埋地热管道的季节温度变化显著影响微生物生长及腐蚀行为。本研究探讨温度与碳源浓度对嗜铁脱硫弧菌（Desulfovibrio ferrophilus）诱导Q235B钢腐蚀的影响。结果表明，D. ferrophilus在85 ℃仍保持代谢活性，显示高热适应性。腐蚀电流密度随温度和碳源供给升高而增加，在高乳酸条件下85 ℃时达5.44 μA·cm−2。表面分析（扫描电子显微镜(SEM)与共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)）显示点蚀主要由微生物附着驱动，高温高碳条件增强该过程。电化学研究表明，37 ℃时碳浓度显著影响阳极与阴极反应，反映胞外电子传递(EET)活性。腐蚀产物以黄铁矿(FeS)为主，其含量受温度与碳源调控。总体而言，高温与微生物活动协同加速Q235B钢腐蚀，局部腐蚀与生物膜及EET过程密切相关。本研究阐明了在实际工况下温度与营养供给对热管道钢微生物腐蚀机制的调控作用。
研究背景
微生物腐蚀（Microbiologically Influenced Corrosion, MIC）是由微生物生命活动或其代谢产物引发的金属或非金属腐蚀现象，在全球范围内造成显著经济损失，约占腐蚀总损失的20%。硫酸盐还原菌（Sulfate-Reducing Bacteria, SRB）是一类广泛分布于缺氧环境（如油气田、地下管道）的兼性厌氧菌，被认为是导致碳钢管道穿孔与断裂的重要诱因，统计显示约50%的管道失效与其相关。Q235B钢作为中国北方区域供热管道的主要材料，因机械强度高且成本低而被广泛应用，但在实际运行中频繁发生由微生物活动引起的腐蚀破坏。现有SRB腐蚀研究多集中在最适生长温度（30–37 ℃），而对埋地热管道在季节温差（冬季供水温度约85 ℃，夏季接近土壤温度约15 ℃）条件下的腐蚀行为研究不足。此外，碳源浓度对SRB代谢及腐蚀机制的影响尚未与温度因素结合分析，因此有必要在真实工况条件下系统研究温度与碳源对SRB诱导腐蚀的综合效应。该研究发表于《Bioelectrochemistry》。
主要技术方法
研究人员选用嗜铁脱硫弧菌（Desulfovibrio ferrophilus）作为实验菌株，在模拟土壤溶液配制的DSM 15579培养基中培养，设定15 ℃、37 ℃、85 ℃三个温度梯度，并在低（0.1 mL·L−1）与高（4.5 mL·L−1）乳酸浓度条件下进行腐蚀实验。采用电化学测试表征腐蚀动力学，利用扫描电子显微镜(SEM)与共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)观察表面形貌及生物膜分布，并通过X射线衍射(XRD)分析腐蚀产物的矿物组成。
研究结果
细菌培养
研究采用ATCC来源的D. ferrophilus，在pH 7.2±0.2的培养基中于不同温度条件下培养，确保无菌环境与稳定的生长条件。
D. ferrophilus生长、H2S生成与pH变化
在不同温度与碳源浓度下，细菌生长均经历对数生长期与稳定期。37 ℃时生长与代谢最为活跃，产H2S量最高；15 ℃时代谢显著减弱；85 ℃时仍能维持低水平生长与H2S生成，显示其耐热性。
讨论
D. ferrophilus的最适生长温度为20–45 ℃，37 ℃时代谢最强；偏离此范围则活性下降，但85 ℃仍具代谢能力。高温与细菌共存对Q235B钢腐蚀有协同促进作用，且细菌的存在是局部腐蚀的关键驱动因素。腐蚀产物以黄铁矿(FeS)为主，其形成受温度与碳源浓度的共同调控。
结论
嗜铁脱硫弧菌的生长与代谢显著受温度影响，37 ℃为最适温度，85 ℃仍可维持低水平代谢。高温与D. ferrophilus协同加速Q235B钢腐蚀，细菌的存在是局部腐蚀的关键因素。腐蚀电流密度随温度和碳源浓度增加而升高，表面分析证实微生物附着驱动点蚀形成，电化学测试表明碳源浓度在37 ℃显著影响阴阳极反应，反映胞外电子传递(EET)过程活跃。腐蚀产物以FeS为主，温度与碳源供应调节其生成量。研究结果揭示了温度与营养供给在热管道钢微生物腐蚀机制中的关键作用，为埋地供热管道的防腐策略提供了理论与实验依据。
