当生命系统与人造材料相遇，一系列复杂的相互作用便随之展开。其中，生物劣化（Biodeterioration）与生物降解（Biodegradation）是两个绕不开的核心概念。从词源上看，二者泾渭分明。Deteriorate源自拉丁语，意为“使之更糟”，这恰如其分地描绘了材料性能在生物作用下劣化的过程。自上世纪五六十年代起，“生物劣化”这一术语被正式采纳，用以研究具有经济价值的材料因生物侵害而发生的变质。然而，这个定义或许应该拓展得更宽泛一些，它不仅应涵盖材料本身的损坏，还应包括整个构筑物（如建筑中的结构木材）或工业流程（如造纸厂的生产系统）因生物活动而蒙受的经济损失。
然而，生物系统与材料的相互作用并非总是负面的。与劣化相对，“降解”（Degrade）一词同样源于拉丁语，意为“降级”或“分解”。因此，生物降解可以指生物体导致材料分解的任何活动，其结果可能对人类有害，也可能有利。地球上许多至关重要的地球化学循环，例如氮循环和碳循环，几乎完全依赖于生物（特别是微生物）过程。在当代语境下，“可生物降解”更是许多人造材料所追求的关键特性，它确保了产品在结束其使用寿命后，能够被有效回收，回归自然循环。
那么，生物劣化与生物降解，这两个在人类看来截然相反的术语，其背后的生物学机制真的有本质区别吗？答案是否定的。从生物学的角度看，两者是完全相同的过程，我们无法在科学上对其进行严格区分。它们通常就是同一种过程，仅仅因为人类需求的不同，而被赋予了截然相反的意义和价值判断。
要厘清生物对材料产生的纷繁影响，我们可以从两个维度进行剖析：一是根据作用的生物体分类，二是根据受影响的材料分类。
能够引起材料性能改变的生物体谱系极为广泛，涵盖了从微生物、高等植物到昆虫及其他动物。在微生物界，细菌、酵母、藻类以及各种霉菌、高等真菌和担子菌扮演着关键角色。而在动物界，昆虫是主要的破坏力量，尤其是白蚁、鞘翅目和鳞翅目昆虫，它们具有巨大的破坏潜力。当然，鼠、鸟等高等动物同样能显著影响多种材料的使用寿命。在海洋环境中，软体动物和甲壳类动物则被视为主要的劣化生物。尽管研究材料与生物系统的相互作用需要一种整体性的方法——无论是为了确定材料在服役期间所需的防护等级，还是为了评估材料对生态系统的影响——但在具体执行时，研究工作通常会被划分为特定的领域，以便于管理和实施。
哪些材料容易受到生物系统的侵蚀？首当其冲的是天然来源的材料，如木材、纸浆、纸张、皮革和纺织品，它们对生物侵蚀尤为敏感。然而，许多现代合成材料同样无法幸免。涂料、胶粘剂、塑料、灰泥、润滑油、燃料、工业液体和蜡等，都可以为微生物的生长提供基质。即便是混凝土、玻璃、矿物和金属等无机材料的性能，也可能遭受生物攻击。准确评估特定材料在特定环境下的生物劣化风险，需要对材料组分、环境条件及潜在生物种群进行系统性分析。这正是专业检测实验室的核心价值所在，通过模拟和加速测试，为材料的耐久性设计和质量控制提供关键数据。
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材料的生物分解并非全然有害。在许多领域，特定的微生物被人类巧妙地用于有益的目的。例如，在原材料的提取和加工中，酒精发酵、抗生素生产、亚麻沤制和生物浸出等工艺都离不开微生物的参与。在采矿业中，人们甚至利用微生物从矿渣中提取有价金属，比如通过生物萃取技术回收铀资源。
归根结底，材料的生物劣化与生物降解是一体两面的过程。当它损害我们的财产时，我们称之为“劣化”；当它帮助我们处理废物或创造价值时，我们则称之为“降解”。深入理解这一辩证关系，不仅有助于我们开发出更耐久、更可靠的材料，也为我们利用生物力量解决环境问题、开拓新的技术路径，提供了深刻的启示。
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