試片表面生物沉積膜形貌及其AFM圖像分析研究不同的浸蝕時間生長出的生物沉積膜。圖1分別為未接種SRB的空白培養基中浸蝕14天(a,b),接種SRB的培養基中浸蝕3天(c,d),浸蝕14天(e,f)的H7021AB試片表面的AFM2D和3D圖像。

從圖中可以看出,在空白培養基中浸蝕14天的試片表面高低起伏較明顯,有峰狀白色凸起,在試片表面呈顆粒狀均勻分布。在接種SRB的培養基中浸蝕3天的試片表面發現有同樣的白色凸起,分布較為零散,且可發現單個形態清晰的SRB細胞,其尺寸為1167μm×0153μm×0123μm。從立體圖(圖1b)可見細胞周圍覆蓋有不完整的生物沉積膜層。浸蝕14天的試片表面已逐漸趨于平整,有白色凸起均勻分布,基本覆蓋了整個試片,在其表面發現的SRB細胞長約11792μm,已逐漸被生物沉積膜覆蓋,該試片上的生物沉積膜層要明顯比浸蝕3天的生物沉積膜層厚。對試片表面峰狀凸出的白色物體進行X2射線能譜分析(圖2),其主要無機成分為Cu和S;對試片表面進行傅立葉紅外光譜分析(圖3),根據光譜圖分析可推測其主要成分是蛋白質及多糖類物質,說明生物沉積膜的主要成分為銅的硫化物等腐蝕產物、SRB代謝產物和培養基的累積。

利用軟件對上圖進行分析得到表征試片表面粗糙度的相關參數。其中,Ra為輪廓算術平均偏差,即試片表面各點相對于零平面的高度數值絕對值的算術平均值,Ra=1NΣNf=1|Zf|;Rz為微觀不平度十點高度,即試片表面最高的5個峰點與最低的5個谷點相對于平均高度平面偏差的平均值;Rms為均方根粗糙度(rootmeansquare,Rms),即試片表面各點相對于零平面的高度數值的均方根,Rms=ΣZ2iN。上述參數能夠從不同方面反應試片表面的粗糙程度。根據表1中數據,浸蝕3d試片的Ra值241284nm,到14d時減少為171510nm,Rz值由3061785nm減少為2781552nm,Rms值由441742nm減少為251826nm,說明浸蝕14d的試片表面粗糙度明顯小于浸蝕3d的,其表面形成了較為平整的生物沉積膜。

利用AFM可以觀測到SRB生物沉積膜的表面形貌,其三維圖像可以直觀地了解其微觀結構。對圖像的量化分析可獲取有關試片表面的粗糙度參數,浸蝕14天的試片表面粗糙度明顯小于浸蝕3天的試片,其表面形成了較為平整的生物沉積膜。