Σας ευχαριστούμε που επισκεφθήκατε το Nature.com. Χρησιμοποιείτε μια έκδοση προγράμματος περιήγησης με περιορισμένη υποστήριξη CSS. Για την καλύτερη δυνατή εμπειρία, συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα ενημερωμένο πρόγραμμα περιήγησης (ή να απενεργοποιήσετε τη Λειτουργία συμβατότητας στον Internet Explorer). Επιπλέον, για να διασφαλίσουμε τη συνεχή υποστήριξη, εμφανίζουμε τον ιστότοπο χωρίς στυλ και JavaScript.
Εμφανίζει ένα καρουζέλ τριών διαφανειών ταυτόχρονα. Χρησιμοποιήστε τα κουμπιά Προηγούμενο και Επόμενο για να μετακινηθείτε σε τρεις διαφάνειες κάθε φορά ή χρησιμοποιήστε τα κουμπιά ρυθμιστικού στο τέλος για να μετακινηθείτε σε τρεις διαφάνειες κάθε φορά.
Σε περιβάλλοντα γλυκού νερού, παρατηρείται συχνά επιταχυνόμενη διάβρωση χαλύβων άνθρακα και ανοξείδωτου χάλυβα. Διεξήχθη εδώ μια 22μηνη μελέτη κατάδυσης σε δεξαμενές γλυκού νερού χρησιμοποιώντας εννέα ποιότητες χάλυβα. Επιταχυνόμενη διάβρωση παρατηρήθηκε σε χάλυβες άνθρακα και χρωμίου και χυτοσίδηρο, ενώ στον ανοξείδωτο χάλυβα δεν παρατηρήθηκε ορατή διάβρωση ακόμη και μετά από 22 μήνες. Μια ανάλυση της μικροβιακής κοινότητας έδειξε ότι κατά τη διάρκεια της γενικής διάβρωσης, τα βακτήρια οξείδωσης Fe(II) εμπλουτίστηκαν στο πρώιμο στάδιο της διάβρωσης, τα βακτήρια αναγωγής Fe(III) στο στάδιο ανάπτυξης της διάβρωσης και τα βακτήρια αναγωγής θειικών αλάτων στο στάδιο της διάβρωσης στο τελικό στάδιο της διάβρωσης του προϊόντος. Αντίθετα, τα βακτήρια Beggiatocaea ήταν ιδιαίτερα πολυάριθμα στον χάλυβα με 9% Cr που υπέστησαν τοπική διάβρωση. Αυτές οι συνθέσεις μικροβιακών κοινοτήτων διέφεραν επίσης από εκείνες στα δείγματα νερού και ιζημάτων πυθμένα. Έτσι, καθώς η διάβρωση εξελίσσεται, η μικροβιακή κοινότητα υφίσταται δραματικές αλλαγές και ο μεταβολισμός της μικροβιακής ενέργειας που εξαρτάται από τον σίδηρο δημιουργεί ένα περιβάλλον που μπορεί να εμπλουτίσει άλλους μικροοργανισμούς.
Τα μέταλλα μπορούν να υποστούν φθορά και να διαβρωθούν λόγω διαφόρων φυσικών και χημικών περιβαλλοντικών παραγόντων, όπως το pH, η θερμοκρασία και η συγκέντρωση ιόντων. Οι όξινες συνθήκες, οι υψηλές θερμοκρασίες και οι συγκεντρώσεις χλωριούχων επηρεάζουν ιδιαίτερα τη διάβρωση των μετάλλων1,2,3. Οι μικροοργανισμοί σε φυσικά και δομημένα περιβάλλοντα συχνά επηρεάζουν τη φθορά και τη διάβρωση των μετάλλων, μια συμπεριφορά που εκφράζεται με τη μικροβιακή διάβρωση (MIC)4,5,6,7,8. Η MIC βρίσκεται συχνά σε περιβάλλοντα όπως εσωτερικοί σωλήνες και δεξαμενές αποθήκευσης, σε μεταλλικές σχισμές και στο έδαφος, όπου εμφανίζεται ξαφνικά και αναπτύσσεται γρήγορα. Επομένως, η παρακολούθηση και η έγκαιρη ανίχνευση των MIC είναι πολύ δύσκολη, επομένως η ανάλυση MIC συνήθως πραγματοποιείται μετά τη διάβρωση. Έχουν αναφερθεί πολυάριθμες μελέτες περιπτώσεων MIC στις οποίες βακτήρια που μειώνουν τα θειικά άλατα (SRB) βρέθηκαν συχνά σε προϊόντα διάβρωσης9,10,11,12,13. Ωστόσο, παραμένει ασαφές εάν τα SRB συμβάλλουν στην έναρξη της διάβρωσης, καθώς η ανίχνευσή τους βασίζεται σε μεταδιαβρωτική ανάλυση.
Πρόσφατα, εκτός από τα βακτήρια που οξειδώνουν το ιώδιο21, έχουν αναφερθεί διάφοροι μικροοργανισμοί που αποικοδομούν τον σίδηρο, όπως τα SRB14 που αποικοδομούν τον σίδηρο, τα μεθανογόνα15,16,17, τα βακτήρια που μειώνουν τα νιτρικά18, τα βακτήρια που οξειδώνουν τον σίδηρο19 και τα ακετογόνα20. Υπό αναερόβιες ή μικροαερόβιες εργαστηριακές συνθήκες, τα περισσότερα από αυτά διαβρώνουν τον σίδηρο μηδενικού σθένους και τον ανθρακούχο χάλυβα. Επιπλέον, οι μηχανισμοί διάβρωσής τους υποδηλώνουν ότι τα μεθανογόνα και τα SRB που διαβρώνουν τον σίδηρο προάγουν τη διάβρωση συλλέγοντας ηλεκτρόνια από τον σίδηρο μηδενικού σθένους χρησιμοποιώντας εξωκυτταρικές υδρογονάσες και πολυαιμικά κυτοχρώματα, αντίστοιχα22,23. Οι MIC χωρίζονται σε δύο τύπους: (i) χημική MIC (CMIC), η οποία είναι έμμεση διάβρωση από μικροβιακά παραγόμενα είδη, και (ii) ηλεκτρική MIC (EMIC), η οποία είναι άμεση διάβρωση από την εξάντληση ηλεκτρονίων του μετάλλου24. Η EMIC που διευκολύνεται από την εξωκυτταρική μεταφορά ηλεκτρονίων (EET) παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον επειδή οι μικροοργανισμοί με ιδιότητες EET προκαλούν ταχύτερη διάβρωση από τους μη-EET μικροοργανισμούς. Ενώ η απόκριση που περιορίζει τον ρυθμό του CMIC υπό αναερόβιες συνθήκες είναι η παραγωγή H2 μέσω αναγωγής πρωτονίων (H+), το EMIC προχωρά μέσω του μεταβολισμού EET, ο οποίος είναι ανεξάρτητος από την παραγωγή H2. Ο μηχανισμός του EET σε διάφορους μικροοργανισμούς σχετίζεται με την απόδοση του μικροβιακού κυτταρικού καυσίμου και της ηλεκτροβιοσύνθεσης25,26,27,28,29. Επειδή οι συνθήκες καλλιέργειας για αυτούς τους διαβρωτικούς μικροοργανισμούς διαφέρουν από εκείνες στο φυσικό περιβάλλον, δεν είναι σαφές εάν αυτές οι παρατηρούμενες διεργασίες μικροβιακής διάβρωσης αντανακλούν τη διάβρωση στην πράξη. Επομένως, είναι δύσκολο να παρατηρηθεί ο μηχανισμός MIC που προκαλείται από αυτούς τους διαβρωτικούς μικροοργανισμούς στο φυσικό περιβάλλον.
Η ανάπτυξη της τεχνολογίας αλληλούχισης DNA έχει διευκολύνει τη μελέτη των λεπτομερειών των μικροβιακών κοινοτήτων σε φυσικά και τεχνητά περιβάλλοντα, για παράδειγμα, η μικροβιακή ανάλυση με βάση την αλληλουχία του γονιδίου 16S rRNA χρησιμοποιώντας αλληλουχητές νέας γενιάς έχει χρησιμοποιηθεί στον τομέα της μικροβιακής οικολογίας30,31.,32. Έχουν δημοσιευτεί πολυάριθμες μελέτες MIC που έχουν αναλύσει λεπτομερώς τις μικροβιακές κοινότητες στο έδαφος και τα θαλάσσια περιβάλλοντα13,33,34,35,36. Εκτός από το SRB, έχει επίσης αναφερθεί εμπλουτισμός σε οξειδωτικά Fe(II) (FeOB) και νιτροποιητικά βακτήρια σε δείγματα διάβρωσης, π.χ. FeOB, όπως Gallionella spp. και Dechloromonas spp., και νιτροποιητικά βακτήρια, όπως Nitrospira, spp., σε χάλυβες άνθρακα και χαλκού σε εδαφικά μέσα33. Ομοίως, στο θαλάσσιο περιβάλλον, έχει παρατηρηθεί ταχεία αποίκιση βακτηρίων οξειδωτικά σιδήρου που ανήκουν στις κατηγορίες Zetaproteobacteria και Betaproteobacteria για αρκετές εβδομάδες σε ανθρακούχο χάλυβα36. Αυτά τα δεδομένα υποδεικνύουν τη συμβολή αυτών των μικροοργανισμών στη διάβρωση. Ωστόσο, σε πολλές μελέτες, η διάρκεια και οι πειραματικές ομάδες είναι περιορισμένες και λίγα είναι γνωστά για τη δυναμική των μικροβιακών κοινοτήτων κατά τη διάβρωση.
Εδώ, διερευνούμε τις ΕΛΙ (Ελάχιστες Ανασταλτικές Συγκεντρώσεις) (MIC) του ανθρακούχου χάλυβα, του χρωμιωμένου χάλυβα, του ανοξείδωτου χάλυβα και του χυτοσιδήρου χρησιμοποιώντας μελέτες εμβάπτισης σε αερόβιο περιβάλλον γλυκού νερού με ιστορικό συμβάντων ΕΛΙ. Ελήφθησαν δείγματα στους 1, 3, 6, 14 και 22 μήνες και μελετήθηκε ο ρυθμός διάβρωσης κάθε μετάλλου και μικροβιακού συστατικού. Τα αποτελέσματά μας παρέχουν πληροφορίες για τη μακροπρόθεσμη δυναμική των μικροβιακών κοινοτήτων κατά τη διάρκεια της διάβρωσης.
Όπως φαίνεται στον Πίνακα 1, σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν εννέα μέταλλα. Δέκα δείγματα από κάθε υλικό βυθίστηκαν σε μια δεξαμενή γλυκού νερού. Η ποιότητα του νερού διεργασίας έχει ως εξής: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, θολερότητα 1 ppm και pH 7,4. Η συγκέντρωση διαλυμένου οξυγόνου (DO) στο κάτω μέρος της κλίμακας δειγματοληψίας ήταν περίπου 8,2 ppm και η θερμοκρασία του νερού κυμαινόταν από 9 έως 23°C εποχιακά.
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, μετά από 1 μήνα εμβάπτισης σε περιβάλλοντα χυτοσιδήρου ASTM A283, ASTM A109 Condition #4/5, ASTM A179 και ASTM A395, παρατηρήθηκαν καφέ προϊόντα διάβρωσης στην επιφάνεια του ανθρακούχου χάλυβα με τη μορφή γενικευμένης διάβρωσης. Η απώλεια βάρους αυτών των δειγμάτων αυξήθηκε με την πάροδο του χρόνου (Συμπληρωματικός Πίνακας 1) και ο ρυθμός διάβρωσης ήταν 0,13-0,16 mm ανά έτος (Εικ. 2). Ομοίως, γενική διάβρωση έχει παρατηρηθεί σε χάλυβες με χαμηλή περιεκτικότητα σε χρώμιο (1% και 2,25%) με ρυθμό διάβρωσης περίπου 0,13 mm/έτος (Σχήματα 1 και 2). Αντίθετα, ο χάλυβας με 9% χρώμιο παρουσιάζει εντοπισμένη διάβρωση που εμφανίζεται σε κενά που σχηματίζονται από παρεμβύσματα. Ο ρυθμός διάβρωσης αυτού του δείγματος είναι περίπου 0,02 mm/έτος, ο οποίος είναι σημαντικά χαμηλότερος από αυτόν του χάλυβα με γενική διάβρωση. Αντίθετα, οι ανοξείδωτοι χάλυβες τύπου-304 και -316 δεν εμφανίζουν ορατή διάβρωση, με εκτιμώμενους ρυθμούς διάβρωσης <0,001 mm y−1. Αντίθετα, οι ανοξείδωτοι χάλυβες τύπου-304 και -316 δεν εμφανίζουν ορατή διάβρωση, με εκτιμώμενους ρυθμούς επιτάχυνσης <0,001 mm y−1. Напротив, нержавеющие стали типов 304 и 316 δεν είναι φανερή, при этом расчетная скорость коррозии составляет <0,001 мм/год. Αντίθετα, οι ανοξείδωτοι χάλυβες τύπου 304 και 316 δεν εμφανίζουν ορατή διάβρωση, με εκτιμώμενο ρυθμό διάβρωσης <0,001 mm/έτος.相比之下，304 和-316 型不锈钢没有显示出可见的腐蚀，估计腐蚀速率<0,00 mm相比之下，304 和-316 型不锈钢没有显示出可见的腐蚀，估计腐蚀速率<0,00 mm Напротив, нержавеющие стали типа 304 и -316 δεν φαίνεται να είναι φανερή η μέτρηση με την αναλογία του χρόνου <0,001 мм/год. Αντίθετα, οι ανοξείδωτοι χάλυβες τύπου 304 και -316 δεν παρουσίασαν ορατή διάβρωση με ρυθμό διάβρωσης σχεδιασμού <0,001 mm/έτος.
Εμφανίζονται μακροσκοπικές εικόνες κάθε δείγματος (ύψος 50 mm×πλάτος 20 mm) πριν και μετά την αφαλάτωση. 1 μέτρο, 1 μήνας· 3 μέτρα, 3 μήνες· 6 μέτρα, 6 μήνες· 14 μέτρα, 14 μήνες· 22 μέτρα, 22 μήνες· S, ASTM A283· SP, ASTM A109, κατάσταση 4/5· FC, ASTM A395· B, ASTM A179· 1C, χάλυβας 1% Cr· χάλυβας 3C, χάλυβας 2,25% Cr· χάλυβας 9C, χάλυβας 9% Cr· S6, ανοξείδωτος χάλυβας 316· S8, ανοξείδωτος χάλυβας τύπου 304.
Ο ρυθμός διάβρωσης υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας την απώλεια βάρους και τον χρόνο εμβάπτισης. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, σκληρυμένο 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, χάλυβας 1% Cr, 3 C, χάλυβας 2,25% Cr, 9 C, χάλυβας 9% Cr, S6, ανοξείδωτος χάλυβας τύπου 316· S8, ανοξείδωτος χάλυβας τύπου 304.
Στο σχήμα 1 φαίνεται επίσης ότι τα προϊόντα διάβρωσης του ανθρακούχου χάλυβα, του χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο και του χυτοσιδήρου αναπτύσσονται περαιτέρω μετά από εμβάπτιση 3 μηνών. Ο συνολικός ρυθμός διάβρωσης μειώθηκε σταδιακά σε 0,07 ~ 0,08 mm/έτος μετά από 22 μήνες (Σχήμα 2). Επιπλέον, ο ρυθμός διάβρωσης του χάλυβα 2,25% χρώμιο ήταν ελαφρώς χαμηλότερος από άλλα διαβρωμένα δείγματα, υποδεικνύοντας ότι το χρώμιο μπορεί να αναστείλει τη διάβρωση. Εκτός από τη γενική διάβρωση, σύμφωνα με το ASTM A179, παρατηρήθηκε τοπική διάβρωση μετά από 22 μήνες με βάθος διάβρωσης περίπου 700 µm (Σχήμα 3). Ο τοπικός ρυθμός διάβρωσης, που υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας το βάθος διάβρωσης και τον χρόνο εμβάπτισης, είναι 0,38 mm/έτος, που είναι περίπου 5 φορές ταχύτερος από τη γενική διάβρωση. Ο ρυθμός διάβρωσης του κράματος ASTM A395 μπορεί να υποτιμηθεί, καθώς τα προϊόντα διάβρωσης δεν απομακρύνουν πλήρως τα άλατα μετά από 14 ή 22 μήνες εμβάπτισης στο νερό. Ωστόσο, η διαφορά θα πρέπει να είναι ελάχιστη. Επιπλέον, παρατηρήθηκαν πολλές μικρές κοιλότητες στον διαβρωμένο χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο.
Πλήρης εικόνα (κλίμακα: 10 mm) και εντοπισμένη διάβρωση (κλίμακα: 500 µm) χάλυβα ASTM A179 και 9% Cr σε μέγιστο βάθος χρησιμοποιώντας τρισδιάστατο μικροσκόπιο λέιζερ. Οι κόκκινοι κύκλοι στην πλήρη εικόνα υποδεικνύουν τη μετρούμενη εντοπισμένη διάβρωση. Μια πλήρης όψη του χάλυβα 9% Cr από την πίσω όψη φαίνεται στο Σχήμα 1.
Όπως φαίνεται στο σχήμα 2, για χάλυβα με 9% Cr, δεν παρατηρήθηκε διάβρωση εντός 3-14 μηνών και ο ρυθμός διάβρωσης ήταν πρακτικά μηδενικός. Ωστόσο, παρατηρήθηκε εντοπισμένη διάβρωση μετά από 22 μήνες (Σχήμα 3) με ρυθμό διάβρωσης 0,04 mm/έτος που υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας την απώλεια βάρους. Το μέγιστο εντοπισμένο βάθος διάβρωσης είναι 1260 µm και ο εντοπισμένος ρυθμός διάβρωσης που εκτιμήθηκε χρησιμοποιώντας το βάθος διάβρωσης και τον χρόνο εμβάπτισης (22 μήνες) είναι 0,68 mm/έτος. Επειδή το ακριβές σημείο έναρξης της διάβρωσης δεν είναι γνωστό, ο ρυθμός διάβρωσης μπορεί να είναι υψηλότερος.
Αντιθέτως, δεν παρατηρήθηκε ορατή διάβρωση σε ανοξείδωτο χάλυβα ακόμη και μετά από 22 μήνες εμβάπτισης. Παρόλο που παρατηρήθηκαν μερικά καφέ σωματίδια στην επιφάνεια πριν από την αφαλάτωση (Εικ. 1), αυτά ήταν ασθενώς προσκολλημένα και δεν ήταν προϊόντα διάβρωσης. Δεδομένου ότι το μέταλλο επανεμφανίζεται στην επιφάνεια του ανοξείδωτου χάλυβα μετά την αφαίρεση των αλάτων, ο ρυθμός διάβρωσης είναι πρακτικά μηδενικός.
Έχει πραγματοποιηθεί αλληλούχιση αμπλικονίων για την κατανόηση των διαφορών και της δυναμικής των μικροβιακών κοινοτήτων με την πάροδο του χρόνου σε προϊόντα διάβρωσης και βιοφίλμ σε μεταλλικές επιφάνειες, σε νερό και ιζήματα. Συνολικά ελήφθησαν 4.160.012 μετρήσεις, με εύρος από 31.328 έως 124.183 μετρήσεις.
Οι δείκτες Shannon των δειγμάτων νερού που ελήφθησαν από τις υδροληψίες και τις λίμνες κυμαίνονταν από 5,47 έως 7,45 (Εικ. 4α). Δεδομένου ότι το ανακτημένο νερό του ποταμού χρησιμοποιείται ως βιομηχανικό νερό, η μικροβιακή κοινότητα μπορεί να αλλάζει εποχιακά. Αντίθετα, ο δείκτης Shannon των δειγμάτων ιζημάτων πυθμένα ήταν περίπου 9, ο οποίος είναι σημαντικά υψηλότερος από αυτόν των δειγμάτων νερού. Ομοίως, τα δείγματα νερού είχαν χαμηλότερους υπολογιζόμενους δείκτες Chao1 και παρατηρούμενες λειτουργικές ταξινομικές μονάδες (OTU) από τα δείγματα ιζημάτων (Εικ. 4β, γ). Αυτές οι διαφορές είναι στατιστικά σημαντικές (δοκιμή Tukey-Kramer· τιμές p < 0,01, Σχήμα 4δ), υποδεικνύοντας ότι οι μικροβιακές κοινότητες στα δείγματα ιζημάτων είναι πιο σύνθετες από εκείνες στα δείγματα νερού. Αυτές οι διαφορές είναι στατιστικά σημαντικές (δοκιμή Tukey-Kramer· τιμές p < 0,01, Σχήμα 4δ), υποδεικνύοντας ότι οι μικροβιακές κοινότητες στα δείγματα ιζημάτων είναι πιο σύνθετες από εκείνες στα δείγματα νερού. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4δ), Αυτές οι διαφορές είναι στατιστικά σημαντικές (δοκιμή Tukey-Kramer· τιμές p <0,01, Σχήμα 4δ), υποδεικνύοντας ότι οι μικροβιακές κοινότητες στα δείγματα ιζημάτων είναι πιο σύνθετες από ό,τι στα δείγματα νερού.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这些 差异 具有 统计学 （tukey-kramer 检验 ； p 值 <0,01 ， 图 4d） 表明 沉积笉 东中 中 的 群落更……………………. Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-σημείο <0,01, ris. 4d), что позволяет предположить, что микробные сообщества в образцах донных болеми, чесложных отлемий, были воды. Αυτές οι διαφορές ήταν στατιστικά σημαντικές (δοκιμή Tukey-Kramer· τιμή p <0,01, Σχήμα 4δ), υποδηλώνοντας ότι οι μικροβιακές κοινότητες στα δείγματα ιζημάτων ήταν πιο πολύπλοκες από ό,τι στα δείγματα νερού.Δεδομένου ότι το νερό στη λεκάνη υπερχείλισης ανανεώνεται συνεχώς και τα ιζήματα καθιζάνουν στον πυθμένα της λεκάνης χωρίς μηχανικές διαταραχές, αυτή η διαφορά στη μικροβιακή ποικιλομορφία θα πρέπει να αντικατοπτρίζει το οικοσύστημα στη λεκάνη.
α Δείκτης Shannon, β Παρατηρούμενη λειτουργική ταξινομική μονάδα (OTU), και γ Δείκτης πρόσληψης Chao1 (n=6) και λεκάνη (n=5) Νερό, ίζημα (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) και 9% (9 C: n = 5) Χάλυβες Cr, καθώς και ανοξείδωτοι χάλυβες τύπου 316 (S6: n = 5) και -304 (S8: n = 5) εμφανίζονται ως διαγράμματα σε σχήμα κουτιού και whisker. δ Οι τιμές p για τους δείκτες Shannon και Chao1 ελήφθησαν χρησιμοποιώντας πολλαπλές συγκριτικές δοκιμές ANOVA και Tukey-Kramer. Τα κόκκινα φόντα αντιπροσωπεύουν ζεύγη με τιμές p < 0,05. Τα κόκκινα φόντα αντιπροσωπεύουν ζεύγη με τιμές p < 0,05. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Τα κόκκινα φόντα αντιπροσωπεύουν ζεύγη με τιμές p < 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 со p-значениями <0,05. Τα κόκκινα φόντα αντιπροσωπεύουν ζεύγη με τιμές p <0,05.Η γραμμή στη μέση του κουτιού, το πάνω και το κάτω μέρος του κουτιού, και τα μουστάκια αντιπροσωπεύουν τη διάμεση, την 25η και την 75η εκατοστημόρια, καθώς και τις ελάχιστες και μέγιστες τιμές, αντίστοιχα.
Οι δείκτες Shannon για τον ανθρακούχο χάλυβα, τον χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο και τον χυτοσίδηρο ήταν παρόμοιοι με εκείνους για τα δείγματα νερού (Εικ. 4α). Αντίθετα, οι δείκτες Shannon των δειγμάτων ανοξείδωτου χάλυβα είναι σημαντικά υψηλότεροι από εκείνους των διαβρωμένων χαλύβων (τιμές p < 0,05, Σχήμα 4d) και παρόμοιοι με εκείνους των ιζημάτων. Αντίθετα, οι δείκτες Shannon των δειγμάτων ανοξείδωτου χάλυβα είναι σημαντικά υψηλότεροι από εκείνους των διαβρωμένων χαλύβων (p-τιμές < 0,05, Σχήμα 4δ) και παρόμοιοι με αυτούς των ιζημάτων. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у корродированных сталей (σημασία p <0,05, рис. 4d), και αναλογικοί δείκτης отложени. Αντίθετα, οι δείκτες Shannon των δειγμάτων ανοξείδωτου χάλυβα είναι σημαντικά υψηλότεροι από αυτούς των διαβρωμένων χαλύβων (p-τιμές < 0,05, Σχήμα 4δ) και είναι παρόμοιοι με τους δείκτες εναπόθεσης.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 корродированной стали (σημασία p <0,05, рис. 4δ), как и у отложений. Αντίθετα, ο δείκτης Shannon των δειγμάτων ανοξείδωτου χάλυβα ήταν σημαντικά υψηλότερος από αυτόν του διαβρωμένου χάλυβα (τιμή p < 0,05, Σχήμα 4d), όπως και η εναπόθεση.Αντίθετα, ο δείκτης Shannon για χάλυβες με 9% Cr κυμαινόταν από 6,95 έως 9,65. Αυτές οι τιμές ήταν πολύ υψηλότερες σε μη διαβρωμένα δείγματα στους 1 και 3 μήνες από ό,τι σε διαβρωμένα δείγματα στους 6, 14 και 22 μήνες (Εικ. 4α). Επιπλέον, οι δείκτες Chao1 και οι παρατηρούμενες OTU των χαλύβων με 9% Cr είναι υψηλότεροι από εκείνους των διαβρωμένων δειγμάτων και των δειγμάτων νερού και χαμηλότεροι από εκείνους των μη διαβρωμένων δειγμάτων και των δειγμάτων ιζημάτων (Εικ. 4b, c), και οι διαφορές είναι στατιστικά σημαντικές (τιμές p < 0,01, Εικ. 4d). Επιπλέον, οι δείκτες Chao1 και οι παρατηρούμενες OTU των χαλύβων 9% Cr είναι υψηλότεροι από εκείνους των διαβρωμένων δειγμάτων και των δειγμάτων νερού και χαμηλότεροι από εκείνους των μη διαβρωμένων δειγμάτων και των δειγμάτων ιζημάτων (Εικ. 4b, c), και οι διαφορές είναι στατιστικά σημαντικές (p-τιμές < 0,01, Εικ. 4d).Επιπλέον, το Chao1 και η παρατηρούμενη OTU των χαλύβων με 9% Cr είναι υψηλότερα από αυτά των διαβρωμένων και υδατικών δειγμάτων και χαμηλότερα από αυτά των μη διαβρωμένων και ιζηματογενών δειγμάτων (Εικ. 4b, c), και οι διαφορές είναι στατιστικά σημαντικές.(p-значения <0,01, рис. 4δ). (τιμές p <0,01, Σχήμα 4δ).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 ， 低于 腐蓚沉积物 （图 图 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0,01 图 图 图 图 图 图 弌 图, , , , 4d . Кроме того, δείκτης Chao1 и наблюдаемые OTU стали со содержанием 9 % Cr были повеќе, чем у корродированных и водных образцов, и ниже, чем у некорродированных и осадочных артименти 4b,cris. (p- значение < 0,01, ris. 4g). Επιπλέον, ο δείκτης Chao1 και η παρατηρούμενη OTU του χάλυβα 9% Cr ήταν υψηλότερες από εκείνες των διαβρωμένων και υδατικών δειγμάτων και χαμηλότερες από εκείνες των μη διαβρωμένων και ιζηματογενών δειγμάτων (Εικ. 4b, c), και η διαφορά ήταν στατιστικά σημαντική (p-τιμή < 0,01, Εικ. 4d).Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η μικροβιακή ποικιλομορφία στα προϊόντα διάβρωσης είναι χαμηλότερη από ό,τι στα βιοφίλμ σε μη διαβρωμένα μέταλλα.
Στο σχήμα 5α φαίνεται ένα διάγραμμα Ανάλυσης Κύριων Συντεταγμένων (PCoA) βασισμένο στην μη σταθμισμένη απόσταση UniFrac για όλα τα δείγματα, με παρατηρήσεις τριών κύριων συστάδων. Οι μικροβιακές κοινότητες στα δείγματα νερού διέφεραν σημαντικά από τις άλλες κοινότητες. Οι μικροβιακές κοινότητες στα ιζήματα περιελάμβαναν επίσης κοινότητες ανοξείδωτου χάλυβα, ενώ ήταν ευρέως διαδεδομένες στα δείγματα διάβρωσης. Αντίθετα, ο χάρτης του χάλυβα με 9% Cr χωρίζεται σε μη διαβρωμένες και διαβρωμένες συστάδες. Κατά συνέπεια, οι μικροβιακές κοινότητες σε μεταλλικές επιφάνειες και προϊόντα διάβρωσης διαφέρουν σημαντικά από αυτές στο νερό.
Διάγραμμα ανάλυσης κύριων συντεταγμένων (PCoA) με βάση τις μη σταθμισμένες αποστάσεις UniFrac σε όλα τα δείγματα (α), νερό (β) και μέταλλα (γ). Οι κύκλοι επισημαίνουν κάθε συστάδα. Οι τροχιές αναπαρίστανται από γραμμές που συνδέουν τις περιόδους δειγματοληψίας σε σειρά. 1 μέτρο, 1 μήνας· 3 μέτρα, 3 μήνες· 6 μέτρα, 6 μήνες· 14 μέτρα, 14 μήνες· 22 μέτρα, 22 μήνες· S, ASTM A283· SP, ASTM A109, κατάσταση 4/5· FC, ASTM A395· B, ASTM A179· 1C, χάλυβας 1% Cr· χάλυβας 3C, χάλυβας 2,25% Cr· χάλυβας 9C, χάλυβας 9% Cr· S6, ανοξείδωτος χάλυβας 316· S8, ανοξείδωτος χάλυβας τύπου 304.
Όταν ταξινομήθηκαν με χρονολογική σειρά, τα διαγράμματα PCoA των δειγμάτων νερού ήταν σε κυκλική διάταξη (Εικ. 5β). Αυτή η κυκλική μετάβαση μπορεί να αντανακλά εποχιακές αλλαγές.
Επιπλέον, παρατηρήθηκαν μόνο δύο συστάδες (διαβρωμένες και μη διαβρωμένες) στα διαγράμματα PCoA των μεταλλικών δειγμάτων, όπου (με εξαίρεση τον χάλυβα με 9% χρώμιο) παρατηρήθηκε επίσης μετατόπιση της μικροβιακής κοινότητας από 1 σε 22 μήνες (Εικ. 5c). Επιπλέον, επειδή οι μεταβάσεις στα διαβρωμένα δείγματα ήταν μεγαλύτερες από ό,τι στα μη διαβρωμένα δείγματα, υπήρξε συσχέτιση μεταξύ των αλλαγών στις μικροβιακές κοινότητες και της εξέλιξης της διάβρωσης. Σε δείγματα χάλυβα με 9% Cr, αποκαλύφθηκαν δύο τύποι μικροβιακών κοινοτήτων: σημεία στον 1 και 6 μήνες, που βρίσκονται κοντά σε ανοξείδωτο χάλυβα, και άλλα (3, 14 και 22 μήνες), που βρίσκονται σε σημεία κοντά σε διαβρωμένο χάλυβα. 1 μήνα και τα κουπόνια που χρησιμοποιήθηκαν για την εξαγωγή DNA στους 6 μήνες δεν ήταν διαβρωμένα, ενώ τα κουπόνια στους 3, 14 και 22 μήνες ήταν διαβρωμένα (Συμπληρωματικό Σχήμα 1). Επομένως, οι μικροβιακές κοινότητες στα διαβρωμένα δείγματα διέφεραν από εκείνες στο νερό, τα ιζήματα και τα μη διαβρωμένα δείγματα και άλλαζαν καθώς προχωρούσε η διάβρωση.
Οι κύριοι τύποι μικροβιακών κοινοτήτων που παρατηρήθηκαν σε δείγματα νερού ήταν Proteobacteria (30,1–73,5%), Bacteroidetes (6,3–48,6%), Planctomycetota (0,4–19,6%) και Actinobacteria (0–17,7%), η σχετική τους αφθονία ποικίλλει από δείγμα σε δείγμα (Εικ. 6), για παράδειγμα, η σχετική αφθονία των Bacteroidetes στο νερό της λίμνης ήταν υψηλότερη από ό,τι στο αφηρημένο νερό. Αυτή η διαφορά μπορεί να επηρεαστεί από τον χρόνο παραμονής του νερού στη δεξαμενή υπερχείλισης. Αυτοί οι τύποι παρατηρήθηκαν επίσης σε δείγματα ιζημάτων πυθμένα, αλλά η σχετική τους αφθονία διέφερε σημαντικά από αυτή στα δείγματα νερού. Επιπλέον, η σχετική περιεκτικότητα σε Acidobacteriota (8,7–13,0%), Chloroflexi (8,1–10,2%), Nitrospirota (4,2–4,4%) και Desulfobacteriota (1,5–4,4%) %) ήταν υψηλότερη από ό,τι στα δείγματα νερού. Δεδομένου ότι σχεδόν όλα τα είδη Desulfobacteriota είναι SRB37, το περιβάλλον στο ίζημα πρέπει να είναι αναερόβιο. Παρόλο που τα Desulfobacterota πιθανώς επηρεάζουν τη διάβρωση, ο κίνδυνος θα πρέπει να είναι εξαιρετικά χαμηλός επειδή η σχετική τους περιεκτικότητα στο νερό της πισίνας είναι <0,04%. Παρόλο που τα Desulfobacterota πιθανώς επηρεάζουν τη διάβρωση, ο κίνδυνος θα πρέπει να είναι εξαιρετικά χαμηλός επειδή η σχετική τους περιεκτικότητα στο νερό της πισίνας είναι <0,04%. Hotya Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, ρίσκο πρέπει να είναι πολύ χαμηλό, поскольку и относительное содержание во вода бассейна αποτελείται από <0,04%. Παρόλο που τα Desulfobacterota μπορεί να έχουν επίδραση στη διάβρωση, ο κίνδυνος θα πρέπει να είναι εξαιρετικά χαμηλός, καθώς η σχετική τους αφθονία στο νερό της πισίνας είναι <0,04%.尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池水中们在池水中繄%40. <0,04%. Ο τύπος Desulfobacillus μπορεί να είναι πολύ μικρός, ο κίνδυνος να είναι μικρότερος, να μην είναι μικρότερος από 0,04%. Παρόλο που ο τύπος Desulfobacillus μπορεί να επηρεάσει τη διάβρωση, ο κίνδυνος θα πρέπει να είναι εξαιρετικά χαμηλός, καθώς η σχετική αφθονία τους στο νερό της πισίνας είναι <0,04%.
Τα RW και Air αντιπροσωπεύουν δείγματα νερού από την υδροληψία και τη λεκάνη, αντίστοιχα. Τα Sediment-C, -E, -W είναι δείγματα ιζημάτων που λαμβάνονται από το κέντρο του πυθμένα της λεκάνης, καθώς και από την ανατολική και δυτική πλευρά. 1 μέτρο, 1 μήνας· 3 μέτρα, 3 μήνες· 6 μέτρα, 6 μήνες· 14 μέτρα, 14 μήνες· 22 μέτρα, 22 μήνες· S, ASTM A283· SP, ASTM A109, κατάσταση 4/5· FC, ASTM A395· B, ASTM A179· 1C, χάλυβας 1% Cr· χάλυβας 3C, χάλυβας 2,25% Cr· χάλυβας 9C, χάλυβας 9% Cr· S6, ανοξείδωτος χάλυβας 316· S8, ανοξείδωτος χάλυβας τύπου 304.
Σε επίπεδο γένους, παρατηρήθηκε ελαφρώς υψηλότερο ποσοστό (6–19%) μη ταξινομημένων βακτηρίων που ανήκουν στην οικογένεια Trichomonadaceae, καθώς και Neosphingosine, Pseudomonas και Flavobacterium, σε όλες τις εποχές. Ως δευτερεύοντα κύρια συστατικά, τα μερίδιά τους ποικίλλουν (Εικ. 1). . 7α και β). Στους παραποτάμους, η σχετική αφθονία των Flavobacterium, Pseudovibrio και Rhodoferrobacter ήταν υψηλότερη μόνο τον χειμώνα. Ομοίως, παρατηρήθηκε υψηλότερη περιεκτικότητα σε Pseudovibrio και Flavobacterium στο χειμερινό νερό της λεκάνης. Έτσι, οι μικροβιακές κοινότητες στα δείγματα νερού ποίκιλαν ανάλογα με την εποχή, αλλά δεν υπέστησαν δραστικές αλλαγές κατά την περίοδο μελέτης.
α Νερό εισαγωγής, β Νερό πισίνας, γ ASTM A283, δ ASTM A109 θερμοκρασία #4/5, ε ASTM A179, στ ASTM A395, g 1% Cr, h 2,25% Cr, και i 9% Cr χάλυβας, j Τύπος-316 και ανοξείδωτος χάλυβας K-304.
Τα πρωτεοβακτήρια ήταν τα κύρια συστατικά σε όλα τα δείγματα, αλλά η σχετική αφθονία τους στα διαβρωμένα δείγματα μειώθηκε καθώς προχωρούσε η διάβρωση (Εικ. 6). Στα δείγματα ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 και 1% και 2,25% Cr, η σχετική αφθονία των πρωτεοβακτηρίων μειώθηκε από 89,1%, 85,9%, 89,6%, 79,5%, 84,8%, 83,8% σε 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% και 31,3% αντίστοιχα. Αντίθετα, οι σχετικές αφθονίες των Desulfobacterota αυξάνονται σταδιακά από <0,1% σε 12,5–45,9% με την πρόοδο της διάβρωσης. Αντίθετα, οι σχετικές αφθονίες των Desulfobacterota αυξάνονται σταδιακά από <0,1% σε 12,5–45,9% με την πρόοδο της διάβρωσης. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% έως 12,5–45,9% по мере развития корозии. Αντιθέτως, η σχετική αφθονία του Desulfobacterota αυξάνεται σταδιακά από <0,1% σε 12,5–45,9% καθώς εξελίσσεται η διάβρωση.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 με <0,1% έως 12,5–45,9% по мере развития корозии. Αντίθετα, η σχετική αφθονία του Desulfobacillus αυξήθηκε σταδιακά από <0,1% σε 12,5–45,9% καθώς προχωρούσε η διάβρωση.Έτσι, καθώς η διάβρωση προχωρούσε, το Proteobactereira αντικαταστάθηκε από το Desulfobacterota.
Αντίθετα, τα βιοφίλμ σε μη διαβρωμένο ανοξείδωτο χάλυβα περιείχαν τις ίδιες αναλογίες διαφορετικών βακτηρίων. Πρωτεοβακτήρια (29,4–34,1%), Πλαγκτομύκητες (11,7–18,8%), Νιτροσπιροτά (2,9–20,9%), Οξιδοβακτηριότα (8,6–18,8%), Βακτηροειδή (3,1–9,2%) και Χλωροφλέγκια (2,1–8,8%). Διαπιστώθηκε ότι η αναλογία των Νιτροσπιροτά στα δείγματα ανοξείδωτου χάλυβα αυξήθηκε σταδιακά (Εικ. 6). Αυτές οι αναλογίες είναι παρόμοιες με εκείνες στα δείγματα ιζημάτων, οι οποίες αντιστοιχούν στο διάγραμμα PCoA που φαίνεται στο Σχήμα 5α.
Σε δείγματα χάλυβα που περιείχαν 9% Cr, παρατηρήθηκαν δύο τύποι μικροβιακών κοινοτήτων: οι μικροβιακές κοινότητες 1 μηνός και 6 μηνών ήταν παρόμοιες με εκείνες στα δείγματα ιζημάτων πυθμένα, ενώ η αναλογία των πρωτεοβακτηρίων στα δείγματα διάβρωσης 3, 14 και 22 αυξήθηκε σημαντικά. Επιπλέον, αυτές οι δύο μικροβιακές κοινότητες στα δείγματα χάλυβα 9% Cr αντιστοιχούσαν σε διαχωρισμένες συστάδες στο διάγραμμα PCoA που φαίνεται στο Σχήμα 5c.
Σε επίπεδο γένους, παρατηρήθηκαν >2000 OTU που περιείχαν μη αντιστοιχισμένα βακτήρια και αρχαία. Σε επίπεδο γένους, παρατηρήθηκαν >2000 OTU που περιείχαν μη αντιστοιχισμένα βακτήρια και αρχαία.Σε επίπεδο γένους, έχουν παρατηρηθεί πάνω από 2000 OTU που περιέχουν άγνωστα βακτήρια και αρχαία.Σε επίπεδο γένους, έχουν παρατηρηθεί πάνω από 2000 OTU που περιέχουν μη καθορισμένα βακτήρια και αρχαία. Μεταξύ αυτών, εστιάσαμε σε 10 OTU με υψηλό πληθυσμό σε κάθε δείγμα. Αυτό καλύπτει 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% και 21,8-45,1% σε ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, χάλυβες Cr 1%, 2,25% και 9% και ανοξείδωτους χάλυβες Τύπου 316 και -304.
Σχετικά υψηλή περιεκτικότητα σε αποχλωριωμένους μονόλιθους με οξειδωτικές ιδιότητες Fe(II) έχει παρατηρηθεί σε δείγματα διάβρωσης όπως ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 και σε χάλυβες με 1% και 2,25% Cr σε πρώιμο στάδιο διάβρωσης (1 μήνας και 3 μήνες, Σχήμα 7c-h). Η αναλογία των Dechloromonas μειώθηκε με την πάροδο του χρόνου, γεγονός που αντιστοιχούσε στη μείωση των Proteobacteria (Σχήμα 6). Επιπλέον, οι αναλογίες της Δεχλωρομονάδας στις βιοφίλμ των μη διαβρωμένων δειγμάτων είναι <1%. Επιπλέον, οι αναλογίες της Δεχλωρομονάδας στις βιοφίλμ των μη διαβρωμένων δειγμάτων είναι <1%. Кроме того, доля Dechloromonas в биопленках на некорродированных образцах составляет <1%. Επιπλέον, η αναλογία του Dechloromonas σε βιοφίλμ σε μη διαβρωμένα δείγματα είναι <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%. Επιπλέον, η αναλογία της Δεχλωρομονάδας στο βιοφίλμ των μη διαβρωμένων δειγμάτων ήταν <1%.Επομένως, μεταξύ των προϊόντων διάβρωσης, η Δεχλωρομονάδα εμπλουτίζεται σημαντικά σε πρώιμο στάδιο της διάβρωσης.
Αντίθετα, στα ASTM A179, ASTM A109 με σκληρυμένο χάλυβα #4/5, ASTM A179, ASTM A395 και σε χάλυβες με 1% και 2,25% Cr, η αναλογία των ειδών SRB Desulfovibrio αυξήθηκε τελικά μετά από 14 και 22 μήνες (Εικ. 7c–h). Το Desulfovibrion ήταν πολύ χαμηλό ή δεν ανιχνεύθηκε στα πρώιμα στάδια της διάβρωσης, σε δείγματα νερού (Εικ. 7a, b) και σε μη διαβρωμένα βιοφίλμ (Εικ. 7j, j). Αυτό υποδηλώνει έντονα ότι το Desulfovibrio προτιμά το περιβάλλον των σχηματιζόμενων προϊόντων διάβρωσης, αν και δεν επηρεάζει τη διάβρωση στα πρώιμα στάδια της διάβρωσης.
Βακτήρια που μειώνουν τον Fe(III) (RRB), όπως τα Geobacter και Geothrix, βρέθηκαν σε προϊόντα διάβρωσης στα μεσαία στάδια της διάβρωσης (6 και 14 μήνες), αλλά το ποσοστό των όψιμων (22 μήνες) σταδίων διάβρωσης είναι υψηλότερο σε αυτά, σχετικά χαμηλό (Εικ. 7c, eh). Το γένος Sideroxydans με ιδιότητες οξείδωσης Fe(II) έδειξε παρόμοια συμπεριφορά (Εικ. 7f), επομένως το ποσοστό των FeOB, IRB και SRB ήταν υψηλότερο μόνο στα διαβρωμένα δείγματα. Αυτό υποδηλώνει έντονα ότι οι αλλαγές σε αυτές τις μικροβιακές κοινότητες σχετίζονται με την πρόοδο της διάβρωσης.
Σε χάλυβα με 9% Cr που διαβρώθηκε μετά από 3, 14 και 22 μήνες, παρατηρήθηκε υψηλότερο ποσοστό μελών της οικογένειας Beggiatoacea (8,5–19,6%), τα οποία μπορούν να εμφανίσουν ιδιότητες οξείδωσης του θείου, και παρατηρήθηκαν σιδεροξειδάνες (8,4–13,7%) (Εικ. 1). ). 7i) Επιπλέον, το Thiomonas, ένα βακτήριο οξείδωσης του θείου (SOB), βρέθηκε σε μεγαλύτερους αριθμούς (3,4% και 8,8%) στους 3 και 14 μήνες. Αντίθετα, τα βακτήρια που μειώνουν τα νιτρικά Nitrospira (12,9%) παρατηρήθηκαν σε μη διαβρωμένα δείγματα 6 μηνών. Αυξημένο ποσοστό Nitrospira παρατηρήθηκε επίσης σε βιοφίλμ σε ανοξείδωτο χάλυβα μετά από εμβάπτιση (Εικ. 7j,k). Έτσι, οι μικροβιακές κοινότητες των μη διαβρωμένων χαλύβων 9% Cr 1 και 6 μηνών ήταν παρόμοιες με εκείνες των βιοφίλμ από ανοξείδωτο χάλυβα. Επιπλέον, οι μικροβιακές κοινότητες χάλυβα με 9% χρώμιο που διαβρώθηκαν στους 3, 14 και 22 μήνες διέφεραν από τα προϊόντα διάβρωσης των χαλύβων άνθρακα και χαμηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο και του χυτοσιδήρου.
Η ανάπτυξη διάβρωσης είναι συνήθως πιο αργή στο γλυκό νερό από ό,τι στο θαλασσινό νερό, επειδή η συγκέντρωση ιόντων χλωρίου επηρεάζει τη διάβρωση του μετάλλου. Ωστόσο, ορισμένοι ανοξείδωτοι χάλυβες ενδέχεται να διαβρωθούν σε περιβάλλοντα γλυκού νερού38,39. Επιπλέον, αρχικά υποψιάστηκαν την MIC, καθώς είχε παρατηρηθεί προηγουμένως διαβρωμένο υλικό στην πισίνα γλυκού νερού που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή τη μελέτη. Σε μακροχρόνιες μελέτες εμβάπτισης, παρατηρήθηκαν διάφορες μορφές διάβρωσης, τρεις τύποι μικροβιακών κοινοτήτων και μια αλλαγή στις μικροβιακές κοινότητες στα προϊόντα διάβρωσης.
Το μέσο γλυκού νερού που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή τη μελέτη είναι μια κλειστή δεξαμενή για τεχνικό νερό που λαμβάνεται από ένα ποτάμι με σχετικά σταθερή χημική σύνθεση και εποχιακή μεταβολή στη θερμοκρασία του νερού που κυμαίνεται από 9 έως 23 °C. Επομένως, οι εποχιακές διακυμάνσεις στις μικροβιακές κοινότητες στα δείγματα νερού μπορεί να σχετίζονται με αλλαγές στη θερμοκρασία. Επιπλέον, η μικροβιακή κοινότητα στο νερό της πισίνας ήταν κάπως διαφορετική από αυτή στο νερό εισόδου (Εικ. 5β). Το νερό στην πισίνα αναπληρώνεται συνεχώς λόγω υπερχείλισης. Κατά συνέπεια, το DO παρέμεινε στα ~8,2 ppm ακόμη και σε ενδιάμεσα βάθη μεταξύ της επιφάνειας της λεκάνης και του πυθμένα. Αντίθετα, το περιβάλλον του ιζήματος θα πρέπει να είναι αναερόβιο, καθώς καθιζάνει και παραμένει στον πυθμένα της δεξαμενής, και η μικροβιακή χλωρίδα σε αυτό (όπως η CRP) θα πρέπει επίσης να διαφέρει από τη μικροβιακή χλωρίδα στο νερό (Εικ. 6). Δεδομένου ότι τα κουπόνια στην πισίνα ήταν πιο μακριά από τα ιζήματα, εκτέθηκαν σε γλυκό νερό μόνο κατά τη διάρκεια μελετών εμβάπτισης υπό αερόβιες συνθήκες.
Γενική διάβρωση εμφανίζεται σε ανθρακούχο χάλυβα, χάλυβα χαμηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο και χυτοσίδηρο σε περιβάλλοντα γλυκού νερού (Σχήμα 1) επειδή αυτά τα υλικά δεν είναι ανθεκτικά στη διάβρωση. Ωστόσο, ο ρυθμός διάβρωσης (0,13 mm yr-1) υπό αβιοτικές συνθήκες γλυκού νερού ήταν υψηλότερος από ό,τι σε προηγούμενες μελέτες40 (0,04 mm yr-1) και ήταν συγκρίσιμος με τον ρυθμό διάβρωσης (0,02–0,76 mm yr-1) παρουσία μικροοργανισμών1) Παρόμοια με τις συνθήκες γλυκού νερού40,41,42. Αυτός ο επιταχυνόμενος ρυθμός διάβρωσης είναι χαρακτηριστικό της MIC.
Επιπλέον, μετά από 22 μήνες εμβάπτισης, παρατηρήθηκε εντοπισμένη διάβρωση σε πολλά μέταλλα κάτω από τα προϊόντα διάβρωσης (Εικ. 3). Συγκεκριμένα, ο τοπικός ρυθμός διάβρωσης που παρατηρείται στο ASTM A179 είναι περίπου πέντε φορές ταχύτερος από τη γενική διάβρωση. Αυτή η ασυνήθιστη μορφή διάβρωσης και ο επιταχυνόμενος ρυθμός διάβρωσης έχουν επίσης παρατηρηθεί σε διάβρωση που εμφανίζεται στο ίδιο αντικείμενο. Έτσι, η εμβάπτιση που πραγματοποιήθηκε σε αυτή τη μελέτη αντικατοπτρίζει τη διάβρωση στην πράξη.
Μεταξύ των μελετηθέντων μετάλλων, ο χάλυβας με 9% Cr παρουσίασε την πιο σοβαρή διάβρωση, με βάθος διάβρωσης >1,2 mm, το οποίο είναι πιθανώς ελάχιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση (MIC) λόγω της επιταχυνόμενης διάβρωσης και της ανώμαλης μορφής διάβρωσης. Μεταξύ των μελετηθέντων μετάλλων, ο χάλυβας με 9% Cr παρουσίασε την πιο σοβαρή διάβρωση, με βάθος διάβρωσης >1,2 mm, το οποίο είναι πιθανώς ελάχιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση (MIC) λόγω της επιταχυνόμενης διάβρωσης και της ανώμαλης μορφής διάβρωσης. Среди исследованных металлов сталь со 9% Cr показала наиболее сильную коррозию με υψηλά επίπεδα> 1,2 χλστ. Μεταξύ των μετάλλων που εξετάστηκαν, ο χάλυβας με 9% Cr παρουσίασε την πιο σοβαρή διάβρωση με βάθος διάβρωσης >1,2 mm, το οποίο είναι πιθανώς η ελάχιστη επιτρεπόμενη συγκέντρωση (MIC) λόγω επιταχυνόμενης διάβρωσης και μιας ανώμαλης μορφής διάβρωσης.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 со 9% Cr, με κρυολογήματα >1,2 mm, скорее всего, МИК из-за ускоренных и аномальных μορφώσεις. Μεταξύ των μελετηθέντων μετάλλων, ο χάλυβας με 9% Cr διαβρώθηκε περισσότερο, με βάθος διάβρωσης >1,2 mm, πιθανότατα λόγω MIC λόγω επιταχυνόμενων και ανώμαλων μορφών διάβρωσης.Επειδή ο χάλυβας με 9% Cr χρησιμοποιείται σε εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας, η συμπεριφορά του στη διάβρωση έχει μελετηθεί προηγουμένως43,44, αλλά δεν έχει αναφερθεί προηγουμένως καμία ΕΛΙ για αυτό το μέταλλο. Καθώς πολυάριθμοι μικροοργανισμοί, εκτός από τους υπερθερμόφιλους, είναι ανενεργοί σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας (>100 °C), η MIC σε χάλυβα 9% Cr μπορεί να αγνοηθεί σε τέτοιες περιπτώσεις. Καθώς πολυάριθμοι μικροοργανισμοί, εκτός από τους υπερθερμόφιλους, είναι ανενεργοί σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας (>100 °C), η MIC σε χάλυβα 9% Cr μπορεί να αγνοηθεί σε τέτοιες περιπτώσεις. Поскольку многие μικροοργανισμοί, για исключением гипертермофилов, неактивны высокотемпературной среде (>100 °C), MIK σε στάλι με 9% Cr σε таких случаях не можите да διδάξετε. Δεδομένου ότι πολλοί μικροοργανισμοί, με εξαίρεση τα υπερθερμόφιλα, είναι ανενεργοί σε περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας (>100°C), η ΕΑΠ (Ελάχιστη Ανασταλτική Συστατική Αναστολή) (MIC) σε χάλυβα με 9% Cr μπορεί να αγνοηθεί σε τέτοιες περιπτώσεις.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 颃(>100 °C) Поскольку многие μικροοργανισμοί, crome gipertermofilov, δεν προβλέπονται δραστηριότητες σε υψηλές θερμοκρασίες (>100 °C), MPK σε στάσιο με 9% Cr σε δεδομένα που δεν μπορείτε να διδάξετε. Δεδομένου ότι πολλοί μικροοργανισμοί, εκτός από τους υπερθερμόφιλους, δεν εμφανίζουν δραστηριότητα σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας (>100 °C), η ΕΑΠ (Ελάχιστη Ανασταλτική Συστατική Αναστολή) σε χάλυβα με 9% Cr μπορεί να αγνοηθεί σε αυτή την περίπτωση.Ωστόσο, όταν χρησιμοποιείται χάλυβας 9% Cr σε περιβάλλον μέσης θερμοκρασίας, πρέπει να ληφθούν διάφορα μέτρα για τη μείωση της MIC.
Διάφορες μικροβιακές κοινότητες και οι αλλαγές τους παρατηρήθηκαν σε εναποθέσεις μη διαβρωμένου υλικού και σε προϊόντα διάβρωσης σε βιοφίλμ σε σύγκριση με το νερό, εκτός από την επιταχυνόμενη διάβρωση (Εικ. 5-7), γεγονός που υποδηλώνει έντονα ότι αυτή η διάβρωση είναι ένα μικρόφωνο. Οι Ramirez et al.13 αναφέρουν μια μετάβαση 3 σταδίων (FeOB => SRB/IRB = > SOB) σε ένα θαλάσσιο μικροβιακό οικοσύστημα για διάστημα 6 μηνών, όπου το υδρόθειο που παράγεται από δευτερογενώς εμπλουτισμένο SRB μπορεί τελικά να συμβάλει στον εμπλουτισμό του SOB. Οι Ramirez et al.13 αναφέρουν μια μετάβαση 3 βημάτων (FeOB => SRB/IRB => SOB) σε ένα θαλάσσιο μικροβιακό οικοσύστημα για διάστημα 6 μηνών, όπου το υδρόθειο που παράγεται από δευτερογενώς εμπλουτισμένο SRB μπορεί τελικά να συμβάλει στον εμπλουτισμό του SOB. Ramirez και άλλοι. способствовать обогащению SOB. Οι Ramirez et al.13 αναφέρουν μια τριφασική μετάβαση (FeOB => SRB/IRB => SOB) στο θαλάσσιο μικροβιακό οικοσύστημα σε διάστημα 6 μηνών, όπου το υδρόθειο που παράγεται από τον δευτερογενή εμπλουτισμό SRB μπορεί τελικά να συμβάλει στον εμπλουτισμό SOB. 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/B>S> 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 的 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) ， 其 中 麞变硫化氢 可能 最终 有助于 λυγμός 的富集。 Ramirez και άλλοι. конечном итоге способствовать обогащению SOB. Οι Ramirez et al.13 ανέφεραν μια τριβάθμια μετάβαση (FeOB => SRB/IRB => SOB) στο θαλάσσιο μικροβιακό οικοσύστημα σε διάστημα 6 μηνών, κατά την οποία το υδρόθειο που παράγεται από τον δευτερογενή εμπλουτισμό με SRB μπορεί τελικά να συμβάλει στον εμπλουτισμό με SOB.Οι McBeth και Emerson36 ανέφεραν πρωτογενή εμπλουτισμό σε FeOB. Ομοίως, σε αυτή τη μελέτη παρατηρείται εμπλουτισμός με FeOB κατά την πρώιμη φάση διάβρωσης, αλλά οι μικροβιακές αλλαγές με την εξέλιξη της διάβρωσης που παρατηρούνται στους χάλυβες άνθρακα και 1% και 2,25% Cr και στον χυτοσίδηρο σε διάστημα 22 μηνών είναι FeOB => IRB = > SRB (Εικ. 7 και 8). Ομοίως, σε αυτή τη μελέτη παρατηρείται εμπλουτισμός με FeOB κατά την πρώιμη φάση διάβρωσης, αλλά οι μικροβιακές αλλαγές με την εξέλιξη της διάβρωσης που παρατηρούνται στους χάλυβες άνθρακα και 1% και 2,25% Cr και στον χυτοσίδηρο σε διάστημα 22 μηνών είναι FeOB => IRB => SRB (Εικ. 7 και 8). Точно так же в этом исследовании наблюдается обогащение FeOB σε ραννεϊ στάδια διορθώσεις, αλλά μικροβνύε παραλλαγές μετά μέρε προγραμ. месяцев, представляют собой FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 и 8). Ομοίως, σε αυτή τη μελέτη παρατηρείται εμπλουτισμός σε FeOB σε πρώιμο στάδιο της διάβρωσης, αλλά οι μικροβιακές αλλαγές καθώς η διάβρωση εξελίσσεται, που παρατηρούνται σε χάλυβες άνθρακα και χάλυβες με 1% και 2,25% Cr και χυτοσίδηρο σε διάστημα 22 μηνών, είναι FeOB => IRB => SRB (Σχήματα 7 και 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% 和2,25% 迥 钊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7 咼同样 ， 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 ， 但 碳 和 和 2.2% 和 迶2% 和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） Analogichnыm образом, в этом исследовании наблюдалось обогащение FeOB σε rannih stadyyah corrosions, no microbiologiческие изменения, наблюдаемые в углеродих и 1% και 2,25% Cr σταδιακά, αλλά были FeOB => IRB => SRB (рис. 7 и 8). Ομοίως, σε αυτή τη μελέτη παρατηρήθηκε εμπλουτισμός με FeOB στα πρώιμα στάδια της διάβρωσης, αλλά οι μικροβιολογικές αλλαγές που παρατηρήθηκαν σε χάλυβες άνθρακα και χάλυβες με 1% και 2,25% Cr και χυτοσίδηρο σε διάστημα 22 μηνών ήταν FeOB => IRB => SRB (Εικ. 7 και 8).Τα SRB μπορούν εύκολα να συσσωρευτούν σε περιβάλλοντα με θαλασσινό νερό λόγω υψηλών συγκεντρώσεων θειικών ιόντων, αλλά ο εμπλουτισμός τους σε περιβάλλοντα γλυκού νερού καθυστερεί από χαμηλές συγκεντρώσεις θειικών ιόντων. Ο εμπλουτισμός SRB στο θαλασσινό νερό έχει αναφερθεί συχνά10,12,45.
α Οργανικός άνθρακας και άζωτο μέσω του ενεργειακού μεταβολισμού που εξαρτάται από τον Fe(II) οξείδιο του σιδήρου (κόκκινα [Dechloromonas sp.] και πράσινα [Sideroxydans sp.] κύτταρα) και βακτήρια που μειώνουν τον Fe(III) (γκρίζα κύτταρα [Geothrix sp. και Geobacter sp.]) σε πρώιμο στάδιο της διάβρωσης, στη συνέχεια αναερόβια βακτήρια που μειώνουν τα θειικά άλατα (SRP) και ετερότροφοι μικροοργανισμοί εμπλουτίζουν το ώριμο στάδιο της διάβρωσης καταναλώνοντας τη συσσωρευμένη οργανική ύλη. β Αλλαγές στις μικροβιακές κοινότητες σε μέταλλα ανθεκτικά στη διάβρωση. Τα ιώδη, μπλε, κίτρινα και λευκά κύτταρα αντιπροσωπεύουν βακτήρια από τις οικογένειες Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea και άλλα, αντίστοιχα.
Όσον αφορά τις αλλαγές στην μικροβιακή κοινότητα και τον πιθανό εμπλουτισμό με SRB, το FeOB είναι κρίσιμο στο πρώιμο στάδιο της διάβρωσης και το Dechloromonas μπορεί να λάβει την ενέργεια ανάπτυξής του από την οξείδωση Fe(II). Οι μικροοργανισμοί μπορούν να επιβιώσουν σε μέσα που περιέχουν ιχνοστοιχεία, αλλά δεν θα αναπτυχθούν εκθετικά. Ωστόσο, η δεξαμενή κατάδυσης που χρησιμοποιείται σε αυτή τη μελέτη είναι μια λεκάνη υπερχείλισης, με εισροή 20 m3/h, η οποία παρέχει συνεχώς ιχνοστοιχεία που περιέχουν ανόργανα ιόντα. Στα πρώιμα στάδια της διάβρωσης, ιόντα σιδήρου απελευθερώνονται από τον ανθρακούχο χάλυβα και τον χυτοσίδηρο και τα FeOB (όπως το Dechloromonas) τα χρησιμοποιούν ως πηγή ενέργειας. Ίχνη άνθρακα, φωσφορικών και αζώτου που απαιτούνται για την ανάπτυξη των κυττάρων πρέπει να υπάρχουν στο νερό διεργασίας με τη μορφή οργανικών και ανόργανων ουσιών. Επομένως, σε αυτό το περιβάλλον γλυκού νερού, το FeOB αρχικά εμπλουτίζεται σε μεταλλικές επιφάνειες όπως ο ανθρακούχος χάλυβας και ο χυτοσίδηρος. Στη συνέχεια, τα IRB μπορούν να αναπτυχθούν και να χρησιμοποιήσουν οργανική ύλη και οξείδια του σιδήρου ως πηγές ενέργειας και τελικούς δέκτες ηλεκτρονίων, αντίστοιχα. Σε ώριμα προϊόντα διάβρωσης, θα πρέπει να δημιουργηθούν αναερόβιες συνθήκες εμπλουτισμένες με άζωτο λόγω του μεταβολισμού του FeOB και του IRB. Επομένως, το SRB μπορεί να αναπτυχθεί γρήγορα και να αντικαταστήσει το FeOB και το IRB (Εικ. 8α).
Πρόσφατα, οι Tang et al. ανέφεραν διάβρωση ανοξείδωτου χάλυβα από Geobacter ferroreducens σε περιβάλλοντα γλυκού νερού λόγω άμεσης μεταφοράς ηλεκτρονίων από σίδηρο σε μικρόβια46. Λαμβάνοντας υπόψη την ηλεκτρομαγνητική μικροσκοπία (EMIC), η συμβολή μικροοργανισμών με ιδιότητες EET είναι κρίσιμη. Τα SRB, FeOB και IRB είναι τα κύρια μικροβιακά είδη στα προϊόντα διάβρωσης σε αυτή τη μελέτη, τα οποία θα πρέπει να έχουν χαρακτηριστικά EET. Επομένως, αυτοί οι ηλεκτροχημικά ενεργοί μικροοργανισμοί μπορούν να συμβάλουν στη διάβρωση μέσω EET, και η σύνθεση της κοινότητάς τους αλλάζει υπό την επίδραση διαφόρων ιοντικών ειδών καθώς σχηματίζονται προϊόντα διάβρωσης. Αντίθετα, η μικροβιακή κοινότητα στον χάλυβα με 9% Cr διέφερε από άλλους χάλυβες (Εικ. 8b). Μετά από 14 μήνες, εκτός από τον εμπλουτισμό με FeOB, εμπλουτίστηκαν επίσης, όπως τα Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea και Thiomonas (Εικ. 7i). Αυτή η αλλαγή είναι σημαντικά διαφορετική από αυτή άλλων διαβρωτικών υλικών, όπως ο χάλυβας άνθρακα, και μπορεί να επηρεαστεί από ιόντα πλούσια σε χρώμιο που διαλύονται κατά τη διάρκεια της διάβρωσης. Αξίζει να σημειωθεί ότι η Thiomonas δεν έχει μόνο ιδιότητες οξείδωσης του θείου, αλλά και ιδιότητες οξείδωσης Fe(II), σύστημα EET και ανοχή σε βαρέα μέταλλα48,49. Μπορούν να εμπλουτιστούν λόγω της οξειδωτικής δράσης του Fe(II) ή/και της άμεσης κατανάλωσης ηλεκτρονίων μετάλλων. Σε προηγούμενη μελέτη, παρατηρήθηκε σχετικά υψηλή αφθονία Beggiatoacea σε βιοφίλμ σε Cu χρησιμοποιώντας ένα ασυνεχές σύστημα παρακολούθησης βιοφίλμ, γεγονός που υποδηλώνει ότι αυτά τα βακτήρια μπορεί να είναι ανθεκτικά σε τοξικά μέταλλα όπως Cu και Cr. Ωστόσο, η πηγή ενέργειας που χρειάζεται η Beggiatoacea για να αναπτυχθεί σε αυτό το περιβάλλον είναι άγνωστη.
Αυτή η μελέτη αναφέρει αλλαγές στις μικροβιακές κοινότητες κατά τη διάρκεια της διάβρωσης σε περιβάλλοντα γλυκού νερού. Στο ίδιο περιβάλλον, οι μικροβιακές κοινότητες διέφεραν ως προς τον τύπο του μετάλλου. Επιπλέον, τα αποτελέσματά μας επιβεβαιώνουν τη σημασία του FeOB στα πρώιμα στάδια της διάβρωσης, καθώς ο μεταβολισμός ενέργειας των μικροβίων που εξαρτάται από τον σίδηρο προάγει τον σχηματισμό ενός περιβάλλοντος πλούσιου σε θρεπτικά συστατικά που ευνοείται από άλλους μικροοργανισμούς όπως το SRB. Προκειμένου να μειωθεί η MIC σε περιβάλλοντα γλυκού νερού, ο εμπλουτισμός με FeOB και IRB πρέπει να περιοριστεί.
Σε αυτή τη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν εννέα μέταλλα και υποβλήθηκαν σε επεξεργασία σε μπλοκ διαστάσεων 50 × 20 × 1–5 mm (πάχος για χάλυβα ASTM 395 και 1%, 2,25% και 9% Cr: 5 mm· πάχος για ASTM A283 και ASTM A179: 3 mm). mm· ASTM A109 Temper 4/5 και ανοξείδωτος χάλυβας τύπου 304 και 316, πάχος: 1 mm), με δύο οπές 4 mm. Οι χάλυβες χρωμίου γυαλίστηκαν με γυαλόχαρτο και άλλα μέταλλα γυαλίστηκαν με γυαλόχαρτο 600 grit πριν από την εμβάπτιση. Όλα τα δείγματα υποβλήθηκαν σε υπερήχους με αιθανόλη 99,5%, ξηράνθηκαν και ζυγίστηκαν. Δέκα δείγματα από κάθε μέταλλο χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό του ρυθμού διάβρωσης και την ανάλυση του μικροβιώματος. Κάθε δείγμα στερεώθηκε με σκάλα με ράβδους και διαχωριστικά PTFE (φ 5 × 30 mm, Συμπληρωματικό Σχήμα 2).
Η πισίνα έχει όγκο 1100 κυβικά μέτρα και βάθος περίπου 4 μέτρα. Η εισροή νερού ήταν 20 m3 h-1, η υπερχείλιση απελευθερώθηκε και η ποιότητα του νερού δεν παρουσίασε εποχιακές διακυμάνσεις (Συμπληρωματικό Σχήμα 3). Η σκάλα δειγματοληψίας κατεβαίνει σε ένα χαλύβδινο σύρμα 3 μέτρων που αιωρείται στη μέση της δεξαμενής. Δύο σετ σκαλών αφαιρέθηκαν από την πισίνα στους 1, 3, 6, 14 και 22 μήνες. Δείγματα από τη μία σκάλα χρησιμοποιήθηκαν για τη μέτρηση της απώλειας βάρους και τον υπολογισμό των ρυθμών διάβρωσης, ενώ δείγματα από μια άλλη σκάλα χρησιμοποιήθηκαν για ανάλυση μικροβιώματος. Το διαλυμένο οξυγόνο στη δεξαμενή βύθισης μετρήθηκε κοντά στην επιφάνεια και τον πυθμένα, καθώς και στη μέση, χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα διαλυμένου οξυγόνου (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, USA).
Τα προϊόντα διάβρωσης και οι βιοφίλμ από τα δείγματα απομακρύνθηκαν με ξύσιμο με πλαστικό ξύστρα ή σκούπισμα με βαμβάκι και στη συνέχεια καθαρίστηκαν σε αιθανόλη 99,5% χρησιμοποιώντας υπερηχητικό λουτρό. Στη συνέχεια, τα δείγματα βυθίστηκαν σε διάλυμα Clark σύμφωνα με το ASTM G1-0351. Όλα τα δείγματα ζυγίστηκαν μετά την ολοκλήρωση της ξήρανσης. Υπολογίστε τον ρυθμό διάβρωσης (mm/έτος) για κάθε δείγμα χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
όπου K είναι μια σταθερά (8,76 × 104), T είναι ο χρόνος έκθεσης (h), A είναι η συνολική επιφάνεια (cm2), W είναι η απώλεια μάζας (g), D είναι η πυκνότητα (g cm–3).
Μετά τη ζύγιση των δειγμάτων, ελήφθησαν τρισδιάστατες εικόνες αρκετών δειγμάτων χρησιμοποιώντας ένα τρισδιάστατο μικροσκόπιο λέιζερ μέτρησης (LEXT OLS4000, Olympus, Τόκιο, Ιαπωνία).