海洋污損的微生物學過程與機制研究進展

李清鈔，王 嶸，曾艷華，蔡中華，周 進

(1.清華大學 深圳國際研究生院，廣東 深圳 518055；2.深圳市藍海綠洲科技有限公司，廣東 深圳 518055)

海洋生物污損(marine fouling)是指海洋中的動物、植物或微生物在海洋結構物表面附著、定殖、生長、腐蝕的過程[1-2]，該過程會造成海洋監測儀器、海底管道、濱海構筑物、船只甚至跨海大橋的腐蝕[3-4]。海洋生物污損主要由微生物腐蝕和生物淤積造成。污損不僅會增加船體的質量和表面粗糙度，增加摩擦力帶來額外的燃料消耗[3,5]；還會減小跨海大橋、海底管道及濱海構筑物的強度[6-7]，甚至降低海洋監測設備的精度，導致海洋監測數據的失真。此外，由于船舶具有遠距離運輸的特點，附著微生物會隨著船只的航行搬運至其他地方，對當地生態平衡構成沖擊，引發外來物種入侵的風險[8]。研究表明，每年由于海洋污損造成的直接經濟損失高達4400億美元[9-10]，因此海洋污損事件是政府、公眾和學界共同關心的議題。

近年來，人們從微觀和宏觀兩個角度對污損問題進行了大量研究。從微觀角度看，微生物行為是導致污損的前提條件。微生物在材料表面黏附、定殖、成膜、脫落，此過程中產生的胞外多聚物(EPS)與微生物一起形成微生物被膜(biofilm)。膜內的pH、溶解氧、氧化還原電位、溫度、鹽度等理化條件與周圍環境有很大的差別，為微生物的生長繁殖提供了良好的環境[11]。因此微生物及生物被膜在生長發育過程中與材料表面發生一系列生化反應導致材料表面腐蝕，此過程即微生物腐蝕。……