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user: 3. 结果与讨论 3.1. 理化分析 如表1所示，研究期间海水盐度、pH、温度等物理指标相对稳定，盐度(psu)变动范围在30.98~33.53，温度变化在25℃~31.34℃。化学指标总氮指标后期有所上升，硝态氮、总磷和总溶解磷浓度变化不大。 Table 1 Physical and chemical index of water bod 指标 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 pH 8.83 8.38 8.7 9.07 8.78 9.08 8.95 ppmDO 3.31 ND ND 3.21 2.01 2.09 5.94 ms/cm 48.73 46.8 48.76 48.13 49.25 48.09 51.32 ppmTds 24.35 23.39 24.38 24.05 24.61 24.13 25.56 psu 31.66 30.38 31.65 31.18 31.95 31.27 33.53 σt 19.65 19.90 19.20 18.80 19.00 18.50 22.50 ℃ 28.63 25.00 30.16 30.17 31.34 31.19 23.92 Psi 14.64 14.63 14.66 14.60 14.52 14.67 14.77 硝酸氮(mg/l) 0.417 0.381 0.474 0.437 0.647 0.458 0.707 总氮(mg/l) 2.398 1.005 1.057 2.075 2.791 3.163 4.298 溶解性总磷(mg/l) 0.041 0.037 0.057 0.033 0.045 0.033 0.039 总磷(mg/l) 0.054 0.043 0.075 0.040 0.045 0.059 0.063 表1. 水体的理化指标 3.2. 超声波探伤及腐蚀过程 波形特点如图1所示。实验操作过程中，5月份的四个钢材料得到的图谱为首个月的数据，可以作为对照。对比后不难发现，随着时间的推移，图谱中的表面峰和近表面峰形的形状，峰的尖锐程度，回波峰高以及峰的数量发生了明显的变化。实验用四块钢材料峰的复杂程度增多，表明腐蚀导致的缺陷愈来愈多且更为明显。 图1. 探伤波形图的样品峰区域 分析5月份和10月份的图谱，从总体上看：声程值在4~12 mm的区间上，出现回波T峰，呈不规则的锯齿状。从局部上分析：根据超声波入射钢板的深度可知，如图2所示，声程值在4~5 mm和在5~12 mm的两段区间看作由钢板表面处和近表面处叠加而成的。4~5 mm区间的峰为一个较为明显的表面特征峰；5~12 mm区间的峰为齿状回波，峰型呈逐级递减的趋势。这说明，钢板浸没海水中，存在点腐蚀的存在，样品表面变得粗糙而且凹凸不平，超声波入射钢材时候，时间上存在差异，图谱上的波出现一定程度的散射和干涉。 实验中的钢材全浸在海水中，海水中的非生物因素如氧、温度、盐度、以及污损生物因素起着至关重要的作用。 图2. 四块钢材料的探伤波形图 3.3. 附着植物和动物 自5月份到10月份以来，观测到出平台钢板上，附着的优势藻类有4门12属，优势浮游动物12种(表2)。其中，藻类分别有绿藻门2个属，衣藻属和刚毛藻属；硅藻门7个属，根管藻属、舟形藻属、直链藻属、菱形藻属、桥弯藻属、脆杆藻属、针杆藻属；金藻门2个属，椎囊藻属、金枝藻属；蓝藻门1个属，微囊藻属。 研究海域属于亚热带季风气候，季节变化较为明显。在该环境中，绿藻、硅藻和蓝藻是最主要的藻类群体。 Table 2 Changes and distribution characteristics of dominant adherent alga 衣藻属 根管藻属 椎囊藻属 舟形藻属 直链藻属 菱形藻属 桥弯藻属 刚毛藻属 金枝藻属 脆杆藻属 针杆藻属 微囊藻属 4月份 A1 ++++ + A2 ++++ + A3 ++++ + A4 ++++ + 5月份 A1 +++ ++++ ++ + ++ A2 +++ ++++ A3 +++ ++++ + + A4 ++ + ++++ 6月份 A1 ++ ++++ ++++ + ++ ++++ A2 ++ + ++++ A3 +++ +++ ++++ A4 + ++ ++ ++++ 7月份 A1 +++ ++ ++++ A2 ++ + + ++ ++ ++++ A3 ++ ++ ++ ++ ++ ++++ A4 ++ ++ ++ ++ +++ 8月份 A1 + ++ + ++ ++++ A2 + ++ ++ ++++ A3 ++ +++ + +++ +++ A4 ++ +++ +++ ++ ++ 9月份 A1 ++ ++ ++++ + A2 ++++ ++ + A3 ++++ ++ ++++ A4 ++++ ++++ ++++ 10月份 A1 + ++ ++ ++ A2 + ++ +++ A3 + + ++++ A4 ++++ ++++ ++++ 表2. 优势附着藻类植物的变化 +极少见；++少见；+++多见；++++优势类群。 由表中数据，4月份温度相对较低，光照强度较弱，四块钢材料上附着的优势种类为衣藻属，根管藻属少量，由于衣藻属有鞭毛，可以自由运动，故较早地附着在钢材料表面；然后黄藻门的椎囊藻属、硅藻门的舟形藻属、菱形藻属等开始出现；舟形藻属可能具有很好的黏附能力，一直持续的实验结束都是优势藻类。这些硅藻在在盐湖中的浮游植物的报道中也多见，属于耐盐种类 [ 5 ]。从6月份开始，蓝藻门的微囊藻属开始大量出现直至研究结束。整个藻类的附着过程是绿藻门早于硅藻门早于蓝藻门，而之前的假设认为硅藻率先附着 [ 1 ]。赵文等 [ 5 ] [ 6 ] 在运城、张家口和白城地区所调查的含盐量0.57~214 g/L的22个内陆盐湖水体中，蓝藻门数量最多，并发现一定数量的铜绿微囊藻，本研究发现蓝藻门以微囊藻为主，均以群体的形式存在，可能由于其群体的膜结构保护了细胞，使之能耐受较高的盐度。可见在该盐度范围运动能力强的藻类优先粘附到钢材料表面，随后优势被固着能力或粘附能力更强的藻类取代。 3.4. 附着动物的变化 附着动物中包括节肢动物和原生动物。节肢动物有平直溞属、表壳虫属、海蟑螂属、沙蚕科、轮虫属；原生动物有线虫科、变形虫属、游虫属、泡虫属、茄壳虫属、二态虫属、钟型虫属(表3)。 Table 3 Changes in dominant attachment animal 时间 平直溞属 线虫科 变形虫属 游虫属 泡虫属 钟型虫属 轮虫属 二态虫属 表壳虫属 茄壳虫属 海蟑螂属 沙蚕科 4月 A1 A2 + ++ A3 + A4 ++ + 5月 A1 + + A2 + A3 + A4 ++ 6月 A1 + +++ + + + + + A2 + ++ + A3 ++ A4 + 7月 A1 + + A2 + + A3 + + A4 + 8月 A1 + + + A2 + ++ A3 + A4 + 9月 A1 + + ++ A2 + +++ A3 + + +++ A4 + + ++ 10月 A1 ++++ ++ ++++ A2 + +++ A3 +++ ++++ A4 +++ ++++ 表3. 优势附着动物的变化 +极少见；++少见；+++多见；++++优势类群。 4月份，发现少量平直溞属、线虫和轮虫；5月份发现少量游虫属附着动物，可能这些类群有着较强的运动能力；6月份线虫数量增加，其他如泡虫属，钟型虫属，二态虫属和海蟑螂幼体也开始出现，线虫和海蟑螂幼虫的优势一直持续到实验结束。海洋线虫对盐度、温度和低氧的耐受力相对较广，具有高度的物种多样性和功能多样性 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]。 此外，研究表明，附着动物是运动能力较强的附着动物和附着藻类同时进行附着，然后粘附性更强的附着动物和藻类(硅藻)进行附着并取得优势，再以后形成一个更加容易粘附的环境后，微囊藻和海蟑螂幼体这些开始附着。 3.5. 微生物群落结构 如表4所示，桩腿材料表面微生物中拟杆菌门占15.83%到32.65%，高于陈永伟等 [ 10 ] 在不锈钢表面拟杆菌门的占比(7.40%)；α-变形菌占23.61%到36.25%，低于陈永伟等在不锈钢表面α-变形菌的占比(72.30%)；γ-变形菌占7.45%到29.94%，高于陈永伟等在不锈钢表面γ-变形菌的占比(2.1%)；未分类的占7.08%到21.09%；其他占2.56%到2.93%；有部分桩腿材料表面发现存在蓝藻门、浮霉菌门、厚壁杆菌门、ε-变形菌，其中ε-变形菌占比(1.85%)小于陈永伟等在不锈钢表面ε-变形菌占比(18.10%) [ 10 ]。 Table 4 Proportion of each microbe on the surface of the material to the total colony number (total 16S rRNA gene 编号 拟杆菌门 蓝藻门 浮霉菌门 未分类 α-变形菌 γ-变形菌 ε-变形菌 厚壁杆菌门 其他 A1 38.61% 2.37% 7.08% 27.39% 21.62% 2.93% A2 24.04% 1.98% 2.01% 23.66% 25.43% 20.17% 2.71% A3 32.65% 21.09% 36.25% 7.45% 2.56% A4 15.83% 2.57% 15.92% 23.61% 29.94% 1.85% 7.57% 2.71% 文献 [ 10 ] 7.40% 72.30% 2.10% 18.10% 表4. 材料表面附着微生物各分支菌占总菌落数的比例(总16S rRNA基因) 材料表面附着微生物中，与海洋腐蚀与修复过程有关的细菌在不同样品中占据的丰度分别为：A1：4.72%；A2：3.81%；A3：4.89%；A4：10.67% (图3)。 图3. 附着微生物中与腐蚀及修复过程有关的细菌多样性 材料表面微生物附着着加速腐蚀的细菌3种，Sulfurimonas_autotrophica_DSM_16294 (硫酸单胞菌属的典型种)，Thiomicrospira chilensis (硫微螺菌属)，Dokdonia sp.。Sulfurimonas autotrophica DSM16294 (硫酸单胞菌属的典型种)，革兰氏阴性，杆状，化能自养菌，可氧化硫酸化合物成为硫，同时参与深海热泉和海洋溜循环的生态功能 [ 11 ]。Thiomicrospira chilensis(硫微螺菌属)是不锈钢表面存在的一种化能自养细菌，它是一种能动的杆状菌，能降解含硫化合物，如硫化物、硫代硫酸盐以及元素硫，作为能量来源。它可以利用不锈钢中的硫元素，加速不锈钢的腐蚀 [ 12 ]。Dokdonia sp.是广泛存在于海洋中的一种没有能动性的微嗜盐的需氧异养菌，属于黄杆菌科，它会附着在各种基质的表面进行生长 [ 13 ]。 此外，跟附着修复过程有关的细菌也有4种，Altererythrobacter sp. (交替赤杆菌)，Balneolaalkaliphila， Marinobacter_salsuginis (海杆菌属)，深海适冷菌Pseudoalteromonas sp. (假交替单胞菌属)。Altererythrobacter sp. (交替赤杆菌)可分泌酯酶E29，是一个海洋来源的新型酯酶，其具有较高的酶活力值、较宽的底物谱以及对部分有机溶剂和金属离子较好的耐受性，在工业方面具有潜在的应用价值 [ 14 ]。 Balneolaalkaliphila， Marinobacter salsuginis (海杆菌属)等菌群具有所有已知的苯系物代谢的途径，包括单加氧酶或双加氧酶的初始氧化步骤以及邻苯二酚1，2-双加氧酶和2，3-双加氧酶催化的芳香环的邻位和间位裂解步骤。该菌群主要靠合成四氢嘧啶及其羟基衍生物等相容性溶质，在高盐条件下调节自身的渗透压平衡。通过对BTEX降解菌种及其降解途径关键酶编码基因的鉴定，深化了高盐条件下BTEX污染物的自然衰减规律认识，为生物强化修复类似的污染环境提供支持 [ 15 ]。深海适冷菌Pseudoalteromonas sp. (假交替单胞菌属)是其胞外分泌量的最丰富的一种蛋白酶，该蛋白酶属于嗜热菌素家族的金属蛋白酶 [ 16 ]。