Dankie dat u Nature.com besoek het. U gebruik 'n blaaierweergawe met beperkte CSS-ondersteuning. Vir die beste ervaring beveel ons aan dat u 'n opgedateerde blaaier gebruik (of Verenigbaarheidsmodus in Internet Explorer deaktiveer). Boonop, om voortgesette ondersteuning te verseker, wys ons die webwerf sonder style en JavaScript.
Wys 'n karrousel van drie skyfies gelyktydig. Gebruik die Vorige en Volgende knoppies om deur drie skyfies op 'n slag te beweeg, of gebruik die skuifknoppies aan die einde om deur drie skyfies op 'n slag te beweeg.
In varswateromgewings word versnelde korrosie van koolstof- en vlekvrye staal dikwels waargeneem. 'n 22-maande lange varswatertenkduikstudie is hier uitgevoer met nege grade staal. Versnelde korrosie is waargeneem in koolstof- en chroomstaal en gietyster, terwyl geen sigbare korrosie in vlekvrye staal waargeneem is nie, selfs na 22 maande. 'n Analise van die mikrobiese gemeenskap het getoon dat tydens algemene korrosie Fe(II)-oksiderende bakterieë verryk is in die vroeë stadium van korrosie, Fe(III)-reduserende bakterieë in die stadium van korrosie-ontwikkeling, en sulfaatreduserende bakterieë in die korrosiestadium in die finale stadium van produkkorrosie. Inteendeel, Beggiatocaea-bakterieë was veral talryk in staal met 9% Cr wat aan gelokaliseerde korrosie onderwerp is. Hierdie samestellings van mikrobiese gemeenskappe het ook verskil van dié in water- en bodemsedimentmonsters. Dus, soos korrosie vorder, ondergaan die mikrobiese gemeenskap dramatiese veranderinge, en ysterafhanklike mikrobiese energiemetabolisme skep 'n omgewing wat ander mikroörganismes kan verryk.
Metale kan agteruitgaan en korrodeer as gevolg van verskeie fisiese en chemiese omgewingsfaktore soos pH, temperatuur en ioonkonsentrasie. Suur toestande, hoë temperature en chloriedkonsentrasies beïnvloed veral die korrosie van metale1,2,3. Mikroörganismes in natuurlike en beboude omgewings beïnvloed dikwels die slytasie en korrosie van metale, 'n gedrag wat uitgedruk word in mikrobiese korrosie (MIK)4,5,6,7,8. MIK word dikwels aangetref in omgewings soos binnenshuise pype en stoortenks, in metaalsplete en in grond, waar dit skielik verskyn en vinnig ontwikkel. Daarom is monitering en vroeë opsporing van MIK's baie moeilik, daarom word MIK-analise gewoonlik na korrosie uitgevoer. Talle MIK-gevallestudies is gerapporteer waarin sulfaatreduserende bakterieë (SRB) gereeld in korrosieprodukte gevind is9,10,11,12,13. Dit bly egter onduidelik of SRB's bydra tot die aanvang van korrosie, aangesien hul opsporing gebaseer is op na-korrosie-analise.
Onlangs is, benewens jodium-oksiderende bakterieë21, verskeie yster-afbrekende mikroörganismes gerapporteer, soos yster-afbrekende SRB14, metanogene15,16,17, nitraat-reduserende bakterieë18, yster-oksiderende bakterieë19 en asetogene20. Onder anaërobiese of mikro-aërobiese laboratoriumtoestande korrodeer die meeste van hulle nul-valente yster en koolstofstaal. Daarbenewens dui hul korrosiemeganismes daarop dat yster-korrosionele metanogene en SRB's korrosie bevorder deur elektrone uit nul-valente yster te oes deur gebruik te maak van ekstrasellulêre hidrogenases en multiheem-sitochrome, onderskeidelik22,23. MIK's word in twee tipes verdeel: (i) chemiese MIK (CMIK), wat indirekte korrosie deur mikrobies geproduseerde spesies is, en (ii) elektriese MIK (EMIK), wat direkte korrosie is deur elektronuitputting van die metaal24. EMIK wat gefasiliteer word deur ekstrasellulêre elektronoordrag (EET) is van groot belang omdat mikroörganismes met EET-eienskappe vinniger korrosie veroorsaak as nie-EET-mikroörganismes. Terwyl die tempobeperkende reaksie van CMIC onder anaërobiese toestande H2-produksie via protonreduksie (H+) is, vind EMIC plaas via EET-metabolisme, wat onafhanklik is van H2-produksie. Die meganisme van EET in verskeie mikroörganismes hou verband met die prestasie van mikrobiese sellulêre brandstof en elektrobiosintese25,26,27,28,29. Omdat die kultuurtoestande vir hierdie korrosiewe mikroörganismes verskil van dié in die natuurlike omgewing, is dit nie duidelik of hierdie waargenome mikrobiese korrosieprosesse korrosie in die praktyk weerspieël nie. Daarom is dit moeilik om die MIC-meganisme wat deur hierdie korrosiewe mikroörganismes in die natuurlike omgewing veroorsaak word, waar te neem.
Die ontwikkeling van DNS-volgordebepalingstegnologie het die studie van die besonderhede van mikrobiese gemeenskappe in natuurlike en kunsmatige omgewings vergemaklik, byvoorbeeld, mikrobiese profilering gebaseer op die 16S rRNA-geenvolgorde met behulp van nuwe generasie-volgordebepalings is gebruik in die veld van mikrobiese ekologie30,31,32. Talle MIC-studies is gepubliseer wat mikrobiese gemeenskappe in grond- en mariene omgewings in detail beskryf het13,33,34,35,36. Benewens SRB, is verryking in Fe(II)-oksiderende (FeOB) en nitrifiserende bakterieë in korrosiemonsters, bv. FeOB, soos Gallionella spp. en Dechloromonas spp., en nitrifiserende bakterieë, soos Nitrospira, ook gerapporteer. spp., in koolstof- en koperhoudende staal in grondmedia33. Net so is vinnige kolonisasie van ysteroksiderende bakterieë wat tot die klasse Zetaproteobacteria en Betaproteobacteria behoort, in die mariene omgewing vir etlike weke op koolstofstaal36 waargeneem. Hierdie data dui op die bydrae van hierdie mikroörganismes tot korrosie. In baie studies is die duur en eksperimentele groepe egter beperk, en min is bekend oor die dinamika van mikrobiese gemeenskappe tydens korrosie.
Hier ondersoek ons ​​die MIK's van koolstofstaal, chroomstaal, vlekvrye staal en gietyster deur middel van onderdompelingsstudies in 'n aërobiese varswateromgewing met 'n geskiedenis van MIK-gebeurtenisse. Monsters is geneem na 1, 3, 6, 14 en 22 maande en die korrosietempo van elke metaal en mikrobiese komponent is bestudeer. Ons resultate bied insig in die langtermyndinamika van mikrobiese gemeenskappe tydens korrosie.
Soos getoon in Tabel 1, is nege metale in hierdie studie gebruik. Tien monsters van elke materiaal is in 'n poel vars water gedompel. Die proseswaterkwaliteit is soos volg: 30 dpm Cl-, 20 mS m-1, 20 dpm Ca2+, 20 dpm SiO2, troebelheid 1 dpm en pH 7.4. Die opgeloste suurstof (DO) konsentrasie aan die onderkant van die monsternemingsleer was ongeveer 8.2 dpm en die watertemperatuur het seisoenaal gewissel van 9 tot 23°C.
Soos getoon in Figuur 1, na 1 maand van onderdompeling in ASTM A283, ASTM A109 Toestand #4/5, ASTM A179, en ASTM A395 gietysteromgewings, is bruin korrosieprodukte op die koolstofstaaloppervlak waargeneem in die vorm van algemene korrosie. Die gewigsverlies van hierdie monsters het met verloop van tyd toegeneem (Aanvullende Tabel 1) en die korrosietempo was 0.13–0.16 mm per jaar (Fig. 2). Net so is algemene korrosie waargeneem in staal met 'n lae Cr-inhoud (1% en 2.25%) met 'n korrosietempo van ongeveer 0.13 mm/jaar (Figure 1 en 2). In teenstelling hiermee toon staal met 9% Cr gelokaliseerde korrosie wat voorkom in gapings wat deur pakkings gevorm word. Die korrosietempo van hierdie monster is ongeveer 0.02 mm/jaar, wat aansienlik laer is as dié van staal met algemene korrosie. In teenstelling hiermee toon vlekvrye staal tipe-304 en -316 geen sigbare korrosie nie, met geskatte korrosietempo's van <0.001 mm y−1. In teenstelling hiermee toon vlekvrye staal tipe-304 en -316 geen sigbare korrosie nie, met geskatte versnellingstempo's van <0.001 mm y−1. Напротив, нержавеющие стали типов 304 en 316 не проявляют видимой коррозии, при эстом расчетнаия скорозии <0,001 мм/год. In teenstelling hiermee toon tipes 304 en 316 vlekvrye staal geen sigbare korrosie nie, met 'n geraamde korrosietempo van <0.001 mm/jaar.相比之下，304 和-316 型不锈钢没有显示出可见的腐蚀，估计腐蚀速玀<0−101 mm。相比之下，304 和-316 型不锈钢没有显示出可见的腐蚀，估计腐蚀速玀<0−101 mm。 Напротив, нержавеющие стали типа 304 en -316 не показали видимой коррозии с расчетной скоростью моростью <0,0001. In teenstelling hiermee het tipe 304 en -316 vlekvrye staalsoorte geen sigbare korrosie getoon met 'n ontwerpkorrosietempo van <0.001 mm/jaar.
Makroskopiese beelde van elke monster (hoogte 50 mm × breedte 20 mm) voor en na ontkalking word getoon. 1 meter, 1 maand; 3 meter, 3 maande; 6 meter, 6 maande; 14 meter, 14 maande; 22 meter, 22 maande; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, toestand 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, staal 1% Cr; 3C staal, 2.25% Cr staal; staal 9C, staal 9% Cr; S6, 316 vlekvrye staal; S8, tipe 304 vlekvrye staal.
Die korrosietempo is bereken deur gewigsverlies en onderdompelingstyd te gebruik. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, verhard 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, staal 1% Cr, 3C, staal 2.25% Cr, 9C, staal 9% Cr, S6, tipe 316 vlekvrye staal; S8, tipe 304 vlekvrye staal.
Fig. 1 toon ook dat korrosieprodukte van koolstofstaal, lae-Cr-staal en gietyster verder ontwikkel na onderdompeling vir 3 maande. Die algehele korrosietempo het geleidelik afgeneem tot 0.07 ~ 0.08 mm/jaar na 22 maande (Figuur 2). Daarbenewens was die korrosietempo van 2.25% Cr-staal effens laer as ander gekorrodeerde monsters, wat aandui dat Cr korrosie kan inhibeer. Benewens algemene korrosie, volgens ASTM A179, is gelokaliseerde korrosie na 22 maande waargeneem met 'n korrosiediepte van ongeveer 700 µm (Fig. 3). Die plaaslike korrosietempo, bereken met behulp van die korrosiediepte en onderdompelingstyd, is 0.38 mm/jaar, wat ongeveer 5 keer vinniger is as algemene korrosie. Die korrosietempo van ASTM A395-legering kan onderskat word, aangesien korrosieprodukte nie skaal heeltemal verwyder na 14 of 22 maande van wateronderdompeling nie. Die verskil behoort egter minimaal te wees. Daarbenewens is baie klein putjies in die gekorrodeerde lae-chroomstaal waargeneem.
Volledige beeld (skaalbalk: 10 mm) en gelokaliseerde korrosie (skaalbalk: 500 µm) van ASTM A179 en 9% Cr-staal op maksimum diepte met behulp van 'n 3D-kyklasermikroskoop. Die rooi sirkels in die volledige beeld dui die gemete gelokaliseerde korrosie aan. 'n Volledige aansig van die 9% Cr-staal vanaf die agterkant word in Figuur 1 getoon.
Soos getoon in fig. 2, is geen korrosie binne 3-14 maande vir staal met 9% Cr waargeneem nie, en die korrosietempo was feitlik nul. Gelokaliseerde korrosie is egter na 22 maande waargeneem (Figuur 3) met 'n korrosietempo van 0.04 mm/jaar bereken met behulp van gewigsverlies. Die maksimum gelokaliseerde korrosiediepte is 1260 µm en die gelokaliseerde korrosietempo wat beraam word met behulp van die korrosiediepte en onderdompelingstyd (22 maande) is 0.68 mm/jaar. Omdat die presiese punt waar korrosie begin nie bekend is nie, kan die korrosietempo hoër wees.
In teenstelling hiermee is geen sigbare korrosie op vlekvrye staal waargeneem nie, selfs na 22 maande van onderdompeling. Alhoewel 'n paar bruin deeltjies op die oppervlak waargeneem is voor ontkalking (Fig. 1), was hulle swak geheg en was hulle nie korrosieprodukte nie. Aangesien die metaal weer op die vlekvrye staaloppervlak verskyn nadat die skaal verwyder is, is die korrosietempo feitlik nul.
Amplikon-volgordebepaling is uitgevoer om die verskille en dinamika van mikrobiese gemeenskappe oor tyd in korrosieprodukte en biofilms op metaaloppervlakke, in water en sedimente te verstaan. 'n Totaal van 4 160 012 lesings is ontvang, met 'n reeks van 31 328 tot 124 183 lesings.
Die Shannon-indekse van watermonsters wat uit waterinlaatpunte en damme geneem is, het gewissel van 5.47 tot 7.45 (Fig. 4a). Aangesien herwonne rivierwater as industriële water gebruik word, kan die mikrobiese gemeenskap seisoenaal verander. In teenstelling hiermee was die Shannon-indeks van bodemsedimentmonsters ongeveer 9, wat aansienlik hoër is as dié van watermonsters. Net so het watermonsters laer berekende Chao1-indekse en waargenome operasionele taksonomiese eenhede (OTU's) gehad as sedimentmonsters (Fig. 4b, c). Hierdie verskille is statisties beduidend (Tukey-Kramer-toets; p-waardes < 0.01, Fig. 4d), wat aandui dat die mikrobiese gemeenskappe in die sedimentmonsters meer kompleks is as dié in die watermonsters. Hierdie verskille is statisties beduidend (Tukey-Kramer-toets; p-waardes < 0.01, Fig. 4d), wat aandui dat die mikrobiese gemeenskappe in die sedimentmonsters meer kompleks is as dié in die watermonsters. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), что указывает на то, сообщества в образцах донных отложений более сложны, чем в образцах воды. Hierdie verskille is statisties beduidend (Tukey-Kramer-toets; p-waardes <0.01, Fig. 4d), wat aandui dat die mikrobiese gemeenskappe in sedimentmonsters meer kompleks is as in watermonsters.这些差异具有统计学意义（Tukey-Kramer 检验；p 值< 0.01，图4d），表明沉积物样本中的微生物群落比水样中的微生物群落更复这些 差异 具有 统计学 （tukey-kramer 检验 ； p 值 <0.01 ， 图 4d） 表明 沉䧯物样有䧯物样中 中 的 群落更。。。。。。。。。 Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-tydperk <0,01, psi. 4d), что позличение, что позволя grootskaalse gemeenskappe in staat is om 'n groot aantal mense te hê. Hierdie verskille was statisties beduidend (Tukey-Kramer-toets; p-waarde <0.01, Fig. 4d), wat daarop dui dat mikrobiese gemeenskappe in sedimentmonsters meer kompleks was as in watermonsters.Aangesien die water in die oorloopbekken voortdurend hernu word en sedimente sonder meganiese steuring na die bodem van die bekken sak, behoort hierdie verskil in mikrobiese diversiteit die ekosisteem in die bekken te weerspieël.
a Shannon-indeks, b Waargenome operasionele taksonomiese eenheid (OTU), en c Chao1-opname-indeks (n=6) en bekken (n=5) Water, sediment (n=3), ASTM A283 (S: n=5), ASTM A109 Temper #4/5 (SP: n=5), ASTM A179 (B: n=5), ASTM A395 (FC: n=5), 1% (1 C: n=5), 2.25% (3 C: n = 5) en 9% (9 C: n = 5) Cr-staal, sowel as tipe 316 (S6: n = 5) en -304 (S8: n = 5) vlekvrye staal word as boksvormige en snorgrafieke getoon. d p-waardes vir die Shannon- en Chao1-indekse verkry met behulp van ANOVA- en Tukey-Kramer-meervoudige vergelykingstoetse. Die rooi agtergronde verteenwoordig pare met p-waardes < 0.05. Die rooi agtergronde verteenwoordig pare met p-waardes < 0.05. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Rooi agtergronde verteenwoordig pare met p-waardes < 0.05.红色背景代表p 值< 0.05 的对.红色背景代表p 值< 0.05 的对. Красные фоны представляют пары с p-значениями <0,05. Rooi agtergronde verteenwoordig pare met p-waardes <0.05.Die lyn in die middel van die boks, die bo- en onderkant van die boks, en die snorre verteenwoordig onderskeidelik die mediaan, 25ste en 75ste persentiele, en die minimum en maksimum waardes.
Die Shannon-indekse vir koolstofstaal, lae-chroomstaal en gietyster was soortgelyk aan dié vir watermonsters (Fig. 4a). In teenstelling hiermee is die Shannon-indekse van die vlekvrye staalmonsters aansienlik hoër as dié van die gekorrodeerde staal (p-waardes < 0.05, Fig. 4d) en soortgelyk aan dié van die sedimente. In teenstelling hiermee is die Shannon-indekse van die vlekvrye staalmonsters aansienlik hoër as dié van die gekorrodeerde staalsoorte (p-waardes < 0.05, Fig. 4d) en soortgelyk aan dié van die sedimente. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у корродированных сталейх <0, p. 0,5. 4d), en аналогичны индексам отложений. In teenstelling hiermee is die Shannon-indekse van vlekvrye staalmonsters aansienlik hoër as dié van gekorrodeerde staal (p-waardes < 0.05, Fig. 4d) en is soortgelyk aan neerslagindekse.相比之下，不锈钢样品的香农指数明显高于腐蚀钢的香农指数（p 值< 0.05，图4d），与沉积物相似。相比之下，不锈钢样品的香农指数明显高于腐蚀钢的香农指数（p 值< 0.05，图4d），与沉积物〸 Напротив, индекс Шеннона образцов из нержавеющей стали был значительно выше, чем у корродированней (p. 0, 0, 5. 4d), как и у отложений. In teenstelling hiermee was die Shannon-indeks van die vlekvrye staalmonsters aansienlik hoër as dié van die gekorrodeerde staal (p-waarde < 0.05, Fig. 4d), asook die neerslag.In teenstelling hiermee het die Shannon-indeks vir staal met 9% Cr gewissel van 6.95 tot 9.65. Hierdie waardes was baie hoër in nie-gekorrodeerde monsters na 1 en 3 maande as in gekorrodeerde monsters na 6, 14 en 22 maande (Fig. 4a). Verder is die Chao1-indekse en waargenome OTU's van die 9% Cr-staal hoër as dié van die gekorrodeerde en watermonsters en laer as dié van die nie-gekorrodeerde en sedimentmonsters (Fig. 4b, c), en die verskille is statisties beduidend (p-waardes < 0.01, Fig. 4d). Verder is die Chao1-indekse en waargenome OTU's van die 9% Cr-staal hoër as dié van die gekorrodeerde en watermonsters en laer as dié van die nie-gekorrodeerde en sedimentmonsters (Fig. 4b, c), en die verskille is statisties beduidend (p-waardes < 0.01, Fig. 4d).Daarbenewens is die Chao1 en waargenome OTU van staal met 9% Cr hoër as dié van gekorrodeerde en waterige monsters en laer as dié van nie-gekorrodeerde en sedimentêre monsters (Fig. 4b, c), en die verskille is statisties beduidend.(p-значения <0,01, рис. 4d). (p-waardes <0.01, Fig. 4d).此外，9% Cr 钢的Chao1 指数和观察到的OTU高于腐蚀样品和水样，低于未腐蚀样品和沉积物样品（图4b，c），差异具有统计学意义（p值< 0.01，图4d）.此外 ， 9% CR 钢 Chao1 指数 和 观察 的 的 rtu 高于 腐蚀 样品 水样 ， 低亁 堒观外 腐腐蚀沉积物 （图 图 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0.01 图 图 图 图 图 图 图 图， 图  图， ， ， ， ， 4d）. Кроме того, индекс Chao1 en наблюдаемые OTU стали с содержанием 9 % Cr sal beskikbaar wees, чем у корродированных и воц ниже, чем у некорродированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), а разница была статистически сначимой,-0, 0,0. 4g). Daarbenewens was die Chao1-indeks en waargenome OTU van 9% Cr-staal hoër as dié van gekorrodeerde en waterige monsters en laer as dié van ongekorrodeerde en sedimentêre monsters (Fig. 4b,c), en die verskil was statisties beduidend (p-waarde < 0.01, Fig. 4d).Hierdie resultate dui daarop dat die mikrobiese diversiteit in korrosieprodukte laer is as in biofilms op ongekorrodeerde metale.
Fig. 5a toon 'n Hoofkoördinaatanalise (PCoA) grafiek gebaseer op UniFrac ongeweegde afstand vir alle monsters, met drie hoofgroepe waargeneem. Mikrobiese gemeenskappe in watermonsters het beduidend verskil van ander gemeenskappe. Die mikrobiese gemeenskappe in die sedimente het ook vlekvrye staalgemeenskappe ingesluit, terwyl hulle wydverspreid was in die korrosiemonsters. In teenstelling hiermee word die kaart van staal met 9% Cr verdeel in nie-gekorrodeerde en gekorrodeerde groepe. Gevolglik verskil mikrobiese gemeenskappe op metaaloppervlaktes en korrosieprodukte beduidend van dié in water.
Hoofkoördinaatanalise (PCoA) plot gebaseer op ongeweegde UniFrac-afstande in alle monsters (a), water (b) en metale (c). Sirkels beklemtoon elke groep. Die trajekte word voorgestel deur lyne wat die monsternemingsperiodes in serie verbind. 1 meter, 1 maand; 3 meter, 3 maande; 6 meter, 6 maande; 14 meter, 14 maande; 22 meter, 22 maande; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, toestand 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, staal 1% Cr; 3C staal, 2.25% Cr staal; staal 9C, staal 9% Cr; S6, 316 vlekvrye staal; S8, tipe 304 vlekvrye staal.
Wanneer dit chronologies gerangskik is, was die PCoA-grafieke van die watermonsters in 'n sirkelvormige rangskikking (Fig. 5b). Hierdie siklusoorgang kan seisoenale veranderinge weerspieël.
Daarbenewens is slegs twee groepe (gekorrodeerd en nie-gekorrodeerd) waargeneem op die PCoA-grafieke van metaalmonsters, waar (met die uitsondering van 9% chroomstaal) 'n verskuiwing van die mikrobiese gemeenskap van 1 tot 22 maande ook waargeneem is (Fig. 5c). Aangesien die oorgange in gekorrodeerde monsters groter was as in nie-gekorrodeerde monsters, was daar 'n korrelasie tussen veranderinge in mikrobiese gemeenskappe en korrosieprogressie. In staalmonsters met 9% Cr is twee tipes mikrobiese gemeenskappe onthul: punte na 1 en 6 maande, geleë naby vlekvrye staal, en ander (3, 14 en 22 maande), geleë op punte naby gekorrodeerde staal. 1 maand en koepons wat vir DNA-ekstraksie na 6 maande gebruik is, was nie gekorrodeerd nie, terwyl koepons na 3, 14 en 22 maande gekorrodeerd was (Aanvullende Figuur 1). Daarom het die mikrobiese gemeenskappe in gekorrodeerde monsters verskil van dié in water-, sediment- en nie-gekorrodeerde monsters en verander soos korrosie gevorder het.
Die hooftipes mikrobiese gemeenskappe wat in watermonsters waargeneem is, was Proteobacteria (30.1–73.5%), Bacteroidetes (6.3–48.6%), Planctomycetota (0.4–19.6%) en Actinobacteria (0–17.7%). Hul relatiewe oorvloed het van monster tot monster gewissel (Fig. 6). Byvoorbeeld, die relatiewe oorvloed van Bacteroidetes in damwater was hoër as in abstrakte water. Hierdie verskil kan beïnvloed word deur die verblyftyd van die water in die oorlooptenk. Hierdie tipes is ook in bodemsedimentmonsters waargeneem, maar hul relatiewe oorvloed het aansienlik verskil van dié in watermonsters. Daarbenewens was die relatiewe inhoud van Acidobacteria (8.7–13.0%), Chloroflexi (8.1–10.2%), Nitrospirota (4.2–4.4%) en Desulfobacterota (1.5–4.4%) hoër as in watermonsters. Aangesien byna alle Desulfobacterota-spesies SRB37 is, moet die omgewing in die sediment anaërobies wees. Alhoewel Desulfobacterota moontlik korrosie beïnvloed, behoort die risiko uiters laag te wees omdat hul relatiewe oorvloed in die swembadwater <0.04% is. Alhoewel Desulfobacterota moontlik korrosie beïnvloed, behoort die risiko uiters laag te wees omdat hul relatiewe oorvloed in die swembadwater <0.04% is. Хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск должен быть чрезвычайно низким, поскольку ихотносанку воде бассейна составляет <0,04%. Alhoewel Desulfobacterota 'n effek op korrosie kan hê, behoort die risiko uiters laag te wees aangesien hul relatiewe oorvloed in swembadwater <0.04% is.尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池它们在池水为倦0. <0.04%. Хотя тип Desulfobacillus может влиять на коррозию, риск должен быть крайне низким, поскольку их относиансельднов бассейна составляет <0,04%. Alhoewel die Desulfobacillus-tipe korrosie kan beïnvloed, behoort die risiko uiters laag te wees aangesien hul relatiewe oorvloed in swembadwater <0.04% is.
RW en Air verteenwoordig watermonsters van onderskeidelik die waterinlaat en die opvanggebied. Sediment-C, -E, -W is sedimentmonsters wat geneem is vanaf die middel van die bodem van die opvanggebied, sowel as van die oos- en weskante. 1 meter, 1 maand; 3 meter, 3 maande; 6 meter, 6 maande; 14 meter, 14 maande; 22 meter, 22 maande; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, toestand 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, staal 1% Cr; 3C staal, 2.25% Cr staal; staal 9C, staal 9% Cr; S6, 316 vlekvrye staal; S8, tipe 304 vlekvrye staal.
Op genusvlak is 'n effens hoër proporsie (6–19%) van ongeklassifiseerde bakterieë wat tot die Trichomonadaceae-familie behoort, sowel as Neosphingosine, Pseudomonas en Flavobacterium, in alle seisoene waargeneem. As klein hoofkomponente wissel hul aandele (Fig. 1). . 7a en b). In die sytakke was die relatiewe oorvloed van Flavobacterium, Pseudovibrio en Rhodoferrobacter slegs in die winter hoër. Net so is 'n hoër inhoud van Pseudovibrio en Flavobacterium in die winterwater van die opvanggebied waargeneem. Dus het mikrobiese gemeenskappe in watermonsters gewissel na gelang van die seisoen, maar het nie drastiese veranderinge gedurende die studietydperk ondergaan nie.
a Inlaatwater, b Swembadwater, c ASTM A283, d ASTM A109 temperatuur #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2.25% Cr, en i 9% Cr staal, j Tipe-316 en vlekvrye staal K-304.
Proteobakterieë was die hoofbestanddele in alle monsters, maar hul relatiewe oorvloed in die gekorrodeerde monsters het afgeneem namate korrosie gevorder het (Fig. 6). In monsters ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 en 1% en 2.25% Cr, het die relatiewe oorvloed van proteobakterieë afgeneem van onderskeidelik 89.1%, 85.9%, 89.6%, 79.5%, 84.8%., 83.8% is 43.3%, 52.2%, 50.0%, 41.9%, 33.8% en 31.3%. In teenstelling hiermee neem die relatiewe oorvloed van Desulfobacterota geleidelik toe van <0.1% tot 12.5–45.9% met die progressie van korrosie. In teenstelling hiermee neem die relatiewe oorvloed van Desulfobacterota geleidelik toe van <0.1% tot 12.5–45.9% met die progressie van korrosie. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается met <0,1% tot 12,5-45,9% vir 'n groot resultate. In teenstelling hiermee neem die relatiewe oorvloed van Desulfobacterota geleidelik toe van <0.1% tot 12.5–45.9% soos korrosie vorder.相反，随着腐蚀的进展，脱硫杆菌的相对丰度从<0.1% 逐渐增加到12.5-45.9%。相反，随着腐蚀的进展，脱硫杆菌的相对丰度从<0.1% Напротив, относительная численность Desulfobacillus постепенно увеличивалась met <0,1% tot 12,5-45,9% vir 'n groot voorkoms. In teenstelling hiermee het die relatiewe oorvloed van Desulfobacillus geleidelik toegeneem van <0.1% tot 12.5–45.9% namate korrosie gevorder het.Dus, soos korrosie gevorder het, is Proteobactereira deur Desulfobacterota vervang.
In teenstelling hiermee het biofilms op ongekorrodeerde vlekvrye staal dieselfde verhoudings van verskillende bakterieë bevat. Proteobakterieë (29.4–34.1%), Planctomycetota (11.7–18.8%), Nitrospirota (2.9–20.9%), Acidobacteria (8.6–18.8%), Bacteroidota (3.1–9.2%) en Chloroflexi (2.1–8.8%). Daar is gevind dat die verhouding van Nitrospirota in die vlekvrye staalmonsters geleidelik toegeneem het (Fig. 6). Hierdie verhoudings is soortgelyk aan dié in sedimentmonsters, wat ooreenstem met die PCoA-grafiek wat in Fig. 5a getoon word.
In staalmonsters wat 9% Cr bevat, is twee tipes mikrobiese gemeenskappe waargeneem: 1-maand en 6-maande mikrobiese gemeenskappe was soortgelyk aan dié in bodemsedimentmonsters, terwyl die proporsie proteobakterieë in korrosiemonsters 3, 14 en 22 aansienlik toegeneem het. maande Daarbenewens het hierdie twee mikrobiese gemeenskappe in die 9% Cr-staalmonsters ooreengestem met gesplete trosse in die PCoA-plot wat in Fig. 5c getoon word.
Op genusvlak is >2000 OTU's wat ongetoekenningde bakterieë en archaea bevat, waargeneem. Op genusvlak is >2000 OTU's wat ongetoekenningde bakterieë en archaea bevat, waargeneem.Op genusvlak is meer as 2000 OTU's waargeneem wat ongeïdentifiseerde bakterieë en argea bevat.Op genusvlak is meer as 2000 OTU's waargeneem wat ongespesifiseerde bakterieë en argea bevat. Onder hulle het ons gefokus op 10 OTU's met 'n hoë populasie in elke monster. Dit dek 58.7-70.9%, 48.7-63.3%, 50.2-70.7%, 50.8-71.5%, 47.2-62.7%, 38.4-64.7%, 12.8-49.7%, 17.5-46.8% en 21.8-45.1% in ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1%, 2.25% en 9% Cr-staal en Tipe 316 en -304 vlekvrye staal.
'n Relatief hoë inhoud van gedechloreerde monoliete met Fe(II)-oksiderende eienskappe is waargeneem in korrosiemonsters soos ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 en staal met 1% en 2.25% Cr. vroeë stadium van korrosie (1 maand en 3 maande, Fig. 7c-h). Die proporsie Dechloromonas het mettertyd afgeneem, wat ooreengestem het met die afname in Proteobacteria (Fig. 6). Verder is die verhoudings van Dechloromonas in die biofilms op die nie-gekorrodeerde monsters <1%. Verder is die verhoudings van Dechloromonas in die biofilms op die nie-gekorrodeerde monsters <1%. Verwyder Dechloromonas in 'n hoë gehalte met 'n hoë gehalte van <1%. Daarbenewens is die proporsie Dechloromonas in biofilms op ongekorrodeerde monsters <1%.此外，未腐蚀样品的生物膜中脱氯单胞菌的比例<1%。此外，未腐蚀样品的生物膜中脱氯单胞菌的比例 < 1% Кроме того, доля Dechloromonas в биопленке некорродированных образцов была <1%. Daarbenewens was die proporsie Dechloromonas in die biofilm van ongekorrodeerde monsters <1%.Daarom, onder die korrosieprodukte, is Dechloromonas aansienlik verryk in 'n vroeë stadium van korrosie.
In teenstelling hiermee, in ASTM A179, ASTM A109 getemperde #4/5, ASTM A179, ASTM A395 en staal met 1% en 2.25% Cr, het die proporsie SRB Desulfovibrio-spesies uiteindelik na 14 en 22 maande toegeneem (Fig. 7c-h). Desulfofibrion was baie laag of nie opgespoor in die vroeë stadiums van korrosie, in watermonsters (Fig. 7a, b) en in nie-gekorrodeerde biofilms (Fig. 7j, j). Dit dui sterk daarop dat Desulfovibrio die omgewing van die gevormde korrosieprodukte verkies, hoewel hulle nie korrosie in die vroeë stadiums van korrosie beïnvloed nie.
Fe(III)-reduserende bakterieë (RRB), soos Geobacter en Geothrix, is in korrosieprodukte in die middelstadiums van korrosie (6 en 14 maande) gevind, maar die proporsie van laat (22 maande) stadiums van korrosie is relatief laag daarin (Fig. 7c, eh). Die genus Sideroxydans met Fe(II)-oksidasie-eienskappe het 'n soortgelyke gedrag getoon (Fig. 7f), dus was die proporsie van FeOB, IRB en SRB slegs hoër in die gekorrodeerde monsters. Dit dui sterk daarop dat veranderinge in hierdie mikrobiese gemeenskappe geassosieer word met korrosieprogressie.
In staal met 9% Cr wat na 3, 14 en 22 maande gekorrodeer het, is 'n hoër proporsie lede van die Beggiatoacea-familie (8.5–19.6%) waargeneem, wat swaeloksiderende eienskappe kan vertoon, en sideroksidane is waargeneem (8.4–13.7%) (Fig. 1). 7i) Daarbenewens is Thiomonas, 'n swaeloksiderende bakterie (SOB), in hoër getalle (3.4% en 8.8%) na 3 en 14 maande gevind. In teenstelling hiermee is nitraatreduserende bakterieë Nitrospira (12.9%) waargeneem in 6 maande oue ongekorrodeerde monsters. 'n Verhoogde proporsie Nitrospira is ook waargeneem in biofilms op vlekvrye staal na dompeling (Fig. 7j,k). Dus was die mikrobiese gemeenskappe van 1- en 6 maande oue ongekorrodeerde 9% Cr-staal soortgelyk aan dié in vlekvrye staalbiofilms. Daarbenewens het die mikrobiese gemeenskappe van 9% Cr-staal wat na 3, 14 en 22 maande gekorrodeer het, verskil van die korrosieprodukte van koolstof- en lae-chroomstaal en gietyster.
Korrosie-ontwikkeling is gewoonlik stadiger in varswater as in seewater omdat die konsentrasie van chloriedione die korrosie van die metaal beïnvloed. Sommige vlekvrye staalsoorte kan egter in varswateromgewings korrodeer38,39. Daarbenewens is MIC aanvanklik vermoed aangesien gekorrodeerde materiaal voorheen waargeneem is in die varswaterpoel wat in hierdie studie gebruik is. In langtermyn-immersiestudies is verskeie vorme van korrosie, drie tipes mikrobiese gemeenskappe en 'n verandering in mikrobiese gemeenskappe in korrosieprodukte waargeneem.
Die varswatermedium wat in hierdie studie gebruik is, is 'n geslote tenk vir tegniese water wat uit 'n rivier geneem word met 'n relatief stabiele chemiese samestelling en 'n seisoenale verandering in watertemperatuur wat wissel van 9 tot 23 °C. Daarom kan seisoenale skommelinge in mikrobiese gemeenskappe in watermonsters geassosieer word met temperatuurveranderinge. Daarbenewens was die mikrobiese gemeenskap in die poelwater ietwat anders as dié in die invoerwater (Fig. 5b). Die water in die poel word voortdurend vervang as gevolg van oorloop. Gevolglik het DO op ~8.2 dpm gebly, selfs op intermediêre dieptes tussen die bekkenoppervlak en die bodem. Inteendeel, die omgewing van die sediment moet anaërobies wees, aangesien dit sak en op die bodem van die reservoir bly, en die mikrobiese flora daarin (soos CRP) moet ook verskil van die mikrobiese flora in die water (Fig. 6). Aangesien die koepons in die poel verder weg van die sedimente was, is hulle slegs aan vars water blootgestel tydens immersiestudies onder aërobiese toestande.
Algemene korrosie kom voor in koolstofstaal, lae-chroomstaal en gietyster in varswateromgewings (Figuur 1) omdat hierdie materiale nie korrosiebestand is nie. Die korrosietempo (0.13 mm jr-1) onder abiotiese varswatertoestande was egter hoër as in vorige studies40 (0.04 mm jr-1) en was vergelykbaar met die korrosietempo (0.02–0.76 mm jr-1) in die teenwoordigheid van mikroörganismes1) Soortgelyk aan varswatertoestande40,41,42. Hierdie versnelde korrosietempo is 'n kenmerk van MIC.
Daarbenewens is na 22 maande van onderdompeling gelokaliseerde korrosie in verskeie metale onder die korrosieprodukte waargeneem (Fig. 3). In die besonder is die gelokaliseerde korrosietempo wat in ASTM A179 waargeneem is, ongeveer vyf keer vinniger as algemene korrosie. Hierdie ongewone vorm van korrosie en versnelde korrosietempo is ook waargeneem in korrosie wat op dieselfde voorwerp voorkom. Dus weerspieël die onderdompeling wat in hierdie studie uitgevoer is, korrosie in die praktyk.
Onder die bestudeerde metale het 9% Cr-staal die ergste korrosie getoon, met 'n korrosiediepte van >1.2 mm, wat waarskynlik MIC is as gevolg van die versnelde korrosie en abnormale vorm van korrosie. Onder die bestudeerde metale het 9% Cr-staal die ergste korrosie getoon, met 'n korrosiediepte van >1.2 mm, wat waarskynlik MIC is as gevolg van die versnelde korrosie en abnormale vorm van korrosie. Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию met глубиной коррозии> 1,2 м,м, является МИК из-за ускоренной коррозии и аномальной формы коррозии. Onder die metale wat ondersoek is, het staal met 9% Cr die ergste korrosie getoon met 'n korrosiediepte >1.2 mm, wat waarskynlik die MIC is as gevolg van versnelde korrosie en 'n abnormale vorm van korrosie.在所研究的金属中，9% Cr 钢的腐蚀最为严重，腐蚀深度>1.2 mm，由于加速腐蚀和异常腐蚀形式，很可能是MIC.在所研究的金属中，9% Cr Среди исследованных металлов наиболее сильно корродировала сталь с 9% Cr, с глубиной коррозии >1,2 мм, скегое, всего ускоренных и аномальных форм коррозии. Onder die bestudeerde metale het staal met 9% Cr die ergste gekorrodeer, met 'n korrosiediepte van >1.2 mm, heel waarskynlik MIC as gevolg van versnelde en anomale vorme van korrosie.Omdat 9% Cr-staal in hoëtemperatuurtoepassings gebruik word, is die korrosiegedrag daarvan voorheen bestudeer43,44, maar geen MIC is voorheen vir hierdie metaal gerapporteer nie. Aangesien talle mikroörganismes, behalwe hipertermofiele, onaktief is in 'n hoëtemperatuuromgewing (>100 °C), kan MIC in 9% Cr-staal in sulke gevalle geïgnoreer word. Aangesien talle mikroörganismes, behalwe hipertermofiele, onaktief is in 'n hoëtemperatuuromgewing (>100 °C), kan MIC in 9% Cr-staal in sulke gevalle geïgnoreer word. Поскольку многие микроорганизмы, за исключением гипертермофилов, неактивны в высокотемпературной среде, (>100 °С), 9% Cr в таких случаях можно не учитывать. Aangesien baie mikroörganismes, met die uitsondering van hipertermofiele, onaktief is in 'n hoëtemperatuuromgewing (>100°C), kan die MIC in staal met 9% Cr in sulke gevalle geïgnoreer word.由于除超嗜热菌外，许多微生物在高温环境(>100 °C)中不活跃，因此在这种情况下可以忽略9% Cr 钢中的MIC。 9% Cr-gas (>100 °C) Поскольку многие микроорганизмы, кроме гипертермофилов, не проявляют активности in высокотемпературных ср. stal teen 9% Cr в данном случае можно не учитывать. Aangesien baie mikroörganismes, behalwe hipertermofiele, nie aktiwiteit in hoëtemperatuuromgewings (>100 °C) toon nie, kan die MIC in staal met 9% Cr in hierdie geval geïgnoreer word.Wanneer 9% Cr-staal egter in 'n mediumtemperatuuromgewing gebruik word, moet verskeie maatreëls getref word om die MIC te verminder.
Verskeie mikrobiese gemeenskappe en hul veranderinge is waargeneem in neerslae van ongekorrodeerde materiaal en in korrosieprodukte in biofilms in vergelyking met water, benewens versnelde korrosie (Fig. 5-7), wat sterk daarop dui dat hierdie korrosie 'n mikrofoon is. Ramirez et al.13 rapporteer 'n 3-stap oorgang (FeOB => SRB/IRB = > SOB) in 'n mariene mikrobiese ekosisteem oor 6 maande, waarin waterstofsulfied wat deur sekondêr verrykte SRB geproduseer word, uiteindelik kan bydra tot die verryking van SOB. Ramirez et al.13 rapporteer 'n 3-stap oorgang (FeOB => SRB/IRB => SOB) in 'n mariene mikrobiese ekosisteem oor 6 maande, wanneer waterstofsulfied wat deur sekondêr verrykte SRB geproduseer word, uiteindelik kan bydra tot die verryking van SOB. Ramirez et al.13 het 'n hoë koers (FeOB => SRB/IRB => SOB) met 'n 6-tydperk сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Ramirez et al.13 rapporteer 'n driestadium-oorgang (FeOB => SRB/IRB => SOB) in die mariene mikrobiese ekosisteem oor 'n tydperk van 6 maande, waar waterstofsulfied wat gegenereer word uit SRB sekondêre verryking uiteindelik tot SOB-verryking kan bydra. Ramirez 等人13 报告了一个超过6 个月的海洋微生物生态系统中的三步转变(FeOB => SRB/IRB => SOB)，其中二次富集SRB 产生的硫化氢可能最终有助于SOB 的富集。Ramirez 等 人 13 报告 了 个 超过 超过 6 个 月 海洋 微生物 生态 系统 中 皏 嘬过 嘏 转 帉转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 r srb/IRB) ， 公产生 硫化氢 可能 最终 有助于 snik 的富集. Ramirez et al. 13 сообщили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) in морской микробной экосистеме в 6 tечеве котором сероводород, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, может в конечном итогоспощения SOB. Ramirez et al.13 het 'n driestap-oorgang (FeOB => SRB/IRB => SOB) in die mariene mikrobiese ekosisteem oor 'n tydperk van 6 maande gerapporteer, waarin waterstofsulfied wat geproduseer word uit SRB sekondêre verryking uiteindelik tot SOB-verryking kan bydra.McBeth en Emerson36 het primêre verryking in FeOB gerapporteer. Net so word verryking van FeOB gedurende die vroeë korrosiefase in hierdie studie waargeneem, maar die mikrobiese veranderinge met die progressie van korrosie wat waargeneem word in die koolstof- en 1%- en 2.25% Cr-staal en gietyster oor 22 maande, is FeOB => IRB = > SRB (Fig. 7 en 8). Net so word verryking van FeOB gedurende die vroeë korrosiefase in hierdie studie waargeneem, maar die mikrobiese veranderinge met die progressie van korrosie wat waargeneem word in die koolstof- en 1%- en 2.25% Cr-staal en gietyster oor 22 maande is FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 en 8). Точно так же в этом исследовании наблюдается обогащение FeOB на ранней стадии коррозии, но микробенмые измоные прогрессирования коррозии, наблюдаемые в углеродистых и 1% en 2,25% Cr сталях en чугуне в течение 22 месясяц собой FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 и 8). Net so word in hierdie studie verryking in FeOB in 'n vroeë stadium van korrosie waargeneem, maar mikrobiese veranderinge soos korrosie vorder, waargeneem in koolstof en 1% en 2.25% Cr-staal en gietyster oor 22 maande, is FeOB => IRB => SRB (Figure 7 en 8).同样，在本研究中观察到早期腐蚀阶段FeOB 的富集，但在碳和1% 和2.25% Cr 钿2主和臿钢2主个月的铸铁中观察到的微生物随着腐蚀的进展而变化是FeOB => IRB => SRB（图 「「「同样 ， 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 ， 但 碳 和 和 咅 臶 钇 钌 臿 25% Cr 25% 22 个 的 铸铁 中 到 的 微生物 腐蚀 的 进展 而 变化 FEOB => IRB => SRB（图7和8）。 Аналогичным образом, в этом исследовании наблюдалось обогащение FeOB op ранних стадиях коррозии, но микичения наблюдаемые в углеродистых и 1% en 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 maande, of FeOB => IRB => SRB (rис.). Net so is FeOB-verryking in die vroeë stadiums van korrosie in hierdie studie waargeneem, maar die mikrobiologiese veranderinge wat oor 22 maande in koolstof- en 1%- en 2.25% Cr-staal en gietyster waargeneem is, was FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 en 8).SRB's kan maklik in seewateromgewings ophoop as gevolg van hoë sulfaatioonkonsentrasies, maar hul verryking in varswateromgewings word vertraag deur lae sulfaatioonkonsentrasies. SRB-verryking in seewater is gereeld gerapporteer10,12,45.
a Organiese koolstof en stikstof via Fe(II)-afhanklike energiemetabolisme ysteroksied (rooi [Dechloromonas sp.] en groen [Sideroxydans sp.] selle) en Fe(III) reduseerende bakterieë (grys selle [Geothrix sp. en Geobacter sp.]) in 'n vroeë stadium van korrosie, dan verryk anaërobiese sulfaatreduserende bakterieë (SRP) en heterotrofiese mikroörganismes die volwasse stadium van korrosie deur die opgehoopte organiese materiaal te verbruik. b Veranderinge in mikrobiese gemeenskappe op korrosiebestande metale. Violet, blou, geel en wit selle verteenwoordig bakterieë van die families Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea, en ander, onderskeidelik.
Met betrekking tot veranderinge in die mikrobiese gemeenskap en moontlike SRB-verryking, is FeOB krities in die vroeë stadium van korrosie, en Dechloromonas kan hul groei-energie verkry uit Fe(II)-oksidasie. Mikroörganismes kan oorleef in media wat spoorelemente bevat, maar hulle sal nie eksponensieel groei nie. Die duikpoel wat in hierdie studie gebruik is, is egter 'n oorloopkom, met 'n invloei van 20 m3/h, wat voortdurend spoorelemente wat anorganiese ione bevat, voorsien. In die vroeë stadiums van korrosie word ysterione vrygestel uit koolstofstaal en gietyster, en FeOB's (soos Dechloromonas) gebruik dit as 'n energiebron. Spoorhoeveelhede koolstof, fosfaat en stikstof wat benodig word vir selgroei moet in proseswater teenwoordig wees in die vorm van organiese en anorganiese stowwe. Daarom word FeOB in hierdie varswateromgewing aanvanklik verryk op metaaloppervlaktes soos koolstofstaal en gietyster. Vervolgens kan IRB's groei en organiese materiaal en ysteroksiede as energiebronne en terminale elektronakseptore gebruik, onderskeidelik. In volwasse korrosieprodukte behoort anaërobiese toestande wat met stikstof verryk is, geskep te word as gevolg van die metabolisme van FeOB en IRB. Daarom kan SRB vinnig groei en FeOB en IRB vervang (Fig. 8a).
Onlangs het Tang et al. korrosie van vlekvrye staal deur Geobacter ferroreducens in varswateromgewings gerapporteer as gevolg van direkte elektronoordrag van yster na mikrobes46. Met inagneming van EMIC, is die bydrae van mikroörganismes met EET-eienskappe krities. SRB, FeOB en IRB is die belangrikste mikrobiese spesies in die korrosieprodukte in hierdie studie, wat EET-eienskappe behoort te hê. Daarom kan hierdie elektrochemies aktiewe mikroörganismes tot korrosie bydra deur EET, en die samestelling van hul gemeenskap verander onder die invloed van verskeie ioniese spesies soos korrosieprodukte gevorm word. Inteendeel, die mikrobiese gemeenskap in staal met 9% Cr het verskil van ander staalsoorte (Fig. 8b). Na 14 maande, benewens verryking met FeOB, is soos Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea en Thiomonas ook verryk (Fig. 7i). Hierdie verandering verskil merkbaar van dié van ander korrosiewe materiale, soos koolstofstaal, en kan beïnvloed word deur chroomryke ione wat tydens korrosie opgelos word. Dit is opmerklik dat Thiomonas nie net swaeloksiderende eienskappe het nie, maar ook Fe(II)-oksiderende eienskappe, 'n EET-stelsel en swaarmetaaltoleransie48,49. Hulle kan verryk word as gevolg van die oksidatiewe aktiwiteit van Fe(II) en/of direkte verbruik van metaalelektrone. In 'n vorige studie is 'n relatiewe hoë voorkoms van Beggiatoacea in biofilms op Cu waargeneem met behulp van 'n diskontinue biofilmmoniteringstelsel, wat daarop dui dat hierdie bakterieë bestand kan wees teen giftige metale soos Cu en Cr. Die energiebron wat Beggiatoacea benodig om in hierdie omgewing te groei, is egter onbekend.
Hierdie studie rapporteer veranderinge in mikrobiese gemeenskappe tydens korrosie in varswateromgewings. In dieselfde omgewing het mikrobiese gemeenskappe verskil in die tipe metaal. Boonop bevestig ons resultate die belangrikheid van FeOB in die vroeë stadiums van korrosie, aangesien ysterafhanklike mikrobiese energiemetabolisme die vorming van 'n nutriëntryke omgewing bevorder wat deur ander mikroörganismes soos SRB bevoordeel word. Om MIC in varswateromgewings te verminder, moet FeOB- en IRB-verryking beperk word.
Nege metale is in hierdie studie gebruik en verwerk in blokke van 50 × 20 × 1–5 mm (dikte vir ASTM 395-staal en 1%, 2.25% en 9% Cr: 5 mm; dikte vir ASTM A283 en ASTM A179: 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 en Tipe 304 en 316 Vlekvrye Staal, dikte: 1 mm), met twee 4 mm-gate. Chroomstaal is met skuurpapier gepoleer en ander metale is met 600-grint skuurpapier gepoleer voor dit gedompel is. Alle monsters is met 99.5% etanol gesonikeer, gedroog en geweeg. Tien monsters van elke metaal is gebruik vir die berekening van die korrosietempo en mikrobioomanalise. Elke monster is op 'n leervorm vasgemaak met PTFE-stawe en spasieerders (φ 5 × 30 mm, Aanvullende Fig. 2).
Die swembad het 'n volume van 1100 kubieke meter en 'n diepte van ongeveer 4 meter. Die waterinvloei was 20 m3 h-1, die oorloop is vrygestel, en die watergehalte het nie seisoenaal gewissel nie (Aanvullende Fig. 3). Die monsterleer word op 'n 3 m staaldraad wat in die middel van die tenk hang, laat sak. Twee stelle lere is na 1, 3, 6, 14 en 22 maande uit die swembad verwyder. Monsters van een leer is gebruik om gewigsverlies te meet en korrosietempo's te bereken, terwyl monsters van 'n ander leer vir mikrobioomanalise gebruik is. Opgeloste suurstof in die dompeltenk is naby die oppervlak en bodem, sowel as in die middel, gemeet met behulp van 'n opgeloste suurstofsensor (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, VSA).
Korrosieprodukte en biofilms op die monsters is verwyder deur dit met 'n plastiekskraper te skraap of met 'n wattestokkie af te vee, en toe skoongemaak in 99.5% etanol met behulp van 'n ultrasoniese bad. Die monsters is toe in Clark se oplossing gedompel in ooreenstemming met ASTM G1-0351. Alle monsters is geweeg nadat die droging voltooi is. Bereken die korrosietempo (mm/jr) vir elke monster met behulp van die volgende formule:
waar K 'n konstante is (8.76 × 104), T blootstellingstyd (h) is, A totale oppervlakarea (cm2) is, W massaverlies (g) is, D digtheid (g cm–3) is.
Nadat die monsters geweeg is, is 3D-beelde van verskeie monsters verkry met behulp van 'n 3D-meetlasermikroskoop (LEXT OLS4000, Olympus, Tokio, Japan).