Täname teid Nature.com-i külastamise eest. Teie brauseriversioon toetab piiratud CSS-i. Parima kogemuse saamiseks soovitame teil kasutada ajakohast brauserit (või keelata Internet Exploreris ühilduvusrežiimi). Lisaks kuvame saiti pideva toe tagamiseks ilma stiilide ja JavaScriptita.
Kuvab korraga kolmest slaidist koosneva karusselli. Kolme slaidi korraga läbimiseks kasutage nuppe Eelmine ja Järgmine või kolme slaidi korraga läbimiseks lõpus olevaid liuguri nuppe.
Mageveekeskkonnas täheldatakse sageli süsinik- ja roostevabade teraste kiirenenud korrosiooni. Siin viidi läbi 22-kuuline mageveepaagi sukeldumisuuring, kasutades üheksat teraseklassi. Kiirendatud korrosiooni täheldati süsinik- ja kroomterastel ning malmil, samas kui roostevaba terase puhul ei täheldatud nähtavat korrosiooni isegi pärast 22 kuud. Mikroobikoosluse analüüs näitas, et üldise korrosiooni ajal rikastati Fe(II)-oksüdeerivaid baktereid korrosiooni algstaadiumis, Fe(III)-redutseerivaid baktereid korrosiooni arengu staadiumis ja sulfaat-redutseerivaid baktereid korrosiooni lõppstaadiumis. Seevastu Beggiatocaea baktereid oli eriti palju 9% kroomi sisaldusega terases, mis oli allutatud lokaliseeritud korrosioonile. Need mikroobikoosluste koostised erinesid ka vee- ja põhjasetteproovide omadest. Seega, korrosiooni edenedes toimub mikroobikoosluses dramaatiliste muutuste läbimine ja rauast sõltuv mikroobide energia metabolism loob keskkonna, mis võib rikastada teisi mikroorganisme.
Metallid võivad halveneda ja korrodeeruda mitmesuguste füüsikaliste ja keemiliste keskkonnategurite, näiteks pH, temperatuuri ja ioonide kontsentratsiooni tõttu. Happelised tingimused, kõrged temperatuurid ja kloriidikontsentratsioonid mõjutavad eriti metallide korrosiooni1,2,3. Looduslikus ja ehitatud keskkonnas esinevad mikroorganismid mõjutavad sageli metallide kulumist ja korrosiooni, mis avaldub mikroobse korrosioonina (MIC)4,5,6,7,8. MIC-d leidub sageli sellistes keskkondades nagu siseruumides olevad torud ja mahutid, metallipragudes ja pinnases, kus see ilmub äkki ja areneb kiiresti. Seetõttu on MIC-de jälgimine ja varajane tuvastamine väga keeruline, seega viiakse MIC-analüüs tavaliselt läbi pärast korrosiooni. On teatatud arvukatest MIC-juhtumiuuringutest, kus sulfaatredutseerivaid baktereid (SRB) leiti sageli korrosioonitoodetest9,10,11,12,13. Siiski jääb ebaselgeks, kas SRB-d aitavad kaasa korrosiooni tekkimisele, kuna nende tuvastamine põhineb korrosioonijärgsel analüüsil.
Hiljuti on lisaks joodi oksüdeerivatele bakteritele21 teatatud ka mitmesugustest rauda lagundavatest mikroorganismidest, näiteks rauda lagundavast SRB-st14, metanogeenidest15,16,17, nitraate redutseerivatest bakteritest18, rauda oksüdeerivatest bakteritest19 ja atsetogeenidest20. Anaeroobsetes või mikroaeroobsetes laboritingimustes korrodeerib enamik neist nullvalentset rauda ja süsinikterast. Lisaks viitavad nende korrosioonimehhanismid sellele, et rauda söövitavad metanogeenid ja SRB-d soodustavad korrosiooni, kogudes elektrone nullvalentsest rauast, kasutades vastavalt rakuväliseid hüdrogenaase ja multiheemseid tsütokroome22,23. MIK-id jagunevad kahte tüüpi: (i) keemiline MIK (CMIC), mis on kaudne korrosioon mikroobselt toodetud liikide poolt, ja (ii) elektriline MIK (EMIC), mis on otsene korrosioon metalli elektronide ammendumise teel24. Rakuvälise elektronülekande (EET) abil soodustatud EMIC pakub suurt huvi, kuna EET-omadustega mikroorganismid põhjustavad kiiremat korrosiooni kui mitte-EET-mikroorganismid. Kuigi CMIC kiirust piiravaks reaktsiooniks anaeroobsetes tingimustes on H2 tootmine prootonite redutseerimise (H+) kaudu, toimub EMIC EET metabolismi kaudu, mis on H2 tootmisest sõltumatu. EET mehhanism erinevates mikroorganismides on seotud mikroobse rakukütuse ja elektrobiosünteesi toimimisega25,26,27,28,29. Kuna nende söövitavate mikroorganismide kultuuritingimused erinevad looduskeskkonnast, pole selge, kas need täheldatud mikroobsed korrosiooniprotsessid peegeldavad korrosiooni praktikas. Seetõttu on nende söövitavate mikroorganismide poolt looduskeskkonnas indutseeritud MIC mehhanismi keeruline jälgida.
DNA sekveneerimistehnoloogia areng on hõlbustanud mikroobikoosluste üksikasjade uurimist looduslikes ja tehiskeskkondades, näiteks mikroobide ökoloogia valdkonnas on kasutatud uue põlvkonna sekvenaatorite abil 16S rRNA geenijärjestusel põhinevat mikroobide profiilimist30,31.,32. On avaldatud arvukalt MIC-uuringuid, mis käsitlevad detailseid mikroobikooslusi pinnases ja merekeskkonnas13,33,34,35,36. Lisaks SRB-le on süsinikku ja vaske sisaldavates terastes pinnases teatatud ka Fe(II) oksüdeerivate (FeOB) ja nitrifitseerivate bakterite rikastumisest, nt FeOB, näiteks Gallionella spp. ja Dechloromonas spp., ning nitrifitseerivate bakterite, näiteks Nitrospira spp., rikastumisest33. Samamoodi on merekeskkonnas süsinikterasel mitu nädalat täheldatud Zetaproteobacteria ja Betaproteobacteria klassidesse kuuluvate rauda oksüdeerivate bakterite kiiret koloniseerimist36. Need andmed näitavad nende mikroorganismide panust korrosiooni. Paljudes uuringutes on kestus ja katserühmad siiski piiratud ning mikroobikoosluste dünaamikast korrosiooni ajal on vähe teada.
Selles uuringus uurime süsinikterase, kroomterase, roostevaba terase ja malmi minimaalseid kontsentratsioone (MIC), kasutades immersiooniuuringuid aeroobses mageveekeskkonnas, kus on esinenud MIC sündmusi. Proovid võeti 1, 3, 6, 14 ja 22 kuu möödudes ning uuriti iga metalli ja mikroobse komponendi korrosioonikiirust. Meie tulemused annavad ülevaate mikroobikoosluste pikaajalisest dünaamikast korrosiooni ajal.
Nagu tabelis 1 näidatud, kasutati selles uuringus üheksat metalli. Igast materjalist kümme proovi kasteti mageveekogusse. Protsessivee kvaliteet on järgmine: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, hägusus 1 ppm ja pH 7,4. Lahustunud hapniku (DO) kontsentratsioon proovivõtuava alumises osas oli ligikaudu 8,2 ppm ja vee temperatuur oli hooajaliselt vahemikus 9–23 °C.
Nagu joonisel 1 näidatud, täheldati pärast ühekuulist leotamist ASTM A283, ASTM A109 tingimus nr 4/5, ASTM A179 ja ASTM A395 malmi keskkondades süsinikterase pinnal pruune korrosiooniprodukte üldise korrosiooni kujul. Nende proovide kaalukaotus suurenes aja jooksul (lisatabel 1) ja korrosioonikiirus oli 0,13–0,16 mm aastas (joonis 2). Sarnaselt on üldist korrosiooni täheldatud madala kroomisisaldusega (1% ja 2,25%) terastes, mille korrosioonikiirus on umbes 0,13 mm/aastas (joonised 1 ja 2). Seevastu 9% kroomisisaldusega terasel esineb lokaalset korrosiooni, mis tekib tihendite moodustatud piludes. Selle proovi korrosioonikiirus on umbes 0,02 mm/aastas, mis on oluliselt madalam kui üldise korrosiooniga terasel. Seevastu roostevabad terased tüüp 304 ja 316 ei näita nähtavat korrosiooni, hinnanguline korrosioonikiirus on <0,001 mm aastas. Seevastu roostevabad terased tüüp 304 ja 316 ei näita nähtavat korrosiooni, hinnangulise kiirendusega <0,001 mm y−1. Напротив, нержавеющие стали типов 304 ja 316 не проявляют видимой коррозии, при этом расчетная скоростная стали типов <0,001 мм/год. Seevastu 304 ja 316 tüüpi roostevabad terased ei näita nähtavat korrosiooni, hinnanguline korrosioonikiirus on <0,001 mm/aastas.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<0-0101 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<0-0101 mm Напротив, нержавеющие стали типа 304 и -316 не показали видимой коррозии с расчетной скоростью <0,0геющие скоростью коррози1. Seevastu 304 ja 316 tüüpi roostevabad terased ei näidanud nähtavat korrosiooni, mille kavandatud korrosioonikiirus oli <0,001 mm/aastas.
Näidatud on iga proovi makroskoopilised kujutised (kõrgus 50 mm × laius 20 mm) enne ja pärast katlakivi eemaldamist. 1 meeter, 1 kuu; 3 meetrit, 3 kuud; 6 meetrit, 6 kuud; 14 meetrit, 14 kuud; 22 meetrit, 22 kuud; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, tingimused 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, teras 1% Cr; 3C teras, 2,25% Cr teras; teras 9C, teras 9% Cr; S6, 316 roostevaba teras; S8, tüüp 304 roostevaba teras.
Korrosioonikiirus arvutati kaalukaotuse ja sukeldumisaja abil. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, karastatud 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, teras 1% Cr, 3 C, teras 2,25% Cr, 9 C, teras 9% Cr, S6, 316 tüüpi roostevaba teras; S8, 304 tüüpi roostevaba teras.
Joonisel 1 on samuti näha, et süsinikterase, madala kroomisisaldusega terase ja malmi korrosioonisaadused arenevad edasi pärast 3-kuulist uputamist. Üldine korrosioonikiirus vähenes järk-järgult 0,07–0,08 mm/aastani 22 kuu pärast (joonis 2). Lisaks oli 2,25% kroomisisaldusega terase korrosioonikiirus veidi madalam kui teistel korrodeerunud proovidel, mis näitab, et kroom suudab korrosiooni pärssida. Lisaks üldisele korrosioonile täheldati ASTM A179 kohaselt 22 kuu pärast ka lokaliseeritud korrosiooni, mille korrosiooni sügavus oli umbes 700 µm (joonis 3). Lokaalne korrosioonikiirus, mis arvutati korrosiooni sügavuse ja uputusaja põhjal, on 0,38 mm/aastas, mis on umbes 5 korda kiirem kui üldine korrosioon. ASTM A395 sulami korrosioonikiirust võib alahinnata, kuna korrosioonisaadused ei eemalda katlakivi täielikult pärast 14 või 22 kuud kestnud vette kastmist. Erinevus peaks aga olema minimaalne. Lisaks täheldati korrodeerunud madala kroomisisaldusega terases palju väikeseid auke.
ASTM A179 ja 9% Cr terase täispilt (skaalariba: 10 mm) ja lokaliseeritud korrosioon (skaalariba: 500 µm) maksimaalsel sügavusel, kasutades 3D-lasermikroskoopi. Punased ringid täispildil näitavad mõõdetud lokaliseeritud korrosiooni. 9% Cr terase täisvaade tagaküljelt on näidatud joonisel 1.
Nagu joonisel 2 näidatud, ei täheldatud 9% kroomi sisaldusega terase puhul 3–14 kuu jooksul korrosiooni ja korrosioonikiirus oli praktiliselt null. Lokaliseeritud korrosiooni täheldati aga 22 kuu pärast (joonis 3), kus korrosioonikiirus oli kaalukaotuse põhjal arvutatuna 0,04 mm/aastas. Maksimaalne lokaliseeritud korrosiooni sügavus on 1260 µm ja lokaliseeritud korrosioonikiirus, mis on hinnatud korrosiooni sügavuse ja sukeldumisaja (22 kuud) põhjal, on 0,68 mm/aastas. Kuna täpne korrosiooni alguspunkt ei ole teada, võib korrosioonikiirus olla suurem.
Seevastu ei täheldatud roostevabal terasel nähtavat korrosiooni isegi pärast 22-kuulist leotamist. Kuigi enne katlakivi eemaldamist täheldati pinnal mõningaid pruune osakesi (joonis 1), olid need nõrgalt kinnitunud ega olnud korrosioonisaadused. Kuna metall ilmub pärast katlakivi eemaldamist roostevaba terase pinnale uuesti, on korrosioonimäär praktiliselt null.
Amplikonide sekveneerimine viidi läbi, et mõista mikroobikoosluste erinevusi ja dünaamikat aja jooksul korrosioonisaadustes ja biokiledes metallpindadel, vees ja setetes. Kokku saadi 4 160 012 lugemist vahemikus 31 328 kuni 124 183 lugemist.
Veehaardekohtadest ja tiikidest võetud veeproovide Shannoni indeksid olid vahemikus 5,47 kuni 7,45 (joonis 4a). Kuna tööstusveena kasutatakse taaskasutatud jõevett, võib mikroobide kooslus hooajaliselt muutuda. Seevastu põhjasetete proovide Shannoni indeks oli umbes 9, mis on oluliselt kõrgem kui veeproovidel. Samamoodi olid veeproovidel madalamad arvutatud Chao1 indeksid ja vaadeldud operatiivsed taksonoomilised üksused (OTU-d) kui setteproovidel (joonis 4b, c). Need erinevused on statistiliselt olulised (Tukey-Krameri test; p-väärtused < 0, 01, joonis 4d), mis näitab, et setteproovide mikroobikooslused on keerukamad kui veeproovides. Need erinevused on statistiliselt olulised (Tukey-Krameri test; p-väärtused < 0,01, joonis 4d), mis näitab, et setteproovide mikroobikooslused on keerukamad kui veeproovides. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), что указывает буказывает на мыны то, сообщества в образцах донных отложений более сложны, чем в образцах воды. Need erinevused on statistiliselt olulised (Tukey-Krameri test; p väärtused <0,01, joonis 4d), mis näitab, et setteproovide mikroobikooslused on keerukamad kui veeproovides.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傍这些 差异 具有 统计学 （tukey-kramer 检验 ； p 值 <0,01 ， 图 4d） 表明 沉积物样 沉积物样 沉积物中 中 的 群落更。。。。。。。. Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, рис. 4d), что потлволилимыми что микробные сообщества в образцах донных отложений были более сложными, чем в образцах воды. Need erinevused olid statistiliselt olulised (Tukey-Krameri test; p-väärtus <0, 01, joonis 4d), mis viitab sellele, et setteproovide mikroobikooslused olid keerukamad kui veeproovides.Kuna ülevoolubasseini vesi uueneb pidevalt ja setted settivad basseini põhja ilma mehaaniliste häiringuteta, peaks see mikroobide mitmekesisuse erinevus peegeldama basseini ökosüsteemi.
a Shannoni indeks, b Vaadeldud operatiivne taksonoomiline üksus (OTU) ja c Chao1 omastamisindeks (n=6) ja bassein (n=5). Kasti- ja vurrudiagrammidena on näidatud vesi, sete (n=3), ASTM A283 (S: n=5), ASTM A109 temperatuur #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) ja 9% (9 C: n = 5) Cr-terased, samuti 316 tüüpi (S6: n = 5) ja -304 tüüpi (S8: n = 5) roostevabad terased. d Shannoni ja Chao1 indeksite p-väärtused, mis on saadud ANOVA ja Tukey-Krameri mitmekordsete võrdlustestide abil. Punased taustad tähistavad paare, mille p-väärtused on < 0, 05. Punased taustad tähistavad paare, mille p-väärtused on < 0,05. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Punased taustad tähistavad paare, mille p-väärtused on < 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. Punased taustad tähistavad paare, mille p-väärtused on <0,05.Kasti keskel olev joon, kasti ülemine ja alumine serv ning vurrud tähistavad vastavalt mediaan-, 25. ja 75. protsentiili ning minimaalset ja maksimaalset väärtust.
Süsinikterase, madala kroomisisaldusega terase ja malmi Shannoni indeksid olid sarnased veeproovide omadega (joonis 4a). Seevastu roostevaba terase proovide Shannoni indeksid on oluliselt kõrgemad kui korrodeerunud terastel (p-väärtused < 0,05, joonis 4d) ja sarnased setete omadega. Seevastu roostevaba terase proovide Shannoni indeksid on oluliselt kõrgemad kui korrodeerunud terastel (p-väärtused < 0,05, joonis 4d) ja sarnased setete omadega. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у p., корродированнейх5, рис 4d), ja аналогичны индексам отложений. Seevastu roostevabast terasest proovide Shannoni indeksid on oluliselt kõrgemad kui korrodeerunud terastel (p-väärtused < 0,05, joonis 4d) ja sarnased ladestumisindeksitega.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 p у,0 корродированниной, 0,0 корродированниной рис. 4d), как и у отложений. Seevastu roostevabast terasest proovide Shannoni indeks oli oluliselt kõrgem kui korrodeerunud terasel (p väärtus < 0,05, joonis 4d), nagu ka sete.Seevastu 9% kroomi sisaldusega teraste Shannoni indeks oli vahemikus 6,95 kuni 9,65. Need väärtused olid korrodeerimata proovides 1 ja 3 kuu möödudes palju kõrgemad kui korrodeerunud proovides 6, 14 ja 22 kuu möödudes (joonis 4a). Lisaks on 9% Cr-teraste Chao1 indeksid ja vaadeldud OTU-d kõrgemad kui korrodeerunud ja veeproovidel ning madalamad kui korrodeerumata ja setteproovidel (joonis 4b, c) ning erinevused on statistiliselt olulised (p-väärtused < 0,01, joonis 4d). Lisaks on 9% Cr-teraste Chao1 indeksid ja vaadeldud OTU-d kõrgemad kui korrodeerunud ja veeproovidel ning madalamad kui korrodeerumata ja setteproovidel (joonis 4b, c) ning erinevused on statistiliselt olulised (p-väärtused < 0,01, joonis 4d).Lisaks on 9% Cr-sisaldusega teraste Chao1 ja vaadeldud OTU kõrgemad kui korrodeerunud ja vesiproovidel ning madalamad kui korrodeerumata ja setteproovidel (joonis 4b, c) ning erinevused on statistiliselt olulised.(p-значения <0,01, рис. 4d). (p-väärtused <0,01, joonis 4d).此外，9% Cr 钢的Chao1 指数和观察到的OTU高于腐蚀样品和水样，低于未腐蚀样品和沉积物样品（图4b，c），差异具有统计学意义（p值<0,01，图4d）.此外 ， 9% CR 钢 Chao1 指数 和 观察 的 的 rtu 高于 腐蚀 样品 水样 ， 低亁 栌蚓 咢 咢 和 腐蚀沉积物 （图 图 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0.01 图 图 弌 图 图 图；， , , , , , 4d). Кроме того, индекс Chao1 ja наблюдаемые OTU стали с содержанием 9 % Cr были выше, чем у корродированных и хововодных и хховодаемые ниже, чем у некорродированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), а разница была статистически значе-зна,1,0, рис. 4г). Lisaks olid 9% Cr-terase Chao1 indeks ja vaadeldud OTU kõrgemad kui korrodeerunud ja vesiproovidel ning madalamad kui korrodeerumata ja setteproovidel (joonis 4b, c) ning erinevus oli statistiliselt oluline (p-väärtus < 0,01, joonis 4d).Need tulemused näitavad, et korrosioonitoodete mikroobide mitmekesisus on väiksem kui korrodeerimata metallide biokiledes.
Joonisel 5a on näidatud kõigi proovide UniFraci kaalumata kaugusel põhinev peakoordinaatanalüüsi (PCoA) graafik, kus täheldati kolme peamist klastrit. Veeproovides olevad mikroobikooslused erinesid oluliselt teistest kooslustest. Setete mikroobikooslused hõlmasid ka roostevaba terase kooslusi, samas kui need olid korrosiooniproovides laialt levinud. Seevastu 9% Cr-sisaldusega terase kaart on jagatud korrodeerumata ja korrodeerunud klastriteks. Järelikult erinevad metallpindadel ja korrosioonisaadustes olevad mikroobikooslused oluliselt vees leiduvatest.
Peakoordinaatanalüüsi (PCoA) graafik, mis põhineb kaalumata UniFraci vahemaadel kõigis proovides (a), vees (b) ja metallides (c). Ringid tähistavad iga klastri. Trajektoore esindavad jooned, mis ühendavad proovivõtuperioode järjestikku. 1 meeter, 1 kuu; 3 meetrit, 3 kuud; 6 meetrit, 6 kuud; 14 meetrit, 14 kuud; 22 meetrit, 22 kuud; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, tingimus 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, teras 1% Cr; 3C teras, 2,25% Cr teras; teras 9C, teras 9% Cr; S6, 316 roostevaba teras; S8, tüüp 304 roostevaba teras.
Kronoloogilises järjekorras paigutatuna olid veeproovide PCoA graafikud ringikujuliselt paigutatud (joonis 5b). See tsükliline üleminek võib peegeldada hooajalisi muutusi.
Lisaks täheldati metallproovide PCoA graafikutel ainult kahte klastrit (korrodeerunud ja mittekorrodeerunud), kus (välja arvatud 9% kroomteras) täheldati ka mikroobikoosluse nihet 1 kuult 22 kuule (joonis 5c). Lisaks, kuna üleminekud korrodeerunud proovides olid suuremad kui mittekorrodeerunud proovides, oli mikroobikoosluste muutuste ja korrosiooni progresseerumise vahel korrelatsioon. 9% kroomi sisaldusega terasproovides ilmnes kahte tüüpi mikroobikooslusi: 1 ja 6 kuu möödudes paiknevad punktid roostevaba terase lähedal ning teised (3, 14 ja 22 kuud) paiknevad korrodeerunud terase lähedal asuvates punktides. 1 kuu möödudes ja 6 kuu möödudes DNA ekstraheerimiseks kasutatud proovid ei olnud korrodeerunud, samas kui 3, 14 ja 22 kuu möödudes paiknevad proovid olid korrodeerunud (lisajoonis 1). Seetõttu erinesid korrodeerunud proovide mikroobikooslused vee, sette ja mittekorrodeerunud proovide omadest ning muutusid korrosiooni edenedes.
Veeproovides täheldatud peamised mikroobikoosluste tüübid olid proteobakterid (30,1–73,5%), bakteroidiidid (6,3–48,6%), planktomütseetaadid (0,4–19,6%) ja aktinobakterid (0–17,7%), nende suhteline arvukus varieerus prooviti (joonis 6), näiteks oli bakteroidiidide suhteline arvukus tiigivees suurem kui ammutatud vees. Seda erinevust võib mõjutada vee viibimisaeg ülevoolupaagis. Neid tüüpe täheldati ka põhjasette proovides, kuid nende suhteline arvukus erines oluliselt veeproovide omast. Lisaks oli atsidobakteriooside (8,7–13,0%), klorofleksioosi (8,1–10,2%), nitrospiroosi (4,2–4,4%) ja desulfobakteroosi (1,5–4,4%) suhteline sisaldus suurem kui veeproovides. Kuna peaaegu kõik desulfobakteroosi liigid on SRB37, peab sette keskkond olema anaeroobne. Kuigi Desulfobacterota võib korrosiooni mõjutada, peaks risk olema äärmiselt madal, kuna nende suhteline arvukus basseinivees on <0,04%. Kuigi Desulfobacterota võib korrosiooni mõjutada, peaks risk olema äärmiselt madal, kuna nende suhteline arvukus basseinivees on <0,04%. Хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск должен быть чрезвычайно низким, поскольку ихвельку их относит воде бассейна составляет <0,04%. Kuigi Desulfobacterota võib korrosioonile mõju avaldada, peaks risk olema äärmiselt madal, kuna nende suhteline arvukus basseinivees on <0,04%.尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池水中的丂影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池水中的不. <0,04%. Хотя тип Desulfobacillus может влиять на коррозию, риск должен быть крайне низким, поскольку их относительное сожодельное бассейна составляет <0,04%. Kuigi Desulfobacillus'e tüüp võib korrosiooni mõjutada, peaks risk olema äärmiselt madal, kuna nende suhteline arvukus basseinivees on <0,04%.
RW ja Air esindavad vastavalt veeproove veehaardest ja vesikonnast. Sediment-C, -E, -W on setteproovid, mis on võetud vesikonna põhja keskelt ning ida- ja lääneküljelt. 1 meeter, 1 kuu; 3 meetrit, 3 kuud; 6 meetrit, 6 kuud; 14 meetrit, 14 kuud; 22 meetrit, 22 kuud; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, tingimus 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, teras 1% Cr; 3C teras, 2,25% Cr teras; teras 9C, teras 9% Cr; S6, 316 roostevaba teras; S8, tüüp 304 roostevaba teras.
Perekonna tasandil täheldati kõigil aastaaegadel veidi suuremat osakaalu (6–19%) Trichomonadaceae perekonda kuuluvatest klassifitseerimata bakteritest, samuti Neosphingosine'ist, Pseudomonas'est ja Flavobacterium'ist. Väikeste põhikomponentidena on nende osakaal varieeruv (joonis 1). . 7a ja b). Lisajõgedes oli Flavobacterium'i, Pseudovibrio ja Rhodoferrobacteri suhteline arvukus suurem ainult talvel. Samamoodi täheldati vesikonna talvises vees suuremat Pseudovibrio ja Flavobacterium'i sisaldust. Seega varieerusid veeproovide mikroobikooslused aastaajast olenevalt, kuid ei teinud uuringuperioodi jooksul läbi drastilisi muutusi.
a Sisselaskevesi, b Ujumisbasseini vesi, c ASTM A283, d ASTM A109 temperatuur #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2,25% Cr ja i 9% Cr teras, j Type-316 ja roostevaba teras K-304.
Proteobakterid olid kõigi proovide peamised koostisosad, kuid nende suhteline arvukus korrodeerunud proovides vähenes korrosiooni edenedes (joonis 6). Proovides ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 ja 1% ning 2,25% Cr-i sisaldusega vähenes proteobakterite suhteline arvukus vastavalt 89,1%-lt, 85,9%-lt, 89,6%-lt, 79,5%-lt, 84,8%-lt, 83,8%-lt, seejärel 43,3%-lt, 52,2%-lt, 50,0%-lt, 41,9%-lt, 33,8%-lt ja 31,3%-lt. Seevastu Desulfobacterota suhteline arvukus suureneb korrosiooni progresseerumisega järk-järgult <0,1%-lt 12,5–45,9%-ni. Seevastu Desulfobacterota suhteline arvukus suureneb korrosiooni progresseerumisega järk-järgult <0,1%-lt 12,5–45,9%-ni. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% до 12,5–45,9% по мере разврозия. Seevastu Desulfobacterota suhteline arvukus suureneb korrosiooni edenedes järk-järgult <0,1%-lt 12,5–45,9%-ni.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% до 12,5–45,9% по мере развирозия. Seevastu Desulfobacilluse suhteline arvukus suurenes korrosiooni edenedes järk-järgult <0,1%-lt 12,5–45,9%-ni.Seega, korrosiooni edenedes asendati Proteobactereira Desulfobacterotaga.
Seevastu korrodeerimata roostevabal terasel olevad biokiled sisaldasid erinevaid baktereid samas vahekorras. Proteobakterid (29,4–34,1%), Planctomycetota (11,7–18,8%), Nitrospirota (2,9–20,9%), Acidobacteriota (8,6–18,8%), Bacteroidota (3,1–9,2%) ja Chloroflexi (2,1–8,8%). Leiti, et Nitrospirota osakaal roostevaba terase proovides suurenes järk-järgult (joonis 6). Need suhted on sarnased setteproovides esinevatega, mis vastab joonisel 5a näidatud PCoA graafikule.
9% Cr-i sisaldavates teraseproovides täheldati kahte tüüpi mikroobikooslusi: 1- ja 6-kuulised mikroobikooslused olid sarnased põhjasetteproovides leiduvate kooslustega, samas kui proteobakterite osakaal korrosiooniproovides 3, 14 ja 22 suurenes märkimisväärselt. Lisaks vastasid need kaks mikroobikooslust 9% Cr-i teraseproovides joonisel 5c näidatud PCoA graafikul lõhenenud klastritele.
Perekonna tasandil täheldati> 2000 OTU-d, mis sisaldasid määramata baktereid ja arhaea. Perekonna tasandil täheldati> 2000 OTU-d, mis sisaldasid määramata baktereid ja arhaea.Perekonna tasandil on täheldatud üle 2000 OTU, mis sisaldavad tundmatuid baktereid ja arhaeasid.Perekonna tasandil on täheldatud üle 2000 OTÜ, mis sisaldavad täpsustamata baktereid ja arhesid. Nende hulgast keskendusime 10 OTÜ-le, millel oli igas proovis suur populatsioon. See hõlmab 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% ja 21,8–45,1% ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1%, 2,25% ja 9% kroomterasest ning 316 ja 304 tüüpi roostevabadest terastest.
Korrosiooniproovides, näiteks ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 ja terastes, mille Cr sisaldus on 1% ja 2,25%, on täheldatud Fe(II) oksüdeerivate omadustega deklorineeritud monoliitide suhteliselt suurt sisaldust korrosiooni algstaadiumis (1 kuu ja 3 kuud, joonis 7c-h). Dechloromonase osakaal vähenes aja jooksul, mis vastas proteobakterite vähenemisele (joonis 6). Lisaks on Dechloromonase osakaal korrodeerimata proovide biokiledes <1%. Lisaks on Dechloromonase osakaal korrodeerimata proovide biokiledes <1%. Кроме того, доля Dechloromonas в биопленках на некорродированных образцах составляет <1%. Lisaks on Dechloromonase osakaal korrodeerimata proovide biokiledes <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%. Lisaks oli Dechloromonase osakaal korrodeerimata proovide biokiles <1%.Seetõttu on korrosioonisaaduste hulgas Dechloromonas korrosiooni algstaadiumis märkimisväärselt rikastatud.
Seevastu ASTM A179, ASTM A109 karastatud #4/5, ASTM A179, ASTM A395 ning 1% ja 2,25% Cr-sisaldusega teraste puhul suurenes SRB Desulfovibrio liikide osakaal lõpuks 14 ja 22 kuu pärast (joonis 7c–h). Desulfovibrio oli korrosiooni algstaadiumis väga madal või seda ei tuvastatud üldse, nii veeproovides (joonis 7a, b) kui ka korrodeerumata biokiledes (joonis 7j, j). See viitab tugevalt sellele, et Desulfovibrio eelistab tekkinud korrosiooniproduktide keskkonda, kuigi need ei mõjuta korrosiooni algstaadiumis.
Fe(III)-redutseerivaid baktereid (RRB), näiteks Geobacterit ja Geothrixit, leiti korrosioonisaadustest korrosiooni keskmises staadiumis (6 ja 14 kuud), kuid hilise (22 kuud) korrosiooni staadiumi osakaal on neis suurem. Suhteliselt madal (joonis 7c, eh). Perekond Sideroxydans, millel on Fe(II) oksüdeerivad omadused, näitas sarnast käitumist (joonis 7f), seega oli FeOB, IRB ja SRB osakaal suurem ainult korrodeerunud proovides. See viitab tugevalt sellele, et muutused nendes mikroobikooslustes on seotud korrosiooni progresseerumisega.
9% kroomi sisaldusega terases, mis oli 3, 14 ja 22 kuu möödudes korrodeerunud, täheldati suuremas koguses Beggiatoacea perekonna liikmeid (8,5–19,6%), millel võivad olla väävlit oksüdeerivad omadused, ja sideroksüdaane (8,4–13,7%) (joonis 1). ). 7i) Lisaks leiti 3 ja 14 kuu möödudes suuremas koguses väävlit oksüdeerivat bakterit (SOB) Thiomonas (3,4% ja 8,8%). Seevastu 6 kuu vanustes korrodeerimata proovides täheldati nitraate redutseerivat bakterit Nitrospira (12,9%). Nitrospira suurenenud osakaalu täheldati ka roostevaba terase biokiledes pärast kastmist (joonis 7j,k). Seega olid 1 ja 6 kuu vanuste korrodeerimata 9% kroomisisaldusega teraste mikroobikooslused sarnased roostevabast terasest biokilede mikroobikooslustega. Lisaks erinesid 3, 14 ja 22 kuu möödudes korrodeerunud 9% kroomterase mikroobikooslused süsinik- ja madala kroomisisaldusega teraste ning malmi korrosioonisaadustest.
Korrosiooni areng on magevees tavaliselt aeglasem kui merevees, kuna kloriidioonide kontsentratsioon mõjutab metalli korrosiooni. Siiski võivad mõned roostevabad terased mageveekeskkonnas korrodeeruda38,39. Lisaks kahtlustati algselt MIC-d, kuna selles uuringus kasutatud mageveebasseinis oli varem täheldatud korrodeerunud materjali. Pikaajalistes sukeldumisuuringutes täheldati mitmesuguseid korrosiooni vorme, kolme tüüpi mikroobikooslusi ja mikroobikoosluste muutust korrosioonisaadustes.
Selles uuringus kasutatud mageveekeskkond on suletud mahuti tehnilise vee jaoks, mis on võetud jõest, mille keemiline koostis on suhteliselt stabiilne ja mille veetemperatuur kõigub hooajaliselt vahemikus 9–23 °C. Seetõttu võivad veeproovides esinevate mikroobikoosluste hooajalised kõikumised olla seotud temperatuurimuutustega. Lisaks erines basseinivee mikroobikooslus mõnevõrra sisselaskevee omast (joonis 5b). Basseinivesi vahetub pidevalt ülevoolu tõttu. Järelikult püsis lahustunud hapniku sisaldus ~8,2 ppm juures isegi basseini pinna ja põhja vahelistel vahepealsetel sügavustel. Vastupidi, sette keskkond peaks olema anaeroobne, kuna see settib ja jääb veehoidla põhja ning selles olev mikroobne floora (näiteks CRP) peaks samuti erinema vee mikroobsest floorast (joonis 6). Kuna basseinis olevad proovid asusid setetest kaugemal, puutusid nad aeroobsetes tingimustes sukeldamisuuringute ajal kokku ainult mageveega.
Üldine korrosioon toimub mageveekeskkonnas süsinikterase, madala kroomisisaldusega terase ja malmi puhul (joonis 1), kuna need materjalid ei ole korrosioonikindlad. Abiootilistes mageveetingimustes oli korrosioonikiirus (0,13 mm aastas-1) aga kõrgem kui varasemates uuringutes40 (0,04 mm aastas-1) ja võrreldav korrosioonikiirusega (0,02–0,76 mm aastas-1) mikroorganismide juuresolekul1) Sarnaselt mageveetingimustega40,41,42. See kiirenenud korrosioonikiirus on MIC tunnusjoon.
Lisaks täheldati pärast 22-kuulist sukeldumist mitmetes metallides korrosioonisaaduste all lokaliseeritud korrosiooni (joonis 3). Täpsemalt on ASTM A179 puhul täheldatud lokaliseeritud korrosioonikiirus umbes viis korda kiirem kui üldine korrosioon. Seda ebatavalist korrosioonivormi ja kiirendatud korrosioonikiirust on täheldatud ka samal objektil esineva korrosiooni korral. Seega peegeldab käesolevas uuringus läbi viidud sukeldumine korrosiooni praktikas.
Uuritud metallide seas näitas 9% Cr-teras kõige tugevamat korrosiooni, mille korrosiooni sügavus oli >1,2 mm, mis on tõenäoliselt minimaalne korrosioonipiir (MIC) kiirenenud korrosiooni ja ebanormaalse korrosiooni tõttu. Uuritud metallide seas näitas 9% Cr-teras kõige tugevamat korrosiooni, mille korrosiooni sügavus oli >1,2 mm, mis on tõenäoliselt minimaalne korrosioonipiir (MIC) kiirenenud korrosiooni ja ebanormaalse korrosiooni tõttu. Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глубиной коррозии> 1,2 м,нот,, вероятом,ном, является МИК из-за ускоренной коррозии и аномальной формы коррозии. Uuritud metallide seas näitas 9% kroomi sisaldusega teras kõige tugevamat korrosiooni, mille korrosiooni sügavus oli >1,2 mm, mis on tõenäoliselt kiirendatud korrosiooni ja ebanormaalse korrosiooni vormi tõttu minimaalne korrosioonimäär (MIC).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% Kr Среди исследованных металлов наиболее сильно корродировала сталь с 9% Cr, с глубиной коррозии >1,2 мм, скорее все-гоК ускоренных ja аномальных форм коррозии. Uuritud metallide seas korrodeerus kõige tugevamalt 9% kroomi sisaldusega teras, mille korrosiooni sügavus oli >1,2 mm, tõenäoliselt kiirendatud ja anomaalsete korrosioonivormide tõttu minimaalne korrosioonimäär (MIC).Kuna 9% Cr-terast kasutatakse kõrgel temperatuuril, on selle korrosioonikäitumist varem uuritud43,44, kuid selle metalli minimaalset kontsentratsiooni (MIC) pole varem teatatud. Kuna paljud mikroorganismid, välja arvatud hüpertermofiilid, on kõrgel temperatuuril (>100 °C) inaktiivsed, võib 9% kroomterase minimaalse kontsentratsiooni (MIC) sellistel juhtudel ignoreerida. Kuna paljud mikroorganismid, välja arvatud hüpertermofiilid, on kõrge temperatuuriga keskkonnas (>100 °C) inaktiivsed, võib 9% kroomterase minimaalset kontsentratsiooni (MIC) sellistel juhtudel ignoreerida. Поскольку многие микроорганизмы, за исключением гипертермофилов, неактивны в высокотемпературной (>ИКМпературной среде) стали с 9% Cr в таких случаях можно не учитывать. Kuna paljud mikroorganismid, välja arvatud hüpertermofiilid, on kõrge temperatuuriga keskkonnas (>100 °C) inaktiivsed, võib 9% kroomi sisaldusega terase minimaalset kontsentratsiooni (MIC) sellistel juhtudel ignoreerida.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% kroomi temperatuur (>100 °C) Поскольку многие микроорганизмы, кроме гипертермофилов, не проявляют активности в высокотемпературных (С>0Па С) в стали с 9% Cr в данном случае можно не учитывать. Kuna paljud mikroorganismid, välja arvatud hüpertermofiilid, ei näita aktiivsust kõrgel temperatuuril (>100 °C), võib 9% kroomi sisaldusega terase minimaalset kontsentratsiooni (MIC) sel juhul ignoreerida.Kui aga 9% Cr-terast kasutatakse keskmise temperatuuriga keskkonnas, tuleb MIC vähendamiseks võtta mitmesuguseid meetmeid.
Lisaks kiirenenud korrosioonile (joonis 5-7) täheldati korrodeerimata materjali ladestustes ja biokilede korrosioonitoodetes võrreldes veega mitmesuguseid mikroobikooslusi ja nende muutusi, mis viitab tugevalt sellele, et tegemist on mikrofoniga. Ramirez jt.13 kirjeldavad mere mikroobse ökosüsteemi kolmeastmelist üleminekut (FeOB => SRB/IRB = > SOB) 6 kuu jooksul, kus sekundaarselt rikastatud SRB-ga toodetud vesiniksulfiid võib lõpuks kaasa aidata SOB rikastamisele. Ramirez jt.13 kirjeldavad mere mikroobse ökosüsteemi kolmeastmelist üleminekut (FeOB => SRB/IRB => SOB) 6 kuu jooksul, mil sekundaarselt rikastatud SRB-st toodetud vesiniksulfiid võib lõpuks kaasa aidata SOB rikastamisele. Ramirez et al.13 сообщают о трехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме в течение 6 мечесгаце сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Ramirez jt.13 kirjeldavad mere mikroobide ökosüsteemis 6 kuu jooksul toimuvat kolmeastmelist üleminekut (FeOB => SRB/IRB => SOB), mille käigus SRB sekundaarsel rikastamisel tekkiv vesiniksulfiid saab lõpuks kaasa aidata SOB rikastumisele. 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(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 个 中 的 丏转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 r srb/IRB) ， 公 両产生 硫化氢 可能 最终 有助于 sob 的富集. Ramirez et al.13 сообщили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной эковсистеме в текором, 6 сероводород, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, может в конечном итоге способствовать SOB-i korrastamine. Ramirez jt.13 teatasid mere mikroobide ökosüsteemis 6 kuu jooksul toimunud kolmeastmelisest üleminekust (FeOB => SRB/IRB => SOB), mille käigus SRB sekundaarsel rikastamisel tekkinud vesiniksulfiid võib lõpuks kaasa aidata SOB rikastumisele.McBeth ja Emerson36 teatasid FeOB primaarsest rikastumisest. Samamoodi täheldati käesolevas uuringus FeOB rikastumist varajases korrosioonifaasis, kuid süsinik-, 1% ja 2,25% Cr-terastes ja malmis 22 kuu jooksul täheldatud mikroobsed muutused korrosiooni progresseerumisega on FeOB => IRB = > SRB (joonised 7 ja 8). Samamoodi täheldati käesolevas uuringus FeOB rikastumist varajases korrosioonifaasis, kuid süsinik-, 1% ja 2,25% Cr-terastes ja malmis 22 kuu jooksul täheldatud mikroobsed muutused korrosiooni progresseerumisega on FeOB => IRB => SRB (joonised 7 ja 8). Точно так же в этом исследовании наблюдается обогащение FeOB на ранней стадии коррозии, но микробные исследовании наблюдается обогащение на ранней стадии коррозии, но микробные исследовании коррозии, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 месяцев, представлях собой FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 и 8). Samamoodi täheldati käesolevas uuringus FeOB rikastumist korrosiooni varases staadiumis, kuid süsinik-, 1% ja 2,25% Cr-terastes ja malmis 22 kuu jooksul täheldatud mikroobsed muutused korrosiooni edenedes on FeOB => IRB => SRB (joonised 7 ja 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% 和和2,25% 以臿菢2.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 和8Ｏ同样 ， 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 ， 但 碳 和 和 颳 和 和 袿 和 观 和 观 和 观 和 1% 2 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 мичиолокрочиокрощение изменения, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 месяцев, быриси Fe> S.7 =>RBили Fe.8). Samamoodi täheldati käesolevas uuringus korrosiooni algstaadiumis FeOB rikastumist, kuid süsinik-, 1% ja 2,25% Cr-terastes ja malmis 22 kuu jooksul täheldatud mikrobioloogilised muutused olid FeOB => IRB => SRB (joonis 7 ja 8).SRB-d võivad mereveekeskkonnas kergesti akumuleeruda kõrge sulfaatiooni kontsentratsiooni tõttu, kuid nende rikastumist mageveekeskkonnas aeglustab madal sulfaatiooni kontsentratsioon. SRB-de rikastumist merevees on sageli kirjeldatud10,12,45.
a Orgaaniline süsinik ja lämmastik Fe(II)-sõltuva energiametabolismi kaudu raudoksiidi (punased [Dechloromonas sp.] ja rohelised [Sideroxydans sp.] rakud) ja Fe(III) redutseerivate bakterite (hallid rakud [Geothrix sp. ja Geobacter sp.]) kaudu korrosiooni varases staadiumis, seejärel rikastavad anaeroobsed sulfaatredutseerivad bakterid (SRP) ja heterotroofsed mikroorganismid korrosiooni küpses staadiumis, tarbides akumuleerunud orgaanilist ainet. b Muutused mikroobikooslustes korrosioonikindlatel metallidel. Violetsed, sinised, kollased ja valged rakud esindavad vastavalt baktereid perekondadest Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea ja teised.
Mikroobikoosluse muutuste ja SRB võimaliku rikastumisega seoses on FeOB korrosiooni algstaadiumis kriitilise tähtsusega ning Dechloromonas saab oma kasvuenergia Fe(II) oksüdeerimisest. Mikroorganismid võivad ellu jääda mikroelemente sisaldavas keskkonnas, kuid nad ei kasva eksponentsiaalselt. Käesolevas uuringus kasutatud sukeldusbassein on aga ülevoolubassein, mille sissevool on 20 m3/h ja mis varustab pidevalt anorgaanilisi ioone sisaldavate mikroelementidega. Korrosiooni algstaadiumis vabanevad süsinikterasest ja malmist raudioonid ning FeOB-d (näiteks Dechloromonas) kasutavad neid energiaallikana. Rakkude kasvuks vajalikud süsiniku, fosfaadi ja lämmastiku mikrokogused peavad protsessivees olema orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete kujul. Seetõttu rikastub FeOB selles mageveekeskkonnas esialgu metallpindadel, näiteks süsinikterasel ja malmil. Seejärel saavad IRB-d kasvada ja kasutada orgaanilist ainet ja raudoksiide vastavalt energiaallikatena ja terminaalsete elektronaktseptoritena. Küpsetes korrosiooniproduktides peaksid FeOB ja IRB metabolismi tõttu tekkima lämmastikuga rikastatud anaeroobsed tingimused. Seetõttu saab SRB kiiresti kasvada ja asendada FeOB-d ja IRB-d (joonis 8a).
Hiljuti teatasid Tang jt roostevaba terase korrosioonist Geobacter ferroreducensi poolt mageveekeskkonnas, mis on tingitud otsesest elektronide ülekandest rauast mikroobidele46. Arvestades EMIC-i, on EET-omadustega mikroorganismide panus kriitilise tähtsusega. SRB, FeOB ja IRB on käesoleva uuringu korrosioonisaaduste peamised mikroobiliigid, millel peaksid olema EET omadused. Seega saavad need elektrokeemiliselt aktiivsed mikroorganismid EET kaudu korrosioonile kaasa aidata ja nende koosluse koostis muutub erinevate ioonsete liikide mõjul, kui korrosioonisaadused tekivad. Seevastu 9% Cr-ga terase mikroobikooslus erines teistest terastest (joonis 8b). 14 kuu pärast rikastati lisaks FeOB-ga ka Sideroxydans'i, SOB47Beggiatoacea't ja Thiomonas't (joonis 7i). See muutus erineb märkimisväärselt teiste söövitavate materjalide, näiteks süsinikterase, omast ja seda võivad mõjutada korrosiooni ajal lahustunud kroomirikkad ioonid. Tähelepanuväärne on, et Thiomonas'el pole mitte ainult väävlit oksüdeerivad omadused, vaid ka Fe(II) oksüdeerivad omadused, EET-süsteem ja raskmetallide taluvus48,49. Neid saab rikastada Fe(II) oksüdatiivse aktiivsuse ja/või metallielektronide otsese tarbimise tõttu. Varasemas uuringus täheldati Cu-l biokiledes Beggiatoacea suhteliselt suurt arvukust, kasutades katkendlikku biokile jälgimissüsteemi, mis viitab sellele, et need bakterid võivad olla resistentsed toksiliste metallide, näiteks Cu ja Cr suhtes. Siiski pole teada, millist energiaallikat Beggiatoacea selles keskkonnas kasvamiseks vajab.
See uuring kirjeldab muutusi mikroobikooslustes korrosiooni ajal mageveekeskkonnas. Samas keskkonnas erinesid mikroobikooslused metalli tüübi poolest. Lisaks kinnitavad meie tulemused FeOB olulisust korrosiooni algstaadiumis, kuna rauast sõltuv mikroobide energiametabolism soodustab toitaineterikka keskkonna teket, mida eelistavad teised mikroorganismid, näiteks SRB. MIK vähendamiseks mageveekeskkonnas tuleb piirata FeOB ja IRB rikastumist.
Selles uuringus kasutati üheksat metalli, mis töödeldi plokkideks mõõtudega 50 × 20 × 1–5 mm (ASTM 395 terase ja 1%, 2,25% ja 9% Cr sisaldusega terase paksus: 5 mm; ASTM A283 ja ASTM A179 paksus: 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 ja Type 304 ja 316 roostevaba teras, paksus: 1 mm), kahe 4 mm auguga. Kroomterased poleeriti enne kastmist liivapaberiga ja teised metallid 600-teralise liivapaberiga. Kõiki proove sonikeeriti 99,5% etanooliga, kuivatati ja kaaluti. Igast metallist kasutati kümmet proovi korrosioonikiiruse arvutamiseks ja mikrobioomi analüüsiks. Iga proov fikseeriti redeliliistul PTFE-varraste ja vahetükkidega (φ 5 × 30 mm, lisajoonis 2).
Basseini maht on 1100 kuupmeetrit ja sügavus umbes 4 meetrit. Vee sissevool oli 20 m3 h-1, ülevool lasti välja ja vee kvaliteet ei kõikunud hooajaliselt (lisajoonis 3). Proovivõturedel langetati 3 m pikkusele terastraadile, mis riputati paagi keskele. Kaks redelite komplekti eemaldati basseinist 1., 3., 6., 14. ja 22. kuul. Ühe redeli proove kasutati kaalukaotuse mõõtmiseks ja korrosioonikiiruse arvutamiseks, teise redeli proove aga mikrobioomi analüüsiks. Lahustunud hapniku hulka sukelduspaagis mõõdeti pinna ja põhja lähedal, samuti keskelt, kasutades lahustunud hapniku andurit (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, USA).
Proovidelt eemaldati korrosiooniproduktid ja biokiled plastkaabitsaga kraapides või vatitupsuga pühkides ning seejärel puhastati proovid ultrahelivannis 99,5% etanoolis. Seejärel kasteti proovid Clarki lahusesse vastavalt standardile ASTM G1-0351. Pärast kuivamise lõppu kaaluti kõik proovid. Arvutage iga proovi korrosioonikiirus (mm/aastas) järgmise valemi abil:
kus K on konstant (8,76 × 104), T on säriaeg (h), A on kogupindala (cm2), W on massikadu (g) ​​ja D on tihedus (g cm–3).
Pärast proovide kaalumist saadi 3D-mõõtva lasermikroskoobi (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Jaapan) abil mitmest proovist 3D-kujutised.