硕士研究生初入学时，就随导师马士德研究员在海上石油平台度过了一个半月的实海试验工作，参与负责钢铁海水腐蚀速率测试研究。“虽然只是入门，但这段经历让我意识到科研还有许许多多的未知领域等待我去探索。”

博士期间，段继周师从海洋所研究员侯保荣院士。“当时侯老师正在申请一个海泥环境中微生物腐蚀控制研究的基金，开始基金委作为主任基金批准，第二年又获批面上基金，我便由此开始了海洋微生物腐蚀研究工作。”段继周说，当时的第一个任务，也是取得的第一个成绩，是从海泥中富集培养出硫酸盐还原细菌（SRB），并初步研究了细菌的腐蚀行为和腐蚀控制的机理。“这使得当年的主任基金研究获评‘优秀’，也让我对海洋微生物腐蚀研究开始产生了浓厚的兴趣。”

由于表现突出，博士后期间，经侯保荣院士推荐，段继周前往东京工业大学丹治保典实验室，开展环境微生物腐蚀方面的学习研究工作。回到国内，段继周申请了一项关于海水环境厌氧细菌影响的钢铁腐蚀行为研究的青年基金。“这个基金做的成功的一点，是从海水腐蚀钢铁锈层里分离培养出一株厌氧SRB，并发现只有活的SRB存在，才能导致钢铁的持续腐蚀，而其它非生物因素对腐蚀过程的影响较小。”段继周说，“这使我切实认识到，海水腐蚀不仅仅是简单的盐水腐蚀，腐蚀微生物在海水金属腐蚀过程中起着关键作用。”在此基础上，他带领团队后续又分离筛选出多种微生物，建立了海洋腐蚀微生物菌种库。

这为深入研究海洋微生物对金属材料的腐蚀机制并制定防腐措施提供了“种质资源”。近年来，段继周带领团队开展了钢铁等不同材料表面的腐蚀微生物群落组学研究，发现不同材料表面的优势微生物不同，SRB是钢铁材料表面的主要腐蚀微生物，阐明了多种条件下的微生物腐蚀加速机理。“SRB能够从钢铁材料直接或间接获得电子并进行能量代谢。简单来说，SRB通过‘吃铁’获取能量，并对钢铁造成腐蚀。”段继周解释说，海洋微生物对金属材料的腐蚀机制还在深入研究中，这将为制定防腐措施提供理论基础。

投身防腐创新研究，

加快新技术新材料推广应用

海洋腐蚀与生物污损是几乎所有海洋水下装备设施都会发生的问题。“海洋腐蚀环境可以分为五个腐蚀区带，从上至下依次为海洋大气区、飞溅区、潮差区、全浸区（包括深海）和海泥区，前三者又可以归为水上区，后二者为水下区。”段继周介绍，海洋腐蚀与生物污损是海洋工程装备设施安全运行面临的关键共性难题，尤其是海洋微生物腐蚀与生物污损机制和控制技术，是尚未充分认识的关键科学问题和关键技术难题。

针对海洋腐蚀水上区特别是飞溅区，近年来，侯保荣院士带领段继周等团队成员成功研发出复层矿脂包覆技术（PTC）和氧化聚合型防护技术（OTC），填补了国内技术空白，并在青岛港、胜利油田等百余项重大工程中得到成功应用，创造了巨大的经济与社会效益。

而针对海洋腐蚀水下区，段继周带领团队成员开展海洋微生物群落、腐蚀机理研究的同时，不断进行防控技术研究，创新开展了光电催化防污技术、新型高分子防污材料技术、极化电场抗菌防污技术、绿色杀菌剂耐蚀抗菌镀层技术等多种新技术、新材料研究，有关防污涂层材料成功开展海试实验，并在“先导号”波浪能发电装置等设施上进行了应用示范，为解决海洋微生物腐蚀和生物污损控制难题提供了重要支撑。

“目前，杀菌剂是海底油气管道控制微生物腐蚀的重要技术，然而当杀菌剂使用量不足时，会使油田管道内菌群产生耐药性，从而降低管道防腐效果，而当杀菌剂使用过量时，会对海底生物生态以及资源利用产生不利影响。”段继周解释说，所谓绿色杀菌剂耐蚀抗菌镀层技术，就是将镀层材料跟杀菌剂有机结合，形成一种新涂层，起到更好、更环保的防腐效果。

对于腐蚀微生物，人们不能用肉眼直接看到，但对于生物污损，在码头等场所都能观察到藤壶、贻贝等硬壳生物的污损生物附着现象。海洋生物污损会增加航行阻力，增大能耗，引发海滨电厂和核电厂等重要功能设备的管道阻塞和检测设备失灵等，被认为是“世界性难题”。段继周坦言，随着环境保护要求的提高，从源头上开展生物污损规律和生物附着机制研究，并发展绿色、环保的防污技术成为新的需求。这需要国家层面予以充分重视，也需研究团队做长期持续的努力。

“当前，海洋防腐方兴未艾，正朝着环保、长效、功能化和综合化等方向发展，有志于从事海洋腐蚀和防护研究的青年人可以大显身手。”段继周表示，他们将在先进防腐防污材料、防腐防污技术创新研究及工程化和产业化应用等方面持续开展前瞻研究和系统研究，将海洋腐蚀防护技术的科研成果写在祖国的大地上，并转化到企业的技术创新和经济发展进程中。