1. 阐明嗜酸性古菌铁代谢过程对304不锈钢微生物腐蚀过程的影响（代谢物不积累）；

2. 多模式法测定生物膜形态。

图一：SECM的多模式及其应用。

二 研究思路与方法

图二：研究思路。

1. 结合SEM和SECM观察腐蚀生物膜（M. cuprina）的粘附情况；

2. 确定生物膜发育早期的耗氧量和营养限制；

3. 确定饥饿处理过程中生物膜的发展和腐蚀基质的变化特征。

图三：SECM的腐蚀检测机制。

图四：（a）（d）1天后，（b）2天后，（c），（e）3天后，附着在表面的M.cuprina的SEM图；（f）样品表面固定细胞的生物膜厚度和密度。

图五：在营养浓度梯度（a-1/b-0.2/0-0g/L）下饥饿实验后分枝杆菌生物膜的SEM图像。

图六：二维/三维生物膜特征的SECM图像（a1）/（a2），二维/三维DO（b1）/（b2），线性扫描结果：（c）生物膜；（d）DO。

结论：古菌在生长过程中具有明显的氧依赖性和营养限制性。

2. 耗氧量和营养限制

图七：1/0.2/0 g/L营养物生物膜特征的SECM图像（a）/（b）/（c），1/0.2/00 g/L营养物DO（d）/（e）/（f）。

图八：线性扫描结果：（a）生物膜；（b）DO。

结论：M. Cuprina生物膜在有氧条件下可以利用Fe2+作为能量，在有机物的限制下更具活性。

3. 饥饿处理过程中生物膜的形成及其腐蚀特性

图九：CLSM在培养基中饥饿浸泡试验后的最大坑深（a） 1克/升、（b）0.2克/升和 （c） 0克/升。

图十：（a） 生物膜厚度和（b）固定细胞密度，（c）不同营养物质的基质pH值。

图十一：不同营养浓度介质中样品表面腐蚀坑的平均数量（a）和深度（b）。

结论：M.Cuprina生物膜促进Fe2+消耗，减少Fe2+阳极积聚，加速阳极溶解。

4. SECM多模式研究古菌在304不锈钢MIC中的Fe2+氧化代谢

图十二：微生物腐蚀机制。

（1）SECM检测到的一个明显的耗氧区域归因于古菌粘附点蚀的阴极氧还原。

（2）M. cuprina 生物膜在缺乏营养的情况下使用Fe2+作为能量来源。

（3）随着饥饿程度的增加，不锈钢上的点蚀加剧。 

四 讨论

1. 评论：① 多模式扫描电化学显微镜作为一项新技术；

② 二茂铁内标法：溶解度、生理毒性、氧化活性；

③ 阴极区和阳极区的混合：判断Fe2+是否存在无机氧化；

④ 建议：对无菌系统进行比较分析； 

2. 延伸应用：① 古细菌。不利用有机物的新陈代谢；

② 分析技术。电化学技术和扫描电子显微镜；纳米探针；生物传感器。

图十三：完全组装的粘性阵列电极。