海水腐蚀与海生物污损问题一直是人类开发利用海洋资源过程中的两大难题。外加电流阴极保护除了是金属防腐的常用技术,也是一种防止海上构筑物发生污损的有效方法。作为新型的防污技术,阴极极化的作用机理还没有定论,本文通过数值模拟与实验验证相结合,研究了阴极极化对生物膜中细菌的影响及其原因。文章首先利用数值模拟软件模拟了外加电流阴极保护金属表面的钙沉积生长情况及表面附近的多种离子浓度的变化。发现阴极保护初始阶段,保护电流密度值较大,生成的OH量多,钙沉积的生长速度较大,钙沉积中Mg(OH)2含量较多,随着时间的延长,施加阴极保护的金属表面钙沉积的厚度及覆盖率不断增长,保护电流密度逐渐减小,生成的OH-量减少,Mg(OH)2的反应速率下降,CaCO3与Mg(OH)2的摩尔比逐渐增大；同时,O2的还原反应与钙镁的沉淀反应造成金属表面处Ca2+、Mg2+浓度减小,OH-浓度增大,pH升高。然后,利用荧光显微镜研究了阴极极化对试样表面微生物膜中细菌附着数量的影响。发现正常浸泡试样表面有细菌的附着,而阴极极化试样表面只有钙沉积的存在,无细菌的附着,表明阴极极化可以抑制细菌的附着；接着研究了Ca2+、Mg2+和OH-浓度对微生物膜中细菌的影响,结果表明Ca2+浓度减小和pH升高可以显著抑制细菌的附着,Mg2+浓度减小时细菌的数量稍有增加。最后,文章利用电化学方法监测了微生物膜中的细菌在304不锈钢试样表面附着时的电化学参数变化。发现当试样表面有微生物膜附着时由于微生物膜中细菌的生命活动使到达试样表面的氧气浓度下降,氧的去极化过程受抑制,导致试样的开路电位上升,极化曲线中自腐蚀电流密度减小,Nyquist曲线半径增大,而浸泡相同时间的灭菌试样则无上述变化,此外正常浸泡试样的孔蚀环面积增大幅度小于灭菌试样,这说明微生物膜中细菌的生命代谢活动不仅增强了304不锈钢抗腐蚀性能,其引起的试样电化学参数变化还可为监测试样表面的微生物附着情况提供依据。