刘士栋，孔维轩，王 佳

(1 国家海洋标准计量中心，天津 300112；2 中国海洋大学，山东 青岛 266100)



典型海洋霉菌腐蚀环境调查—以“东方红2”为例

刘士栋1，孔维轩1，王 佳2

(1 国家海洋标准计量中心，天津 300112；2 中国海洋大学，山东 青岛 266100)

采用合适的试验方法评价仪器设备的抗霉菌腐蚀特性以及采取适当的措施进行防霉保护是仪器设备研制过程中必须考虑的问题。介绍了典型海洋平台—“东方红2”船的霉菌腐蚀环境调查过程，结果显示“东方红2”船上的霉菌群落复杂，菌种多样，其中优势菌种为曲霉属、青霉属及链格孢属，该霉菌腐蚀环境足以影响平台上海洋仪器的可靠性。调查结果为制定适宜的霉菌试验方法及开展海洋仪器、材料的霉菌试验提供了参考。

霉菌腐蚀环境；霉菌试验；海洋仪器

仪器设备在贮存、运输和使用时会受到物理、化学和生物等各种环境要素的影响，从而会对仪器设备的稳定性、可靠性造成隐患。环境试验是评价仪器设备对各种环境条件适应性的试验，是仪器设备寿命中的重要研究内容，既可为改进产品设计、验证极端条件下的功能和操作性提供技术依据，又可为确定或验证仪器误差、校准方法及评估测量不确定度、可靠性和使用寿命等提供技术支持。

霉菌试验是环境试验的一种，用于评价仪器设备在霉菌腐蚀性环境中的可靠性和适应性。霉菌种类繁多，其中对工业材料有侵袭作用的有四万余种。霉菌的生长条件主要有三大要素：温度、湿度和营养物质。霉菌菌丝体在8 ℃以上环境温度即可生长，12 ℃以上加快生长。温度20～35 ℃，相对湿度75%～95%属于霉菌的高发环境，在此环境中霉菌可呈现爆发性生长。霉菌对营养物质需要的量很少，碳、氮、钾、磷、硫、镁等是霉菌的必需营养物质。当物品含有上述霉菌所需的营养成份，而环境的温度湿度又适宜孢子发育时，即可长霉。如果仪器设备上具备了霉菌生长的营养条件，在合适的温湿度条件下，空气中霉菌孢子落在其上，就会很快萌发生成大量的菌丝体。霉菌腐蚀是自然界存在的一个普遍现象，相对于非生物环境下的腐蚀，霉菌腐蚀又是一个更加复杂的过程，其涉及霉菌的附着繁殖过程、电化学腐蚀过程和界面化学过程等。目前尚未完全了解霉菌参与腐蚀过程的机理，但是霉菌生长确实能改变设备的物理、化学性能，损害设备使用功能，甚至使设备丧失应有的功能，严重影响仪器设备的可靠性。在高温高湿环境下, 霉菌极易生长繁殖，暴露在霉菌生长环境中的设备不可避免的受到霉菌的腐蚀。霉菌对仪器设备的危害主要表现为非金属制品产生霉变和潮解, 带污金属制品产生锈蚀等腐蚀现象。霉菌相关的失效机理和失效模式见表1。

表1 霉菌腐蚀失效机理及失效模式

由此可见，霉菌是对仪器或材料有较大危害的一种生物环境因素。随着技术的不断发展，越来越多的新材料、新工艺应用到产品的生产制造当中，此外，由于产品使用的范围越来越广，使用寿命越来越长，使得产品寿命期内可能经受的环境越来越复杂，这就对产品的环境适应性提出了更高的要求，防霉性能就是其中一项重要指标。因此，采用合适的试验方法评价仪器设备或材料的抗霉菌腐蚀特性以及采取适当的措施进行防霉保护是仪器设备设计、制造过程中必须考虑的问题。

海洋平台是海洋调查、海洋科考和海洋科学研究的重要场所，主要包括科考船、试验台站和大型浮标体等，由于调查和科研的需要，海洋平台有大量的海洋仪器设备贮存或使用。海洋仪器设备大多处于高温、高湿的环境中，而环境中的霉菌会蚀食或破坏海洋仪器设备元器件、连接组织，导致表面腐蚀、阻抗变化、绝缘下降、生成旁路等破坏。所以科学、准确地对海洋仪器设备进行霉菌试验，客观评价原材料、零部件或整机的抗霉菌腐蚀能力，对保证和提高海洋仪器设备产品的质量至关重要。

霉菌几乎生长在所有高温、高湿的陆地环境中，但种群分布以及优势种等群落特征会随着局部环境的不同而变化。低纬度的海洋平台除了高温、高湿的气候特征外，还具备高盐的环境特征，这常常使得平台及平台上使用的仪器表面覆盖一层 “盐膜”，从而使得霉菌的群落呈现与陆地种群不一样的特称。常见的霉菌试验方法应用对象均为陆地上使用的仪器设备，而海洋平台的霉菌腐蚀环境未见报道，本文旨在通过对典型海洋平台(“东方红2”船)的霉菌群落进行调查，查明典型海洋平台上的霉菌群落特征，为制定适宜的霉菌试验方法及合理开展海洋仪器设备或材料的霉菌试验提供参考。

1 调查过程

1.1 调查时间、地点

调查组分别于2010年5月份、2010年9月、2011年3月在“东方红2”船于黄海、东海和南海航行期间进行了3次现场使用环境条件下霉菌样品采集。由于“东方红2”船的调查仪器设备集中在后甲板位置，因此样品采集地点为“东方红2”的后甲板储存室地面、后甲板机舱、后甲板储存室、化学实验室、ADCP操作室等。

1.2 培养基及配置方法

霉菌培养的常用培养基有：①马铃薯培养基，适合于一般的霉菌和酵母菌生长，加入氯霉素后可抑制细菌的生长，避免细菌的影响。②孟加拉培养基，适合于一般的霉菌和酵母菌生长，加入氯霉素后可抑制细菌的生长，避免细菌的影响。③察氏培养基，高渗性霉菌生长，酵母菌几乎不长。④高渗培养基，如DG18琼脂培养基等。本次调查采用马铃薯培养基、孟加拉红培养基和察氏培养基。各培养基成分及配置方法如下：

(1)察氏培养基

成分：硝酸钠3 g，磷酸氢二钾1 g，硫酸镁0.5 g，氯化钾0.5 g，硫酸亚铁0.01 g，蔗糖30 g，琼脂20 g，蒸馏水1000 mL。

上述各成分加入蒸馏水中溶解后，121 ℃蒸汽灭菌20 min。将培养基灭菌后分装于培养皿或试管中，待用。

(2)孟加拉红培养基

成分：蛋白胨5 g，葡萄糖10 g，磷酸二氢钾1 g，硫酸镁(MgSO4·7H2O)0.5 g，琼脂20 g，1/3000孟加拉红溶液，100 mL，氯霉素0.1 g、蒸馏水1000 mL。

上述各成分加入蒸馏水中溶解后， 121 ℃蒸汽灭菌20 min，随后加入抗生素。将培养基分装于培养皿或试管中，待用。

(3)马铃薯培养基

成分：马铃薯200 g，葡萄糖20 g，琼脂20 g，氯霉素0.2 g，蒸馏水1000 mL。

将马铃薯洗净，去皮去芽眼，切成小块，称200 g放入烧杯中，加蒸馏水1000 mL，加热煮沸1 h，用纱布过滤，将滤液加蒸馏水补至1000 mL，加琼脂20 g，加热融化121 ℃蒸汽灭菌20 min，随后加入抗生素。将培养基分装于培养皿或试管中，待用。

1.3 调查取样方法

1.3.1 固体样

固体样选取霉腐严重的织物、缆线、土样、金属碎片以及长霉的仪器表面等，将固体样用无菌镊子放入无菌试管或平板培养皿中，对于长霉部位也可以直接用接种针接种到斜面培养基上或用无菌棉签在长霉部位涂抹，放入无菌试管中，置低温处密封保存，然后带回实验室进行分离鉴定等工作。在光学仪器的玻璃表面上取样时，应用无菌棉签在玻璃表面上轻轻擦一下，然后在试管斜面上划一下，使菌样孢子落在培养基表面上，也可将棉签保留在试管内，置低温处密封保存，带回实验室进行分离鉴定等工作。样品带回实验室后，一部分样品，放到灭菌磷酸无机盐缓冲液或无菌水的试管中，使附着菌悬浮，用于培养或鉴定分析。剩余样品放到冰箱中密闭保存备用。

1.3.2 气体样

空气中的菌样则尽量选择空气流通较差的位置，用平板培养皿采样。将注有培养基的玻璃培养皿打开上盖，在空气中暴露敞开放置5 min，然后盖好，置低温处密封保存，带回实验室进行分离鉴定等工作。样品带回实验室后，一部分样品，采用划线分离法进行分离培养和鉴定，剩余样品放到冰箱中密闭保存备用。

1.4 培养鉴定方法

1.4.1 霉菌的分离培养

将固体样品放入0.5 mL无菌水的试管中，使附着菌悬浮。每个样品采用三个稀释度，逐级稀释制成10-2和10-3梯度的菌悬液。取0.1 mL菌悬液注入培养皿内，用涂布玻璃棒涂抹均匀。然后将培养皿倒置于温度为28～30 ℃，相对湿度为95%的恒温恒湿箱内，根据菌落生长情况培养1～2周。取样得到的气体样品采用划线分离法进行分离培养，并将培养皿倒置于温度为28～30 ℃，相对湿度为95%的恒温恒湿箱内，根据菌落生长情况培养1～2周。

1.4.2 霉菌形态观察与鉴定

以无菌操作法用镊子挑取与培养基接触处的带有少量孢子的菌丝体，放入50%酒精中浸润以便洗去脱落的孢子，再浸入蒸馏水中洗，然后置于载玻片上，用解剖针分散后盖上盖玻片观察。采用显微镜分别在低倍和高倍下进行观察，把菌落特征与显微镜观察进行对照比较，鉴定霉菌的种类。同一个菌落环境状态中，菌落数量明显多于其他属的类群即确定为优势类群。

2 结果与讨论

2.1 样品采集形态

部分样品采集形态见图1。

图1 样品的形态图

2.2 培养鉴定结果

本调查采集样品3次，共采集80个样品。每个样品又采用了3个稀释度，每个稀释度做1～2个平板。在恒温恒湿培养箱中，菌落在1～2周时间内生长，菌落确认生长后取出拍照再进行显微镜观察。综合菌落形态和菌株显微形态对菌株进行鉴定，分析鉴定结果见表2、表3。

表2 各培养基菌属及数量

表3 各菌属名称及数量

2.3 讨论

由上述结果可知，“东方红2”船上的霉菌群落复杂，菌种多样，共鉴定菌落数734个，分属13个属，其中曲霉属(264个)、青霉属(99个)和链格孢属(252个)数量最多，为优势种。曲霉属可腐蚀的材料类型有帆布、织物、乙烯树脂、纸、绝缘材料等，而青霉属腐蚀的对象有塑料、皮革等，短梗霉属可腐蚀橡胶等。该霉菌群落环境可腐蚀的材料种类繁多，而这些材料均属于海洋仪器设备的常见用料，如橡胶线缆、电路板、塑料等，霉菌的生长会蚀食或破坏海洋设备元器件、连接组织，导致表面腐蚀、阻抗变化、生成旁路等破坏。

3 结 论

海洋平台虽然处于高盐的环境中，但是霉菌生长依然旺盛，这足以影响该平台上使用或贮存海洋仪器的可靠性。因此，首先在海洋仪器的霉菌试验方法制定中应当参考实际使用环境中的霉菌种类组成，选取合适的试验菌种，如链格孢属并未出现在常见的霉菌试验菌种中；其次在产品的选材、结构和设计中应当考虑霉菌腐蚀的影响，如在易受侵蚀的零部件表面涂覆防腐有机涂层等，此外，虽然海洋仪器的某些材料，如金属、陶瓷、玻璃等，本身不能为霉菌的生长提供营养物质，但应当在加工、运输和使用过程中避免被油污等有机物污染，以防霉菌腐蚀。

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Investigation of Typical Marine Mould Corrosion Environment-A Case Study
of “DONG FANG HONG 2”*

LIUShi-dong1,KONGWei-xuan1,WANGJia2

(1 National Center of Ocean Standard and Metrology, Tianjin 300112; 2 Ocean University of China,

Shandong Qingdao 266100, China)

It must be considered in the development of instruments that using appropriate test methods to evaluate mould corrosion resistance of instruments and taking appropriate measures to prevent mould corrosion. The investigation of mould corrosion environment on “DONG FANG HONG 2” was introduced. The result indicated that the mould community on “DONG FANG HONG 2” was complex, a variety of taxa were observed and the dominant species were aspergillus penicillium and alternaria. This mould corrosion environment can affect the reliability of oceanographic instruments. The result of investigation would provide reference for appropriate test method formulation and mould test for oceanographic instruments.

mould corrosion environment; mould test; oceanographic instrument

TB304

B

1001-9677(2016)021-0141-03

海洋公益性行业科研专项(NO：200905028)。

刘士栋(1983-)，男，工程师，主要从事海洋计量，检测等方面的研究。