“To What End？路在何方？” | 微生物腐蚀（MIC）研究趋势：1990-2023年回顾

“To What End？路在何方？” | 微生物腐蚀（MIC）研究趋势：1990-2023年回顾 | Corrosion评论文章

2026-02-26 11:11:11 作者：本网发布来源：考拉腐蚀分享至：

这篇评论文章标题为《To What End? A Review of Recent Trends in Microbiologically Influenced Corrosion Research 1990 to 2023》（路在何方？微生物腐蚀研究1990至2023年近期趋势回顾），由S.A. Wade、T.L. Skovhus和J.S. Lee三位作者撰写，发表于《Corrosion》期刊2025年7月卷。

该文通过文献计量分析，考察了MIC领域的科学文章内容和趋势，涵盖1990-1999、2000-2010和2021-2023三个时期。作者分析了出版量、作者信息、研究主题、实验设计等关键指标，并讨论了其对科学出版实践、现场相关性和MIC未来研究的启示。

MIC被定义为微生物的存在或活动改变材料降解速率的现象，通常强调加速腐蚀，但有时也可抑制腐蚀。文章追溯MIC历史，从19世纪末Beijerinck发现硫酸盐还原细菌（SRB）开始，到1910年Gaines首次报告细菌影响腐蚀，再到20世纪实验室研究和工业认可。作者强调，科学出版受绩效指标（如h-index）驱动，导致论文数量激增，但质量可能下降。审稿过程受个人偏见影响，复制危机突出“新颖”研究的压力。该文通过比较期刊数据，揭示MIC研究的演变，质疑“To What End？”——研究是为推进知识，还是仅为出版？

摘要

微生物腐蚀（MIC）在全球范围内被公认为环境和工业中的重大问题，许多学者正致力于提升对基本机制的理解，并探索缓解MIC问题的方法。本文报告了一项研究，该研究考察了MIC领域期刊/学者发表的科学文章的性质和内容细节，包括随时间变化的趋势分析，使用与MIC出版密切相关的期刊，比较1990-1999、2000-2010和2021-2023时期获得的结果。分析的关键指标包括发表论文的数量、作者细节、主要感兴趣主题以及报告实验的细节。分析发现，MIC出版物呈指数级增长，中国机构作者贡献显著，研究者在单篇论文中结合并报告的分析技术数量大幅增加，MIC研究的平均持续时间随时间显著下降（近期分析期约70%的测试持续时间为14天或更短）。讨论了这些发现对当前科学出版实践、现场数据相关性以及MIC研究未来的含义。

关键词：文献计量研究、现场相关性、微生物腐蚀、科学出版、趋势。

引言

微生物影响腐蚀（MIC）通常定义为由于微生物的存在和/或活动而改变材料降解速率的现象。虽然在许多情况下强调微生物导致腐蚀速率增加，但在某些情况下，其存在也可导致腐蚀抑制。多种微生物，包括细菌、古菌、藻类和真菌，已被证明会影响腐蚀速率，在广泛的工业和环境中观察到与之相关的重大经济和人类/环境安全问题。

MIC的最早报告可追溯到19世纪末和20世纪初。Beijerinck在1894年报告的硫酸盐还原细菌Spirillum desulfuricans（现称为Desulfovibrio desulfuricans）的发现常被视为MIC领域起源的开创性工作。虽然细菌腐蚀的第一份直接研究报告通常与Gaines在1910年的工作相关联，但甚至有更早的报告表明其他人也在同一时期从事这一主题。另一篇关键的早期MIC论文是Von Wolzogen Kuhr和van der Vlugt在1934年的工作，该文引入了阴极去极化理论，这是解释与MIC相关的快速腐蚀的早期尝试。在20世纪初至中期，进行了一系列重要的相关研究，焦点是与MIC相关的微生物生理学（Postgate、Starkey、Butlin等）。MIC工作在接下来的几十年中继续进行，主要在实验室中，研究者如Booth、King、Miller、Ashton和Williams等，一般焦点是纯微生物株的研究（例如，硫酸盐还原菌）。在1970s和80s，这一工作由Little、Videla、Beech、Mansfield、Flemming（举例）和其他许多人继续，在工业中对微生物可影响和导致严重材料降解问题的日益感兴趣和最终认可。

本文讨论的主题之一是科学出版背后的哲学。虽然许多研究者认为一般称为“科学”和“科学方法”的基本概念相对简单，但实际上，“科学”的历史、发展和定义以及相关研究是复杂且不断演变的主题。一个相对近期的科学定义例子是“基于证据遵循系统方法论对知识的追求和应用，以及对自然和社会世界的理解”。【原文：the pursuit and application of knowledge and understanding of the natural and social world following a systematic methodology based on evidence.】但这在现实中意味着什么，以及如何在应用中转化？解释在不同实验室中可能不同，并受社会、文化和经济因素影响。一个与当前论文直接相关的关联概念是科学研究的传播点。这一过程已经持续演变，如今科学期刊中的研究文章具有显著的突出性和相关声望。这在近期部分地（有些人可能说主要地），由科学出版物在各种现代定量绩效指标（例如，h-index）中的使用驱动，这些指标用于确定资助、晋升和大学排名。因此，如今研究者面临显著压力以增加他们产出的科学文章数量，这可能以质量为代价。这一压力是全球大多数国家研究者的共同问题，特别是学术机构的研究者。

科学文章的潜在影响和质量往往与发表期刊相关联，该期刊反过来由各种措施排名，例如期刊文章被引用次数。上述绩效指标往往考虑研究者发表期刊的排名，因此许多科学家/工程师被激励尝试在更高排名的期刊中发表。但这些期刊发表什么？这主要由审稿过程决定，其中理论上该领域的独立专家帮助评估提交以确定适宜性。这里有意使用“理论上”一词，因为在现实中，独立是一个相对术语，所有审稿都固有地受不同程度的个人偏见影响。例如，可包括对研究中应使用科学方法的异议或工作相对“新颖性”的异议。这一切发生在科学文章发表数量大规模扩张的背景下，这导致对审稿者的更大需求，以及审稿者分配给审稿任务的时间减少。与上述讨论相关的是对科学中“复制危机”的日益担忧，可能由当前对“新颖”研究的焦点驱动。

当前工作是对MIC主题发表的期刊文章的分析以及随时间内容比较。有许多之前的MIC一般综述和文献计量研究，虽然它们可提供重要的定性和主观信息，但它们往往缺乏关于实验方法细节和趋势的具体信息。本文采用与有些标准文献计量研究略不同的方法，报告了对五个高排名期刊中MIC主题科学文章内容的考察，这些期刊在最近约3年期（2021年1月至2023年10月）发表，并与1990-1999和2000-2010十年期刊类似数据比较，以显示随时间趋势。考察了作者、MIC研究的具体方面、测试安排和分析方法的信息。

本文的关键目标是调查：

出版量变化以及MIC出版作者所属国家，
当前研究的/报告的MIC研究主题以及它们如何不同于历史研究，以及
MIC研究中的实验实践是否有随时间变化？

使用获得的信息，结果将被讨论，并希望引发一些辩论，相关于当前出版实践以及“路在何方”的问题——在科学出版语境中MIC研究的点是什么？

研究方法

为获取微生物腐蚀发表的科学文章数量，进行Scopus搜索，使用文章摘要中的“microbially influenced corrosion”、“microbiologically influenced corrosion”、“biocorrosion”、“microbial corrosion”或“microbially induced corrosion”任何术语。附录中提供了这些类型搜索方法的一些局限性讨论。年度数据可用至2022年(含2022年）。为方便比较，类似搜索使用了一般术语“corrosion”。MIC发表文章绝对数量与一般腐蚀相比有相当差异，因此，为帮助可视化结果，将自1990年以来发表文章绝对数量vs.年份标准化，通过除以1990年准平均发表文章数量。年对年发表文章数量有合理波动。为考虑这一点，标准化值使用原始数据的指数拟合确定，然后计算对应1990年时期的值。

选择了五个科学期刊——Corrosion Science、npj Materials Degradation、Bioelectrochemistry、International Biodeterioration and Biodegradation和Corrosion，以分析MIC相关研究文章的详细内容。这些期刊基于它们历史和/或最近发表MIC文章以及在影响因子和分组主题类别中的相对高排名选择（见表1）。然后使用每个期刊网站上的搜索功能查找和下载该期刊包含“microbiologically influenced corrosion”或“microbial corrosion”或“microbially induced corrosion”的所有文章。然后手动扫描每篇文章以找到感兴趣的信息。每个期刊的期刊细节和研究文章数量提供在表2。总共考察了229篇文章，每个感兴趣时期至少60篇文章。

结果

3.1 微生物影响腐蚀论文出版量趋势

图1显示，自1990年以来MIC和一般腐蚀科学文章发表数量趋势很好地表征为指数增加。科学出版数量的类似增长行为在之前研究中观察到，并发现遵循指数趋势。使用数据指数拟合平滑年波动显示，1990-2022时期MIC出版物数量增加12倍，而一般腐蚀增加7倍。在绝对数量上，1990-1994年MIC每年约24篇期刊文章发表，而2018-2022年数量约200篇/年。值得注意的是，这些数字仅与期刊文章相关，不包括会议论文和书籍章节，这些对MIC文献输出贡献显著。

3.2 作者信息

MIC期刊文章作者数量分析结果随时间显示在图2。这显示近期3年期平均和最大作者数量比1990-1999年翻倍。

在目标期刊中MIC文章作者所属国家随时间也有重大变化（见表3）。1990s基于欧洲和北美机构的作者主导报告，结合占发表论文82%。然而，近期有大规模转变，近期分析期（2021年1月至2023年10月）约83%文章至少有一位基于中国机构的作者。大约64%这些近期文章所有作者与中国机构相关。虽然北美作者论文百分比保持合理一致，但欧洲、南美和印度作者数量显著下降。

中国机构作者MIC研究出版增加遵循几个更广泛的研究和发展趋势以及经济地位和研发（R&D）支出变化。2020年中国占世界人口约18%，相比美国的4.2%。在当前综述覆盖时期（1990-2023），中国全球GDP份额从1.75%增加到16.9%。中国2000-2020年R&D支出增加约14.1%，相比美国和德国同期约1.9%和1.6%。2020年中国R&D支出约5630亿美元，迅速接近美国的6720亿美元。另一方面，澳大利亚仅占世界人口0.33%（2020），世界GDP 1.7%（2020），但仍贡献最新时期研究期刊中MIC出版约8%。

中国作者研究出版数量增加趋势不限于MIC，而是在科学、工程和医学研究范围被观察到。根据Nature Index，该指数跟踪在近100本高质量自然科学期刊中发表的研究贡献，2015年中国作者占文章约7.5%，相比美国作者约21%。然而，2022年这已变化，中国作者现在占文章约19%，相比美国作者约17.5%。

3.3 微生物影响腐蚀研究主题

3.3.1 主要感兴趣主题

每个研究文章研究的主要方向主题见图3。基础MIC机制研究在每个研究时期高排名并不令人惊讶，因为这种研究往往落入许多高排名期刊倾向要求的高度“新颖”范围/要求。沿着相同线路，报告现场研究的文章往往被此类期刊视为较少“新颖”，这可能解释这些特定期刊发表论文的减少。这些期刊中相关MIC综述数量也减少，可能出于类似原因。除了分配为“基础机制”的工作，近期趋势是出版与测试介质效应、环境条件和新/新型材料相关的工作。

3.3.2 近期“热门”主题

为提供关于出版研究领域的一些更多信息，作者调查了近期出版物（2021年1月至2023年10月）以确定哪些论文专门焦点于他们推测的两个“热门”主题，即electron transfer和carbon starvation。

在MIC中，电子转移机制术语相关于一系列过程，不幸的是，已被分配各种不同名称，造成一些混淆。这一研究早期例子是使用金属铁作为电子供体与Desulfopila corrodens IS4株进行的测试观察到的相对快速腐蚀的工作。分析表明，研究期刊中近期MIC文章高达19%是这一主题。报告了电子转移机制的各种方面工作，包括各种组合的介质、材料和微生物。鉴于可研究介质、材料和微生物的大量组合，可能需要研究者和审稿者应用一些谨慎来思考哪些组合合适/最佳研究。还应注意，虽然微生物电子转移主题已存在相当一段时间，但关于涉及精确机制以及这在涉及混合种微生物群落的现场观察MIC中扮演什么角色有持续讨论和一些争议。

测试介质/营养来源对MIC相关微生物代谢的影响以及相关腐蚀的工作多年来一直是MIC研究活跃领域。最近，本文作者注意到讨论碳饥饿对MIC影响的相关论文一般增加。这往往涉及修改测试溶液中柠檬酸盐、乳酸盐和酵母提取物水平。使用(“microbially influenced corrosion”, “microbiologically influenced corrosion”, “biocorrosion”, “microbial corrosion”, or “microbially induced corrosion”) 和 (“carbon starvation” or “carbon source starvation”)的一般Scopus搜索表明2023年有104篇这一主题文章。

当前工作研究期刊中近期分析期焦点于这一主题的文章相对百分比约5%。

3.4 测试安排和分析方法

3.4.1 研究微生物

如图4所示，硫酸盐还原原核生物（SRP）一直是感兴趣期刊中MIC文章研究和报告的主要微生物类型之一，在本工作调查的不同时间范围中一致。测试中使用的硫酸盐还原原核生物鉴定 specificity 从现场分离的不指定硫酸盐还原细菌到特定培养收集株，后者随时间更常见。研究的主要SRP属是Desulfovibrio desulfuricans和Desulfovibrio vulgaris，以类似速率报告。Pseudomonas sp.是研究第二高的微生物属。

图4显示的另一个有趣趋势是目标期刊中使用微生物群落的MIC研究报告随时间下降。一个可能解释是这些期刊中往往报告的基础研究倾向于使用单一微生物种研究特定现象。传统上，研究期刊中MIC研究绝大多数使用细菌组的各种种，在许多情况下仅由生理特性鉴定（例如，硫酸盐还原）。近期，MIC研究中使用的微生物鉴定到属或种水平，可能由于改进分离技术和相对低成本鉴定方法（即DNA测序）的增加。随时间，有报告使用非传统/新型微生物种的MIC实验文章增加。这包括使用细菌以外微生物的MIC研究增加，如古菌，包括产甲烷菌。沿着与之前讨论类似线路，有大量可研究的微生物，但什么是相关的，而不是仅仅因为它们可能满足新颖性的出版阈值而被研究，需要质疑。

3.4.2 研究材料

MIC文章中研究材料类型总结，随时间在目标期刊中显示在图5。最常见材料是碳/低碳钢变体，是最新研究期文章焦点略超过50%。不锈钢是下一个最常见调查材料，其次是铜/铜合金。近期合理趋势是合金组合的研究，如向碳或不锈钢添加铜，以及新型金属文章，如高熵合金。这些“新”材料的关键目的是找到保留目标应用所需关键属性（例如，机械强度）的合金，同时比应用使用的传统合金对MIC更不易感。

3.4.3 测试持续时间

目标期刊中不同时期报告的MIC测试持续时间总结在图6。对于两个较旧时期（1990-1999和2000-2009）有相对均匀的测试持续时间分布，包括较短（少于14 d）、中等持续时间（15 d至30 d）和较长测试持续时间（>30 d）。对于近期分析期，绝大多数论文（∼70%）是测试14 d或更短持续时间，少于10%涉及超过30 d的测试持续时间。虽然一些近期数据可归因于初始（短期）附着研究，这仅构成进行的测试相对小百分比/报告。这测试持续时间变化似乎是近期MIC研究的关键转变之一。

3.4.4 使用的分析方法

MIC涉及微生物、材料（例如，金属）和介质/环境的相互作用。因此，往往推荐在实验室和现场测试中MIC分析和鉴定纳入这些三个不同学科的多条证据线（即分析方法）。图7提供了感兴趣期刊中MIC文章使用的分析方法类型概述。首先，几乎所有考察的个别分析技术使用随时间增长。第二，单篇论文平均分析方法数量从3.3（1990-1999）上升到3.8（2000-2009），然后到最新研究期的7.4。这意味着作者现在组合并报告大量更多分析技术，与过去相比。如今一些最常见测试方法包括扫描电子显微镜（SEM）、坑深分析、电化学阻抗谱（EIS）和动电位扫描。仅约三分之一论文提供浮游或固着微生物数量信息，没有发现作者在测试期间进行详细测试以检查任何微生物污染的案例。

讨论

如作者信息节讨论，有MIC论文数量的大规模增加，这似乎部分由中国机构研究者输出增加驱动，这可能与中国一般研发增加相关。总体出版量增加，往往指数级，是发生在许多科学和工程领域的事情，而不只是MIC。这可能由各种机构、政府和资助机构施加的目标指标压力驱动研究者。产出文章数量和相关努力引发许多潜在挑战和机会。一个潜在结果是，我们可能能够解决与理解MIC相关的一些关键挑战（例如涉及机制）并更快缓解MIC（例如，识别何时何地可能发生，开发预防方法）。

由增加MIC文章数量带来的显著挑战是研究者跟上所有报告MIC研究的能力。个体研究者能够详细阅读合理比例发表文章的日子已逝。这使跟上最新研究并“见树见林”日益困难。这也导致审稿过程问题，期刊编辑招募足够合格审稿者审稿所有提交的报告增加。同时，研究者进行审稿的时间有限，因此他们接受审稿论文数量任何增加可能导致每个文章花费的时间和细节减少。当前模型问题和科学出版未来是非常热门讨论主题，看到什么变化，如果有，来解决问题将极其有趣。人工智能工具发展以协助这些困难可能提供处理这些挑战的手段，再次，看到这如何进展将有趣。另一个拟议解决方案是开放式出版概念，其中一个主题的研究可添加额外研究，而不是多个个别论文在本质相同主题发表。

当前研究中识别的MIC研究关键变化之一是目标期刊中报告测试持续时间的近期减少（最新分析期论文约70%减少至14 d或更短）。与此点相关的基础问题是，给定微生物/生理、化学和腐蚀过程通常时间依赖，提供MIC测试推荐持续时间的指导方式是什么？例如，MIC相关生物膜达到某种稳态需要多久？覆盖推荐高度不可能，因为确切测试持续时间无疑取决于被解决的研究问题具体性质和测试配置。然而，问题仍然是短期测试如何匹配自然环境中的长期MIC，以及许多短期MIC实验中报告的相对小坑深是否可外推到现实世界中更长期发生什么。这一讨论点也触及关于测试安排的一些基础问题，以及实验室研究，往往在批次过程进行，如何模拟真实世界环境与相关营养供应变化。为什么有测试持续时间一般减少趋势？当前论文作者也好奇之前评论“42天是评估微生物腐蚀相当短的时间”的审稿者将如何看待当前短期测试趋势。

如分析方法使用节所述，个别研究中分析方法数量随时间有实质增加，从1990-1999时期到2020-2023时期超过翻倍。在某些方面，这是可理解的，因为研究者有可提供微生物、冶金和化学过程关键洞见的工具。在MIC研究中纳入多条证据线日益被认可为最佳实践；然而，期刊文章往往有长度限制（包括图表数量）。如果论文中包括更多技术，这是否意味着有足够空间对每个执行方法适当分析？或者结果仅因为作者影响文章将不被接受而提供，因此潜在创建公式化研究？虽然在某些方面作者可能想对冲他们的赌注以增加出版可能性，但可能以论文变得通用和包含不必要信息为代价。

与MIC研究中使用分析方法相关的一个关联问题是是否所有分析技术创建平等或对所有MIC研究严格必要。例如，本文作者之一回忆过去审稿者分别陈述“MIC定义为电化学过程，必须提供电化学数据，这是监测MIC最有效和正确方式”，以及“据我所知，没有腐蚀研究在没有Tafel图详细分析的情况下是完整的”。无疑电化学方法可提供关于MIC涉及基础过程的重要信息；然而，有与电化学方法相关的局限性可被忽略，虽然有用信息可获得，但不意味着它们默认必要。有些论文中对MIC研究中使用的电化学测试提供的有限分析表明电化学测试有时仅基于预期而包括。类似讨论可用于“最佳”（如果可定义）微生物计数方法，这可成为一些审稿者的另一个争论点。

像所有良好科学文章一样，值得讨论当前研究的局限性。一个局限是它仅分析出版MIC文章的期刊子集。如今，有增加数量期刊出版MIC相关工作。当前工作分析的具体期刊倾向于出版被视为“新颖”和更基础、实验室性质的研究，这可能偏置一些获得结果。然而，我们争辩这一期刊分组代表MIC前沿研究实质部分，并描绘这一领域更广泛努力。具体搜索术语用于查找分析期刊中论文并调查MIC论文出版量趋势（微生物影响腐蚀论文出版量趋势节）也可影响结果。附录中提供这一方面的更多细节。本工作也依赖于从个别论文手动提取关键信息，这时间密集，并在某些情况下需要一定个人解释。虽然有某些论文被遗漏分析的潜力、手动错误潜力以及这里那里的解释辩论潜力，作者相信获得的数据代表MIC研究的关键趋势。人工智能的快速进展意味着在不久将来类似类型分析可能使用此类工具进行。然而，决定对于当前研究，“老派”手动版本分析是合理方法。

最终讨论点是进行和报告MIC研究中“路在何方”的更广泛问题。如讨论，MIC期刊文章数量快速增加与研究者出版的众多压力相关。但领域如何或应指导研究者最大化执行工作帮助推进领域的可能性，而不是只是另一个指标框勾选？之前MIC综述提供了关于领域存在的一些关键问题和知识差距的优秀讨论。相关于当前论文中进行的工作，我们提出了范围额外问题，例如，有无微生物、材料和介质条件组合可与MIC相关研究。但这是否意味着每一个都是值得调查的主题？或者是否有一些一般指南或基础关于哪些类型组合可能有用？以及微生物、材料和介质的新组合本身是否达到高影响期刊作为拒绝/接受论文标准的“新颖性”阈值？其他拟议解决方案包括转向出版开放式论文和我们应简单出版更少和更多高质量论文的推荐。这些是MIC研究者广泛关心的问题。但它们如何得到回答，以及如何聚集开发某种协调努力解决主要MIC挑战？有国际网络（例如，EuroMIC网络，www.euro-mic.org）被开发以尝试促进此类沟通和合作，虽然它们有影响，但当前未真正全球代表。另一个可能有用贡献是向MIC社区提出优先问题集的发展，类似于最近发表的生物膜。