水中构筑物表面生物膜形成物理化学过程

水中构筑物表面生物膜的形成会加速构筑物的腐蚀，严重影响其使用效率和寿命；成熟后的生物膜老化脱落或受水力剪切作用进入主体水中，会造成水体二次污染，对动植物生长和人类生活造成重大影响。生物膜的形成是由单个细菌黏附到表面开始的，经过可逆黏附到不可逆黏附的过渡后，细菌分泌的胞外聚合物（extracellular polymeric substances， EPSs）会加速表面微菌落的形成，再通过细菌间的群体感应（quorum sensing，QS）使细菌启动表型和基因型变化，最终促使成熟生物膜的形成。本文综述了生物膜形成的不同阶段所涉及的物理化学过程（薄膜形成阶段、细菌黏附阶段、胞外聚合物膜阶段、群体感应调节生物膜阶段和生物膜成熟与表征），分析总结了本领域各方向的最新研究进展，归纳并阐明了水中构筑物表面生物膜形成的机理和影响因素，为生物膜防控、清除和利用等相关研究领域提供了理论依据。