使用微生物抑制腐蝕可以自主調(diào)節(jié)、原位修復(fù)和智能防護(hù)，提供終身保護(hù)，并且對環(huán)境友好。了解微生物抑制腐蝕的機制可以為金屬防護(hù)提供參考，同時認(rèn)識到微生物防腐技術(shù)研究應(yīng)用中存在的困難和問題，可以為微生物防腐技術(shù)的未來發(fā)展提供方向。

微生物可以通過分泌緩蝕劑來抑制金屬腐蝕。聚天冬氨酸和γ-聚谷氨酸是兩種含有羧基的緩蝕劑，它們可以與金屬陽離子結(jié)合，形成金屬/肽復(fù)合物。此外，許多微生物會分泌生物表面活性劑。生物表面活性劑糖脂含有羰基和羥基，這些極性基團(tuán)的親和力可以促進(jìn)糖脂與金屬表面的結(jié)合，有可能抑制腐蝕。細(xì)菌可以分泌生物蛋白酶、堿性磷酸酶和碳酸酐酶，這些酶可以影響環(huán)境的pH值，促進(jìn)離子的沉降。微生物的表面有豐富的酸性胞外分泌物，具有吸附富集陽離子的能力，在金屬表面形成天然的屏障層，從而減緩金屬的腐蝕速度。

生物膜在金屬表面具有很強的附著力，可以作為材料表面的屏障。有益菌的生物膜不僅能防止環(huán)境中Cl^-等離子對金屬的腐蝕，還能有效減少腐蝕菌對基體的破壞。EPS中的不同成分具有相似的官能團(tuán)，可與鐵等金屬離子絡(luò)合形成致密的保護(hù)層。胞外多糖中羧基、醛基和非碳水化合物取代基上的陰離子官能團(tuán)也有助于保護(hù)層的致密性。生物礦化膜是由環(huán)境中常見的碳酸鹽或磷酸鹽礦物的沉淀形成，具有一定的自我修復(fù)能力，利用生物礦化抑制金屬腐蝕具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖2 EPS絡(luò)合機理

好氧微生物可以通過呼吸作用消耗金屬表面的溶解氧，影響金屬陰極反應(yīng)過程，同時其生物膜還會阻礙氧氣的傳遞，降低腐蝕速率。微生物分泌的腐蝕性代謝物可引起金屬腐蝕。某些微生物如反硝化硫桿菌可以消耗和利用腐蝕性代謝物，減少腐蝕損傷。腐蝕性細(xì)菌會產(chǎn)生大量黏液樣EPS，在管道內(nèi)壁形成厚厚的生物膜垢，堵塞注水管道，造成嚴(yán)重的局部腐蝕。研究人員發(fā)現(xiàn)，一些細(xì)菌可以抑制腐蝕性微生物產(chǎn)生生物膜，從而減少腐蝕。

硫還原地桿菌是一種產(chǎn)電的微生物，在不銹鋼表面，首先附著的細(xì)胞起到了 "電化學(xué)門 "的作用。發(fā)生在早期的細(xì)胞粘附在很大程度上控制了進(jìn)一步的電子轉(zhuǎn)移。一些微生物的存在可以改變金屬表面鈍化層的組成，使其更耐腐蝕。EPS-Fe配合物中的一些主要官能團(tuán)作為陽極電子受體參與界面電化學(xué)反應(yīng)，通過阻斷和消耗電子受體來保護(hù)金屬基底。

以菌治菌（MIMIC）是指利用有益微生物來減少腐蝕性微生物造成的腐蝕損害。它不僅可以達(dá)到減緩微生物腐蝕的目的，還可以消除或減少殺菌劑和緩蝕劑的使用，從而降低污染。

生物競爭是一種已在現(xiàn)場和實驗室中取得一定研究成果的微生物腐蝕控制方法。油田防治硫酸鹽還原菌（SRB）的方法是利用SRB與反硝化菌之間的抑制關(guān)系。群落中占主導(dǎo)地位的硝酸鹽還原菌和反硝化脫硫菌搶占SRB的營養(yǎng)物質(zhì)和生存空間，同時氧化H₂S。

EPS在金屬表面形成的不均勻膜能有效阻擋細(xì)菌在金屬基體上的粘附，其機制可能與群體感應(yīng)（QS）有關(guān)。QS通過介導(dǎo)細(xì)胞間的信息傳遞，在調(diào)節(jié)生物膜的形成方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。QS通過改變細(xì)胞的基因表達(dá)來介導(dǎo)生物膜的發(fā)展、抗藥性、運動性和病原體的毒性。

抗生素效應(yīng)是指有益微生物通過代謝產(chǎn)生抗菌物質(zhì)，從而抑制或殺死有害菌的現(xiàn)象。Gana等人比較了芽孢桿菌菌株B21和化學(xué)殺菌劑四甲基硫酸磷（THPS）對SRB腐蝕的影響。作為生物抑制劑，芽孢桿菌B21對SRB引起的腐蝕具有較好的抑制作用?？咕镔|(zhì)的產(chǎn)生導(dǎo)致酶的分泌抑制，抗生素在這一過程中起協(xié)同作用。一些微生物分泌的多肽也可作為抗菌劑來抑制腐蝕細(xì)菌的活性。

噬菌體是一種攻擊細(xì)菌的病毒。使用吞噬細(xì)菌或噬菌體可以幫助清除腐蝕性細(xì)菌，分解細(xì)胞外聚合物，破壞金屬表面的生物膜。一些噬菌體編碼的解聚酶和溶解素能有效抑制細(xì)菌生物膜的形成，對已有的生物膜具有較高的溶解效率。

腐蝕發(fā)生的自然環(huán)境復(fù)雜性以及實驗室條件下無法重現(xiàn)該環(huán)境，仍然是目前微生物抑制腐蝕領(lǐng)域的研究障礙。未來應(yīng)通過結(jié)合分子生物學(xué)、生物化學(xué)和電化學(xué)等多學(xué)科和跨學(xué)科技術(shù)對MICI的機制進(jìn)行更深入的研究。應(yīng)通過選取優(yōu)良的有益菌作為模式菌株，通過高通量測序技術(shù)確定差異表達(dá)的基因，確定參與代謝、礦化或金屬結(jié)合過程的基因，并通過基因敲除技術(shù)對基因進(jìn)行改造，為模式菌的工程應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。同時應(yīng)加強對MICI的安全性、工程性和可控性的研究。