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मीठे पानी के वातावरण में, कार्बन और स्टेनलेस स्टील का तीव्र संक्षारण अक्सर देखा जाता है। यहाँ नौ प्रकार के स्टील का उपयोग करके 22 महीने का मीठे पानी के टैंक में गोताखोरी अध्ययन किया गया। कार्बन और क्रोमियम स्टील तथा कच्चा लोहा में तीव्र संक्षारण देखा गया, जबकि स्टेनलेस स्टील में 22 महीने बाद भी कोई स्पष्ट संक्षारण नहीं देखा गया। सूक्ष्मजीव समुदाय के विश्लेषण से पता चला कि सामान्य संक्षारण के दौरान, संक्षारण के प्रारंभिक चरण में Fe(II)-ऑक्सीकरण करने वाले जीवाणु, संक्षारण विकास के चरण में Fe(III)-अपचायक जीवाणु और उत्पाद संक्षारण के अंतिम चरण में सल्फेट-अपचायक जीवाणु प्रचुर मात्रा में पाए गए। इसके विपरीत, स्थानीयकृत संक्षारण से प्रभावित 9% क्रोमियम वाले स्टील में बेगियाटोकेआ जीवाणु विशेष रूप से अधिक संख्या में थे। सूक्ष्मजीव समुदायों की ये संरचनाएँ पानी और तलछट के नमूनों से भी भिन्न थीं। इस प्रकार, जैसे-जैसे संक्षारण बढ़ता है, सूक्ष्मजीव समुदाय में नाटकीय परिवर्तन होते हैं, और लौह-निर्भर सूक्ष्मजीव ऊर्जा चयापचय एक ऐसा वातावरण बनाता है जो अन्य सूक्ष्मजीवों को समृद्ध कर सकता है।
पीएच, तापमान और आयन सांद्रता जैसे विभिन्न भौतिक और रासायनिक पर्यावरणीय कारकों के कारण धातुएँ खराब हो सकती हैं और उनमें जंग लग सकता है। अम्लीय परिस्थितियाँ, उच्च तापमान और क्लोराइड सांद्रता विशेष रूप से धातुओं के क्षरण को प्रभावित करती हैं1,2,3। प्राकृतिक और निर्मित वातावरण में सूक्ष्मजीव अक्सर धातुओं के घिसाव और क्षरण को प्रभावित करते हैं, जिसे सूक्ष्मजीवीय क्षरण (एमआईसी)4,5,6,7,8 के रूप में व्यक्त किया जाता है। एमआईसी अक्सर इनडोर पाइपों और भंडारण टैंकों, धातु की दरारों और मिट्टी जैसे वातावरण में पाया जाता है, जहाँ यह अचानक प्रकट होता है और तेजी से विकसित होता है। इसलिए, एमआईसी की निगरानी और शीघ्र पता लगाना बहुत मुश्किल है, इसलिए एमआईसी विश्लेषण आमतौर पर क्षरण के बाद किया जाता है। कई एमआईसी केस स्टडीज़ प्रकाशित हुई हैं जिनमें सल्फेट-कम करने वाले बैक्टीरिया (एसआरबी) अक्सर क्षरण उत्पादों में पाए गए हैं9,10,11,12,13। हालांकि, यह अभी भी स्पष्ट नहीं है कि क्या एसआरबी क्षरण की शुरुआत में योगदान करते हैं, क्योंकि उनका पता लगाना क्षरण के बाद के विश्लेषण पर आधारित है।
हाल ही में, आयोडीन-ऑक्सीकरण करने वाले जीवाणुओं21 के अलावा, विभिन्न लौह-अपघटनकारी सूक्ष्मजीवों की रिपोर्ट की गई है, जैसे कि लौह-अपघटनकारी एसआरबी14, मेथनोजेन15,16,17, नाइट्रेट-अपचायक जीवाणु18, लौह-ऑक्सीकरण करने वाले जीवाणु19 और एसिटोजेन20। अवायवीय या सूक्ष्म-वायुवीय प्रयोगशाला स्थितियों के तहत, इनमें से अधिकांश शून्य-संयोजक लौह और कार्बन स्टील को संक्षारित करते हैं। इसके अलावा, उनके संक्षारण तंत्र से पता चलता है कि लौह-संक्षारक मेथनोजेन और एसआरबी क्रमशः बाह्य हाइड्रोजनएज़ और मल्टीहीम साइटोक्रोम का उपयोग करके शून्य-संयोजक लौह से इलेक्ट्रॉनों को ग्रहण करके संक्षारण को बढ़ावा देते हैं22,23। एमआईसी को दो प्रकारों में विभाजित किया गया है: (i) रासायनिक एमआईसी (सीएमआईसी), जो सूक्ष्मजीवों द्वारा उत्पादित प्रजातियों द्वारा अप्रत्यक्ष संक्षारण है, और (ii) विद्युत एमआईसी (ईएमआईसी), जो धातु के इलेक्ट्रॉन क्षय द्वारा प्रत्यक्ष संक्षारण है24। बाह्य इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण (ईईटी) द्वारा सुगम ईएमआईसी बहुत रुचि का विषय है क्योंकि ईईटी गुणों वाले सूक्ष्मजीव गैर-ईईटी सूक्ष्मजीवों की तुलना में तेजी से संक्षारण का कारण बनते हैं। अवायवीय परिस्थितियों में CMIC की दर-सीमित प्रतिक्रिया प्रोटॉन अपचयन (H+) के माध्यम से H2 उत्पादन है, जबकि EMIC, EET चयापचय के माध्यम से आगे बढ़ती है, जो H2 उत्पादन से स्वतंत्र है। विभिन्न सूक्ष्मजीवों में EET की क्रियाविधि सूक्ष्मजीवीय कोशिकीय ईंधन और विद्युतजैवसंश्लेषण25,26,27,28,29 के प्रदर्शन से संबंधित है। चूंकि इन संक्षारक सूक्ष्मजीवों के संवर्धन की परिस्थितियाँ प्राकृतिक वातावरण से भिन्न होती हैं, इसलिए यह स्पष्ट नहीं है कि ये प्रेक्षित सूक्ष्मजीवीय संक्षारण प्रक्रियाएँ व्यवहार में संक्षारण को प्रतिबिंबित करती हैं या नहीं। अतः, प्राकृतिक वातावरण में इन संक्षारक सूक्ष्मजीवों द्वारा प्रेरित MIC क्रियाविधि का अवलोकन करना कठिन है।
डीएनए अनुक्रमण प्रौद्योगिकी के विकास ने प्राकृतिक और कृत्रिम वातावरण में सूक्ष्मजीव समुदायों के विवरण के अध्ययन को सुगम बनाया है, उदाहरण के लिए, नई पीढ़ी के अनुक्रमकों का उपयोग करके 16S rRNA जीन अनुक्रम पर आधारित सूक्ष्मजीव प्रोफाइलिंग का उपयोग सूक्ष्मजीव पारिस्थितिकी के क्षेत्र में किया गया है30,31,32। मिट्टी और समुद्री वातावरण में सूक्ष्मजीव समुदायों का विस्तृत वर्णन करने वाले कई MIC अध्ययन प्रकाशित किए गए हैं13,33,34,35,36। SRB के अलावा, संक्षारण नमूनों में Fe(II)-ऑक्सीकरण (FeOB) और नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया, जैसे कि गैलियोनेला एसपीपी. और डेक्लोरोमोनास एसपीपी., तथा नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया, जैसे कि नाइट्रोस्पिरा एसपीपी., की वृद्धि भी कार्बन और तांबा युक्त इस्पात में मिट्टी के माध्यम में रिपोर्ट की गई है33। इसी प्रकार, समुद्री वातावरण में, ज़ेटाप्रोटियोबैक्टीरिया और बीटाप्रोटियोबैक्टीरिया वर्गों से संबंधित लौह-ऑक्सीकरण करने वाले जीवाणुओं का कार्बन स्टील पर कई हफ्तों तक तीव्र उपनिवेशीकरण देखा गया है। 36 ये आंकड़े संक्षारण में इन सूक्ष्मजीवों के योगदान को दर्शाते हैं। हालांकि, कई अध्ययनों में, अवधि और प्रायोगिक समूह सीमित हैं, और संक्षारण के दौरान सूक्ष्मजीव समुदायों की गतिशीलता के बारे में बहुत कम जानकारी है।
यहां, हमने कार्बन स्टील, क्रोमियम स्टील, स्टेनलेस स्टील और कास्ट आयरन के माइक्रो-इंजेक्शन कंडक्शन इंटरवल (एमआईसी) का अध्ययन वायवीय ताजे पानी के वातावरण में विसर्जन अध्ययन के माध्यम से किया, जिसमें एमआईसी घटनाओं का इतिहास रहा है। नमूने 1, 3, 6, 14 और 22 महीनों में लिए गए और प्रत्येक धातु और सूक्ष्मजीव घटक की संक्षारण दर का अध्ययन किया गया। हमारे परिणाम संक्षारण के दौरान सूक्ष्मजीव समुदायों की दीर्घकालिक गतिशीलता के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं।
तालिका 1 में दर्शाए अनुसार, इस अध्ययन में नौ धातुओं का उपयोग किया गया था। प्रत्येक पदार्थ के दस नमूनों को ताजे पानी के एक पूल में डुबोया गया। प्रक्रिया जल की गुणवत्ता इस प्रकार है: 30 पीपीएम Cl-, 20 mS m-1, 20 पीपीएम Ca2+, 20 पीपीएम SiO2, मैलापन 1 पीपीएम और pH 7.4। नमूना लेने वाली सीढ़ी के निचले भाग में घुलित ऑक्सीजन (DO) की सांद्रता लगभग 8.2 पीपीएम थी और पानी का तापमान मौसमी रूप से 9 से 23 डिग्री सेल्सियस के बीच रहा।
चित्र 1 में दर्शाए अनुसार, ASTM A283, ASTM A109 कंडीशन #4/5, ASTM A179 और ASTM A395 कास्ट आयरन वातावरण में 1 महीने तक डुबोए रखने के बाद, कार्बन स्टील की सतह पर सामान्य संक्षारण के रूप में भूरे रंग के संक्षारण उत्पाद देखे गए। इन नमूनों का वजन समय के साथ बढ़ता गया (पूरक तालिका 1) और संक्षारण दर 0.13–0.16 मिमी प्रति वर्ष थी (चित्र 2)। इसी प्रकार, कम क्रोमियम (Cr) सामग्री (1% और 2.25%) वाले स्टील में भी लगभग 0.13 मिमी/वर्ष की संक्षारण दर के साथ सामान्य संक्षारण देखा गया (चित्र 1 और 2)। इसके विपरीत, 9% Cr वाले स्टील में स्थानीयकृत संक्षारण होता है जो गैसकेट द्वारा निर्मित अंतरालों में होता है। इस नमूने की संक्षारण दर लगभग 0.02 मिमी/वर्ष है, जो सामान्य संक्षारण वाले स्टील की तुलना में काफी कम है। इसके विपरीत, टाइप-304 और -316 स्टेनलेस स्टील में कोई दृश्य संक्षारण नहीं दिखता है, और अनुमानित संक्षारण दर <0.001 मिमी y−1 है। इसके विपरीत, टाइप-304 और -316 स्टेनलेस स्टील में कोई दृश्य संक्षारण नहीं दिखता है, जिसकी अनुमानित त्वरण दर <0.001 मिमी y−1 है। नैपरोट्व, न्युरगोएव्स типов 304 और 316 नं проявляют видимой коррозии, при этом расчетная скорость коррозии составляет <0,001 мм/год. इसके विपरीत, टाइप 304 और 316 स्टेनलेस स्टील में कोई दृश्य संक्षारण नहीं दिखता है, जिसकी अनुमानित संक्षारण दर <0.001 मिमी/वर्ष है।304 और 316 के बीच का अंतर 0.001 मिमी y−1 है।304 और 316 के बीच का अंतर 0.001 मिमी y−1 है। Напротив, нержавеющие стали типа 304 और -316 не показали видимой коррозии с расчетной скоростью коррозии <0,001 мм/год. इसके विपरीत, टाइप 304 और -316 स्टेनलेस स्टील में कोई दृश्य संक्षारण नहीं दिखा, जिसकी डिज़ाइन संक्षारण दर <0.001 मिमी/वर्ष थी।
प्रत्येक नमूने (ऊंचाई 50 मिमी × चौड़ाई 20 मिमी) की स्केलिंग से पहले और बाद की स्थूल छवियां दिखाई गई हैं। 1 मीटर, 1 महीना; 3 मीटर, 3 महीने; 6 मीटर, 6 महीने; 14 मीटर, 14 महीने; 22 मीटर, 22 महीने; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, स्थिति 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, 1% Cr स्टील; 3C स्टील, 2.25% Cr स्टील; 9C स्टील, 9% Cr स्टील; S6, 316 स्टेनलेस स्टील; S8, टाइप 304 स्टेनलेस स्टील।
वजन में कमी और जलमग्नता के समय का उपयोग करके संक्षारण दर की गणना की गई। S, ASTM A283, SP, ASTM A109, कठोरता 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, 1% Cr युक्त स्टील, 3C, 2.25% Cr युक्त स्टील, 9C, 9% Cr युक्त स्टील, S6, टाइप 316 स्टेनलेस स्टील; S8, टाइप 304 स्टेनलेस स्टील।
चित्र 1 में यह भी दर्शाया गया है कि कार्बन स्टील, कम क्रोमियम स्टील और कच्चा लोहा के संक्षारण उत्पाद 3 महीने तक पानी में डुबोए रखने के बाद और अधिक विकसित होते हैं। 22 महीनों के बाद कुल संक्षारण दर धीरे-धीरे घटकर 0.07 ~ 0.08 मिमी/वर्ष हो गई (चित्र 2)। इसके अलावा, 2.25% क्रोमियम स्टील की संक्षारण दर अन्य संक्षारित नमूनों की तुलना में थोड़ी कम थी, जो यह दर्शाता है कि क्रोमियम संक्षारण को रोक सकता है। सामान्य संक्षारण के अतिरिक्त, ASTM A179 के अनुसार, 22 महीनों के बाद लगभग 700 µm की गहराई तक स्थानीय संक्षारण देखा गया (चित्र 3)। संक्षारण की गहराई और डुबोए रखने के समय का उपयोग करके गणना की गई स्थानीय संक्षारण दर 0.38 मिमी/वर्ष है, जो सामान्य संक्षारण की तुलना में लगभग 5 गुना अधिक है। ASTM A395 मिश्र धातु की संक्षारण दर को कम करके आंका जा सकता है क्योंकि 14 या 22 महीनों तक पानी में डुबोए रखने के बाद भी संक्षारण उत्पाद पूरी तरह से परत को नहीं हटाते हैं। हालांकि, अंतर न्यूनतम होना चाहिए। इसके अलावा, संक्षारित कम क्रोमियम स्टील में कई छोटे गड्ढे देखे गए।
3डी व्यूइंग लेजर माइक्रोस्कोप का उपयोग करके अधिकतम गहराई पर ASTM A179 और 9% Cr स्टील की पूर्ण छवि (स्केल बार: 10 मिमी) और स्थानीयकृत संक्षारण (स्केल बार: 500 µm) का चित्रण किया गया है। पूर्ण छवि में लाल वृत्त मापे गए स्थानीयकृत संक्षारण को दर्शाते हैं। चित्र 1 में 9% Cr स्टील का विपरीत दिशा से पूर्ण दृश्य दिखाया गया है।
चित्र 2 में दर्शाए अनुसार, 9% क्रोमियम युक्त स्टील में 3-14 महीनों के भीतर कोई संक्षारण नहीं देखा गया और संक्षारण दर लगभग शून्य थी। हालांकि, 22 महीनों के बाद स्थानीय संक्षारण देखा गया (चित्र 3), जिसकी संक्षारण दर वजन में कमी के आधार पर 0.04 मिमी/वर्ष आंकी गई। स्थानीय संक्षारण की अधिकतम गहराई 1260 µm है और संक्षारण की गहराई और जलमग्नता अवधि (22 महीने) के आधार पर अनुमानित स्थानीय संक्षारण दर 0.68 मिमी/वर्ष है। चूंकि संक्षारण शुरू होने का सटीक बिंदु ज्ञात नहीं है, इसलिए संक्षारण दर इससे अधिक हो सकती है।
इसके विपरीत, स्टेनलेस स्टील पर 22 महीने तक पानी में डुबोए रखने के बाद भी कोई स्पष्ट जंग नहीं देखी गई। हालांकि परत हटाने से पहले सतह पर कुछ भूरे कण दिखाई दिए (चित्र 1), लेकिन वे कमजोर रूप से जुड़े हुए थे और जंग के उत्पाद नहीं थे। चूंकि परत हटाने के बाद धातु स्टेनलेस स्टील की सतह पर फिर से दिखाई देती है, इसलिए जंग लगने की दर लगभग शून्य है।
धातु की सतहों पर संक्षारण उत्पादों और जैवफिल्मों में, जल और तलछट में समय के साथ सूक्ष्मजीव समुदायों के अंतर और गतिशीलता को समझने के लिए एम्प्लिकॉन अनुक्रमण किया गया है। कुल 4,160,012 रीड प्राप्त हुए, जिनकी संख्या 31,328 से 124,183 तक थी।
जल स्रोतों और तालाबों से लिए गए जल नमूनों का शैनन सूचकांक 5.47 से 7.45 के बीच था (चित्र 4a)। चूंकि पुनर्चक्रित नदी जल का उपयोग औद्योगिक जल के रूप में किया जाता है, इसलिए सूक्ष्मजीव समुदाय में मौसमी परिवर्तन हो सकते हैं। इसके विपरीत, तलछट नमूनों का शैनन सूचकांक लगभग 9 था, जो जल नमूनों की तुलना में काफी अधिक है। इसी प्रकार, जल नमूनों में परिकलित चाओ1 सूचकांक और प्रेक्षित परिचालन वर्गीकरण इकाइयाँ (ओटीयू) तलछट नमूनों की तुलना में कम थीं (चित्र 4b, c)। ये अंतर सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण हैं (टुकी-क्रेमर परीक्षण; पी-मान < 0.01, चित्र 4डी), जो दर्शाता है कि तलछट के नमूनों में सूक्ष्मजीव समुदाय पानी के नमूनों की तुलना में अधिक जटिल हैं। ये अंतर सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण हैं (टुकी-क्रेमर परीक्षण; पी-मान ​​< 0.01, चित्र 4डी), जो दर्शाता है कि तलछट के नमूनों में सूक्ष्मजीव समुदाय पानी के नमूनों की तुलना में अधिक जटिल हैं। Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; अधिक जानकारी образцах донных отложений более сложны, чем в образцах воды। ये अंतर सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण हैं (टुकी-क्रेमर परीक्षण; पी मान ​​<0.01, चित्र 4डी), जो दर्शाता है कि तलछट के नमूनों में सूक्ष्मजीव समुदाय पानी के नमूनों की तुलना में अधिक जटिल हैं।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यह एक अच्छा विचार है। इस लेख को पढ़ें Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, рис 4d), что позволяет предположить, что микробные сообщества в образцах онных отложений были более сложными, чем в образцах воды. ये अंतर सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण थे (टुकी-क्रेमर परीक्षण; पी-मान <0.01, चित्र 4डी), जिससे पता चलता है कि तलछट के नमूनों में सूक्ष्मजीव समुदाय पानी के नमूनों की तुलना में अधिक जटिल थे।चूंकि ओवरफ्लो बेसिन में पानी लगातार नवीनीकृत होता रहता है और तलछट बिना किसी यांत्रिक व्यवधान के बेसिन के तल में जम जाती है, इसलिए सूक्ष्मजीव विविधता में यह अंतर बेसिन में पारिस्थितिकी तंत्र को प्रतिबिंबित करना चाहिए।
a शैनन सूचकांक, b प्रेक्षित परिचालन वर्गीकरण इकाई (OTU), और c चाओ1 अपटेक सूचकांक (n=6) और बेसिन (n=5) जल, तलछट (n=3), ASTM A283 (S: n=5), ASTM A109 टेम्पर #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) और 9% (9 C: n=5) Cr-स्टील, साथ ही टाइप 316 (S6: n=5) और -304 (S8: n=5) स्टेनलेस स्टील को बॉक्स-आकार और व्हिस्कर चार्ट के रूप में दर्शाया गया है। d शैनन और चाओ1 सूचकांकों के लिए p-मान ANOVA और ट्यूकी-क्रेमर बहु-तुलना परीक्षणों का उपयोग करके प्राप्त किए गए हैं। लाल रंग की पृष्ठभूमि उन जोड़ों को दर्शाती है जिनका p-मान < 0.05 है। लाल रंग की पृष्ठभूमि उन जोड़ों को दर्शाती है जिनका p-मान < 0.05 है। Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. लाल पृष्ठभूमि उन जोड़ों को दर्शाती है जिनका p-मान ​​< 0.05 है।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. लाल पृष्ठभूमि उन जोड़ों को दर्शाती है जिनका p-मान ​​<0.05 है।बॉक्स के बीच में स्थित रेखा, बॉक्स का ऊपरी और निचला भाग, और व्हिस्कर्स क्रमशः माध्यिका, 25वें और 75वें प्रतिशतक, और न्यूनतम और अधिकतम मानों का प्रतिनिधित्व करते हैं।
कार्बन स्टील, कम क्रोमियम स्टील और कच्चा लोहा के लिए शैनन सूचकांक पानी के नमूनों के समान थे (चित्र 4ए)। इसके विपरीत, स्टेनलेस स्टील के नमूनों के शैनन सूचकांक संक्षारित स्टील की तुलना में काफी अधिक हैं (पी-मान < 0.05, चित्र 4डी) और तलछट के समान हैं। इसके विपरीत, स्टेनलेस स्टील के नमूनों के शैनन सूचकांक संक्षारित स्टील की तुलना में काफी अधिक हैं (पी-मान ​​< 0.05, चित्र 4डी) और तलछट के समान हैं। नैपरोट्वो, नाइडेक्विन ओपिनियन और न ही नियॉन स्टेलमेन выше, чем у корродированных сталей (значения p <0,05, рис. 4d), и एनालोगोविस्किन ऑपरेशंस। इसके विपरीत, स्टेनलेस स्टील के नमूनों के शैनन सूचकांक संक्षारित स्टील की तुलना में काफी अधिक हैं (पी-मान ​​< 0.05, चित्र 4डी) और जमाव सूचकांकों के समान हैं।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< 0.05，4d），与沉积物〸 नैपरोटोव, индекс Шеннона образцов из нержавеющей стали был значительно выше, чем у корродированной стали (значение p <0,05, рис. 4d), как और आप отложений. इसके विपरीत, स्टेनलेस स्टील के नमूनों का शैनन सूचकांक संक्षारित स्टील की तुलना में काफी अधिक था (पी मान < 0.05, चित्र 4डी), जैसा कि जमाव के मामले में भी था।इसके विपरीत, 9% क्रोमियम युक्त स्टील के लिए शैनन सूचकांक 6.95 से 9.65 तक था। ये मान 1 और 3 महीने में गैर-संक्षारित नमूनों में 6, 14 और 22 महीने में संक्षारित नमूनों की तुलना में काफी अधिक थे (चित्र 4ए)। इसके अलावा, 9% Cr स्टील के चाओ1 सूचकांक और देखे गए OTU, संक्षारित और पानी के नमूनों की तुलना में अधिक हैं और गैर-संक्षारित और तलछट नमूनों की तुलना में कम हैं (चित्र 4b, c), और अंतर सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण हैं (p-मान < 0.01, चित्र 4d)। इसके अलावा, 9% Cr स्टील के चाओ1 सूचकांक और देखे गए OTU, संक्षारित और पानी के नमूनों की तुलना में अधिक हैं और गैर-संक्षारित और तलछट नमूनों की तुलना में कम हैं (चित्र 4b, c), और अंतर सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण हैं (p-मान ​​< 0.01, चित्र 4d)।इसके अलावा, 9% क्रोमियम वाले स्टील्स के चाओ1 और प्रेक्षित ओटीयू, संक्षारित और जलीय नमूनों की तुलना में अधिक हैं और गैर-संक्षारित और तलछटी नमूनों की तुलना में कम हैं (चित्र 4बी, सी), और अंतर सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण हैं।(p-значения <0,01, рис. 4d). (पी-मान ​​<0.01, चित्र 4डी)।उत्तर, 9% Cr, 钢的Chao1 指数 और 观察到的OTU अधिक पढ़ें样品(图4b,c)，差异具有统计学意义（p值< 0.01，图4d）。अधिक, 9% सीआर, चाओ1, और अधिक पढ़ें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）。 Кроме того, индексChao1 и наблюдаемые OTU стали с содержанием 9 % Cr были फिर भी, आप अपना व्यवसाय शुरू कर सकते हैं और अपना काम पूरा कर सकते हैं, और आप नहीं कर सकते некородированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), а разница была статистически значимой (p- значение < 0,01, рис. 4г). इसके अलावा, 9% Cr स्टील का चाओ1 सूचकांक और प्रेक्षित OTU संक्षारित और जलीय नमूनों की तुलना में अधिक और असंक्षारित और तलछटी नमूनों की तुलना में कम था (चित्र 4b,c), और अंतर सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण था (p-मान < 0.01, चित्र 4d)।ये परिणाम दर्शाते हैं कि संक्षारण उत्पादों में सूक्ष्मजीवों की विविधता, असंक्षारित धातुओं पर मौजूद बायोफिल्म की तुलना में कम होती है।
चित्र 5a में सभी नमूनों के लिए यूनिफ्रैक भाररहित दूरी पर आधारित प्रिंसिपल कोऑर्डिनेट एनालिसिस (PCoA) प्लॉट दिखाया गया है, जिसमें तीन प्रमुख समूह देखे गए हैं। जल नमूनों में सूक्ष्मजीव समुदाय अन्य समुदायों से काफी भिन्न थे। तलछट में मौजूद सूक्ष्मजीव समुदायों में स्टेनलेस स्टील समुदाय भी शामिल थे, जबकि संक्षारण नमूनों में वे व्यापक रूप से फैले हुए थे। इसके विपरीत, 9% क्रोमियम युक्त स्टील का मानचित्र गैर-संक्षारित और संक्षारित समूहों में विभाजित है। परिणामस्वरूप, धातु की सतहों और संक्षारण उत्पादों पर मौजूद सूक्ष्मजीव समुदाय जल में मौजूद सूक्ष्मजीव समुदायों से काफी भिन्न हैं।
सभी नमूनों (a), पानी (b) और धातुओं (c) में भाररहित यूनिफ्रैक दूरियों पर आधारित प्रधान निर्देशांक विश्लेषण (PCoA) प्लॉट। वृत्त प्रत्येक क्लस्टर को दर्शाते हैं। प्रक्षेप पथों को नमूना अवधि को क्रम में जोड़ने वाली रेखाओं द्वारा दर्शाया गया है। 1 मीटर, 1 महीना; 3 मीटर, 3 महीने; 6 मीटर, 6 महीने; 14 मीटर, 14 महीने; 22 मीटर, 22 महीने; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, स्थिति 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, 1% Cr स्टील; 3C, 2.25% Cr स्टील; 9C, 9% Cr स्टील; S6, 316 स्टेनलेस स्टील; S8, टाइप 304 स्टेनलेस स्टील।
कालानुक्रमिक क्रम में व्यवस्थित करने पर, जल के नमूनों के पीसीओए प्लॉट एक वृत्ताकार संरचना में दिखाई दिए (चित्र 5बी)। यह चक्रीय परिवर्तन मौसमी बदलावों को दर्शा सकता है।
इसके अतिरिक्त, धातु के नमूनों के PCoA प्लॉट पर केवल दो समूह (संक्षारित और गैर-संक्षारित) देखे गए, जहाँ (9% क्रोमियम स्टील को छोड़कर) 1 से 22 महीनों के दौरान सूक्ष्मजीव समुदाय में परिवर्तन भी देखा गया (चित्र 5c)। इसके अतिरिक्त, चूंकि संक्षारित नमूनों में परिवर्तन गैर-संक्षारित नमूनों की तुलना में अधिक थे, इसलिए सूक्ष्मजीव समुदायों में परिवर्तन और संक्षारण की प्रगति के बीच एक सहसंबंध पाया गया। 9% Cr वाले स्टील के नमूनों में, दो प्रकार के सूक्ष्मजीव समुदाय पाए गए: 1 और 6 महीने के बिंदु, जो स्टेनलेस स्टील के निकट स्थित थे, और अन्य (3, 14 और 22 महीने), जो संक्षारित स्टील के निकट स्थित थे। 1 महीने और 6 महीने में DNA निष्कर्षण के लिए उपयोग किए गए कूपन संक्षारित नहीं थे, जबकि 3, 14 और 22 महीने के कूपन संक्षारित थे (पूरक चित्र 1)। इसलिए, संक्षारित नमूनों में सूक्ष्मजीव समुदाय पानी, तलछट और गैर-संक्षारित नमूनों से भिन्न थे और संक्षारण की प्रगति के साथ उनमें परिवर्तन आया।
जल के नमूनों में पाए जाने वाले सूक्ष्मजीव समुदायों के मुख्य प्रकार थे प्रोटियोबैक्टीरिया (30.1–73.5%), बैक्टीरियोडेट्स (6.3–48.6%), प्लान्क्टोमाइसेटोटा (0.4–19.6%) और एक्टिनोबैक्टीरिया (0–17.7%)। इनकी सापेक्ष बहुलता प्रत्येक नमूने में भिन्न थी (चित्र 6)। उदाहरण के लिए, तालाब के पानी में बैक्टीरियोडेट्स की सापेक्ष बहुलता निकाले गए पानी की तुलना में अधिक थी। यह अंतर ओवरफ्लो टैंक में पानी के ठहराव के समय से प्रभावित हो सकता है। ये प्रकार तलछट के नमूनों में भी पाए गए, लेकिन इनकी सापेक्ष बहुलता जल के नमूनों की तुलना में काफी भिन्न थी। इसके अतिरिक्त, एसिडोबैक्टीरियोटा (8.7–13.0%), क्लोरोफ्लेक्सी (8.1–10.2%), नाइट्रोस्पिरोटा (4.2–4.4%) और डेसल्फोबैक्टीरियोटा (1.5–4.4%) की सापेक्ष मात्रा जल के नमूनों की तुलना में अधिक थी। चूंकि लगभग सभी डेसल्फोबैक्टीरोटा प्रजातियां एसआरबी37 हैं, इसलिए तलछट में वातावरण अवायवीय होना चाहिए। हालांकि डेसल्फोबैक्टीरोटा संभवतः संक्षारण को प्रभावित करते हैं, लेकिन जोखिम बेहद कम होना चाहिए क्योंकि पूल के पानी में उनकी सापेक्ष बहुतायत <0.04% है। हालांकि डेसल्फोबैक्टीरोटा संभवतः संक्षारण को प्रभावित करते हैं, लेकिन जोखिम बेहद कम होना चाहिए क्योंकि पूल के पानी में उनकी सापेक्ष बहुतायत <0.04% है। डेसल्फोबैक्टीरोटा के बारे में जानकारी कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप अपने फोन में कितने पैसे खर्च कर सकते हैं составляет <0,04%. हालांकि डेसल्फोबैक्टीरोटा का संक्षारण पर प्रभाव हो सकता है, लेकिन जोखिम बेहद कम होना चाहिए क्योंकि पूल के पानी में उनकी सापेक्ष बहुतायत <0.04% है।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相对丰度<0.04%。 <0.04%। डेसल्फोबैसिलस का उपयोग करने के लिए आपको ऋण की आवश्यकता होती है, आपको ऋण की आवश्यकता होती है कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप अपने फोन में कितने पैसे खर्च कर सकते हैं составляет <0,04%. हालांकि डेसल्फोबैसिलस प्रकार संक्षारण को प्रभावित कर सकता है, लेकिन जोखिम बेहद कम होना चाहिए क्योंकि पूल के पानी में उनकी सापेक्ष बहुतायत <0.04% है।
RW और Air क्रमशः जल सेवन और बेसिन से लिए गए जल के नमूनों को दर्शाते हैं। Sediment-C, -E, -W बेसिन के तल के केंद्र से, साथ ही पूर्व और पश्चिम दिशाओं से लिए गए तलछट के नमूने हैं। 1 मीटर, 1 महीना; 3 मीटर, 3 महीने; 6 मीटर, 6 महीने; 14 मीटर, 14 महीने; 22 मीटर, 22 महीने; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, स्थिति 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, 1% Cr स्टील; 3C, 2.25% Cr स्टील; 9C, 9% Cr स्टील; S6, 316 स्टेनलेस स्टील; S8, टाइप 304 स्टेनलेस स्टील।
वंश स्तर पर, ट्राइकोमोनाडेसी परिवार से संबंधित अवर्गीकृत जीवाणुओं का अनुपात (6-19%) थोड़ा अधिक (नियोस्फ़िंगोसिन, स्यूडोमोनास और फ्लेवोबैक्टीरियम) सभी मौसमों में देखा गया। गौण मुख्य घटकों के रूप में, उनकी हिस्सेदारी भिन्न-भिन्न होती है (चित्र 1)। 7a और b)। सहायक नदियों में, फ्लेवोबैक्टीरियम, स्यूडोविब्रियो और रोडोफेरोबैक्टर की सापेक्ष बहुलता केवल सर्दियों में अधिक थी। इसी प्रकार, बेसिन के शीतकालीन जल में स्यूडोविब्रियो और फ्लेवोबैक्टीरियम की मात्रा अधिक पाई गई। इस प्रकार, जल के नमूनों में सूक्ष्मजीव समुदाय मौसम के अनुसार भिन्न-भिन्न थे, लेकिन अध्ययन अवधि के दौरान उनमें कोई बड़ा परिवर्तन नहीं हुआ।
a सेवन जल, b स्विमिंग पूल का पानी, c ASTM A283, d ASTM A109 तापमान #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2.25% Cr, और i 9% Cr स्टील, j टाइप-316 और स्टेनलेस स्टील K-304।
सभी नमूनों में प्रोटियोबैक्टीरिया मुख्य घटक थे, लेकिन संक्षारण बढ़ने के साथ-साथ संक्षारित नमूनों में उनकी सापेक्ष बहुलता कम हो गई (चित्र 6)। ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 और 1% तथा 2.25% Cr वाले नमूनों में प्रोटियोबैक्टीरिया की सापेक्ष बहुलता क्रमशः 89.1%, 85.9%, 89.6%, 79.5%, 84.8%, 83.8% से घटकर 43.3%, 52.2%, 50.0%, 41.9%, 33.8% और 31.3% हो गई। इसके विपरीत, संक्षारण की प्रगति के साथ-साथ डेसल्फोबैक्टीरोटा की सापेक्ष प्रचुरता धीरे-धीरे <0.1% से बढ़कर 12.5–45.9% हो जाती है। इसके विपरीत, संक्षारण की प्रगति के साथ-साथ डेसल्फोबैक्टीरोटा की सापेक्ष प्रचुरता धीरे-धीरे <0.1% से बढ़कर 12.5–45.9% हो जाती है। नैपरोटोव, ओटिनोकोएट कोडेसल्फोबैक्टेरोटा постепенно увеличивается с <0,1% से 12,5–45,9% तक कम कीमत। इसके विपरीत, जैसे-जैसे संक्षारण बढ़ता है, डेसल्फोबैक्टीरोटा की सापेक्ष बहुलता धीरे-धीरे <0.1% से बढ़कर 12.5–45.9% हो जाती है।लाभ, मूल्य निर्धारण, लाभ शुल्क, मूल्य निर्धारण<0.1% लाभ, मूल्य 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% नैपरोट्वी, ओटिनोसिटेलिनस डेसल्फोबैसिलस पोओसटाइलेपाइनो युविवेलिन <0,1% से 12,5–45,9% तक कम कीमत। इसके विपरीत, संक्षारण की प्रक्रिया बढ़ने के साथ-साथ डेसल्फोबैसिलस की सापेक्ष बहुलता धीरे-धीरे <0.1% से बढ़कर 12.5–45.9% हो गई।इस प्रकार, जैसे-जैसे संक्षारण बढ़ता गया, प्रोटियोबैक्टीरिया की जगह डेसल्फोबैक्टीरिया ने ले ली।
इसके विपरीत, बिना संक्षारित स्टेनलेस स्टील पर बने बायोफिल्म में विभिन्न जीवाणुओं का अनुपात समान था। इनमें प्रोटियोबैक्टीरिया (29.4–34.1%), प्लान्क्टोमाइसेटोटा (11.7–18.8%), नाइट्रोस्पिरोटा (2.9–20.9%), एसिडोबैक्टीरियोटा (8.6–18.8%), बैक्टीरियोडोटा (3.1–9.2%) और क्लोरोफ्लेक्सी (2.1–8.8%) शामिल थे। यह पाया गया कि स्टेनलेस स्टील के नमूनों में नाइट्रोस्पिरोटा का अनुपात धीरे-धीरे बढ़ता गया (चित्र 6)। ये अनुपात तलछट के नमूनों में पाए जाने वाले अनुपातों के समान हैं, जो चित्र 5a में दर्शाए गए PCoA प्लॉट के अनुरूप हैं।
9% क्रोमियम युक्त स्टील के नमूनों में दो प्रकार के सूक्ष्मजीव समुदाय देखे गए: 1-महीने और 6-महीने के सूक्ष्मजीव समुदाय तलछट के नमूनों के समान थे, जबकि संक्षारण नमूनों 3, 14 और 22 में प्रोटियोबैक्टीरिया का अनुपात उल्लेखनीय रूप से बढ़ गया। इसके अतिरिक्त, 9% क्रोमियम युक्त स्टील के नमूनों में ये दो सूक्ष्मजीव समुदाय चित्र 5c में दिखाए गए PCoA प्लॉट में विभाजित समूहों के अनुरूप थे।
जीनस स्तर पर, अनिर्धारित बैक्टीरिया और आर्किया वाले 2000 से अधिक ओटीयू देखे गए। जीनस स्तर पर, अनिर्धारित बैक्टीरिया और आर्किया वाले 2000 से अधिक ओटीयू देखे गए।वंश स्तर पर, 2000 से अधिक ओटीयू देखे गए हैं जिनमें अज्ञात बैक्टीरिया और आर्किया शामिल हैं।जीनस स्तर पर, 2000 से अधिक OTUs देखे गए हैं जिनमें अनिर्दिष्ट बैक्टीरिया और आर्किया शामिल हैं। इनमें से, हमने प्रत्येक नमूने में उच्च जनसंख्या वाले 10 OTUs पर ध्यान केंद्रित किया। यह ASTM A179, ASTM A109 तापमान संख्या 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1%, 2.25% और 9% Cr स्टील और टाइप 316 और -304 स्टेनलेस स्टील में क्रमशः 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% और 21.8-45.1% को कवर करता है।
संक्षारण के प्रारंभिक चरण (1 महीना और 3 महीने, चित्र 7c-h) में, ASTM A179, ASTM A109, तापमान संख्या 4/5, ASTM A179, ASTM A395 और 1% तथा 2.25% क्रोमियम युक्त इस्पात जैसे संक्षारण नमूनों में Fe(II) ऑक्सीकरण गुणों वाले डीक्लोरीनेटेड मोनोलिथ की अपेक्षाकृत उच्च मात्रा देखी गई है। समय के साथ डीक्लोरोमोनास का अनुपात कम होता गया, जो प्रोटियोबैक्टीरिया में कमी के अनुरूप था (चित्र 6)। इसके अलावा, गैर-संक्षारित नमूनों पर मौजूद बायोफिल्म में डीक्लोरोमोनास का अनुपात <1% है। इसके अलावा, गैर-संक्षारित नमूनों पर मौजूद बायोफिल्म में डीक्लोरोमोनास का अनुपात <1% है। क्रोमोमोना, डेक्लोरोमोनास को एक नए उत्पाद पर लागू करें लागत <1%। इसके अतिरिक्त, असंक्षारित नमूनों पर बायोफिल्म में डीक्लोरोमोनास का अनुपात <1% है।अधिक, अधिक पढ़ें<1%。अतिरिक्त, कम कीमत, कम कीमत, कम कीमत < 1% Кроме того, доля Decloromonas в биопленке некорродированных образцов была <1%। इसके अतिरिक्त, असंक्षारित नमूनों के बायोफिल्म में डीक्लोरोमोनास का अनुपात <1% था।इसलिए, संक्षारण उत्पादों में, संक्षारण के प्रारंभिक चरण में डीक्लोरोमोनास की मात्रा काफी अधिक पाई जाती है।
इसके विपरीत, ASTM A179, ASTM A109 टेम्पर #4/5, ASTM A179, ASTM A395 और 1% तथा 2.25% Cr युक्त स्टील में, SRB डेसल्फोविब्रियो प्रजातियों का अनुपात अंततः 14 और 22 महीनों के बाद बढ़ गया (चित्र 7c–h)। संक्षारण के प्रारंभिक चरणों में, जल के नमूनों (चित्र 7a, b) और गैर-संक्षारित बायोफिल्मों (चित्र 7j, j) में डेसल्फोविब्रियो की मात्रा बहुत कम थी या बिल्कुल नहीं पाई गई। इससे यह स्पष्ट रूप से पता चलता है कि डेसल्फोविब्रियो संक्षारण उत्पादों के वातावरण को प्राथमिकता देता है, हालांकि संक्षारण के प्रारंभिक चरणों में ये उत्पाद संक्षारण को प्रभावित नहीं करते हैं।
Fe(III) को कम करने वाले जीवाणु (RRB), जैसे कि जियोबैक्टर और जियोथ्रिक्स, संक्षारण के मध्य चरणों (6 और 14 महीने) में संक्षारण उत्पादों में पाए गए, लेकिन संक्षारण के अंतिम चरणों (22 महीने) में इनका अनुपात अपेक्षाकृत कम था (चित्र 7c, eh)। Fe(II) ऑक्सीकरण गुणों वाले जीनस सिडेरोक्सीडेंस ने भी ऐसा ही व्यवहार दिखाया (चित्र 7f), इसलिए FeOB, IRB और SRB का अनुपात केवल संक्षारित नमूनों में अधिक था। यह दृढ़ता से दर्शाता है कि इन सूक्ष्मजीव समुदायों में परिवर्तन संक्षारण की प्रगति से जुड़े हुए हैं।
9% क्रोमियम युक्त स्टील में 3, 14 और 22 महीनों के बाद संक्षारण होने पर, बेगियाटोएसी परिवार के सदस्यों का अनुपात अधिक (8.5–19.6%) देखा गया, जो सल्फर ऑक्सीकरण गुण प्रदर्शित कर सकते हैं, और साइडरोक्सीडेंस (8.4–13.7%) भी देखे गए (चित्र 1)। 7i) इसके अतिरिक्त, सल्फर ऑक्सीकरण करने वाले जीवाणु (एसओबी) थियोमोनास 3 और 14 महीनों में अधिक संख्या (क्रमशः 3.4% और 8.8%) में पाए गए। इसके विपरीत, नाइट्रेट-अपचायक जीवाणु नाइट्रोस्पिरा (12.9%) 6 महीने पुराने असंक्षारित नमूनों में देखे गए। डुबोने के बाद स्टेनलेस स्टील पर बायोफिल्म में भी नाइट्रोस्पिरा का अनुपात बढ़ा हुआ देखा गया (चित्र 7j,k)। इस प्रकार, 1 और 6 महीने पुराने असंक्षारित 9% क्रोमियम स्टील के सूक्ष्मजीव समुदाय स्टेनलेस स्टील बायोफिल्म में पाए जाने वाले समुदायों के समान थे। इसके अतिरिक्त, 9% क्रोमियम युक्त स्टील के सूक्ष्मजीव समुदाय, जो 3, 14 और 22 महीनों में संक्षारित हुए, कार्बन और कम क्रोमियम स्टील तथा कच्चा लोहा के संक्षारण उत्पादों से भिन्न थे।
समुद्री जल की तुलना में मीठे पानी में संक्षारण की प्रक्रिया आमतौर पर धीमी होती है क्योंकि क्लोराइड आयनों की सांद्रता धातु के संक्षारण को प्रभावित करती है। हालांकि, कुछ स्टेनलेस स्टील मीठे पानी के वातावरण में भी संक्षारित हो सकते हैं38,39। इसके अलावा, MIC पर शुरू में संदेह किया गया था क्योंकि इस अध्ययन में उपयोग किए गए मीठे पानी के पूल में पहले से ही संक्षारित सामग्री देखी गई थी। दीर्घकालिक जलमग्नता अध्ययनों में, संक्षारण के विभिन्न रूप, तीन प्रकार के सूक्ष्मजीव समुदाय और संक्षारण उत्पादों में सूक्ष्मजीव समुदायों में परिवर्तन देखा गया।
इस अध्ययन में प्रयुक्त ताजे पानी का माध्यम एक बंद टैंक है जिसमें नदी से लिया गया तकनीकी जल है। इस नदी की रासायनिक संरचना अपेक्षाकृत स्थिर है और इसके तापमान में मौसमी परिवर्तन 9 से 23 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है। इसलिए, जल के नमूनों में सूक्ष्मजीव समुदायों में मौसमी उतार-चढ़ाव तापमान में परिवर्तन से संबंधित हो सकते हैं। इसके अलावा, पूल के पानी में सूक्ष्मजीव समुदाय इनपुट जल से कुछ भिन्न था (चित्र 5b)। अतिप्रवाह के कारण पूल का पानी लगातार बदलता रहता है। परिणामस्वरूप, बेसिन की सतह और तल के बीच की मध्यवर्ती गहराई पर भी DO लगभग 8.2 ppm पर स्थिर रहा। इसके विपरीत, तलछट का वातावरण अवायवीय होना चाहिए, क्योंकि यह जलाशय के तल पर जम जाता है और वहीं रहता है, और इसमें मौजूद सूक्ष्मजीव (जैसे CRP) भी पानी में मौजूद सूक्ष्मजीवों से भिन्न होने चाहिए (चित्र 6)। चूंकि पूल में कूपन तलछट से दूर थे, इसलिए वे केवल वायवीय परिस्थितियों में विसर्जन अध्ययनों के दौरान ताजे पानी के संपर्क में आए।
ताजे पानी के वातावरण में कार्बन स्टील, कम क्रोमियम स्टील और कच्चा लोहा में सामान्य संक्षारण होता है (चित्र 1) क्योंकि ये सामग्रियां संक्षारण प्रतिरोधी नहीं होती हैं। हालांकि, अजैविक ताजे पानी की स्थितियों में संक्षारण दर (0.13 मिमी वर्ष-1) पिछले अध्ययनों40 (0.04 मिमी वर्ष-1) की तुलना में अधिक थी और सूक्ष्मजीवों की उपस्थिति में संक्षारण दर (0.02-0.76 मिमी वर्ष-1) के तुलनीय थी। 1) ताजे पानी की स्थितियों के समान40,41,42। यह त्वरित संक्षारण दर एमआईसी की एक विशेषता है।
इसके अतिरिक्त, 22 महीनों तक जलमग्न रखने के बाद, संक्षारण उत्पादों के नीचे कई धातुओं में स्थानीय संक्षारण देखा गया (चित्र 3)। विशेष रूप से, ASTM A179 में देखी गई स्थानीय संक्षारण दर सामान्य संक्षारण की तुलना में लगभग पाँच गुना अधिक है। संक्षारण का यह असामान्य रूप और तीव्र संक्षारण दर उसी वस्तु पर होने वाले संक्षारण में भी देखी गई है। इस प्रकार, इस अध्ययन में किया गया जलमग्नता प्रयोग व्यवहारिक संक्षारण को दर्शाता है।
अध्ययन की गई धातुओं में से, 9% क्रोमियम स्टील ने सबसे गंभीर संक्षारण प्रदर्शित किया, जिसमें संक्षारण की गहराई >1.2 मिमी थी, जो त्वरित संक्षारण और संक्षारण के असामान्य रूप के कारण संभवतः एमआईसी है। अध्ययन की गई धातुओं में से, 9% क्रोमियम स्टील ने सबसे गंभीर संक्षारण प्रदर्शित किया, जिसमें संक्षारण की गहराई >1.2 मिमी थी, जो त्वरित संक्षारण और संक्षारण के असामान्य रूप के कारण संभवतः एमआईसी है। Среди иссследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глубиной коррозии> 1,2 мм, что, вероятно, является МИК यह एक व्यक्तिगत कंपनी है और एक कॉर्पोरेट कंपनी है। जांची गई धातुओं में से, 9% क्रोमियम युक्त स्टील में सबसे गंभीर संक्षारण देखा गया, जिसकी संक्षारण गहराई >1.2 मिमी थी, जो संभवतः त्वरित संक्षारण और संक्षारण के एक असामान्य रूप के कारण न्यूनतम संक्षारण स्तर (एमआईसी) है।कुल मिलाकर, 9% Cr का भुगतान किया जाता है, और ऋण का भुगतान किया जाता है>1.2 mm, 由于加速腐蚀和异常腐蚀形式,很可能是MIC。9% Cr से अधिक लाभ Среди иссследованных металлов наиболее сильно корродировала сталь с 9% Cr, с глубиной коррозии >1,2 мм, скорее всего, МИК из-за ускоренных и аномальных форм коррозии. अध्ययन की गई धातुओं में, 9% क्रोमियम युक्त स्टील में सबसे गंभीर संक्षारण हुआ, जिसमें संक्षारण की गहराई >1.2 मिमी थी, जो कि त्वरित और असामान्य प्रकार के संक्षारण के कारण संभवतः एमआईसी (MIC) था।क्योंकि 9% Cr स्टील का उपयोग उच्च तापमान अनुप्रयोगों में किया जाता है, इसके संक्षारण व्यवहार का पहले अध्ययन किया गया है43,44 लेकिन इस धातु के लिए पहले कोई MIC रिपोर्ट नहीं की गई है। हाइपरथर्मोफाइल्स को छोड़कर कई सूक्ष्मजीव उच्च तापमान वाले वातावरण (>100 डिग्री सेल्सियस) में निष्क्रिय होते हैं, इसलिए ऐसे मामलों में 9% क्रोमियम स्टील में एमआईसी को नजरअंदाज किया जा सकता है। हाइपरथर्मोफाइल्स को छोड़कर कई सूक्ष्मजीव उच्च तापमान वाले वातावरण (>100 डिग्री सेल्सियस) में निष्क्रिय होते हैं, इसलिए ऐसे मामलों में 9% क्रोमियम स्टील में एमआईसी को नजरअंदाज किया जा सकता है। Поскольку многие микроорганизмы, за исключением гипертермофилов, неактивны в высокотемпературной среде (>100 °С), МИК в стали с 9% Cr в यह कोई समस्या नहीं है। चूंकि हाइपरथर्मोफाइल्स को छोड़कर कई सूक्ष्मजीव उच्च तापमान वाले वातावरण (>100°C) में निष्क्रिय होते हैं, इसलिए ऐसे मामलों में 9% Cr वाले स्टील में MIC को नजरअंदाज किया जा सकता है।तापमान नियंत्रण कक्ष, तापमान नियंत्रण कक्ष (>100 डिग्री सेल्सियस) 9% सीआर के लिए एमआईसी का उपयोग करने के लिए, आपको 9% सीआर का भुगतान करने की आवश्यकता है। 9% Cr 颃(>100 °C) Поскольку многие микроорганизмы, кроме гипертермофилов, не проявляют активности в высокотемпературных средах (>100 °С), МПК в стали с 9% करोड़ किसी भी चीज़ का कोई उपयोग नहीं है। चूंकि हाइपरथर्मोफाइल्स को छोड़कर कई सूक्ष्मजीव उच्च तापमान वाले वातावरण (>100 डिग्री सेल्सियस) में सक्रियता नहीं दिखाते हैं, इसलिए इस मामले में 9% क्रोमियम वाले स्टील में एमआईसी को नजरअंदाज किया जा सकता है।हालांकि, जब 9% क्रोमियम युक्त स्टील का उपयोग मध्यम तापमान वाले वातावरण में किया जाता है, तो एमआईसी को कम करने के लिए विभिन्न उपाय किए जाने चाहिए।
बिना संक्षारित सामग्री के निक्षेपों और बायोफिल्म में संक्षारण उत्पादों में पानी की तुलना में विभिन्न सूक्ष्मजीव समुदायों और उनके परिवर्तनों का अवलोकन किया गया, इसके अलावा त्वरित संक्षारण (चित्र 5-7) भी देखा गया, जो दृढ़ता से यह सुझाव देता है कि यह संक्षारण एक माइक्रोफोन है। रामिरेज़ एट अल.13 ने 6 महीने में एक समुद्री माइक्रोबियल पारिस्थितिकी तंत्र में 3-चरण संक्रमण (FeOB => SRB/IRB => SOB) की रिपोर्ट की, जिसमें द्वितीयक रूप से समृद्ध SRB द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन सल्फाइड अंततः SOB के संवर्धन में योगदान कर सकता है। रामिरेज़ एट अल.13 ने 6 महीने में एक समुद्री माइक्रोबियल पारिस्थितिकी तंत्र में 3-चरण संक्रमण (FeOB => SRB/IRB => SOB) की रिपोर्ट की, जब द्वितीयक रूप से समृद्ध SRB द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन सल्फाइड अंततः SOB के संवर्धन में योगदान कर सकता है। रामिरेज़ एट अल.13 сообщают о трехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной 6 महीने के अंतराल पर, एक सेरेमनी पर क्लिक करें, образующийся при एसआरबी के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए, एसओबी के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए इसे लागू करें। रामिरेज़ एट अल.13 ने 6 महीने की अवधि में समुद्री माइक्रोबियल पारिस्थितिकी तंत्र में तीन-चरण संक्रमण (FeOB => SRB/IRB => SOB) की रिपोर्ट की है, जहां SRB द्वितीयक संवर्धन से उत्पन्न हाइड्रोजन सल्फाइड अंततः SOB संवर्धन में योगदान कर सकता है। रामिरेज़ 13 साल पहले 6 महीने पहले 6 महीने पहले 13 महीने पहले 13 महीने पहले 13 साल की उम्र में 13 साल की उम्र में 13 साल की हो चुकी है (FeOB => SRB/IRB => एसओबी (एसओबी), एसआरबी (एसआरबी) को एसओबी (एसओबी) की आवश्यकता होती है।रामिरेज़ ने 13 साल की उम्र में 6 साल पहले 6 साल की उम्र में अपने करियर की शुरुआत की थी।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 यह सब ठीक है 可能 最终 有助于 sob 的富集. रामिरेज़ एट अल.13 сообщили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской 6 महीने से अधिक समय तक, कोटोरोमो सेरॉएड में, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, может в конечном итоге способствовать обогащению SOB. रामिरेज़ एट अल.13 ने 6 महीने की अवधि में समुद्री माइक्रोबियल पारिस्थितिकी तंत्र में तीन-चरणीय संक्रमण (FeOB => SRB/IRB => SOB) की सूचना दी, जिसमें SRB द्वितीयक संवर्धन से उत्पादित हाइड्रोजन सल्फाइड अंततः SOB संवर्धन में योगदान कर सकता है।मैकबेथ और एमर्सन36 ने FeOB में प्राथमिक संवर्धन की सूचना दी। इसी प्रकार, इस अध्ययन में प्रारंभिक संक्षारण चरण के दौरान FeOB का संवर्धन देखा गया है, लेकिन कार्बन और 1% और 2.25% Cr स्टील और कास्ट आयरन में 22 महीनों में संक्षारण की प्रगति के साथ देखे गए सूक्ष्मजीवीय परिवर्तन FeOB => IRB => SRB हैं (चित्र 7 और 8)। इसी प्रकार, इस अध्ययन में प्रारंभिक संक्षारण चरण के दौरान FeOB का संवर्धन देखा गया है, लेकिन कार्बन और 1% और 2.25% Cr स्टील और कच्चा लोहा में 22 महीनों में संक्षारण की प्रगति के साथ देखे गए सूक्ष्मजीवीय परिवर्तन FeOB => IRB => SRB हैं (चित्र 7 और 8)। इस लेख को पढ़ें стадии коррозии, но микробные изменения по мере прогрессирования коррозии, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в 22 महीने, पहले दिन FeOB => IRB => SRB (рис. 7 और 8). इसी प्रकार, इस अध्ययन में संक्षारण के प्रारंभिक चरण में FeOB में संवर्धन देखा गया है, लेकिन संक्षारण बढ़ने के साथ-साथ सूक्ष्मजीवीय परिवर्तन, जो कार्बन और 1% और 2.25% Cr स्टील और कच्चा लोहा में 22 महीनों में देखे गए हैं, FeOB => IRB => SRB हैं (आकृति 7 और 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% और 2.25% Cr 钢以及超过22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 वर्ष की आयु में FEOB => IRB => SRB（图7和8）。 Аналогичным образом, в этом исследовании наблюдалось обогащение FeOB на रनिनेविट्स कॉरपोरॉजियो, न्यु मोक्रियोनॉवेलोइक्स 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). इसी प्रकार, इस अध्ययन में संक्षारण के प्रारंभिक चरणों में FeOB संवर्धन देखा गया, लेकिन कार्बन और 1% और 2.25% Cr स्टील और कास्ट आयरन में 22 महीनों में देखे गए सूक्ष्मजैविक परिवर्तन FeOB => IRB => SRB थे (चित्र 7 और 8)।उच्च सल्फेट आयन सांद्रता के कारण समुद्री जल वातावरण में एसआरबी आसानी से जमा हो सकते हैं, लेकिन मीठे पानी के वातावरण में कम सल्फेट आयन सांद्रता के कारण उनका संवर्धन विलंबित होता है। समुद्री जल में एसआरबी संवर्धन की अक्सर रिपोर्ट की गई है10,12,45।
a) संक्षारण के प्रारंभिक चरण में आयरन ऑक्साइड (लाल [डीक्लोरोमोनास एसपी.] और हरे [साइडरोक्सीडेंस एसपी.] कोशिकाएं) और Fe(III) अपचायक जीवाणुओं (धूसर कोशिकाएं [जियोथ्रिक्स एसपी. और जियोबैक्टर एसपी.]) द्वारा Fe(II)-निर्भर ऊर्जा चयापचय के माध्यम से कार्बनिक कार्बन और नाइट्रोजन का संचय होता है। इसके बाद अवायवीय सल्फेट-अपचायक जीवाणु (एसआरपी) और परपोषी सूक्ष्मजीव संचित कार्बनिक पदार्थ का उपभोग करके संक्षारण के परिपक्व चरण को समृद्ध करते हैं। b) संक्षारण-प्रतिरोधी धातुओं पर सूक्ष्मजीव समुदायों में परिवर्तन। बैंगनी, नीली, पीली और सफेद कोशिकाएं क्रमशः कोमोनाडेसी, नाइट्रोस्पिरा एसपी., बेगियाटोएसी और अन्य परिवारों के जीवाणुओं का प्रतिनिधित्व करती हैं।
सूक्ष्मजीव समुदाय में परिवर्तन और एसआरबी संवर्धन की संभावना के संदर्भ में, संक्षारण के प्रारंभिक चरण में FeOB महत्वपूर्ण है, और डीक्लोरोमोनास Fe(II) ऑक्सीकरण से अपनी वृद्धि ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं। सूक्ष्मजीव सूक्ष्म तत्वों वाले माध्यम में जीवित रह सकते हैं, लेकिन वे तेजी से नहीं बढ़ते। हालांकि, इस अध्ययन में उपयोग किया गया प्लंज पूल एक ओवरफ्लो बेसिन है, जिसमें 20 m³/h का प्रवाह होता है, जो अकार्बनिक आयनों वाले सूक्ष्म तत्वों की निरंतर आपूर्ति करता है। संक्षारण के प्रारंभिक चरणों में, कार्बन स्टील और कच्चा लोहा से लौह आयन निकलते हैं, और FeOB (जैसे डीक्लोरोमोनास) इनका उपयोग ऊर्जा स्रोत के रूप में करते हैं। कोशिका वृद्धि के लिए आवश्यक कार्बन, फॉस्फेट और नाइट्रोजन की सूक्ष्म मात्रा प्रक्रिया जल में कार्बनिक और अकार्बनिक पदार्थों के रूप में मौजूद होनी चाहिए। इसलिए, इस ताजे पानी के वातावरण में, FeOB प्रारंभ में कार्बन स्टील और कच्चा लोहा जैसी धातु की सतहों पर समृद्ध होता है। इसके बाद, आईआरबी बढ़ सकते हैं और कार्बनिक पदार्थ और लौह ऑक्साइड का उपयोग क्रमशः ऊर्जा स्रोत और टर्मिनल इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता के रूप में कर सकते हैं। परिपक्व संक्षारण उत्पादों में, FeOB और IRB के चयापचय के कारण नाइट्रोजन से समृद्ध अवायवीय परिस्थितियाँ उत्पन्न होनी चाहिए। इसलिए, SRB तेजी से बढ़ सकता है और FeOB और IRB को प्रतिस्थापित कर सकता है (चित्र 8a)।
हाल ही में, टैंग एट अल. ने ताजे पानी के वातावरण में जियोबैक्टर फेरोरेड्यूसेन्स द्वारा स्टेनलेस स्टील के संक्षारण की सूचना दी, जो लोहे से सूक्ष्मजीवों में सीधे इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण के कारण होता है।46 ईएमआईसी को ध्यान में रखते हुए, ईईटी गुणों वाले सूक्ष्मजीवों का योगदान महत्वपूर्ण है। इस अध्ययन में संक्षारण उत्पादों में एसआरबी, फीओबी और आईआरबी मुख्य सूक्ष्मजीव प्रजातियां हैं, जिनमें ईईटी विशेषताएँ होनी चाहिए। इसलिए, ये विद्युत रासायनिक रूप से सक्रिय सूक्ष्मजीव ईईटी के माध्यम से संक्षारण में योगदान कर सकते हैं, और संक्षारण उत्पादों के निर्माण के दौरान विभिन्न आयनिक प्रजातियों के प्रभाव में उनके समुदाय की संरचना बदल जाती है। इसके विपरीत, 9% क्रोमियम युक्त स्टील में सूक्ष्मजीव समुदाय अन्य स्टील्स से भिन्न था (चित्र 8बी)। 14 महीनों के बाद, फीओबी के संवर्धन के अलावा, सिडेरोक्सीडेंस, एसओबी47 बेगियाटोएसी और थियोमोनास जैसे सूक्ष्मजीव भी समृद्ध हुए (चित्र 7आई)। यह परिवर्तन कार्बन स्टील जैसे अन्य संक्षारक पदार्थों से स्पष्ट रूप से भिन्न है, और संक्षारण के दौरान घुले क्रोमियम-समृद्ध आयनों से प्रभावित हो सकता है। विशेष रूप से, थिओमोनास में न केवल सल्फर ऑक्सीकरण गुण होते हैं, बल्कि Fe(II) ऑक्सीकरण गुण, एक EET प्रणाली और भारी धातुओं के प्रति सहनशीलता भी होती है48,49। Fe(II) की ऑक्सीकरण गतिविधि और/या धातु इलेक्ट्रॉनों के प्रत्यक्ष उपभोग के कारण इनकी संख्या बढ़ सकती है। एक पिछले अध्ययन में, एक असंतुलित बायोफिल्म निगरानी प्रणाली का उपयोग करके Cu पर बायोफिल्म में बेगियाटोएसी की अपेक्षाकृत उच्च मात्रा देखी गई, जिससे पता चलता है कि ये बैक्टीरिया Cu और Cr जैसी जहरीली धातुओं के प्रति प्रतिरोधी हो सकते हैं। हालांकि, इस वातावरण में बेगियाटोएसी को बढ़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा स्रोत अज्ञात है।
इस अध्ययन में ताजे पानी के वातावरण में संक्षारण के दौरान सूक्ष्मजीव समुदायों में होने वाले परिवर्तनों की जानकारी दी गई है। एक ही वातावरण में, सूक्ष्मजीव समुदाय धातु के प्रकार के अनुसार भिन्न पाए गए। इसके अलावा, हमारे परिणाम संक्षारण के प्रारंभिक चरणों में FeOB के महत्व की पुष्टि करते हैं, क्योंकि लौह-निर्भर सूक्ष्मजीव ऊर्जा चयापचय पोषक तत्वों से भरपूर वातावरण के निर्माण को बढ़ावा देता है जो SRB जैसे अन्य सूक्ष्मजीवों के लिए अनुकूल होता है। ताजे पानी के वातावरण में MIC को कम करने के लिए, FeOB और IRB की वृद्धि को सीमित करना आवश्यक है।
इस अध्ययन में नौ धातुओं का उपयोग किया गया और उन्हें 50 × 20 × 1–5 मिमी (ASTM 395 स्टील और 1%, 2.25% और 9% Cr के लिए मोटाई: 5 मिमी; ASTM A283 और ASTM A179 के लिए मोटाई: 3 मिमी; ASTM A109 टेम्पर 4/5 और टाइप 304 और 316 स्टेनलेस स्टील के लिए मोटाई: 1 मिमी) के ब्लॉकों में संसाधित किया गया, जिनमें दो 4 मिमी के छेद थे। क्रोमियम स्टील को सैंडपेपर से पॉलिश किया गया और अन्य धातुओं को डुबोने से पहले 600 ग्रिट सैंडपेपर से पॉलिश किया गया। सभी नमूनों को 99.5% इथेनॉल से सोनिकेट किया गया, सुखाया गया और उनका वजन किया गया। संक्षारण दर गणना और माइक्रोबायोम विश्लेषण के लिए प्रत्येक धातु के दस नमूनों का उपयोग किया गया। प्रत्येक नमूने को PTFE रॉड और स्पेसर (φ 5 × 30 मिमी, अनुपूरक चित्र 2) के साथ सीढ़ीनुमा संरचना में स्थिर किया गया।
पूल का आयतन 1100 घन मीटर और गहराई लगभग 4 मीटर है। जल प्रवाह 20 घन मीटर प्रति घंटा था, अतिरिक्त जल को छोड़ा जाता था, और जल की गुणवत्ता में मौसमी उतार-चढ़ाव नहीं होता था (पूरक चित्र 3)। नमूना लेने वाली सीढ़ी को टैंक के मध्य में लटके हुए 3 मीटर लंबे स्टील के तार पर उतारा जाता है। पूल से 1, 3, 6, 14 और 22 महीनों में सीढ़ियों के दो सेट निकाले गए। एक सीढ़ी से लिए गए नमूनों का उपयोग वजन में कमी को मापने और संक्षारण दर की गणना करने के लिए किया गया, जबकि दूसरी सीढ़ी से लिए गए नमूनों का उपयोग माइक्रोबायोम विश्लेषण के लिए किया गया। जलमग्न टैंक में घुलित ऑक्सीजन की मात्रा को सतह और तल के पास, साथ ही मध्य में, एक घुलित ऑक्सीजन सेंसर (InPro6860i, मेटलर टोलेडो, कोलंबस, ओहियो, यूएसए) का उपयोग करके मापा गया।
नमूनों पर मौजूद संक्षारण उत्पादों और जैव-परतों को प्लास्टिक खुरचनी से खुरचकर या रुई के फाहे से पोंछकर हटाया गया, और फिर उन्हें अल्ट्रासोनिक बाथ का उपयोग करके 99.5% इथेनॉल में साफ किया गया। इसके बाद नमूनों को ASTM G1-0351 के अनुसार क्लार्क के विलयन में डुबोया गया। सुखाने की प्रक्रिया पूरी होने के बाद सभी नमूनों का वजन किया गया। निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके प्रत्येक नमूने के लिए संक्षारण दर (मिमी/वर्ष) की गणना करें:
जहां K एक स्थिरांक (8.76 × 104) है, T एक्सपोजर समय (घंटे) है, A कुल सतह क्षेत्र (सेमी2) है, W द्रव्यमान हानि (ग्राम) है, D घनत्व (ग्राम सेमी–3) है।
नमूनों का वजन करने के बाद, 3डी मापने वाले लेजर माइक्रोस्कोप (LEXT OLS4000, Olympus, टोक्यो, जापान) का उपयोग करके कई नमूनों की 3डी छवियां प्राप्त की गईं।