马士 德,中国无机化学鼻祖、原国际配位化学学会主席、中科院院士、南京大学戴安邦教授的首批无机配位化学学生,中国科学院海洋研究所资深研究员。1964 年自南京大学化学系毕业,同年分配到中国科学院海洋研究所从事海洋腐蚀研究至今,一干就是一辈子。他曾参加中国腐蚀学科“六五”、“七五”、“八五 —十五”科研规划的编写;获得过国家科技进步二等奖和省级科技奖多项。
如今,已进入耄耋之年的他依然带领一帮年轻的海洋腐蚀研究工作者活跃在海港、码头、腐蚀试验站,进行海洋腐蚀科学研究,为发展蓝色经济继续贡献着光和热!他曾因科研工作积劳成疾而做心脏搭桥手术,但并未阻止他潜心科研的脚步。调研、实验、书写研究报告,参加学术交流、书写学术论文,发表学术新发现、新观点,这些都是他生活的主要精神食粮,退而不休,他的老年生活洋溢着科学研究的“激情和青春”。
鞠躬尽瘁 愿做中国腐蚀学会的“筑路工”
在中国腐蚀学会成立前,人民日报曾首次刊登腐蚀学科马士德的文章——《吃金属的老虎》。文革期间,他不怕被冠上“抓生产、压革命”的右倾帽子,积极活动,把当时中国科学院设有腐蚀研究科室的长春应用化学研究所、上海冶金所、物质结构研究所二部和青岛海洋所组成中国科学院金属腐蚀与防护协作组,开展学术活动,出版学术刊物,即中国金属腐蚀与防护学报前身。历经五年多的学术活动,他把国内腐蚀学科人员基本动员起来,在 1976 年福建三明市举办的全国电化学保护交流会,当时参会人员高达 400 余人、出席单位达百余家,这是国内腐蚀界的一次空前盛会。此时,负责腐蚀学科的国家科委负责人在会议期间宣告国家科委腐蚀学科组成立,为中国腐蚀学会的成立奠定了基础。他与原洛阳 725 所所长常焕锦及其秘书戚少忠发起成立了中国腐蚀与防护学会的第一个专业委员会——海水、工业水专业委员会。1978 年,中国腐蚀与防护学会成立,他是当时最年轻的理事。随后,他与山东省的另一位理事——原冶金部青岛小麦岛腐蚀试验站站长张朝玉,把山东省内有影响力、从事腐蚀科学的骨干人员从工矿、学校、研究院所、港工部门挑选出来,逐一走访,宣传鼓动,周密筹划,在山东省、市科协大力支持下,在 1984 年组成山东省腐蚀与防护学会,为当时中国腐蚀与防护学会的第二个省级分会。
除此之外,他还组建了我国第一个海水加速腐蚀试验站。1970 年春,他同上海钢铁研究所联合主持了“海洋用钢海水腐蚀试验方法研讨会”,出席会议的有国内腐蚀研究单位、高校和各大钢铁生产单位的科研院所、企业和国防有关单位共20 多家单位、40 余名代表,热烈地讨论了海洋用钢的研究方法,并决定在国内组建海水加速腐蚀试验站。同年秋天,他组织有关单位代表在青岛进行考察,并决定在青岛南海路七号海洋所院内建造海水加速腐蚀试验站。该试验站于 1971 年建成,同年 12 月通过了鉴定并投入运行,这是我国第一个海水加速腐蚀试验站。该试验站设有三个流动水池和架在水池上进行挂片试验同步转动的间浸腐蚀轮、超声波加速腐蚀轮和低电阻加速腐蚀轮。池内水容量约 10 吨左右,天然海水从池底进入,由池上溢出,加速腐蚀轮,转速为 1r/h,转动一圈,相当于实海一次涨落潮,可分别进行间浸加速腐蚀试验、超声波间浸腐蚀试验和低电阻 - 间浸腐蚀试验等。当时的包钢、武钢、鞍钢、上钢等提供的 30 余种钢在此进行了海水腐蚀加速试验,初步筛选出了国产的海洋用钢,为我国研究钢铁腐蚀的科技人员创造了互相学习交流的平台,加快了我国海洋用钢产业的发展,适时为国家提供海洋用钢。
开创先例 誉为中国海洋腐蚀学科的“铁道兵”
受中国科学院院士曹楚南、石声泰等老一代腐蚀科学家和中科院院士、无机化学专家戴安邦教授的教诲和熏陶,马士德教授对科研工作十分地热爱,对海洋腐蚀科学的基础研究有极大的兴趣。他提出“海水区别于其它电解质溶液的显著特点是海水极强的生物活性、络合活性和永不休止的运动。”虽然陆源的污泥、废水不断流入具有“地球垃圾箱”之称的海洋,但大洋水组成不变,物化性能稳定;在他发表论文中多次强调钢铁海水界面腐蚀过程的发生不仅有电化学过程,同时具有生物学过程。考虑海洋生物的控制作用,可把钢铁在海水中的腐蚀全过程分为三个阶段,即初期过程(微生物膜时期)、发展阶段(大型污损生物与腐蚀产物生成的竞争期)、稳定阶段(稳定污损群落形成的腐蚀稳定期),提出了“藤壶开花腐蚀”及腐蚀过程的模式、微型生物膜对腐蚀的影响机制。在他的多次报告和论文中,均提出了海洋腐蚀学科是腐蚀科学的分支学科,同时也同海洋化学、海洋生物学等海洋分支学科一样成为海洋学的分支学科。
海洋腐蚀研究中的疑难问题,比如,室内试验结果代替不了实海试验结果;任何人为介质(比如 3.5% 的 NaCl)、人造海水的实验结果代替不了天然海水的腐蚀实验结果;短期试验结果不能外推实海长期试验结果,均可归结为海水界面的生物学过程,以及污损生物群落生态演变对腐蚀过程的影响。1994-1998 年,他申请到两期自然科学基金,即“附着生物对海洋用钢腐蚀影响研究(59071040)”以及“海洋微型生物对海洋腐蚀电化学影响(59471054)”,均为我国海洋生物腐蚀研究的开篇之举。
海土的腐蚀性直接涉及到海洋石油开发的钢结构使用安全寿命,是海洋腐蚀科学的空白区域。从国家规划的六五、七五到八五期间,三个五年计划中,我国自行进行渤海湾石油开发,涠洲油田开发及南海相关油田的开发,他开展了海底土腐蚀性评价的研究,研制了“移植埋片”法,成功地将经典的失重法、线性极化法用于海底土腐蚀速度原位测定,该方法受到了火时中教授的赞赏,并申报国家专利。
以此定量法为基础,他提出二元评价法快速评价海底土腐蚀性等级,并绘制了辽东湾海底土腐蚀性图谱,为海地管线的铺设防腐设计提供依据。辽东湾海底土腐蚀性研究的成果已在埕岛浅海石油开发、涠洲油田及海南文昌油田等的开发中得到推广应用。他指出海土腐蚀是土壤腐蚀的特定存在形式,是在海水作用下的土壤腐蚀,根据海水对土壤的作用情况不同,把海土分为岸边海土、潮间带海水和海底土,并绘出了首个分类图。
兢兢业业 甘为我国防腐战线上普通一员
上海石油总厂陈山原油码头和 1.8m 大口径海水管道系统是我国最早进行外加电流阴极保护的海洋工程项目,也是上海石油总厂的咽喉工程,对这两项的防腐工作当时在国内还是首次。马士德教授代表中国科学院海洋研究所防腐组参与陈山原油码头院外防腐协作组,作为该课题副组长,讨论阴极保护方案,制定研究计划,参与大口径海水管线的模拟试验,这两项防护工程均获得了上海市科技进步奖。
上世纪八十年代,原苏联进口的高速柴油机冷却系统缓蚀剂 -NL 乳化油出现问题,海军装机部下达任务“研制替代品”,并在性能上超过 NL 乳化油。他同中国铁道科学研究院、北海舰队青岛维修所合作,从配方研制到生产工艺流程、实船试验、批量生产、技术转让,五年完成。采用有机、无机复合缓蚀剂,通过乳化对冷却系统六种材质,均达到防腐指标,获得了中国人民解放军海军科技进步三等奖。
褐藻多酚是从褐藻中提取的海洋活性物质,在港湾海水中有微量存在,经他研究发现褐藻多酚对金属腐蚀有很大影响,可和多种金属离子形成稳定络合物,在金属表面形成腐蚀产物膜,起到一定保护作用。这一项发现对以前海港试验未解难题——人造海水和 3.5%NaCl 溶液与天然海水试验结果的差异有了深刻认识。
他与广州有色金属研究院联合开发的钌钛铱锰电极,其电化学性能可以与价格昂贵的 Pt 电极媲美,在腐蚀电化学研究中可代替 Pt电极使用,把其作为惰性阳极在外加电流阴极保护系统中,可降低成本,并在青岛港成功地应用于浮码头外加电流阴极保护,该新型电极获得推广应用,大量用于电解防污等工程中。
早在上世纪 70 年代,他就已经提出未来阴极保护技术的发展方向,其中一点是关于发展节能、环保的外加电流阳极保护的观点。在过了 40 多年的今天,在海洋防护综述报告中,他再次提出为节约地球资源、能源、减少污染、保护海洋,应当利用天然能源(太阳能、风能、海洋能)发展外加电流阴极保护,逐步减少牺牲阳极在海洋中的应用。
退而不休 誓为海洋防腐事业奋斗终身
二十一世纪的到来,也是马士德教授退休后新科研生涯的开始,他以青岛中港为试验基地,把我国浅海采油平台和南海西部海上平台以及我国四个海洋材料腐蚀试验站为调研的主要目标,开始了海洋污损生物及生物污损规律的调研新征程。污损生物几乎涵盖了海洋生物的所有门类,中国科学院海洋研究所又是系统研究海洋生物分类的单位,是研究污损生物的优势所在。污损生物除在金属海水介面影响海洋腐蚀之外,还对人类开发海洋的设备造成侵害,影响设备的正常运转。这不仅是海洋腐蚀科学研究的热点之一,也是海洋工程、海洋生物学的研究热点。近十多年来,他在青岛中港调研了该海域污损细菌、单胞藻、原生动物和后生小微幼体等微型污损生物及其微生物粘膜,以及大型污损生物及其群落的组成和演化历程;研究了中国浅海平台海水腐蚀及其生物污损;跟踪了南海涠洲油田、W114 采油区平台组十多年的腐蚀与生物污损,提出了牺牲阳极的污损失效分析及其根源,提出了平台钢桩的富锌底漆是引起牺牲阳极污损失效的根本原因,对海南东方油区等多个海洋平台的污损与腐蚀调研,均有研究报告和论文发表。
六五期间,国家科委在青岛的小麦岛、厦门的鼓浪屿及三亚的榆林港,设立了材料腐蚀试验站,并对国产海上材料进行耐蚀性评定。七五期间,根据前两个周期(2 年、4 年)腐蚀试验的结果,他结合三个试验站的污损生物及其群落的调研,提出了三个站碳钢、低合金钢海水全浸腐蚀结果的反常现象,是因三个海域试板上的污损生物群落组成和演变的差异而呈现的腐蚀率的异常变化规律,并在亚太第十届国际腐蚀与控制会议上进行了交流。三个站近五十年污损生物及其群落结构变化,将对该站不同时间的腐蚀试验结果,产生不同性质的影响。榆林港试验站搬迁到三亚湾,在此进行十多年试验,结果表明大型污损生物种类少、数量少、个体小。1985年投入使用的舟山试验站开始阶段试板上有污损生物,几年后再进行全浸试验,发现几乎没有污损生物附着;小麦岛试验站,六五、七五期间挂板上仅有少量东方小藤壶,到八五以后,无毒材料全浸与间浸试板被以牡蛎为主的固着生物逐步覆盖。三个试验随着时间的变化,引起污损生物及其群落结构的变化。不同时期试验站的腐蚀数据,将受不同时期污损生物群落所左右。
后记
淡泊明志,矢志不渝。马教授一辈子奋斗在腐蚀科学领域的科研阵地,在耄耋之年的高龄仍积极汲取着学科前沿的新动态,不计名利地将自己丰富的学科知识和科研经验传授给年轻的科研工作者,不断地攀登科学高峰,为我国腐蚀与防护学科的发展而鞠躬尽瘁!长江后浪推前浪,在科技高速发展的今天,我们相信,在马教授这样的科研工作者们的努力下,不久的将来,我国的腐蚀与防护学科必将全面进入国际先进行列,为我国国民经济建设作出更大的贡献!
● 人物简介
马士德,1938 年 7 月生,江苏徐州人,海洋腐蚀与生物污损研究专家。1964 年毕业于南京大学化学系,同年分配到中国科学院海洋研究所,从事海洋腐蚀与污损研究工作至今。现任中国老教授学会海洋腐蚀与防护专业委员会主任委员兼秘书长,中国老教授学会海洋分会理事,中国海洋湖沼学会海洋腐蚀与污损专业委员会荣誉理事,曾任中国腐蚀与防护学会第一、二届理事(1979-1988),海水、工业水、生物专业委员会委员(1980-1990),山东省腐蚀学会副理事长兼秘书长(1984-1994),青岛市腐蚀学会副理事长兼秘书长(1986-1996)。长期从事海洋腐蚀与生物污损防护研究工作,曾参与国家六五、七五和八五 -2000 年腐蚀学科的长远规划编写,承担国家自然科学基金和国家六五、七五和八五攻关项目。作为参加人,曾获“国家科技进步”二等奖和多个省部级科技进步奖项,国内海洋生物腐蚀领域和海洋沉积物腐蚀领域的开创者,发表主笔论文 100 余篇,联合出版专著 3 部。