Tak, fordi du besøger Nature.com. Du bruger en browserversion med begrænset CSS-understøttelse. For at få den bedste oplevelse anbefaler vi, at du bruger en opdateret browser (eller deaktiverer kompatibilitetstilstand i Internet Explorer). For at sikre løbende support viser vi desuden webstedet uden typografier og JavaScript.
Viser en karrusel med tre slides på én gang. Brug knapperne Forrige og Næste til at navigere gennem tre slides ad gangen, eller brug skyderknapperne i slutningen til at navigere gennem tre slides ad gangen.
I ferskvandsmiljøer observeres ofte accelereret korrosion af kulstof- og rustfrit stål. Et 22-måneders dykkerstudie i ferskvandstanke blev udført her med ni stålkvaliteter. Accelereret korrosion blev observeret i kulstof- og kromstål og støbejern, mens der i rustfrit stål ikke blev observeret synlig korrosion, selv efter 22 måneder. En analyse af det mikrobielle samfund viste, at under generel korrosion var Fe(II)-oxiderende bakterier beriget i det tidlige stadie af korrosionen, Fe(III)-reducerende bakterier i korrosionsudviklingsstadiet og sulfatreducerende bakterier i korrosionsstadiet i den sidste fase af produktkorrosionen. Tværtimod var Beggiatocaea-bakterier særligt talrige i stål med 9% Cr, der var udsat for lokal korrosion. Disse sammensætninger af mikrobielle samfund adskilte sig også fra dem i vand- og bundsedimentprøver. Efterhånden som korrosionen skrider frem, gennemgår det mikrobielle samfund således dramatiske ændringer, og jernafhængig mikrobiel energimetabolisme skaber et miljø, der kan berige andre mikroorganismer.
Metaller kan forringes og korrodere på grund af forskellige fysiske og kemiske miljøfaktorer såsom pH, temperatur og ionkoncentration. Sure forhold, høje temperaturer og kloridkoncentrationer påvirker især korrosionen af ​​metaller1,2,3. Mikroorganismer i naturlige og bebyggede miljøer påvirker ofte slid og korrosion af metaller, en adfærd, der udtrykkes i mikrobiel korrosion (MIC)4,5,6,7,8. MIC findes ofte i miljøer som indendørs rør og lagertanke, i metalsprækker og i jord, hvor det opstår pludseligt og udvikler sig hurtigt. Derfor er overvågning og tidlig detektion af MIC'er meget vanskelig, så MIC-analyse udføres normalt efter korrosion. Talrige MIC-casestudier er blevet rapporteret, hvor sulfatreducerende bakterier (SRB) ofte blev fundet i korrosionsprodukter9,10,11,12,13. Det er dog fortsat uklart, om SRB'er bidrager til initieringen af ​​korrosion, da deres detektion er baseret på postkorrosionsanalyse.
For nylig er der, udover jodoxiderende bakterier21, også rapporteret om forskellige jernnedbrydende mikroorganismer, såsom jernnedbrydende SRB14, metanogener15,16,17, nitratreducerende bakterier18, jernoxiderende bakterier19 og acetogener20. Under anaerobe eller mikroaerobe laboratorieforhold korroderer de fleste af dem nulvalent jern og kulstofstål. Derudover tyder deres korrosionsmekanismer på, at jernætsende metanogener og SRB'er fremmer korrosion ved at høste elektroner fra nulvalent jern ved hjælp af henholdsvis ekstracellulære hydrogenaser og multiheme-cytokromer22,23. MIC'er er opdelt i to typer: (i) kemisk MIC (CMIC), som er indirekte korrosion af mikrobielt producerede arter, og (ii) elektrisk MIC (EMIC), som er direkte korrosion ved elektronudtømning af metallet24. EMIC fremmet af ekstracellulær elektronoverførsel (EET) er af stor interesse, fordi mikroorganismer med EET-egenskaber forårsager hurtigere korrosion end ikke-EET-mikroorganismer. Mens den hastighedsbegrænsende respons af CMIC under anaerobe forhold er H2-produktion via protonreduktion (H+), foregår EMIC via EET-metabolisme, som er uafhængig af H2-produktion. Mekanismen bag EET i forskellige mikroorganismer er relateret til ydeevnen af ​​mikrobielt cellulært brændstof og elektrobiosyntese25,26,27,28,29. Fordi kulturbetingelserne for disse ætsende mikroorganismer adskiller sig fra dem i det naturlige miljø, er det ikke klart, om disse observerede mikrobielle korrosionsprocesser afspejler korrosion i praksis. Derfor er det vanskeligt at observere den MIC-mekanisme, der induceres af disse ætsende mikroorganismer i det naturlige miljø.
Udviklingen af ​​DNA-sekventeringsteknologi har gjort det muligt at studere detaljerne i mikrobielle samfund i naturlige og kunstige miljøer. For eksempel er mikrobiel profilering baseret på 16S rRNA-gensekvensen ved hjælp af nye generationers sekventeringsværktøjer blevet anvendt inden for mikrobiel økologi30,31,32. Talrige MIC-studier er blevet offentliggjort, der har detaljeret beskrevet mikrobielle samfund i jord- og havmiljøer13,33,34,35,36. Ud over SRB er der også rapporteret om berigelse af Fe(II)-oxiderende (FeOB) og nitrificerende bakterier i korrosionsprøver, f.eks. FeOB, såsom Gallionella spp. og Dechloromonas spp., og nitrificerende bakterier, såsom Nitrospira, i kulstof- og kobberholdige ståltyper i jordmedier33. Tilsvarende er der i havmiljøet i flere uger observeret hurtig kolonisering af jernoxiderende bakterier, der tilhører klasserne Zetaproteobacteria og Betaproteobacteria, på kulstofstål36. Disse data indikerer disse mikroorganismers bidrag til korrosion. I mange studier er varigheden og forsøgsgrupperne imidlertid begrænsede, og der vides kun lidt om dynamikken i mikrobielle samfund under korrosion.
Her undersøger vi MIC'erne (mikrobielle værdier) for kulstofstål, kromstål, rustfrit stål og støbejern ved hjælp af nedsænkningsstudier i et aerobt ferskvandsmiljø med en historik med MIC-hændelser. Prøver blev taget efter 1, 3, 6, 14 og 22 måneder, og korrosionshastigheden for hvert metal og hver mikrobiel komponent blev undersøgt. Vores resultater giver indsigt i den langsigtede dynamik i mikrobielle samfund under korrosion.
Som vist i tabel 1 blev der anvendt ni metaller i denne undersøgelse. Ti prøver af hvert materiale blev nedsænket i en pool med ferskvand. Procesvandets kvalitet er som følger: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, turbiditet 1 ppm og pH 7,4. Koncentrationen af ​​opløst ilt (DO) i bunden af ​​prøvetagningsstigen var cirka 8,2 ppm, og vandtemperaturen varierede fra 9 til 23 °C sæsonmæssigt.
Som vist i figur 1, blev der efter 1 måneds nedsænkning i støbejernsmiljøer i henhold til ASTM A283, ASTM A109 betingelse #4/5, ASTM A179 og ASTM A395 observeret brune korrosionsprodukter på kulstofstålets overflade i form af generaliseret korrosion. Vægttabet for disse prøver steg med tiden (Supplerende tabel 1), og korrosionshastigheden var 0,13-0,16 mm pr. år (fig. 2). Tilsvarende er der observeret generel korrosion i stål med lavt Cr-indhold (1 % og 2,25 %) med en korrosionshastighed på ca. 0,13 mm/år (figur 1 og 2). I modsætning hertil udviser stål med 9 % Cr lokaliseret korrosion, der forekommer i mellemrum dannet af pakninger. Korrosionshastigheden for denne prøve er ca. 0,02 mm/år, hvilket er betydeligt lavere end for stål med generel korrosion. I modsætning hertil udviser rustfrit stål af type 304 og 316 ingen synlig korrosion med estimerede korrosionshastigheder på <0,001 mm y⁻¹. I modsætning hertil udviser rustfrit stål af type 304 og 316 ingen synlig korrosion med estimerede accelerationshastigheder på <0,001 mm y⁻¹. Напротив, нержавеющие стали типов 304 og 316 не проявляют видимой коррозии, при эстом расчетная сскорозии <0.001 мм/год. I modsætning hertil viser rustfrit stål af type 304 og 316 ingen synlig korrosion med en estimeret korrosionshastighed på <0,001 mm/år.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 0,001 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 0,001 mm. Напротив, нержавеющие стали типа 304 og -316 не показали видимой коррозии с расчетной скоростью коррозим 0,001. I modsætning hertil viste rustfrit stål af type 304 og -316 ingen synlig korrosion med en designkorrosionshastighed på <0,001 mm/år.
Der vises makroskopiske billeder af hver prøve (højde 50 mm × bredde 20 mm) før og efter afkalkning. 1 meter, 1 måned; 3 meter, 3 måneder; 6 meter, 6 måneder; 14 meter, 14 måneder; 22 meter, 22 måneder; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, betingelse 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, stål 1% Cr; 3C stål, 2,25% Cr stål; stål 9C, stål 9% Cr; S6, 316 rustfrit stål; S8, type 304 rustfrit stål.
Korrosionshastigheden blev beregnet ved hjælp af vægttab og nedsænkningstid. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, hærdet 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, stål 1% Cr, 3C, stål 2,25% Cr, 9C, stål 9% Cr, S6, type 316 rustfrit stål; S8, type 304 rustfrit stål.
Figur 1 viser også, at korrosionsprodukter af kulstofstål, lavkromstål og støbejern udvikles yderligere efter nedsænkning i vand i 3 måneder. Den samlede korrosionshastighed faldt gradvist til 0,07 ~ 0,08 mm/år efter 22 måneder (figur 2). Derudover var korrosionshastigheden for 2,25% Cr-stål lidt lavere end andre korroderede prøver, hvilket indikerer, at Cr kan hæmme korrosion. Ud over generel korrosion blev der ifølge ASTM A179 observeret lokal korrosion efter 22 måneder med en korrosionsdybde på ca. 700 µm (fig. 3). Den lokale korrosionshastighed, beregnet ud fra korrosionsdybden og nedsænkningsperioden, er 0,38 mm/år, hvilket er ca. 5 gange hurtigere end generel korrosion. Korrosionshastigheden for ASTM A395-legeringen kan undervurderes, da korrosionsprodukter ikke fuldstændigt fjerner skal efter 14 eller 22 måneders nedsænkning i vand. Forskellen burde dog være minimal. Derudover blev der observeret mange små huller i det korroderede lavkromstål.
Fuldt billede (målestok: 10 mm) og lokaliseret korrosion (målestok: 500 µm) af ASTM A179 og 9% Cr-stål i maksimal dybde ved hjælp af et 3D-lasermikroskop. De røde cirkler i det fulde billede angiver den målte lokaliserede korrosion. Figur 1 viser et fuldt billede af 9% Cr-stålet fra bagsiden.
Som vist i fig. 2 blev der for stål med 9% Cr ikke observeret korrosion inden for 3-14 måneder, og korrosionshastigheden var praktisk talt nul. Lokal korrosion blev dog observeret efter 22 måneder (Figur 3) med en korrosionshastighed på 0,04 mm/år beregnet ved hjælp af vægttab. Den maksimale lokaliserede korrosionsdybde er 1260 µm, og den lokaliserede korrosionshastighed estimeret ved hjælp af korrosionsdybden og nedsænkningstiden (22 måneder) er 0,68 mm/år. Da det nøjagtige punkt, hvor korrosionen starter, ikke er kendt, kan korrosionshastigheden være højere.
I modsætning hertil blev der ikke observeret nogen synlig korrosion på rustfrit stål, selv efter 22 måneders nedsænkning. Selvom der blev observeret et par brune partikler på overfladen før afkalkning (fig. 1), var de svagt fastgjort og var ikke korrosionsprodukter. Da metallet dukker op igen på overfladen af ​​rustfrit stål, efter at skalen er fjernet, er korrosionshastigheden praktisk talt nul.
Amplikonsekventering er blevet udført for at forstå forskellene og dynamikken i mikrobielle samfund over tid i korrosionsprodukter og biofilm på metaloverflader, i vand og sedimenter. I alt blev der modtaget 4.160.012 aflæsninger, med et interval fra 31.328 til 124.183 aflæsninger.
Shannon-indeksene for vandprøver taget fra vandindtag og damme varierede fra 5,47 til 7,45 (fig. 4a). Da genvundet flodvand bruges som industrielt vand, kan det mikrobielle samfund ændre sig sæsonmæssigt. I modsætning hertil var Shannon-indekset for bundsedimentprøver omkring 9, hvilket er betydeligt højere end for vandprøver. Tilsvarende havde vandprøver lavere beregnede Chao1-indekser og observerede operationelle taksonomiske enheder (OTU'er) end sedimentprøver (fig. 4b, c). Disse forskelle er statistisk signifikante (Tukey-Kramer test; p-værdier < 0,01, figur 4d), hvilket indikerer, at de mikrobielle samfund i sedimentprøverne er mere komplekse end dem i vandprøverne. Disse forskelle er statistisk signifikante (Tukey-Kramer test; p-værdier < 0,01, fig. 4d), hvilket indikerer, at de mikrobielle samfund i sedimentprøverne er mere komplekse end dem i vandprøverne. 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. Disse forskelle er statistisk signifikante (Tukey-Kramer test; p-værdier <0,01, fig. 4d), hvilket indikerer, at de mikrobielle samfund i sedimentprøver er mere komplekse end i vandprøver.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 孾 沉䧯物物有 积物 有中 中 的 群落更。。。。。。。。。 Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-tidspunkt <0,01, рис. 4d), что позличет, позволяч микробные сообщества в образцах донных отложений более сложными, чем в образцах воды. Disse forskelle var statistisk signifikante (Tukey-Kramer-test; p-værdi <0,01, figur 4d), hvilket tyder på, at mikrobielle samfund i sedimentprøver var mere komplekse end i vandprøver.Da vandet i overløbsbassinet konstant fornyes, og sedimenter sætter sig på bunden af ​​bassinet uden mekanisk forstyrrelse, bør denne forskel i mikrobiel diversitet afspejle økosystemet i bassinet.
a Shannon-indeks, b Observeret operationel taksonomisk enhed (OTU), og c Chao1-optagelsesindeks (n=6) og bassin (n=5) Vand, 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) og 9% (9 C: n = 5) Cr-stål, samt rustfrit stål af type 316 (S6: n = 5) og -304 (S8: n = 5) er vist som kasseformede og skærhårsdiagrammer. d p-værdier for Shannon- og Chao1-indeksene opnået ved hjælp af ANOVA- og Tukey-Kramer multiple sammenligningstests. De røde baggrunde repræsenterer par med p-værdier < 0,05. De røde baggrunde repræsenterer par med p-værdier < 0,05. Красные billeder представляют пары со значениями p <0,05. Røde baggrunde repræsenterer par med p-værdier < 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 billeder представляют пары с p-значениями <0,05. Røde baggrunde repræsenterer par med p-værdier <0,05.Linjen i midten af ​​boksen, toppen og bunden af ​​boksen og knurhårene repræsenterer medianen, den 25. og 75. percentil samt henholdsvis minimums- og maksimumværdierne.
Shannon-indeksene for kulstofstål, lavkromstål og støbejern svarede til dem for vandprøver (fig. 4a). I modsætning hertil er Shannon-indeksene for prøverne af rustfrit stål signifikant højere end for de korroderede ståltyper (p-værdier < 0,05, fig. 4d) og ligner dem for sedimenterne. I modsætning hertil er Shannon-indeksene for prøverne af rustfrit stål signifikant højere end for de korroderede ståltyper (p-værdier < 0,05, fig. 4d) og ligner dem for sedimenterne. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у корродированных сталейх, <0, p. 0,5. 4d), og аналогичны индексам отложений. I modsætning hertil er Shannon-indeksene for prøver af rustfrit stål betydeligt højere end for korroderet stål (p-værdier < 0,05, fig. 4d) og ligner aflejringsindekserne.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 корродированнина стал, 0,5 p. 4d), как и у отложений. I modsætning hertil var Shannon-indekset for prøverne af rustfrit stål signifikant højere end for det korroderede stål (p-værdi < 0,05, fig. 4d), ligesom aflejringen var.I modsætning hertil varierede Shannon-indekset for stål med 9% Cr fra 6,95 til 9,65. Disse værdier var meget højere i ikke-korroderede prøver efter 1 og 3 måneder end i korroderede prøver efter 6, 14 og 22 måneder (fig. 4a). Desuden er Chao1-indeksene og de observerede OTU'er for 9% Cr-stål højere end for de korroderede prøver og vandprøverne og lavere end for de ikke-korroderede prøver og sedimentprøverne (fig. 4b, c), og forskellene er statistisk signifikante (p-værdier < 0,01, fig. 4d). Desuden er Chao1-indeksene og de observerede OTU'er for 9% Cr-stål højere end for de korroderede prøver og vandprøverne og lavere end for de ikke-korroderede prøver og sedimentprøverne (fig. 4b, c), og forskellene er statistisk signifikante (p-værdier < 0,01, fig. 4d).Derudover er Chao1 og den observerede OTU for stål med 9% Cr højere end for korroderede og vandige prøver og lavere end for ikke-korroderede og sedimentære prøver (fig. 4b, c), og forskellene er statistisk signifikante.(p-значения <0,01, рис. 4d). (p-værdier <0,01, figur 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 腌沉积物 （图 图 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0.01 图 图 图 图 图 图 图 图， 徾 ， 图 图 ， 图， ， ， ， ， 4d）. Кроме того, индекс Chao1 og наблюдаемые OTU stal с содержанием 9 % Cr for at være, чем у корродированных и воц ниже, чем у некорродированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), а разница была статистически сначически сначими,-0, 0, 0 . 4г). Derudover var Chao1-indekset og den observerede OTU for 9% Cr-stål højere end for korroderede og vandige prøver og lavere end for ukorroderede og sedimentære prøver (fig. 4b, c), og forskellen var statistisk signifikant (p-værdi < 0,01, fig. 4d).Disse resultater indikerer, at den mikrobielle diversitet i korrosionsprodukter er lavere end i biofilm på ukorroderede metaller.
Figur 5a viser et plot af Principal Coordinate Analysis (PCoA) baseret på UniFrac uvægtet afstand for alle prøver, med tre større observerede klynger. Mikrobielle samfund i vandprøver var signifikant forskellige fra andre samfund. De mikrobielle samfund i sedimenterne omfattede også rustfri stålsamfund, mens de var udbredte i korrosionsprøverne. I modsætning hertil er kortet over stål med 9% Cr opdelt i ikke-korroderede og korroderede klynger. Følgelig er mikrobielle samfund på metaloverflader og korrosionsprodukter signifikant forskellige fra dem i vand.
Principal Coordinate Analysis (PCoA) plot baseret på uvægtede UniFrac-afstande i alle prøver (a), vand (b) og metaller (c). Cirkler fremhæver hver klynge. Banerne er repræsenteret af linjer, der forbinder prøveudtagningsperioderne i serie. 1 meter, 1 måned; 3 meter, 3 måneder; 6 meter, 6 måneder; 14 meter, 14 måneder; 22 meter, 22 måneder; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, betingelse 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, stål 1% Cr; 3C stål, 2,25% Cr stål; stål 9C, stål 9% Cr; S6, 316 rustfrit stål; S8, type 304 rustfrit stål.
Når vandprøverne blev arrangeret i kronologisk rækkefølge, var PCoA-plottene i et cirkulært arrangement (fig. 5b). Denne cyklusovergang kan afspejle sæsonbestemte ændringer.
Derudover blev der kun observeret to klynger (korroderede og ikke-korroderede) på PCoA-plottene af metalprøver, hvor der (med undtagelse af 9% kromstål) også blev observeret et skift i det mikrobielle samfund fra 1 til 22 måneder (fig. 5c). Da overgangene i korroderede prøver var større end i ikke-korroderede prøver, var der desuden en korrelation mellem ændringer i mikrobielle samfund og korrosionsprogression. I stålprøver med 9% Cr blev der afsløret to typer mikrobielle samfund: punkter ved 1 og 6 måneder, placeret nær rustfrit stål, og andre (3, 14 og 22 måneder), placeret på punkter tæt på korroderet stål. 1 måned og kuponer brugt til DNA-ekstraktion ved 6 måneder var ikke korroderede, mens kuponer ved 3, 14 og 22 måneder var korroderede (supplerende figur 1). Derfor adskilte de mikrobielle samfund i korroderede prøver sig fra dem i vand, sediment og ikke-korroderede prøver og ændrede sig efterhånden som korrosionen skred frem.
De vigtigste typer af mikrobielle samfund observeret i vandprøver var Proteobacteria (30,1-73,5%), Bacteroidetes (6,3-48,6%), Planctomycetota (0,4-19,6%) og Actinobacteria (0-17,7%). Deres relative forekomst varierede fra prøve til prøve (fig. 6). For eksempel var den relative forekomst af Bacteroidetes i damvand højere end i indvindingsvand. Denne forskel kan påvirkes af opholdstiden for vandet i overløbstanken. Disse typer blev også observeret i bundsedimentprøver, men deres relative forekomst afveg signifikant fra vandprøverne. Derudover var det relative indhold af Acidobacteria (8,7-13,0%), Chloroflexi (8,1-10,2%), Nitrospirota (4,2-4,4%) og Desulfobacterota (1,5-4,4%) højere end i vandprøver. Da næsten alle Desulfobacterota-arter er SRB37, skal miljøet i sedimentet være anaerobt. Selvom Desulfobacterota muligvis påvirker korrosion, burde risikoen være ekstremt lav, da deres relative forekomst i poolvandet er <0,04%. Selvom Desulfobacterota muligvis påvirker korrosion, burde risikoen være ekstremt lav, da deres relative forekomst i poolvandet er <0,04%. Хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск должен быть чрезвычайно низким, поскольку ихотносанку воде бассейна составляет <0,04%. Selvom Desulfobacterota kan have en effekt på korrosion, burde risikoen være ekstremt lav, da deres relative forekomst i poolvand er <0,04%.尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池水为倦0. <0,04%. Хотя тип Desulfobacillus может влиять на коррозию, риск должен быть крайне низким, поскольку их относиансительнов бассейна составляет <0,04%. Selvom Desulfobacillus-typen kan påvirke korrosion, burde risikoen være ekstremt lav, da deres relative forekomst i poolvand er <0,04%.
RW og Luft repræsenterer vandprøver fra henholdsvis vandindtaget og bassinet. Sediment-C, -E, -W er sedimentprøver taget fra midten af ​​bunden af ​​bassinet samt fra øst- og vestsiden. 1 meter, 1 måned; 3 meter, 3 måneder; 6 meter, 6 måneder; 14 meter, 14 måneder; 22 meter, 22 måneder; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, betingelse 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, stål 1% Cr; 3C stål, 2,25% Cr stål; stål 9C, stål 9% Cr; S6, 316 rustfrit stål; S8, type 304 rustfrit stål.
På slægtsniveau blev der observeret en lidt højere andel (6-19%) af uklassificerede bakterier tilhørende Trichomonadaceae-familien, samt Neosphingosine, Pseudomonas og Flavobacterium, i alle årstider. Som mindre hovedkomponenter varierer deres andele (fig. 1). . 7a og b). I bifloderne var den relative forekomst af Flavobacterium, Pseudovibrio og Rhodoferrobacter kun højere om vinteren. Tilsvarende blev der observeret et højere indhold af Pseudovibrio og Flavobacterium i vintervandet i bassinet. Mikrobielle samfund i vandprøver varierede således afhængigt af årstiden, men undergik ikke drastiske ændringer i løbet af undersøgelsesperioden.
a Indtagsvand, b Svømmebassinvand, c ASTM A283, d ASTM A109 temperatur #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2,25% Cr og i 9% Cr stål, j Type-316 og rustfrit stål K-304.
Proteobakterier var hovedbestanddelene i alle prøver, men deres relative forekomst i de korroderede prøver faldt efterhånden som korrosionen skred frem (fig. 6). I prøverne ASTM A179, ASTM A109 Temp. nr. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 og 1 % og 2,25 % Cr faldt den relative forekomst af proteobakterier fra henholdsvis 89,1 %, 85,9 %, 89,6 %, 79,5 %, 84,8 %., 83,8 % er 43,3 %, 52,2 %, 50,0 %, 41,9 %, 33,8 % og 31,3 %. I modsætning hertil stiger den relative forekomst af Desulfobacterota gradvist fra <0,1% til 12,5-45,9% med korrosionens fremgang. I modsætning hertil stiger den relative forekomst af Desulfobacterota gradvist fra <0,1% til 12,5-45,9% med korrosionens fremgang. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% til 12,5-45,9% for мерераизвитие. I modsætning hertil stiger den relative forekomst af Desulfobacterota gradvist fra <0,1% til 12,5-45,9% i takt med at korrosionen skrider frem.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 с <0,1 % til 12,5–45,9 % for мере развития. I modsætning hertil steg den relative forekomst af Desulfobacillus gradvist fra <0,1% til 12,5-45,9% i takt med at korrosionen skred frem.Efterhånden som korrosionen skred frem, blev Proteobactereira således erstattet af Desulfobacterora.
I modsætning hertil indeholdt biofilm på ukorroderet rustfrit stål de samme andele af forskellige bakterier. Proteobakterier (29,4-34,1%), Planctomycetota (11,7-18,8%), Nitrospirota (2,9-20,9%), Acidobacteria (8,6-18,8%), Bacteroidota (3,1-9,2%) og Chloroflexi (2,1-8,8%). Det blev fundet, at andelen af ​​Nitrospirota i prøverne af rustfrit stål gradvist steg (fig. 6). Disse forhold svarer til dem i sedimentprøverne, hvilket svarer til PCoA-plottet vist i fig. 5a.
I stålprøver indeholdende 9% Cr blev der observeret to typer mikrobielle samfund: 1-måneds og 6-måneders mikrobielle samfund svarede til dem i bundsedimentprøverne, mens andelen af ​​proteobakterier i korrosionsprøverne 3, 14 og 22 steg signifikant. måneder Derudover svarede disse to mikrobielle samfund i 9% Cr-stålprøverne til opdelte klynger i PCoA-plottet vist i figur 5c.
På slægtsniveau blev der observeret >2000 OTU'er indeholdende ikke-tildelte bakterier og arkæer. På slægtsniveau blev der observeret >2000 OTU'er indeholdende ikke-tildelte bakterier og arkæer.På slægtsniveau er der observeret over 2000 OTU'er, der indeholder uidentificerede bakterier og arkæer.På slægtsniveau er der observeret over 2000 OTU'er indeholdende uspecificerede bakterier og arkæer. Blandt dem fokuserede vi på 10 OTU'er med en høj population i hver prøve. Dette dækker 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% og 21,8-45,1% i ASTM A179, ASTM A109 Temp. nr. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1%, 2,25% og 9% Cr-stål og rustfrit stål af type 316 og -304.
Et relativt højt indhold af deklorerede monolitter med Fe(II)-oxiderende egenskaber er blevet observeret i korrosionsprøver såsom ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 og stål med 1% og 2,25% Cr i tidligt korrosionsstadium (1 måned og 3 måneder, Fig. 7c-h). Andelen af ​​Dechloromonas faldt over tid, hvilket svarede til faldet i Proteobacteria (Fig. 6). Desuden er andelen af ​​Dechloromonas i biofilmene på de ikke-korroderede prøver <1%. Desuden er andelen af ​​Dechloromonas i biofilmene på de ikke-korroderede prøver <1%. Кроме того, доля Dechloromonas в биопленках på некорродированных образцах составляет <1%. Derudover er andelen af ​​Dechloromonas i biofilm på ukorroderede prøver <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%. Derudover var andelen af ​​Dechloromonas i biofilmen af ​​ukorroderede prøver <1%.Derfor er Dechloromonas blandt korrosionsprodukterne betydeligt beriget i et tidligt stadie af korrosionen.
I modsætning hertil steg andelen af ​​SRB Desulfovibrio-arter endelig efter 14 og 22 måneder i ASTM A179, ASTM A109 anløbet #4/5, ASTM A179, ASTM A395 og stål med 1% og 2,25% Cr (fig. 7c-h). Desulfofibrion var meget lav eller ikke detekteret i de tidlige stadier af korrosion, i vandprøver (fig. 7a, b) og i ikke-korroderede biofilm (fig. 7j, j). Dette tyder stærkt på, at Desulfovibrio foretrækker miljøet med de dannede korrosionsprodukter, selvom de ikke påvirker korrosionen i de tidlige stadier af korrosion.
Fe(III)-reducerende bakterier (RRB), såsom Geobacter og Geothrix, blev fundet i korrosionsprodukter i de midterste stadier af korrosion (6 og 14 måneder), men andelen af ​​sene (22 måneder) stadier af korrosion er højere i dem, hvilket er relativt lavt (fig. 7c, eh). Slægten Sideroxydans med Fe(II)-oxidationsegenskaber udviste en lignende adfærd (fig. 7f), så andelen af ​​FeOB, IRB og SRB var kun højere i de korroderede prøver. Dette tyder stærkt på, at ændringer i disse mikrobielle samfund er forbundet med korrosionsprogression.
I stål med 9% Cr korroderet efter 3, 14 og 22 måneder blev der observeret en højere andel af medlemmer af Beggiatoacea-familien (8,5-19,6%), som kan udvise svovloxiderende egenskaber, og sideroxidaner blev observeret (8,4-13,7%) (fig. 1). 7i) Derudover blev Thiomonas, en svovloxiderende bakterie (SOB), fundet i højere antal (3,4% og 8,8%) efter 3 og 14 måneder. Derimod blev nitratreducerende bakterier Nitrospira (12,9%) observeret i 6 måneder gamle ukorroderede prøver. En øget andel af Nitrospira blev også observeret i biofilm på rustfrit stål efter dypning (fig. 7j,k). Således var de mikrobielle samfund i 1- og 6 måneder gamle ukorroderede 9% Cr-stål lig dem i biofilm af rustfrit stål. Derudover adskilte de mikrobielle samfund i 9% Cr-stål, der korroderede efter 3, 14 og 22 måneder, sig fra korrosionsprodukterne fra kulstof- og lavkromstål samt støbejern.
Korrosionsudviklingen er normalt langsommere i ferskvand end i havvand, fordi koncentrationen af ​​kloridioner påvirker metallets korrosion. Nogle rustfrie ståltyper kan dog korrodere i ferskvandsmiljøer38,39. Derudover blev der oprindeligt mistænkt MIC, da der tidligere var observeret korroderet materiale i det ferskvandsbassin, der blev brugt i denne undersøgelse. I langvarige immersionsstudier blev der observeret forskellige former for korrosion, tre typer mikrobielle samfund og en ændring i mikrobielle samfund i korrosionsprodukter.
Det anvendte ferskvandsmedium i denne undersøgelse er en lukket tank til teknisk vand taget fra en flod med en relativt stabil kemisk sammensætning og en sæsonbestemt ændring i vandtemperaturen, der spænder fra 9 til 23 °C. Derfor kan sæsonbestemte udsving i mikrobielle samfund i vandprøver være forbundet med temperaturændringer. Derudover var det mikrobielle samfund i bassinvandet noget anderledes end i tilførselsvandet (fig. 5b). Vandet i bassinet udskiftes konstant på grund af overløb. Følgelig forblev DO på ~8,2 ppm, selv i mellemliggende dybder mellem bassinoverfladen og bunden. Tværtimod bør sedimentets miljø være anaerobt, da det sætter sig og forbliver på bunden af ​​reservoiret, og den mikrobielle flora i det (såsom CRP) bør også afvige fra den mikrobielle flora i vandet (fig. 6). Da kuponerne i bassinet var længere væk fra sedimenterne, blev de kun udsat for ferskvand under nedsænkningsstudier under aerobe forhold.
Generel korrosion forekommer i kulstofstål, lavkromstål og støbejern i ferskvandsmiljøer (figur 1), fordi disse materialer ikke er korrosionsbestandige. Korrosionshastigheden (0,13 mm år-1) under abiotiske ferskvandsforhold var dog højere end i tidligere undersøgelser40 (0,04 mm år-1) og var sammenlignelig med korrosionshastigheden (0,02-0,76 mm år-1) i nærvær af mikroorganismer1) Svarende til ferskvandsforhold40,41,42. Denne accelererede korrosionshastighed er et karakteristisk træk ved MIC.
Derudover blev der efter 22 måneders nedsænkning observeret lokal korrosion i adskillige metaller under korrosionsprodukterne (fig. 3). Især er den lokaliserede korrosionshastighed observeret i ASTM A179 omkring fem gange hurtigere end generel korrosion. Denne usædvanlige form for korrosion og accelererede korrosionshastighed er også blevet observeret i korrosion, der forekommer på det samme objekt. Således afspejler den nedsænkning, der udføres i denne undersøgelse, korrosion i praksis.
Blandt de undersøgte metaller udviste 9% Cr-stål den mest alvorlige korrosion med en korrosionsdybde på >1,2 mm, hvilket sandsynligvis er MIC på grund af den accelererede korrosion og den unormale form for korrosion. Blandt de undersøgte metaller udviste 9% Cr-stål den mest alvorlige korrosion med en korrosionsdybde på >1,2 mm, hvilket sandsynligvis er MIC på grund af den accelererede korrosion og den unormale form for korrosion. Среди исследованных металлов stal с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глубиной коррозии> 1,2 м,м, является МИК из-за ускоренной коррозии и аномальной формы коррозии. Blandt de undersøgte metaller udviste stål med 9% Cr den mest alvorlige korrosion med en korrosionsdybde >1,2 mm, hvilket sandsynligvis er MIC på grund af accelereret korrosion og en unormal form for korrosion.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 stal с 9% Cr, с глубиной коррозии >1,2 мм, Мего, вс. ускоренных и аномальных форм коррозии. Blandt de undersøgte metaller korroderede stål med 9% Cr mest alvorligt, med en korrosionsdybde på >1,2 mm, sandsynligvis MIC på grund af accelererede og anomale former for korrosion.Da 9% Cr-stål anvendes i højtemperaturapplikationer, er dets korrosionsadfærd blevet undersøgt tidligere43,44, men der er ikke tidligere rapporteret om MIC for dette metal. Da adskillige mikroorganismer, bortset fra hypertermofiler, er inaktive i et miljø med høj temperatur (>100 °C), kan MIC i 9% Cr-stål ignoreres i sådanne tilfælde. Da adskillige mikroorganismer, bortset fra hypertermofiler, er inaktive i et miljø med høj temperatur (>100 °C), kan MIC i 9% Cr-stål ignoreres i sådanne tilfælde. Поскольку многие микроорганизмы, за исключением гипертермофилов, неактивны в высокотемпературной среде (>10 °СМС), 9% Cr в таких случаях можно не учитывать. Da mange mikroorganismer, med undtagelse af hypertermofiler, er inaktive i et miljø med høj temperatur (>100 °C), kan MIC i stål med 9 % Cr ignoreres i sådanne tilfælde.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 высокотемпературных ср. стали с 9% Cr в данном случае можно не учитывать. Da mange mikroorganismer, bortset fra hypertermofiler, ikke viser aktivitet i miljøer med høj temperatur (>100 °C), kan MIC i stål med 9% Cr ignoreres i dette tilfælde.Når 9% Cr-stål anvendes i et miljø med middel temperatur, skal der imidlertid træffes forskellige foranstaltninger for at reducere MIC.
Forskellige mikrobielle samfund og deres ændringer blev observeret i aflejringer af ukorroderet materiale og i korrosionsprodukter i biofilm sammenlignet med vand, foruden accelereret korrosion (fig. 5-7), hvilket stærkt tyder på, at denne korrosion er en mikrofon. Ramirez et al.13 rapporterer en 3-trins overgang (FeOB => SRB/IRB = > SOB) i et marint mikrobielt økosystem over 6 måneder, hvor hydrogensulfid produceret af sekundært beriget SRB i sidste ende kan bidrage til berigelsen af ​​SOB. Ramirez et al.13 rapporterer en 3-trins overgang (FeOB => SRB/IRB => SOB) i et marint mikrobielt økosystem over 6 måneder, hvor hydrogensulfid produceret af sekundært beriget SRB i sidste ende kan bidrage til berigelsen af ​​SOB. Ramirez et al. 13 samarbejder med trехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) i морской микробной экосистеме в 6 tечеме, сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Ramirez et al.13 rapporterer en tretrinsovergang (FeOB => SRB/IRB => SOB) i det marine mikrobielle økosystem over en periode på 6 måneder, hvor hydrogensulfid genereret fra SRB sekundær berigelse endelig kan bidrage til SOB-berigelse. 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 => 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 皬口 蘬过 三转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 r srb/IRB) ， 公变产生 硫化氢 可能 最终 有助于 hulke 的富集. Ramirez m.fl. котором сероводород, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, может в конечном итого спою SOB. Ramirez et al.13 rapporterede en tretrinsovergang (FeOB => SRB/IRB => SOB) i det marine mikrobielle økosystem over en periode på 6 måneder, hvor hydrogensulfid produceret fra sekundær SRB-berigelse i sidste ende kan bidrage til SOB-berigelse.McBeth og Emerson36 rapporterede primær berigelse i FeOB. Tilsvarende observeres berigelse af FeOB i den tidlige korrosionsfase i denne undersøgelse, men de mikrobielle ændringer med korrosionsprogressionen observeret i kulstof- og 1% og 2,25% Cr-stål og støbejern over 22 måneder er FeOB => IRB = > SRB (fig. 7 og 8). Tilsvarende observeres berigelse af FeOB i den tidlige korrosionsfase i denne undersøgelse, men de mikrobielle ændringer med korrosionsprogressionen observeret i kulstof- og 1% og 2,25% Cr-stål samt støbejern over 22 måneder er FeOB => IRB => SRB (fig. 7 og 8). Точно так же в этом исследовании наблюдается обогащение FeOB на ранней стадии коррозии, но микробненмые измоные прогрессирования коррозии, наблюдаемые в углеродистых и 1% og 2,25% Cr сталях чугуне в течение 22 mесясяц собой FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 и 8). Tilsvarende observeres der i denne undersøgelse berigelse i FeOB på et tidligt stadie af korrosionen, men mikrobielle ændringer efterhånden som korrosionen skrider frem, observeret i kulstof og 1% og 2,25% Cr-stål og støbejern over 22 måneder, er FeOB => IRB => SRB (figur 7 og 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 钇22仅臿钢以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 。8）同样 ， 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 ， 但 碳 和 和 咅 锟 斤 拷 25% Cr 2,5% Cr. 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 på ранних стадиях коррозии, но микогиск наблюдаемые в углеродистых и 1% og 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 mесяцев, eller FeOB => IRB => SRB (rис.). Tilsvarende blev der observeret FeOB-berigelse i de tidlige stadier af korrosion i denne undersøgelse, men de mikrobiologiske ændringer, der blev observeret i kulstof- og 1% og 2,25% Cr-stål og støbejern over 22 måneder, var FeOB => IRB => SRB (fig. 7 og 8).SRB'er kan let ophobes i havvandsmiljøer på grund af høje sulfationkoncentrationer, men deres berigelse i ferskvandsmiljøer forsinkes af lave sulfationkoncentrationer. SRB-berigelse i havvand er blevet rapporteret hyppigt10,12,45.
a Organisk kulstof og nitrogen via Fe(II)-afhængig energimetabolisme jernoxid (røde [Dechloromonas sp.] og grønne [Sideroxydans sp.] celler) og Fe(III)-reducerende bakterier (grå celler [Geothrix sp. og Geobacter sp.]) i et tidligt korrosionsstadium, derefter beriger anaerobe sulfatreducerende bakterier (SRP) og heterotrofe mikroorganismer det modne korrosionsstadium ved at forbruge det akkumulerede organiske materiale. b Ændringer i mikrobielle samfund på korrosionsbestandige metaller. Violette, blå, gule og hvide celler repræsenterer bakterier fra familierne Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea og andre.
Med hensyn til ændringer i det mikrobielle samfund og mulig SRB-berigelse er FeOB kritisk i den tidlige fase af korrosion, og Dechloromonas kan få deres vækstenergi fra Fe(II)-oxidation. Mikroorganismer kan overleve i medier, der indeholder sporstoffer, men de vil ikke vokse eksponentielt. Den anvendte dykkebassin i denne undersøgelse er dog et overløbsbassin med en tilstrømning på 20 m3/t, som kontinuerligt leverer sporstoffer, der indeholder uorganiske ioner. I de tidlige stadier af korrosion frigives jernholdige ioner fra kulstofstål og støbejern, og FeOB'er (såsom Dechloromonas) bruger dem som energikilde. Spormængder af kulstof, fosfat og nitrogen, der kræves til cellevækst, skal være til stede i procesvand i form af organiske og uorganiske stoffer. Derfor beriges FeOB i dette ferskvandsmiljø initialt på metaloverflader såsom kulstofstål og støbejern. Efterfølgende kan IRB'er vokse og bruge organisk materiale og jernoxider som henholdsvis energikilder og terminale elektronacceptorer. I modne korrosionsprodukter bør der skabes anaerobe forhold beriget med nitrogen på grund af metabolismen af ​​FeOB og IRB. Derfor kan SRB hurtigt vokse og erstatte FeOB og IRB (fig. 8a).
For nylig rapporterede Tang et al. korrosion af rustfrit stål forårsaget af Geobacter ferroreducens i ferskvandsmiljøer på grund af direkte elektronoverførsel fra jern til mikrober46. I betragtning af EMIC er bidraget fra mikroorganismer med EET-egenskaber kritisk. SRB, FeOB og IRB er de vigtigste mikrobielle arter i korrosionsprodukterne i denne undersøgelse, som burde have EET-karakteristika. Derfor kan disse elektrokemisk aktive mikroorganismer bidrage til korrosion gennem EET, og sammensætningen af ​​deres samfund ændrer sig under påvirkning af forskellige ioniske arter, når korrosionsprodukter dannes. Tværtimod adskilte det mikrobielle samfund i stål med 9% Cr sig fra andre ståltyper (fig. 8b). Efter 14 måneder blev, udover berigelse med FeOB, såsom Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea og Thiomonas også beriget (fig. 7i). Denne ændring er markant forskellig fra andre korrosive materialer, såsom kulstofstål, og kan påvirkes af kromrige ioner opløst under korrosion. Det er værd at bemærke, at Thiomonas ikke kun har svovloxiderende egenskaber, men også Fe(II)-oxiderende egenskaber, et EET-system og tungmetaltolerance48,49. De kan beriges på grund af den oxidative aktivitet af Fe(II) og/eller direkte forbrug af metalelektroner. I en tidligere undersøgelse blev der observeret en relativt høj forekomst af Beggiatoacea i biofilm på Cu ved hjælp af et diskontinuerligt biofilmovervågningssystem, hvilket tyder på, at disse bakterier kan være resistente over for giftige metaller såsom Cu og Cr. Imidlertid er den energikilde, som Beggiatoacea har brug for for at vokse i dette miljø, ukendt.
Denne undersøgelse rapporterer ændringer i mikrobielle samfund under korrosion i ferskvandsmiljøer. I det samme miljø varierede mikrobielle samfund i metaltypen. Derudover bekræfter vores resultater vigtigheden af ​​FeOB i de tidlige stadier af korrosion, da jernafhængig mikrobiel energimetabolisme fremmer dannelsen af ​​et næringsrigt miljø, der er foretrukket af andre mikroorganismer såsom SRB. For at reducere MIC i ferskvandsmiljøer skal FeOB- og IRB-berigelse begrænses.
Ni metaller blev anvendt i denne undersøgelse og forarbejdet til blokke på 50 × 20 × 1-5 mm (tykkelse for ASTM 395 stål og 1%, 2,25% og 9% Cr: 5 mm; tykkelse for ASTM A283 og ASTM A179: 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 og Type 304 og 316 rustfrit stål, tykkelse: 1 mm), med to 4 mm huller. Kromstål blev poleret med sandpapir, og andre metaller blev poleret med 600 grit sandpapir før dypning. Alle prøver blev sonikeret med 99,5% ethanol, tørret og vejet. Ti prøver af hvert metal blev brugt til beregning af korrosionshastighed og mikrobiomanalyse. Hver prøve blev fikseret på en stigeform med PTFE-stænger og afstandsstykker (φ 5 × 30 mm, supplerende figur 2).
Bassinet har et volumen på 1100 kubikmeter og en dybde på omkring 4 meter. Vandtilstrømningen var 20 m3 h-1, overløbet blev udledt, og vandkvaliteten varierede ikke sæsonmæssigt (Supplerende figur 3). Prøvestigen sænkes ned på en 3 m stålwire ophængt i midten af ​​tanken. To sæt stiger blev fjernet fra bassinet efter 1, 3, 6, 14 og 22 måneder. Prøver fra én stige blev brugt til at måle vægttab og beregne korrosionshastigheder, mens prøver fra en anden stige blev brugt til mikrobiomanalyse. Opløst ilt i fordybningstanken blev målt nær overfladen og bunden, samt i midten, ved hjælp af en opløst iltsensor (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, USA).
Korrosionsprodukter og biofilm på prøverne blev fjernet ved at skrabe med en plastikskraber eller aftørre med en vatpind og derefter rengjort i 99,5% ethanol ved hjælp af et ultralydsbad. Prøverne blev derefter nedsænket i Clarks opløsning i overensstemmelse med ASTM G1-0351. Alle prøver blev vejet efter endt tørring. Beregn korrosionshastigheden (mm/år) for hver prøve ved hjælp af følgende formel:
hvor K er en konstant (8,76 × 104), T er eksponeringstiden (t), A er det samlede overfladeareal (cm2), W er massetab (g), og D er densitet (g cm–3).
Efter vejning af prøverne blev der taget 3D-billeder af flere prøver ved hjælp af et 3D-målelasermikroskop (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Japan).