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En ambientes de agua dulce, se observa con frecuencia corrosión acelerada de aceros al carbono e inoxidables. Aquí se realizó un estudio de buceo en tanque de agua dulce de 22 meses utilizando nueve grados de acero. Se observó corrosión acelerada en aceros al carbono y al cromo y hierro fundido, mientras que en el acero inoxidable no se observó corrosión visible incluso después de 22 meses. Un análisis de la comunidad microbiana mostró que durante la corrosión general, las bacterias oxidantes de Fe(II) se enriquecieron en la etapa temprana de corrosión, las bacterias reductoras de Fe(III), en la etapa de desarrollo de la corrosión, y las bacterias reductoras de sulfato, en la etapa de corrosión. etapa en la etapa final de corrosión del producto. Por el contrario, las bacterias Beggiatocaea fueron especialmente numerosas en acero con 9% de Cr sometido a corrosión localizada. Estas composiciones de comunidades microbianas también difirieron de las de las muestras de agua y sedimento del fondo. Por lo tanto, a medida que progresa la corrosión, la comunidad microbiana experimenta cambios drásticos, y el metabolismo energético microbiano dependiente del hierro crea un ambiente que puede enriquecer a otros microorganismos.
Los metales pueden deteriorarse y corroerse debido a diversos factores ambientales físicos y químicos, como el pH, la temperatura y la concentración de iones. Las condiciones ácidas, las altas temperaturas y las concentraciones de cloruro afectan particularmente la corrosión de los metales1,2,3. Los microorganismos en entornos naturales y construidos a menudo influyen en el desgaste y la corrosión de los metales, un comportamiento que se expresa como corrosión microbiana (CMI)4,5,6,7,8. La CMI se encuentra frecuentemente en entornos como tuberías interiores y tanques de almacenamiento, en grietas de metales y en el suelo, donde aparece repentinamente y se desarrolla rápidamente. Por lo tanto, el monitoreo y la detección temprana de la CMI son muy difíciles, por lo que el análisis de CMI generalmente se lleva a cabo después de la corrosión. Se han reportado numerosos estudios de casos de CMI en los que se encontraron frecuentemente bacterias reductoras de sulfato (BRS) en productos de corrosión9,10,11,12,13. Sin embargo, aún no está claro si las BRS contribuyen al inicio de la corrosión, ya que su detección se basa en análisis posteriores a la corrosión.
Recientemente, además de las bacterias oxidantes de yodo21, se han reportado varios microorganismos degradadores de hierro, como SRB degradadores de hierro14, metanógenos15,16,17, bacterias reductoras de nitrato18, bacterias oxidantes de hierro19 y acetógenos20. En condiciones de laboratorio anaeróbicas o microaeróbicas, la mayoría de ellos corroen el hierro de valencia cero y el acero al carbono. Además, sus mecanismos de corrosión sugieren que los metanógenos y SRB corrosivos de hierro promueven la corrosión al obtener electrones del hierro de valencia nula mediante hidrogenasas extracelulares y citocromos multihemo, respectivamente22,23. Las MIC se dividen en dos tipos: (i) MIC química (CMIC), que es corrosión indirecta por especies producidas microbianamente, y (ii) MIC eléctrica (EMIC), que es corrosión directa por agotamiento de electrones del metal24. La EMIC facilitada por transferencia de electrones extracelular (EET) es de gran interés porque los microorganismos con propiedades EET causan una corrosión más rápida que los microorganismos sin EET. Mientras que la respuesta limitante de la velocidad de CMIC en condiciones anaeróbicas es la producción de H2 mediante reducción de protones (H+), EMIC procede a través del metabolismo EET, que es independiente de la producción de H2. El mecanismo de EET en varios microorganismos está relacionado con el rendimiento del combustible celular microbiano y la electrobiosíntesis25,26,27,28,29. Debido a que las condiciones de cultivo para estos microorganismos corrosivos difieren de las del entorno natural, no está claro si estos procesos de corrosión microbiana observados reflejan la corrosión en la práctica. Por lo tanto, es difícil observar el mecanismo MIC inducido por estos microorganismos corrosivos en el entorno natural.
El desarrollo de la tecnología de secuenciación de ADN ha facilitado el estudio de los detalles de las comunidades microbianas en entornos naturales y artificiales, por ejemplo, el perfilado microbiano basado en la secuencia del gen 16S rRNA utilizando secuenciadores de nueva generación se ha utilizado en el campo de la ecología microbiana30,31,32. Se han publicado numerosos estudios de MIC que han detallado las comunidades microbianas en suelos y ambientes marinos13,33,34,35,36. Además de las SRB, también se ha informado del enriquecimiento de bacterias oxidantes de Fe(II) (FeOB) y bacterias nitrificantes en muestras de corrosión, por ejemplo, FeOB, como Gallionella spp. y Dechloromonas spp., y bacterias nitrificantes, como Nitrospira, spp., en aceros al carbono y que contienen cobre en medios de suelo33. De manera similar, en el ambiente marino, se ha observado una rápida colonización de bacterias oxidantes de hierro pertenecientes a las clases Zetaproteobacteria y Betaproteobacteria durante varias semanas en acero al carbono36. Estos datos indican la contribución de estos microorganismos a la corrosión. Sin embargo, en muchos estudios, la duración y los grupos experimentales son limitados, y se sabe poco sobre la dinámica de las comunidades microbianas durante la corrosión.
En este estudio, investigamos la corrosión inducida por microorganismos (MIC) del acero al carbono, el acero al cromo, el acero inoxidable y el hierro fundido mediante estudios de inmersión en un entorno de agua dulce aerobio con antecedentes de eventos de MIC. Se tomaron muestras a los 1, 3, 6, 14 y 22 meses, y se estudió la tasa de corrosión de cada metal y componente microbiano. Nuestros resultados aportan información sobre la dinámica a largo plazo de las comunidades microbianas durante la corrosión.
Como se muestra en la Tabla 1, en este estudio se utilizaron nueve metales. Se sumergieron diez muestras de cada material en una piscina de agua dulce. La calidad del agua de proceso es la siguiente: 30 ppm de Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm de Ca2+, 20 ppm de SiO2, turbidez de 1 ppm y pH 7,4. La concentración de oxígeno disuelto (OD) en la parte inferior de la escalera de muestreo fue de aproximadamente 8,2 ppm y la temperatura del agua varió estacionalmente entre 9 y 23 °C.
Como se muestra en la Figura 1, después de 1 mes de inmersión en ambientes de hierro fundido ASTM A283, ASTM A109 Condición #4/5, ASTM A179 y ASTM A395, se observaron productos de corrosión marrones en la superficie del acero al carbono en forma de corrosión generalizada. La pérdida de peso de estas muestras aumentó con el tiempo (Tabla suplementaria 1) y la tasa de corrosión fue de 0,13–0,16 mm por año (Fig. 2). De manera similar, se ha observado corrosión general en aceros con bajo contenido de Cr (1% y 2,25%) con una tasa de corrosión de aproximadamente 0,13 mm/año (Figuras 1 y 2). En contraste, el acero con 9% de Cr exhibe corrosión localizada que ocurre en los espacios formados por las juntas. La tasa de corrosión de esta muestra es de aproximadamente 0,02 mm/año, que es significativamente menor que la del acero con corrosión general. Por el contrario, los aceros inoxidables de tipo 304 y 316 no presentan corrosión visible, con tasas de corrosión estimadas de <0,001 mm y−1. En cambio, los aceros inoxidables de tipo 304 y 316 no presentan corrosión visible, con tasas de aceleración estimadas de <0,001 mm y−1. Los tipos nerviosos 304 y 316 no muestran ninguna corrosión, antes de que esto suceda. <0,001 mm/god. En cambio, los aceros inoxidables de tipo 304 y 316 no presentan corrosión visible, con una tasa de corrosión estimada de <0,001 mm/año.0,001 mm y-1.0,001 mm y-1. Las puntas nerviosas 304 y -316 no permiten una corrosión excesiva con una corrosión de <0,001 mm/god. En cambio, los aceros inoxidables de tipo 304 y 316 no mostraron corrosión visible, con una tasa de corrosión de diseño inferior a 0,001 mm/año.
Se muestran imágenes macroscópicas de cada muestra (altura 50 mm × ancho 20 mm) antes y después del desincrustado. 1 metro, 1 mes; 3 metros, 3 meses; 6 metros, 6 meses; 14 metros, 14 meses; 22 metros, 22 meses; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, condición 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, acero 1% Cr; 3C, acero 2,25% Cr; acero 9C, acero 9% Cr; S6, acero inoxidable 316; S8, acero inoxidable tipo 304.
La tasa de corrosión se calculó utilizando la pérdida de peso y el tiempo de inmersión. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, endurecido 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, acero 1% Cr, 3 C, acero 2,25% Cr, 9 C, acero 9% Cr, S6, acero inoxidable tipo 316; S8, acero inoxidable tipo 304.
La figura 1 también muestra que los productos de corrosión del acero al carbono, el acero con bajo contenido de Cr y el hierro fundido se desarrollan aún más después de la inmersión durante 3 meses. La tasa de corrosión general disminuyó gradualmente a 0,07 ~ 0,08 mm/año después de 22 meses (Figura 2). Además, la tasa de corrosión del acero con 2,25 % de Cr fue ligeramente inferior a la de otras muestras corroídas, lo que indica que el Cr puede inhibir la corrosión. Además de la corrosión general, según ASTM A179, se observó corrosión localizada después de 22 meses con una profundidad de corrosión de aproximadamente 700 µm (Fig. 3). La tasa de corrosión localizada, calculada utilizando la profundidad de corrosión y el tiempo de inmersión, es de 0,38 mm/año, que es aproximadamente 5 veces más rápida que la corrosión general. La tasa de corrosión de la aleación ASTM A395 puede estar subestimada ya que los productos de corrosión no eliminan completamente la cascarilla después de 14 o 22 meses de inmersión en agua. Sin embargo, la diferencia debería ser mínima. Además, se observaron numerosas pequeñas picaduras en el acero corroído con bajo contenido de cromo.
Imagen completa (barra de escala: 10 mm) y corrosión localizada (barra de escala: 500 µm) de acero ASTM A179 y acero con 9 % de cromo a máxima profundidad, obtenidas mediante un microscopio láser de visión 3D. Los círculos rojos en la imagen completa indican la corrosión localizada medida. En la Figura 1 se muestra una vista completa del acero con 9 % de cromo desde el reverso.
Como se muestra en la figura 2, para el acero con un 9 % de Cr, no se observó corrosión entre los 3 y los 14 meses, y la tasa de corrosión fue prácticamente nula. Sin embargo, se observó corrosión localizada después de 22 meses (Figura 3), con una tasa de corrosión de 0,04 mm/año calculada a partir de la pérdida de peso. La profundidad máxima de corrosión localizada es de 1260 µm y la tasa de corrosión localizada estimada a partir de la profundidad de corrosión y el tiempo de inmersión (22 meses) es de 0,68 mm/año. Dado que se desconoce el punto exacto en el que comienza la corrosión, la tasa de corrosión podría ser mayor.
Por el contrario, no se observó corrosión visible en el acero inoxidable incluso después de 22 meses de inmersión. Si bien se observaron algunas partículas marrones en la superficie antes de la eliminación de la incrustación (Fig. 1), estas estaban débilmente adheridas y no eran productos de corrosión. Dado que el metal reaparece en la superficie del acero inoxidable después de eliminar la incrustación, la tasa de corrosión es prácticamente nula.
Se realizó una secuenciación de amplicones para comprender las diferencias y la dinámica de las comunidades microbianas a lo largo del tiempo en productos de corrosión y biopelículas en superficies metálicas, en agua y sedimentos. Se obtuvieron un total de 4.160.012 lecturas, con un rango de 31.328 a 124.183 lecturas.
Los índices de Shannon de las muestras de agua tomadas de tomas de agua y estanques variaron de 5,47 a 7,45 (Fig. 4a). Dado que el agua de río regenerada se utiliza como agua industrial, la comunidad microbiana puede variar estacionalmente. En contraste, el índice de Shannon de las muestras de sedimento del fondo fue de aproximadamente 9, significativamente mayor que el de las muestras de agua. De manera similar, las muestras de agua presentaron índices Chao1 calculados y unidades taxonómicas operativas (OTU) observadas más bajos que las muestras de sedimento (Fig. 4b, c). Estas diferencias son estadísticamente significativas (prueba de Tukey-Kramer; valores p < 0,01, Fig. 4d), lo que indica que las comunidades microbianas en las muestras de sedimento son más complejas que las de las muestras de agua. Estas diferencias son estadísticamente significativas (prueba de Tukey-Kramer; valores p < 0,01, Fig. 4d), lo que indica que las comunidades microbianas en las muestras de sedimento son más complejas que las de las muestras de agua. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), что указывает на то, что микробные сообщества в образцах донных отложений более сложны, чем в образцах воды. Estas diferencias son estadísticamente significativas (prueba de Tukey-Kramer; valores p < 0,01, Fig. 4d), lo que indica que las comunidades microbianas en las muestras de sedimento son más complejas que en las muestras de agua.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杂.这些 差异 具有 统计学 （tukey-kramer 检验 ； p 值 <0.01 ， 图 4d） 表明 沉积物样本 中 的 微生物 中中 的 群落更。。。。。。。。。。 Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, рис. 4d), что позволяет предположить, qué microbios сообщества в образцах донных отложений были более сложными, чем в образцах воды. Estas diferencias fueron estadísticamente significativas (prueba de Tukey-Kramer; valor p <0,01, Fig. 4d), lo que sugiere que las comunidades microbianas en las muestras de sedimento eran más complejas que en las muestras de agua.Dado que el agua en la cuenca de desbordamiento se renueva constantemente y los sedimentos se depositan en el fondo de la cuenca sin perturbación mecánica, esta diferencia en la diversidad microbiana debería reflejar el ecosistema de la cuenca.
a Índice de Shannon, b Unidad taxonómica operativa observada (OTU), y c Índice de captación de Chao1 (n=6) y cuenca (n=5) Agua, sedimento (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), aceros al 1% (1 C: n=5), 2,25% (3 C: n = 5) y 9% (9 C: n = 5) Cr, así como aceros inoxidables tipo 316 (S6: n = 5) y -304 (S8: n = 5) se muestran como diagramas de caja y bigotes. d Valores p para los índices de Shannon y Chao1 obtenidos mediante ANOVA y pruebas de comparación múltiple de Tukey-Kramer. Los fondos rojos representan pares con valores p < 0,05. Los fondos rojos representan pares con valores p < 0,05. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Los fondos rojos representan pares con valores 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 с p-значениями <0,05. Los fondos rojos representan pares con valores p < 0,05.La línea central de la caja, la parte superior e inferior de la caja y los bigotes representan la mediana, los percentiles 25 y 75, y los valores mínimo y máximo, respectivamente.
Los índices de Shannon para el acero al carbono, el acero con bajo contenido de cromo y el hierro fundido fueron similares a los de las muestras de agua (Fig. 4a). En cambio, los índices de Shannon de las muestras de acero inoxidable son significativamente más altos que los de los aceros corroídos (valores p < 0,05, Fig. 4d) y similares a los de los sedimentos. En cambio, los índices de Shannon de las muestras de acero inoxidable son significativamente más altos que los de los aceros corroídos (valores p < 0,05, Fig. 4d) y similares a los de los sedimentos. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у корродированных сталей (значения p <0,05, рис.4d), y аналогичны индексам отложений. En cambio, los índices de Shannon de las muestras de acero inoxidable son significativamente más altos que los de los aceros corroídos (valores p < 0,05, Fig. 4d) y son similares a los índices de depósito.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< 0,05，4d），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 (значение p <0,05, рис. 4d), как и у отложений. En cambio, el índice de Shannon de las muestras de acero inoxidable fue significativamente mayor que el del acero corroído (valor p < 0,05, Fig. 4d), al igual que el depósito.En contraste, el índice de Shannon para aceros con 9% de Cr osciló entre 6,95 y 9,65. Estos valores fueron mucho más altos en muestras no corroídas a 1 y 3 meses que en muestras corroídas a 6, 14 y 22 meses (Fig. 4a). Además, los índices Chao1 y las OTU observadas de los aceros con 9% de Cr son más altos que los de las muestras corroídas y de agua, y más bajos que los de las muestras no corroídas y de sedimento (Fig. 4b, c), y las diferencias son estadísticamente significativas (valores p < 0,01, Fig. 4d). Además, los índices Chao1 y las OTU observadas de los aceros con 9% de Cr son más altos que los de las muestras corroídas y de agua y más bajos que los de las muestras no corroídas y de sedimento (Fig. 4b, c), y las diferencias son estadísticamente significativas (valores p < 0,01, Fig. 4d).Además, el Chao1 y el OTU observado de los aceros con 9% de Cr son más altos que los de las muestras corroídas y acuosas y más bajos que los de las muestras no corroídas y sedimentarias (Fig. 4b, c), y las diferencias son estadísticamente significativas.(p-значения <0,01, рис. 4d). (valores p <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< 0,01,4d）。此外 ， 9% CR 钢 Chao1 指数 和 观察 的 的 rtu 高于 腐蚀 样品 水样 ， 低于 腐蚀 样品 和 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 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 4d). Además, los índices Chao1 y OTU están incluidos en los adaptadores 9 % Cr para todas las estaciones, que se encuentran en los condensadores y en el agua, y ниже, чем у некорродированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), а разница была статистически значимой (p- значение < 0,01, рис. 4г). Además, el índice Chao1 y el OTU observado del acero con 9% de Cr fueron más altos que los de las muestras corroídas y acuosas y más bajos que los de las muestras no corroídas y sedimentarias (Fig. 4b,c), y la diferencia fue estadísticamente significativa (valor p < 0,01, Fig. 4d).Estos resultados indican que la diversidad microbiana en los productos de corrosión es menor que en las biopelículas presentes en metales no corroídos.
La figura 5a muestra un análisis de coordenadas principales (PCoA) basado en la distancia no ponderada UniFrac para todas las muestras, observándose tres grupos principales. Las comunidades microbianas en las muestras de agua fueron significativamente diferentes de las demás comunidades. Las comunidades microbianas en los sedimentos también incluyeron comunidades de acero inoxidable, mientras que en las muestras de corrosión estaban ampliamente distribuidas. Por el contrario, el mapa de acero con 9 % de Cr se divide en grupos no corroídos y corroídos. En consecuencia, las comunidades microbianas en las superficies metálicas y los productos de corrosión difieren significativamente de las presentes en el agua.
Gráfico de análisis de coordenadas principales (PCoA) basado en distancias UniFrac no ponderadas en todas las muestras (a), agua (b) y metales (c). Los círculos resaltan cada grupo. Las trayectorias están representadas por líneas que conectan los períodos de muestreo en serie. 1 metro, 1 mes; 3 metros, 3 meses; 6 metros, 6 meses; 14 metros, 14 meses; 22 metros, 22 meses; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, condición 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, acero 1% Cr; 3C, acero 2,25% Cr; acero 9C, acero 9% Cr; S6, acero inoxidable 316; S8, acero inoxidable tipo 304.
Al ordenarse cronológicamente, los gráficos PCoA de las muestras de agua presentaban una disposición circular (Fig. 5b). Esta transición cíclica podría reflejar cambios estacionales.
Además, solo se observaron dos grupos (corroídos y no corroídos) en los gráficos PCoA de las muestras de metal, donde (con la excepción del acero con 9% de cromo) también se observó un cambio de la comunidad microbiana de 1 a 22 meses (Fig. 5c). Además, dado que las transiciones en las muestras corroídas fueron mayores que en las muestras no corroídas, hubo una correlación entre los cambios en las comunidades microbianas y la progresión de la corrosión. En las muestras de acero con 9% de Cr, se revelaron dos tipos de comunidades microbianas: puntos a 1 y 6 meses, ubicados cerca del acero inoxidable, y otros (3, 14 y 22 meses), ubicados en puntos cercanos al acero corroído. Las muestras de 1 mes y los cupones utilizados para la extracción de ADN a los 6 meses no estaban corroídos, mientras que los cupones a los 3, 14 y 22 meses sí lo estaban (Figura suplementaria 1). Por lo tanto, las comunidades microbianas en las muestras corroídas difirieron de las de agua, sedimento y muestras no corroídas y cambiaron a medida que progresaba la corrosión.
Los principales tipos de comunidades microbianas observadas en muestras de agua fueron Proteobacteria (30,1–73,5%), Bacteroidetes (6,3–48,6%), Planctomycetota (0,4–19,6%) y Actinobacteria (0–17,7%), su abundancia relativa varió de una muestra a otra (Fig. 6), por ejemplo, la abundancia relativa de Bacteroidetes en el agua del estanque fue mayor que en el agua de extracción. Esta diferencia puede estar influenciada por el tiempo de residencia del agua en el tanque de rebose. Estos tipos también se observaron en muestras de sedimento del fondo, pero su abundancia relativa difirió significativamente de la de las muestras de agua. Además, el contenido relativo de Acidobacteriota (8,7–13,0%), Chloroflexi (8,1–10,2%), Nitrospirota (4,2–4,4%) y Desulfobacterota (1,5–4,4%) fue mayor que en las muestras de agua. Dado que casi todas las especies de Desulfobacterota son SRB37, el ambiente en el sedimento debe ser anaeróbico. Aunque es posible que la bacteria Desulfobacterota influya en la corrosión, el riesgo debería ser extremadamente bajo, ya que su abundancia relativa en el agua de la piscina es inferior al 0,04%. Aunque es posible que la bacteria Desulfobacterota influya en la corrosión, el riesgo debería ser extremadamente bajo, ya que su abundancia relativa en el agua de la piscina es inferior al 0,04%. Хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на корозию, риск должен быть чрезвычайно низким, поскольку их относительное содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Si bien la bacteria Desulfobacterota puede tener algún efecto sobre la corrosión, el riesgo debería ser extremadamente bajo, ya que su abundancia relativa en el agua de las piscinas es inferior al 0,04 %.<0,04%。 <0,04%. El consejo caliente Desulfobacillus puede provocar corrosión, riesgo de que se produzcan daños en la sangre, o que se produzcan daños en el agua. бассейна составляет <0,04%. Aunque el tipo Desulfobacillus puede influir en la corrosión, el riesgo debería ser extremadamente bajo, ya que su abundancia relativa en el agua de las piscinas es inferior al 0,04%.
RW y Air representan muestras de agua de la toma de agua y la cuenca, respectivamente. Sedimento-C, -E, -W son muestras de sedimento tomadas del centro del fondo de la cuenca, así como de los lados este y oeste. 1 metro, 1 mes; 3 metros, 3 meses; 6 metros, 6 meses; 14 metros, 14 meses; 22 metros, 22 meses; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, condición 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, acero 1% Cr; 3C, acero, acero 2,25% Cr; acero 9C, acero 9% Cr; S6, acero inoxidable 316; S8, acero inoxidable tipo 304.
A nivel de género, se observó una proporción ligeramente mayor (6–19%) de bacterias no clasificadas pertenecientes a la familia Trichomonadaceae, así como Neosphingosine, Pseudomonas y Flavobacterium, en todas las estaciones. Como componentes principales menores, sus proporciones varían (Fig. 1). . 7a y b). En los afluentes, la abundancia relativa de Flavobacterium, Pseudovibrio y Rhodoferrobacter fue mayor solo en invierno. De manera similar, se observó un mayor contenido de Pseudovibrio y Flavobacterium en el agua de invierno de la cuenca. Por lo tanto, las comunidades microbianas en las muestras de agua variaron según la estación, pero no sufrieron cambios drásticos durante el período de estudio.
a Agua de entrada, b Agua de piscina, c ASTM A283, d ASTM A109 temperatura #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2.25% Cr, e i 9% Cr acero, j Tipo-316 y acero inoxidable K-304.
Las proteobacterias fueron los principales componentes en todas las muestras, pero su abundancia relativa en las muestras corroídas disminuyó a medida que progresaba la corrosión (Fig. 6). En las muestras ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 y 1% y 2,25% Cr, la abundancia relativa de proteobacterias disminuyó de 89,1%, 85,9%, 89,6%, 79,5%, 84,8%, 83,8% son 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% y 31,3% respectivamente. Por el contrario, la abundancia relativa de Desulfobacterota aumenta gradualmente de <0,1% a 12,5–45,9% con el avance de la corrosión. Por el contrario, la abundancia relativa de Desulfobacterota aumenta gradualmente de <0,1% a 12,5–45,9% con el avance de la corrosión. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% to 12,5–45,9% по мере развития корозии. Por el contrario, la abundancia relativa de Desulfobacterota aumenta gradualmente de <0,1% a 12,5–45,9% a medida que avanza la corrosión.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% to 12,5–45,9% помере развития корозии. Por el contrario, la abundancia relativa de Desulfobacillus aumentó gradualmente de <0,1% a 12,5–45,9% a medida que progresaba la corrosión.De este modo, a medida que progresaba la corrosión, Proteobactereira fue reemplazada por Desulfobacterota.
En contraste, los biofilms en acero inoxidable no corroído contenían las mismas proporciones de diferentes bacterias: Proteobacteria (29,4–34,1%), Planctomycetota (11,7–18,8%), Nitrospirota (2,9–20,9%), Acidobacteriota (8,6–18,8%), Bacteroidota (3,1–9,2%) y Chloroflexi (2,1–8,8%). Se observó que la proporción de Nitrospirota en las muestras de acero inoxidable aumentaba gradualmente (Fig. 6). Estas proporciones son similares a las de las muestras de sedimento, lo que se corresponde con el gráfico PCoA mostrado en la Fig. 5a.
En muestras de acero que contenían 9% de Cr, se observaron dos tipos de comunidades microbianas: las comunidades microbianas de 1 mes y 6 meses fueron similares a las de las muestras de sedimento del fondo, mientras que la proporción de proteobacterias en las muestras de corrosión de 3, 14 y 22 meses aumentó significativamente. Además, estas dos comunidades microbianas en las muestras de acero con 9% de Cr correspondieron a grupos divididos en el gráfico PCoA que se muestra en la Fig. 5c.
A nivel de género, se observaron más de 2000 OTU que contenían bacterias y arqueas no asignadas. A nivel de género, se observaron más de 2000 OTU que contenían bacterias y arqueas no asignadas.A nivel de género, se han observado más de 2000 OTU que contienen bacterias y arqueas no identificadas.A nivel de género, se han observado más de 2000 OTU que contienen bacterias y arqueas no especificadas. Entre ellas, nos centramos en 10 OTU con una población alta en cada muestra. Esto cubre 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% y 21,8-45,1% en ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, aceros con 1%, 2,25% y 9% de Cr y aceros inoxidables tipo 316 y -304.
Se ha observado un contenido relativamente alto de monolitos declorados con propiedades oxidantes de Fe(II) en muestras de corrosión tales como ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 y aceros con 1% y 2,25% de Cr. Etapa temprana de corrosión (1 mes y 3 meses, Fig. 7c-h). La proporción de Dechloromonas disminuyó con el tiempo, lo que correspondió a la disminución de Proteobacteria (Fig. 6). Además, las proporciones de Dechloromonas en las biopelículas de las muestras no corroídas son inferiores al 1%. Además, las proporciones de Dechloromonas en las biopelículas de las muestras no corroídas son inferiores al 1%. Además, las Decloromonas en biopléncas sin necesidad de tratamiento tienen una exposición <1%. Además, la proporción de Dechloromonas en los biofilms de las muestras no corroídas es inferior al 1%.<1%.此外，未腐蚀样品的生物膜中脱氯单胞菌的比例 < 1% Además, las Decloromonas en bioplenka no contienen concentraciones <1%. Además, la proporción de Dechloromonas en la biopelícula de las muestras no corroídas fue inferior al 1%.Por lo tanto, entre los productos de corrosión, Dechloromonas se encuentra significativamente enriquecida en una etapa temprana de la corrosión.
En contraste, en ASTM A179, ASTM A109 templado #4/5, ASTM A179, ASTM A395 y aceros con 1% y 2.25% de Cr, la proporción de especies de SRB Desulfovibrio finalmente aumentó después de 14 y 22 meses (Fig. 7c–h). Desulfofibrio fue muy bajo o no se detectó en las etapas iniciales de corrosión, en muestras de agua (Fig. 7a, b) y en biopelículas no corroídas (Fig. 7j, j). Esto sugiere fuertemente que Desulfovibrio prefiere el entorno de los productos de corrosión formados, aunque no afecten la corrosión en las etapas iniciales de corrosión.
Se encontraron bacterias reductoras de Fe(III) (RRB), como Geobacter y Geothrix, en productos de corrosión en las etapas intermedias de corrosión (6 y 14 meses), pero la proporción de etapas tardías de corrosión (22 meses) es mayor en ellos. relativamente baja (Fig. 7c, eh). El género Sideroxydans con propiedades de oxidación de Fe(II) mostró un comportamiento similar (Fig. 7f), por lo que la proporción de FeOB, IRB y SRB fue mayor solo en las muestras corroídas. Esto sugiere fuertemente que los cambios en estas comunidades microbianas están asociados con la progresión de la corrosión.
En acero con 9% Cr corroído después de 3, 14 y 22 meses, se observó una mayor proporción de miembros de la familia Beggiatoacea (8,5–19,6%), que pueden exhibir propiedades oxidantes de azufre, y se observaron sideroxidanos (8,4–13,7%) (Fig. 1). ). 7i) Además, Thiomonas, una bacteria oxidante de azufre (SOB), se encontró en números más altos (3,4% y 8,8%) a los 3 y 14 meses. Por el contrario, se observó la bacteria reductora de nitrato Nitrospira (12,9%) en muestras sin corroer de 6 meses de antigüedad. También se observó una mayor proporción de Nitrospira en biopelículas sobre acero inoxidable después de la inmersión (Fig. 7j,k). Por lo tanto, las comunidades microbianas de aceros con 9% Cr sin corroer de 1 y 6 meses de antigüedad fueron similares a las de las biopelículas de acero inoxidable. Además, las comunidades microbianas del acero con un 9 % de cromo corroído a los 3, 14 y 22 meses diferían de los productos de corrosión de los aceros al carbono y con bajo contenido de cromo, así como del hierro fundido.
El desarrollo de la corrosión suele ser más lento en agua dulce que en agua de mar, ya que la concentración de iones cloruro afecta la corrosión del metal. Sin embargo, algunos aceros inoxidables pueden corroerse en ambientes de agua dulce38,39. Además, inicialmente se sospechó de corrosión inducida por microorganismos (MIC), dado que previamente se había observado material corroído en la piscina de agua dulce utilizada en este estudio. En estudios de inmersión a largo plazo, se observaron diversas formas de corrosión, tres tipos de comunidades microbianas y un cambio en las comunidades microbianas en los productos de corrosión.
El medio de agua dulce utilizado en este estudio es un tanque cerrado para agua técnica tomada de un río con una composición química relativamente estable y un cambio estacional en la temperatura del agua que oscila entre 9 y 23 °C. Por lo tanto, las fluctuaciones estacionales en las comunidades microbianas en las muestras de agua pueden estar asociadas con cambios en la temperatura. Además, la comunidad microbiana en el agua del estanque era algo diferente de la del agua de entrada (Fig. 5b). El agua del estanque se renueva constantemente debido al desbordamiento. En consecuencia, el OD se mantuvo en ~8,2 ppm incluso a profundidades intermedias entre la superficie del estanque y el fondo. Por el contrario, el ambiente del sedimento debería ser anaeróbico, ya que se deposita y permanece en el fondo del embalse, y la flora microbiana en él (como CRP) también debería diferir de la flora microbiana en el agua (Fig. 6). Dado que los cupones en el estanque estaban más alejados de los sedimentos, solo estuvieron expuestos a agua dulce durante los estudios de inmersión en condiciones aeróbicas.
La corrosión general ocurre en acero al carbono, acero con bajo contenido de cromo y hierro fundido en ambientes de agua dulce (Figura 1) porque estos materiales no son resistentes a la corrosión. Sin embargo, la tasa de corrosión (0,13 mm año-1) en condiciones abióticas de agua dulce fue mayor que en estudios previos40 (0,04 mm año-1) y fue comparable a la tasa de corrosión (0,02–0,76 mm año-1) en presencia de microorganismos 1) Similar a las condiciones de agua dulce40,41,42. Esta tasa de corrosión acelerada es una característica de la MIC.
Además, tras 22 meses de inmersión, se observó corrosión localizada en varios metales bajo los productos de corrosión (Fig. 3). En particular, la velocidad de corrosión localizada observada en ASTM A179 es aproximadamente cinco veces mayor que la de la corrosión general. Esta forma inusual de corrosión y la velocidad de corrosión acelerada también se han observado en la corrosión que se produce en el mismo objeto. Por lo tanto, la inmersión realizada en este estudio refleja la corrosión en la práctica.
Entre los metales estudiados, el acero con un 9 % de cromo presentó la corrosión más severa, con una profundidad de corrosión superior a 1,2 mm, lo que probablemente se deba a la corrosión inducida por microorganismos (MIC) debido a la corrosión acelerada y a la forma anormal de corrosión. Entre los metales estudiados, el acero con un 9 % de cromo presentó la corrosión más severa, con una profundidad de corrosión superior a 1,2 mm, lo que probablemente se deba a la corrosión inducida por microorganismos (MIC) debido a la corrosión acelerada y a la forma anormal de corrosión. Среди исследованных сталлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную корозию с глубиной корозии> 1,2 mm, что, вероятно, является МИК из-за ускоренной коррозии аномальной формы коррозии. Entre los metales examinados, el acero con un 9 % de Cr mostró la corrosión más severa, con una profundidad de corrosión superior a 1,2 mm, lo que probablemente se deba a la corrosión inducida por microorganismos (MIC) causada por una corrosión acelerada y una forma anormal de corrosión.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.9% Cr Среди исследованных металлов наиболее сильно кородировала сталь с 9% Cr, с глубиной коррозии >1,2 mmm, скорее всего, МИК из-за ускоренных и аномальных форм коррозии. Entre los metales estudiados, el acero con un 9 % de Cr fue el que presentó mayor corrosión, con una profundidad de corrosión superior a 1,2 mm, muy probablemente debido a la corrosión inducida por microorganismos (MIC) causada por formas de corrosión aceleradas y anómalas.Debido a que el acero con 9% de Cr se utiliza en aplicaciones de alta temperatura, su comportamiento de corrosión se ha estudiado previamente43,44 pero no se ha informado previamente de ningún MIC para este metal. Dado que numerosos microorganismos, a excepción de los hipertermófilos, son inactivos en un entorno de alta temperatura (>100 °C), la corrosión inducida por microorganismos (MIC) en acero con un 9 % de cromo puede ignorarse en tales casos. Dado que numerosos microorganismos, a excepción de los hipertermófilos, son inactivos en un entorno de alta temperatura (>100 °C), la corrosión inducida por microorganismos (MIC) en acero con un 9 % de cromo puede ignorarse en tales casos. Поскольку многие микрооорганизмы, за исключением гипертермофилов, неактивны в высокотемпературной среде (>100 °С), МИК в стали с 9% Cr в таких случаях можно не учитывать. Dado que muchos microorganismos, con la excepción de los hipertermófilos, son inactivos en un ambiente de alta temperatura (>100 °C), la corrosión inducida por microorganismos (MIC) en acero con un 9 % de Cr puede ignorarse en tales casos.Temperatura de funcionamiento (>100 °C) Temperatura de funcionamiento 9% Cr 钢中的MIC。 9% Cr (>100 °C) Después de una gran cantidad de microorganismos, no se deben activar en condiciones de temperatura elevadas (>100 °С), MPK en acero con 9% Cr en данном случае можно не учитывать. Dado que muchos microorganismos, a excepción de los hipertermófilos, no muestran actividad en ambientes de alta temperatura (>100 °C), la corrosión inducida por microorganismos (MIC) en acero con un 9 % de Cr puede ignorarse en este caso.Sin embargo, cuando se utiliza acero con un 9% de cromo en un entorno de temperatura media, deben adoptarse diversas medidas para reducir la corrosión inducida por microorganismos (MIC).
Se observaron diversas comunidades microbianas y sus cambios en depósitos de material no corroído y en productos de corrosión en biopelículas en comparación con el agua, además de una corrosión acelerada (Fig. 5-7), lo que sugiere fuertemente que esta corrosión es un micrófono. Ramirez et al.13 informan de una transición de 3 pasos (FeOB => SRB/IRB => SOB) en un ecosistema microbiano marino durante 6 meses, en el que el sulfuro de hidrógeno producido por SRB enriquecidos secundariamente puede contribuir finalmente al enriquecimiento de SOB. Ramirez et al.13 informan de una transición de 3 pasos (FeOB => SRB/IRB => SOB) en un ecosistema microbiano marino durante 6 meses, cuando el sulfuro de hidrógeno producido por SRB enriquecido secundariamente puede finalmente contribuir al enriquecimiento de SOB. Ramirez et al.13 сообщают о трехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме в течение 6 месяцев, когда сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Ramirez et al.13 informan de una transición de tres etapas (FeOB => SRB/IRB => SOB) en el ecosistema microbiano marino durante un período de 6 meses, donde el sulfuro de hidrógeno generado a partir del enriquecimiento secundario de SRB puede finalmente contribuir al enriquecimiento de SOB. Ramírez 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 的 三 步 转变 转变转变 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 次 富集 srb 产生硫化氢 可能 最终 有助于 sollozo 的富集。 Ramirez et al.13 сообщили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме в течение 6 месяцев, в котором сероводород, Si se selecciona una opción SRB, es posible que se utilice SOB. Ramirez et al.13 informaron una transición de tres pasos (FeOB => SRB/IRB => SOB) en el ecosistema microbiano marino durante un período de 6 meses, en el que el sulfuro de hidrógeno producido a partir del enriquecimiento secundario de SRB puede eventualmente contribuir al enriquecimiento de SOB.McBeth y Emerson36 informaron un enriquecimiento primario en FeOB. De manera similar, en este estudio se observa un enriquecimiento de FeOB durante la fase inicial de corrosión, pero los cambios microbianos con la progresión de la corrosión observados en los aceros al carbono y al 1% y 2,25% de Cr y en el hierro fundido durante 22 meses son FeOB => IRB => SRB (Figs. 7 y 8). De manera similar, en este estudio se observa un enriquecimiento de FeOB durante la fase inicial de corrosión, pero los cambios microbianos con la progresión de la corrosión observados en los aceros al carbono y al 1% y 2,25% de Cr y en el hierro fundido durante 22 meses son FeOB => IRB => SRB (Figs. 7 y 8). Además, en estas instalaciones instaladas se incluye FeOB en varios estadios corrosivos, sin microbios. progreso коррозии, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 месяцев, представляют собой FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 y 8). De manera similar, en este estudio se observa un enriquecimiento en FeOB en una etapa temprana de corrosión, pero los cambios microbianos a medida que avanza la corrosión, observados en aceros al carbono y al 1% y 2,25% de Cr y hierro fundido durante 22 meses, son FeOB => IRB => SRB (Figuras 7 y 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 钢以及超过22 FeOB => IRB => SRB（图7 和8）。同样 ， 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 ， 但 碳 和 和 1% 和 2.25% Cr 钢 超过 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 на ранних стадиях коррозии, но микробиологические изменения, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 месяцев, были FeOB => IRB => SRB (рис. 7 и 8). De manera similar, en este estudio se observó un enriquecimiento de FeOB en las primeras etapas de la corrosión, pero los cambios microbiológicos observados en aceros al carbono y al 1% y 2,25% de Cr y hierro fundido durante 22 meses fueron FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 y 8).Las bacterias reductoras de sulfato (BRS) pueden acumularse fácilmente en ambientes de agua de mar debido a las altas concentraciones de iones sulfato, pero su enriquecimiento en ambientes de agua dulce se retrasa debido a las bajas concentraciones de iones sulfato. El enriquecimiento de BRS en agua de mar se ha reportado con frecuencia10,12,45.
a Carbono orgánico y nitrógeno a través del metabolismo energético dependiente de Fe(II) óxido de hierro (células rojas [Dechloromonas sp.] y verdes [Sideroxydans sp.]) y bacterias reductoras de Fe(III) (células grises [Geothrix sp. y Geobacter sp.]) en una etapa temprana de corrosión, luego bacterias reductoras de sulfato anaeróbicas (SRP) y microorganismos heterótrofos enriquecen la etapa madura de corrosión al consumir la materia orgánica acumulada. b Cambios en las comunidades microbianas en metales resistentes a la corrosión. Las células violetas, azules, amarillas y blancas representan bacterias de las familias Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea y otras, respectivamente.
Con respecto a los cambios en la comunidad microbiana y el posible enriquecimiento de SRB, FeOB es fundamental en la etapa inicial de la corrosión, y Dechloromonas puede obtener su energía de crecimiento a partir de la oxidación de Fe(II). Los microorganismos pueden sobrevivir en medios que contienen oligoelementos, pero no crecerán exponencialmente. Sin embargo, el estanque de inmersión utilizado en este estudio es una balsa de rebose, con un flujo de entrada de 20 m³/h, que suministra continuamente oligoelementos que contienen iones inorgánicos. En las primeras etapas de la corrosión, los iones ferrosos se liberan del acero al carbono y el hierro fundido, y los FeOB (como Dechloromonas) los utilizan como fuente de energía. Cantidades traza de carbono, fosfato y nitrógeno necesarias para el crecimiento celular deben estar presentes en el agua de proceso en forma de sustancias orgánicas e inorgánicas. Por lo tanto, en este entorno de agua dulce, FeOB se enriquece inicialmente en superficies metálicas como el acero al carbono y el hierro fundido. Posteriormente, las IRB pueden crecer y utilizar materia orgánica y óxidos de hierro como fuentes de energía y aceptores terminales de electrones, respectivamente. En los productos de corrosión maduros, se generan condiciones anaeróbicas ricas en nitrógeno debido al metabolismo de las bacterias oxidantes de hierro (FeOB) y las bacterias reductoras de sulfato (IRB). Por lo tanto, las bacterias reductoras de sulfato (SRB) pueden crecer rápidamente y reemplazar a las FeOB y las IRB (Fig. 8a).
Recientemente, Tang et al. informaron sobre la corrosión del acero inoxidable por Geobacter ferroreducens en ambientes de agua dulce debido a la transferencia directa de electrones del hierro a los microbios46. Considerando EMIC, la contribución de microorganismos con propiedades EET es crítica. SRB, FeOB e IRB son las principales especies microbianas en los productos de corrosión en este estudio, que deberían tener características EET. Por lo tanto, estos microorganismos electroquímicamente activos pueden contribuir a la corrosión a través de EET, y la composición de su comunidad cambia bajo la influencia de varias especies iónicas a medida que se forman los productos de corrosión. Por el contrario, la comunidad microbiana en el acero con 9% de Cr difirió de otros aceros (Fig. 8b). Después de 14 meses, además del enriquecimiento con FeOB, también se enriquecieron Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea y Thiomonas (Fig. 7i). Este cambio es marcadamente diferente al de otros materiales corrosivos, como el acero al carbono, y puede estar influenciado por iones ricos en cromo disueltos durante la corrosión. Cabe destacar que Thiomonas no solo posee propiedades oxidantes de azufre, sino también de Fe(II), un sistema EET y tolerancia a metales pesados48,49. Pueden enriquecerse debido a la actividad oxidativa del Fe(II) y/o al consumo directo de electrones metálicos. En un estudio previo, se observó una abundancia relativamente alta de Beggiatoacea en biopelículas sobre Cu utilizando un sistema de monitoreo de biopelículas discontinuo, lo que sugiere que estas bacterias podrían ser resistentes a metales tóxicos como el Cu y el Cr. Sin embargo, se desconoce la fuente de energía que Beggiatoacea necesita para crecer en este entorno.
Este estudio describe los cambios en las comunidades microbianas durante la corrosión en ambientes de agua dulce. En el mismo ambiente, las comunidades microbianas variaron según el tipo de metal. Además, nuestros resultados confirman la importancia de las bacterias oxidantes de hierro (FeOB) en las primeras etapas de la corrosión, ya que el metabolismo energético microbiano dependiente del hierro promueve la formación de un ambiente rico en nutrientes, favorecido por otros microorganismos como las bacterias reductoras de sulfato (SRB). Para reducir la corrosión inducida por microorganismos (MIC) en ambientes de agua dulce, es necesario limitar el enriquecimiento de FeOB y de bacterias reductoras de hierro (IRB).
En este estudio se utilizaron nueve metales y se procesaron en bloques de 50 × 20 × 1–5 mm (espesor para acero ASTM 395 y 1%, 2,25% y 9% Cr: 5 mm; espesor para ASTM A283 y ASTM A179: 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 y acero inoxidable tipo 304 y 316, espesor: 1 mm), con dos agujeros de 4 mm. Los aceros al cromo se pulieron con papel de lija y los demás metales se pulieron con papel de lija de grano 600 antes de la inmersión. Todas las muestras se sonicaron con etanol al 99,5%, se secaron y se pesaron. Se utilizaron diez muestras de cada metal para el cálculo de la tasa de corrosión y el análisis del microbioma. Cada espécimen se fijó en forma de escalera con varillas y espaciadores de PTFE (φ 5 × 30 mm, Figura suplementaria 2).
La piscina tiene un volumen de 1100 metros cúbicos y una profundidad de aproximadamente 4 metros. El caudal de entrada de agua fue de 20 m3 h-1, el rebosadero se liberó y la calidad del agua no fluctuó estacionalmente (Fig. suplementaria 3). La escalera de muestreo se baja sobre un cable de acero de 3 m suspendido en el centro del tanque. Se retiraron dos juegos de escaleras de la piscina a los 1, 3, 6, 14 y 22 meses. Las muestras de una escalera se utilizaron para medir la pérdida de peso y calcular las tasas de corrosión, mientras que las muestras de la otra escalera se utilizaron para el análisis del microbioma. El oxígeno disuelto en el tanque de inmersión se midió cerca de la superficie y el fondo, así como en el centro, utilizando un sensor de oxígeno disuelto (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, EE. UU.).
Los productos de corrosión y las biopelículas de las muestras se eliminaron raspando con una espátula de plástico o limpiando con un hisopo de algodón, y luego se limpiaron con etanol al 99,5 % en un baño ultrasónico. Posteriormente, las muestras se sumergieron en la solución de Clark según la norma ASTM G1-0351. Todas las muestras se pesaron una vez finalizado el secado. Calcule la tasa de corrosión (mm/año) para cada muestra utilizando la siguiente fórmula:
donde K es una constante (8,76 × 10⁴), T es el tiempo de exposición (h), A es el área superficial total (cm²), W es la pérdida de masa (g), D es la densidad (g cm⁻³).
Tras pesar las muestras, se obtuvieron imágenes 3D de varias de ellas utilizando un microscopio láser de medición 3D (LEXT OLS4000, Olympus, Tokio, Japón).