Hvala vam što ste posjetili Nature.com. Koristite verziju preglednika s ograničenom CSS podrškom. Za najbolje iskustvo preporučujemo da koristite ažuriranu verziju preglednika (ili onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru). Osim toga, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, stranicu prikazujemo bez stilova i JavaScripta.
Prikazuje vrtuljak s tri slajda odjednom. Koristite gumbe Prethodno i Sljedeće za pomicanje kroz tri slajda odjednom ili upotrijebite klizače na kraju za pomicanje kroz tri slajda odjednom.
U slatkovodnim okruženjima često se opaža ubrzana korozija ugljičnih i nehrđajućih čelika. Ovdje je provedeno 22-mjesečno istraživanje ronjenja u spremnicima slatke vode korištenjem devet vrsta čelika. Ubrzana korozija uočena je kod ugljičnih i kromovih čelika te lijevanog željeza, dok kod nehrđajućeg čelika nije uočena vidljiva korozija ni nakon 22 mjeseca. Analiza mikrobne zajednice pokazala je da su tijekom opće korozije Fe(II)-oksidirajuće bakterije bile obogaćene u ranoj fazi korozije, Fe(III)-redukirajuće bakterije u fazi razvoja korozije, a sulfatno-redukirajuće bakterije u fazi korozije u završnoj fazi korozije proizvoda. Naprotiv, bakterije Beggiatocaea bile su posebno brojne u čeliku s 9% Cr koji je bio izložen lokaliziranoj koroziji. Ovi sastavi mikrobnih zajednica također su se razlikovali od onih u uzorcima vode i sedimenta s dna. Dakle, kako korozija napreduje, mikrobna zajednica prolazi kroz dramatične promjene, a metabolizam energije mikroba ovisan o željezu stvara okruženje koje može obogatiti druge mikroorganizme.
Metali se mogu pogoršati i korodirati zbog različitih fizikalnih i kemijskih čimbenika okoliša kao što su pH, temperatura i koncentracija iona. Kiseli uvjeti, visoke temperature i koncentracije klorida posebno utječu na koroziju metala1,2,3. Mikroorganizmi u prirodnim i izgrađenim okruženjima često utječu na trošenje i koroziju metala, ponašanje koje se izražava u mikrobnoj koroziji (MIC)4,5,6,7,8. MIC se često nalazi u okruženjima kao što su unutarnje cijevi i spremnici, u metalnim pukotinama i u tlu, gdje se pojavljuje iznenada i brzo razvija. Stoga je praćenje i rano otkrivanje MIC-a vrlo teško, pa se analiza MIC-a obično provodi nakon korozije. Prijavljene su brojne studije slučaja MIC-a u kojima su sulfatno-redukirajuće bakterije (SRB) često pronađene u produktima korozije9,10,11,12,13. Međutim, ostaje nejasno doprinose li SRB-ovi nastanku korozije, budući da se njihovo otkrivanje temelji na postkorozivnoj analizi.
Nedavno su, uz bakterije koje oksidiraju jod21, zabilježeni i različiti mikroorganizmi koji razgrađuju željezo, poput SRB-a koji razgrađuju željezo14, metanogena15,16,17, bakterija koje reduciraju nitrate18, bakterija koje oksidiraju željezo19 i acetogena20. U anaerobnim ili mikroaerobnim laboratorijskim uvjetima, većina njih nagriza nulvalentno željezo i ugljični čelik. Osim toga, njihovi mehanizmi korozije sugeriraju da metanogeni i SRB-ovi koji nagrizaju željezo potiču koroziju skupljanjem elektrona iz nulvalentnog željeza pomoću izvanstaničnih hidrogenaza, odnosno multihemskih citokroma22,23. MIC-ovi se dijele u dvije vrste: (i) kemijski MIC (CMIC), što je neizravna korozija mikrobno proizvedenim vrstama, i (ii) električni MIC (EMIC), što je izravna korozija osiromašenjem elektrona metala24. EMIC olakšan izvanstaničnim prijenosom elektrona (EET) je od velikog interesa jer mikroorganizmi s EET svojstvima uzrokuju bržu koroziju od mikroorganizama koji nisu EET. Dok je odgovor CMIC-a koji ograničava brzinu reakcije u anaerobnim uvjetima proizvodnja H2 putem redukcije protona (H+), EMIC se odvija putem metabolizma EET-a, koji je neovisan o proizvodnji H2. Mehanizam EET-a u različitim mikroorganizmima povezan je s performansama mikrobnog staničnog goriva i elektrobiosinteze25,26,27,28,29. Budući da se uvjeti uzgoja ovih korozivnih mikroorganizama razlikuju od onih u prirodnom okruženju, nije jasno odražavaju li ovi uočeni procesi mikrobne korozije koroziju u praksi. Stoga je teško promatrati mehanizam MIC-a koji induciraju ovi korozivni mikroorganizmi u prirodnom okruženju.
Razvoj tehnologije sekvenciranja DNA olakšao je proučavanje detalja mikrobnih zajednica u prirodnim i umjetnim okruženjima, na primjer, mikrobno profiliranje temeljeno na sekvenci gena 16S rRNA korištenjem sekvencera nove generacije korišteno je u području mikrobne ekologije30,31,32. Objavljene su brojne MIC studije koje su detaljno opisale mikrobne zajednice u tlu i morskom okolišu13,33,34,35,36. Osim SRB-a, zabilježeno je i obogaćivanje Fe(II)-oksidirajućim (FeOB) i nitrificirajućim bakterijama u uzorcima korozije, npr. FeOB-om, kao što su Gallionella spp. i Dechloromonas spp., te nitrificirajućim bakterijama, poput Nitrospira spp., u ugljičnim i bakrenim čelicima u tlu33. Slično tome, u morskom okolišu, brza kolonizacija željezo-oksidirajućih bakterija koje pripadaju klasama Zetaproteobacteria i Betaproteobacteria uočena je nekoliko tjedana na ugljičnom čeliku36. Ovi podaci ukazuju na doprinos ovih mikroorganizama koroziji. Međutim, u mnogim studijama trajanje i eksperimentalne skupine su ograničeni, a malo se zna o dinamici mikrobnih zajednica tijekom korozije.
Ovdje istražujemo minimalne inhibitorne koncentracije (MIK) ugljičnog čelika, kromiranog čelika, nehrđajućeg čelika i lijevanog željeza korištenjem studija uranjanja u aerobni slatkovodni okoliš s poviješću MIC događaja. Uzorci su uzeti nakon 1, 3, 6, 14 i 22 mjeseca, a proučavana je brzina korozije svakog metala i mikrobne komponente. Naši rezultati pružaju uvid u dugoročnu dinamiku mikrobnih zajednica tijekom korozije.
Kao što je prikazano u Tablici 1, u ovom istraživanju korišteno je devet metala. Deset uzoraka svakog materijala uronjeno je u bazen sa slatkom vodom. Kvaliteta procesne vode je sljedeća: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, mutnoća 1 ppm i pH 7,4. Koncentracija otopljenog kisika (DO) na dnu ljestvice uzorkovanja bila je približno 8,2 ppm, a temperatura vode sezonski se kretala od 9 do 23 °C.
Kao što je prikazano na slici 1, nakon 1 mjeseca uranjanja u okruženja od lijevanog željeza ASTM A283, ASTM A109 uvjet #4/5, ASTM A179 i ASTM A395, na površini ugljičnog čelika uočeni su smeđi produkti korozije u obliku generalizirane korozije. Gubitak težine ovih uzoraka povećavao se s vremenom (Dodatna tablica 1), a brzina korozije iznosila je 0,13–0,16 mm godišnje (slika 2). Slično tome, opća korozija uočena je kod čelika s niskim udjelom Cr (1% i 2,25%) sa stopom korozije od oko 0,13 mm/god. (slike 1 i 2). Nasuprot tome, čelik s 9% Cr pokazuje lokaliziranu koroziju koja se javlja u prazninama koje tvore brtve. Brzina korozije ovog uzorka iznosi oko 0,02 mm/god., što je znatno niže od brzine korozije čelika s općom korozijom. Nasuprot tome, nehrđajući čelici tipa 304 i 316 ne pokazuju vidljivu koroziju, s procijenjenim brzinama korozije od <0,001 mm y−1. Nasuprot tome, nehrđajući čelici tipa 304 i 316 ne pokazuju vidljivu koroziju, s procijenjenim brzinama ubrzanja od <0,001 mm y−1. Naprotiv, tipovi nervnog čelika 304 i 316 ne pokazuju vidljivu koroziju, pri čemu proračunska brzina korozije iznosi <0,001 mm/god. Nasuprot tome, nehrđajući čelici tipova 304 i 316 ne pokazuju vidljivu koroziju, s procijenjenom stopom korozije od <0,001 mm/god.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<0,001 mm y−1。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<0,001 mm y−1。 Naprotiv, nerđajući stali tipa 304 i -316 nisu pokazali vidljivu koroziju s proračunskom brzinom korozije <0,001 mm/god. Nasuprot tome, nehrđajući čelici tipa 304 i -316 nisu pokazali vidljivu koroziju s projektiranom brzinom korozije od <0,001 mm/god.
Prikazane su makroskopske slike svakog uzorka (visina 50 mm × širina 20 mm) prije i nakon uklanjanja kamenca. 1 metar, 1 mjesec; 3 metra, 3 mjeseca; 6 metara, 6 mjeseci; 14 metara, 14 mjeseci; 22 metra, 22 mjeseca; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, stanje 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, čelik 1% Cr; 3C čelik, 2,25% Cr čelik; čelik 9C, čelik 9% Cr; S6, nehrđajući čelik 316; S8, nehrđajući čelik tip 304.
Brzina korozije izračunata je korištenjem gubitka težine i vremena uranjanja. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, okaljeni 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, čelik 1% Cr, 3 C, čelik 2,25% Cr, 9 C, čelik 9% Cr, S6, nehrđajući čelik tip 316; S8, nehrđajući čelik tip 304.
Na sl. 1 također je prikazano da se produkti korozije ugljičnog čelika, čelika s niskim udjelom kroma i lijevanog željeza dalje razvijaju nakon uranjanja tijekom 3 mjeseca. Ukupna brzina korozije postupno se smanjila na 0,07 ~ 0,08 mm/god. nakon 22 mjeseca (Slika 2). Osim toga, brzina korozije čelika s 2,25% kroma bila je nešto niža od ostalih korodiranih uzoraka, što ukazuje na to da Cr može inhibirati koroziju. Osim opće korozije, prema ASTM A179, lokalizirana korozija uočena je nakon 22 mjeseca s dubinom korozije od oko 700 µm (Slika 3). Lokalna brzina korozije, izračunata korištenjem dubine korozije i vremena uranjanja, iznosi 0,38 mm/god., što je oko 5 puta brže od opće korozije. Brzina korozije legure ASTM A395 može se podcijeniti jer produkti korozije ne uklanjaju u potpunosti kamenac nakon 14 ili 22 mjeseca uranjanja u vodu. Međutim, razlika bi trebala biti minimalna. Osim toga, uočeno je mnogo malih rupica u korodiranom čeliku s niskim udjelom kroma.
Cijela slika (mjerilo: 10 mm) i lokalizirana korozija (mjerilo: 500 µm) čelika ASTM A179 i 9% Cr na maksimalnoj dubini pomoću 3D laserskog mikroskopa. Crveni krugovi na cijeloj slici označavaju izmjerenu lokaliziranu koroziju. Cijeli prikaz čelika 9% Cr s druge strane prikazan je na slici 1.
Kao što je prikazano na sl. 2, za čelik s 9% Cr nije uočena korozija unutar 3-14 mjeseci, a stopa korozije bila je praktički nula. Međutim, lokalizirana korozija uočena je nakon 22 mjeseca (slika 3) sa stopom korozije od 0,04 mm/god. izračunatom korištenjem gubitka težine. Maksimalna lokalizirana dubina korozije je 1260 µm, a lokalizirana stopa korozije procijenjena korištenjem dubine korozije i vremena uranjanja (22 mjeseca) je 0,68 mm/god. Budući da točna točka početka korozije nije poznata, stopa korozije može biti veća.
Nasuprot tome, na nehrđajućem čeliku nije uočena vidljiva korozija čak ni nakon 22 mjeseca uranjanja. Iako je prije uklanjanja kamenca na površini uočeno nekoliko smeđih čestica (slika 1), one su bile slabo pričvršćene i nisu bile produkti korozije. Budući da se metal ponovno pojavljuje na površini nehrđajućeg čelika nakon uklanjanja kamenca, stopa korozije je praktički nula.
Sekvenciranje amplikona provedeno je kako bi se razumjele razlike i dinamika mikrobnih zajednica tijekom vremena u produktima korozije i biofilmovima na metalnim površinama, u vodi i sedimentima. Ukupno je primljeno 4.160.012 očitanja, s rasponom od 31.328 do 124.183 očitanja.
Shannon indeksi uzoraka vode uzetih iz vodozahvata i ribnjaka kretali su se od 5,47 do 7,45 (slika 4a). Budući da se pročišćena riječna voda koristi kao industrijska voda, mikrobna zajednica može se sezonski mijenjati. Nasuprot tome, Shannon indeks uzoraka sedimenta s dna bio je oko 9, što je znatno više od indeksa uzoraka vode. Slično tome, uzorci vode imali su niže izračunate Chao1 indekse i uočene operativne taksonomske jedinice (OTU) od uzoraka sedimenta (slika 4b, c). Ove razlike su statistički značajne (Tukey-Kramerov test; p-vrijednosti < 0,01, slika 4d), što ukazuje na to da su mikrobne zajednice u uzorcima sedimenta složenije od onih u uzorcima vode. Ove razlike su statistički značajne (Tukey-Kramerov test; p-vrijednosti ​​< 0,01, slika 4d), što ukazuje na to da su mikrobne zajednice u uzorcima sedimenta složenije od onih u uzorcima vode. Ove su razlike statistički značajne (kriterij Tjuki-Kramera; vrijednosti p <0,01, slika 4d), što ukazuje na to da su mikrobne zajednice u uzorcima donjih odgovora složenije nego u uzorcima vode. Ove razlike su statistički značajne (Tukey-Kramerov test; p vrijednosti ​​<0,01, slika 4d), što ukazuje na to da su mikrobne zajednice u uzorcima sedimenta složenije nego u uzorcima vode.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。。。。。。。。。 Ove su razlike bile statistički značajne (kriterij Tjuki-Kramera; p-značenje <0,01, slika 4d), što dopušta pretpostavku da su mikrobne zajednice u uzorcima donjih izjava bile složenije nego u uzorcima vode. Ove razlike bile su statistički značajne (Tukey-Kramerov test; p-vrijednost <0,01, slika 4d), što sugerira da su mikrobne zajednice u uzorcima sedimenta bile složenije nego u uzorcima vode.Budući da se voda u preljevnom bazenu stalno obnavlja, a sedimenti se talože na dno bazena bez mehaničkih poremećaja, ova razlika u mikrobnoj raznolikosti trebala bi odražavati ekosustav u bazenu.
a Shannonov indeks, b Promatrana operativna taksonomska jedinica (OTU) i c Indeks upijanja Chao1 (n=6) i bazen (n=5) Voda, sediment (n=3), ASTM A283 (S: n=5), ASTM A109 Temperatura #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) i 9% (9 C: n = 5) Cr-čelici, kao i nehrđajući čelici tipa 316 (S6: n = 5) i -304 (S8: n = 5) prikazani su kao dijagrami u obliku kutije i dijagrami s valovitim uzorkom. d p-vrijednosti ​​za Shannonov i Chao1 indeks dobivene korištenjem ANOVA i Tukey-Kramer testova višestruke usporedbe. Crvena pozadina predstavlja parove s p-vrijednostima < 0,05. Crvena pozadina predstavlja parove s p-vrijednostima ​​< 0,05. Crvene boje predstavljaju par sa značenjima p <0,05. Crvena pozadina predstavlja parove s p-vrijednostima ​​< 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。 Crvene boje predstavljaju par s p-značenjima <0,05. Crvena pozadina predstavlja parove s p-vrijednostima ​​<0,05.Linija u sredini okvira, vrh i dno okvira te brkovi predstavljaju medijan, 25. i 75. percentil te minimalne i maksimalne vrijednosti.
Shannonovi indeksi za ugljični čelik, čelik s niskim udjelom kroma i lijevano željezo bili su slični onima za uzorke vode (slika 4a). Nasuprot tome, Shannonovi indeksi uzoraka nehrđajućeg čelika značajno su viši od onih korodiranih čelika (p-vrijednosti < 0,05, slika 4d) i slični su onima sedimenata. Nasuprot tome, Shannonovi indeksi uzoraka nehrđajućeg čelika značajno su viši od onih korodiranih čelika (p-vrijednosti ​​< 0,05, slika 4d) i slični su onima sedimenata. Nasuprot tome, uzorci indeksa Shennona iz neržavejućeg stališa znatno su veći nego u korodiranih čelika (značenje p <0,05, slika 4d), i slični indeksi prikazani. Nasuprot tome, Shannonovi indeksi uzoraka nehrđajućeg čelika znatno su viši od onih korodiranih čelika (p-vrijednosti ​​< 0,05, slika 4d) i slični su indeksima taloga.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 Naprotiv, indeks Shennona uzoraka iz nervnog stališa bio je znatno veći nego u korodiranom stali (značenje p <0,05, slika 4d), kao iu predloženom. Nasuprot tome, Shannonov indeks uzoraka nehrđajućeg čelika bio je značajno veći od indeksa korodiranog čelika (p-vrijednost < 0,05, slika 4d), kao i talog.Nasuprot tome, Shannonov indeks za čelike s 9% Cr kretao se od 6,95 do 9,65. Ove vrijednosti bile su mnogo veće kod nekorodiranih uzoraka nakon 1 i 3 mjeseca nego kod korodiranih uzoraka nakon 6, 14 i 22 mjeseca (slika 4a). Nadalje, Chao1 indeksi i opažene OTU vrijednosti čelika s 9% Cr su viši od onih kod korodiranih uzoraka i uzoraka s vodom, a niži od onih kod nekorodiranih uzoraka i uzoraka sa sedimentom (slika 4b, c), a razlike su statistički značajne (p-vrijednosti < 0,01, slika 4d). Nadalje, Chao1 indeksi i opažene OTU vrijednosti čelika s 9% Cr su viši od onih kod korodiranih i uzoraka s vodom, a niži od onih kod nekorodiranih i uzoraka sa sedimentom (slika 4b, c), a razlike su statistički značajne (p-vrijednosti < 0,01, slika 4d).Osim toga, Chao1 i opaženi OTU kod čelika s 9% Cr su viši od onih kod korodiranih i vodenih uzoraka, a niži od onih kod nekorodiranih i sedimentnih uzoraka (slika 4b, c), a razlike su statistički značajne.(p-značenje <0,01, slika 4d). (p-vrijednosti ​​<0,01, slika 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). Osim toga, indeks Chao1 i vidljivi OTU stali sa sadržajem 9 % Cr bili su veći nego u korodiranim i vodenim uzorcima, i niže nego u nekorodiranim i osadnim uzorcima (slika 4b,c), a razlika je bila statistički značajna (p- vrijednost < 0,01, slika 4g). Osim toga, Chao1 indeks i opaženi OTU 9% Cr čelika bili su viši od onih kod korodiranih i vodenih uzoraka, a niži od onih kod nekorodiranih i sedimentnih uzoraka (slika 4b,c), a razlika je bila statistički značajna (p-vrijednost < 0,01, slika 4d).Ovi rezultati pokazuju da je mikrobna raznolikost u produktima korozije niža nego u biofilmovima na nekorodiranim metalima.
Na sl. 5a prikazan je dijagram glavne koordinatne analize (PCoA) temeljen na UniFrac neponderiranoj udaljenosti za sve uzorke, s tri glavna uočena klastera. Mikrobne zajednice u uzorcima vode značajno su se razlikovale od ostalih zajednica. Mikrobne zajednice u sedimentima također su uključivale zajednice nehrđajućeg čelika, dok su bile široko rasprostranjene u uzorcima korozije. Nasuprot tome, karta čelika s 9% Cr podijeljena je na nekorodirane i korodirane klastere. Posljedično, mikrobne zajednice na metalnim površinama i produktima korozije značajno se razlikuju od onih u vodi.
Grafikon glavne koordinatne analize (PCoA) temeljen na neponderiranim UniFrac udaljenostima u svim uzorcima (a), vodi (b) i metalima (c). Krugovi označavaju svaki klaster. Trajektorije su predstavljene linijama koje spajaju razdoblja uzorkovanja u nizu. 1 metar, 1 mjesec; 3 metra, 3 mjeseca; 6 metara, 6 mjeseci; 14 metara, 14 mjeseci; 22 metra, 22 mjeseca; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, stanje 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, čelik 1% Cr; 3C čelik, 2,25% Cr čelik; čelik 9C, čelik 9% Cr; S6, nehrđajući čelik 316; S8, nehrđajući čelik tip 304.
Kada su poredani kronološkim redom, PCoA dijagrami uzoraka vode bili su kružno raspoređeni (slika 5b). Ovaj ciklički prijelaz može odražavati sezonske promjene.
Osim toga, na PCoA dijagramima uzoraka metala uočena su samo dva klastera (korodirani i nekorodirani), gdje je (s izuzetkom čelika s 9% kroma) također uočen pomak mikrobne zajednice od 1 do 22 mjeseca (slika 5c). Osim toga, budući da su prijelazi u korodiranim uzorcima bili veći nego u nekorodiranim uzorcima, postojala je korelacija između promjena u mikrobnim zajednicama i napredovanja korozije. U uzorcima čelika s 9% Cr otkrivene su dvije vrste mikrobnih zajednica: točke na 1 i 6 mjeseci, smještene u blizini nehrđajućeg čelika, i druge (3, 14 i 22 mjeseca), smještene u točkama blizu korodiranog čelika. 1 mjesec i kuponi korišteni za ekstrakciju DNK na 6 mjeseci nisu korodirali, dok su kuponi na 3, 14 i 22 mjeseca korodirali (Dodatna slika 1). Stoga su se mikrobne zajednice u korodiranim uzorcima razlikovale od onih u vodi, sedimentu i nekorodiranim uzorcima te su se mijenjale kako je korozija napredovala.
Glavne vrste mikrobnih zajednica uočene u uzorcima vode bile su Proteobacteria (30,1–73,5%), Bacteroidetes (6,3–48,6%), Planctomycetota (0,4–19,6%) i Actinobacteria (0–17,7%), njihova relativna brojnost varirala je od uzorka do uzorka (slika 6), na primjer, relativna brojnost Bacteroidetes u vodi ribnjaka bila je veća nego u apstraktnoj vodi. Na ovu razliku može utjecati vrijeme zadržavanja vode u preljevnom spremniku. Ove vrste su također uočene u uzorcima sedimenta s dna, ali njihova relativna brojnost značajno se razlikovala od one u uzorcima vode. Osim toga, relativni sadržaj Acidobacteriota (8,7–13,0%), Chloroflexi (8,1–10,2%), Nitrospirota (4,2–4,4%) i Desulfobacterota (1,5–4,4%) bio je veći nego u uzorcima vode. Budući da su gotovo sve vrste Desulfobacterota SRB37, okoliš u sedimentu mora biti anaeroban. Iako Desulfobacterota mogu utjecati na koroziju, rizik bi trebao biti izuzetno nizak jer je njihova relativna zastupljenost u vodi bazena <0,04%. Iako Desulfobacterota mogu utjecati na koroziju, rizik bi trebao biti izuzetno nizak jer je njihova relativna zastupljenost u vodi bazena <0,04%. Iako Desulfobacterota, vjerojatno, utječe na koroziju, rizik bi trebao biti izuzetno nizak, budući da njihov odnosni sadržaj u vodi bazena iznosi <0,04%. Iako Desulfobacterota može utjecati na koroziju, rizik bi trebao biti izuzetno nizak jer je njihova relativna zastupljenost u vodi bazena <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相对丰度<0,04%。 <0,04%. Iako tip Desulfobacillus može utjecati na koroziju, rizik bi trebao biti krajnje nizak, budući da njihov odnosni sadržaj u vodenom bazenu iznosi <0,04%. Iako vrsta Desulfobacillus može utjecati na koroziju, rizik bi trebao biti izuzetno nizak jer je njihova relativna zastupljenost u vodi bazena <0,04%.
RW i zrak predstavljaju uzorke vode iz vodozahvata, odnosno bazena. Sediment-C, -E, -W su uzorci sedimenta uzeti iz središta dna bazena, kao i s istočne i zapadne strane. 1 metar, 1 mjesec; 3 metra, 3 mjeseca; 6 metara, 6 mjeseci; 14 metara, 14 mjeseci; 22 metra, 22 mjeseca; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, stanje 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, čelik 1% Cr; 3C čelik, 2,25% Cr čelik; čelik 9C, čelik 9% Cr; S6, nehrđajući čelik 316; S8, nehrđajući čelik tip 304.
Na razini roda, nešto veći udio (6–19%) neklasificiranih bakterija koje pripadaju porodici Trichomonadaceae, kao i Neosphingosine, Pseudomonas i Flavobacterium, uočen je u svim godišnjim dobima. Kao manje glavne komponente, njihovi udjeli variraju (slika 1). . 7a i b). U pritokama je relativna brojnost Flavobacterium, Pseudovibrio i Rhodoferrobacter bila veća samo zimi. Slično tome, veći sadržaj Pseudovibrio i Flavobacterium uočen je u zimskoj vodi sliva. Dakle, mikrobne zajednice u uzorcima vode varirale su ovisno o godišnjem dobu, ali nisu pretrpjele drastične promjene tijekom razdoblja istraživanja.
a Ulazna voda, b Voda iz bazena, c ASTM A283, d ASTM A109 temperatura #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2,25% Cr i i 9% Cr čelik, j Tip-316 i nehrđajući čelik K-304.
Proteobakterije su bile glavni sastojci u svim uzorcima, ali njihova relativna zastupljenost u korodiranim uzorcima smanjivala se s napredovanjem korozije (slika 6). U uzorcima ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 te 1% i 2,25% Cr, relativna zastupljenost proteobakterija smanjila se s 89,1%, 85,9%, 89,6%, 79,5%, 84,8%, 83,8% na 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% i 31,3%. Nasuprot tome, relativna brojnost Desulfobacterota postupno se povećava od <0,1% do 12,5–45,9% s napredovanjem korozije. Nasuprot tome, relativna brojnost Desulfobacterota postupno se povećava od <0,1% do 12,5–45,9% s napredovanjem korozije. Nasuprot, u odnosu na sadržaj Desulfobacterota postupno se povećava s <0,1% do 12,5–45,9% u odnosu na razvoj korozije. Nasuprot tome, relativna brojnost Desulfobacterota postupno se povećava od <0,1% do 12,5–45,9% kako korozija napreduje.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% Protivna, odnosna brojnost Desulfobacillus postupno se povećavala s <0,1% na 12,5–45,9% u odnosu na razvoj korozije. Nasuprot tome, relativna brojnost Desulfobacillusa postupno se povećavala od <0,1% do 12,5–45,9% kako je korozija napredovala.Dakle, kako je korozija napredovala, Proteobacteria je zamijenjena Desulfobacterotom.
Nasuprot tome, biofilmovi na nekorodiranom nehrđajućem čeliku sadržavali su iste udjele različitih bakterija. 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%) i Chloroflexi (2,1–8,8%). Utvrđeno je da se udio Nitrospirota u uzorcima nehrđajućeg čelika postupno povećavao (slika 6). Ti su omjeri slični onima u uzorcima sedimenta, što odgovara PCoA dijagramu prikazanom na slici 5a.
U uzorcima čelika koji sadrže 9% Cr uočene su dvije vrste mikrobnih zajednica: mikrobne zajednice stare 1 mjesec i 6 mjeseci bile su slične onima u uzorcima sedimenta s dna, dok se udio proteobakterija u uzorcima korozije 3, 14 i 22 značajno povećao. Osim toga, ove dvije mikrobne zajednice u uzorcima čelika s 9% Cr odgovarale su podijeljenim klasterima na PCoA dijagramu prikazanom na slici 5c.
Na razini roda uočeno je >2000 OTU-a koji sadrže nedodijeljene bakterije i arheje. Na razini roda uočeno je >2000 OTU-a koji sadrže nedodijeljene bakterije i arheje.Na razini roda, uočeno je preko 2000 OTU-a koji sadrže neidentificirane bakterije i arheje.Na razini roda, uočeno je preko 2000 OTU-a koji sadrže nespecificirane bakterije i arheje. Među njima, usredotočili smo se na 10 OTU-a s visokom populacijom u svakom uzorku. To pokriva 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% i 21,8-45,1% u ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1%, 2,25% i 9% Cr čelika te nehrđajućih čelika tipa 316 i -304.
Relativno visok sadržaj dekloriranih monolita s Fe(II) oksidirajućim svojstvima uočen je u uzorcima korozije kao što su ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 i čelici s 1% i 2,25% Cr. rana faza korozije (1 mjesec i 3 mjeseca, slika 7c-h). Udio Dechloromonasa smanjivao se s vremenom, što je odgovaralo smanjenju Proteobacteria (slika 6). Nadalje, udjeli Dechloromonasa u biofilmovima na nekorodiranim uzorcima su <1%. Nadalje, udjeli Dechloromonasa u biofilmovima na nekorodiranim uzorcima su <1%. Osim toga, dolja Dechloromonas u bioplenkama na nekorodiranim uzorcima iznosi <1%. Osim toga, udio Dechloromonasa u biofilmovima na nekorodiranim uzorcima je <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% Osim toga, dolja Dechloromonas u bioplenke nekorodiranih uzoraka bila je <1%. Osim toga, udio Dechloromonasa u biofilmu nekorodiranih uzoraka bio je <1%.Stoga je među produktima korozije Dechloromonas značajno obogaćen u ranoj fazi korozije.
Nasuprot tome, u ASTM A179, ASTM A109 popuštenom #4/5, ASTM A179, ASTM A395 i čelicima s 1% i 2,25% Cr, udio SRB Desulfovibrio vrsta konačno se povećao nakon 14 i 22 mjeseca (slika 7c–h). Desulfovibrion je bio vrlo nizak ili nije otkriven u ranim fazama korozije, u uzorcima vode (slika 7a, b) i u nekorodiranim biofilmovima (slika 7j, j). To snažno sugerira da Desulfovibrio preferira okruženje nastalih produkata korozije, iako oni ne utječu na koroziju u ranim fazama korozije.
Fe(III)-redukirajuće bakterije (RRB), poput Geobactera i Geothrixa, pronađene su u produktima korozije u srednjim fazama korozije (6 i 14 mjeseci), ali je udio kasnih (22 mjeseca) faza korozije u njima veći. relativno nizak (slika 7c, eh). Rod Sideroxydans s Fe(II) oksidacijskim svojstvima pokazao je slično ponašanje (slika 7f), tako da je udio FeOB, IRB i SRB bio veći samo u korodiranim uzorcima. To snažno sugerira da su promjene u tim mikrobnim zajednicama povezane s napredovanjem korozije.
U čeliku s 9% Cr korodiranom nakon 3, 14 i 22 mjeseca, uočen je veći udio članova porodice Beggiatoacea (8,5–19,6%), koji mogu pokazivati ​​svojstva oksidacije sumpora, a uočeni su i sideroksidani (8,4–13,7%) (slika 1). 7i) Osim toga, Thiomonas, bakterija koja oksidira sumpor (SOB), pronađena je u većem broju (3,4% i 8,8%) nakon 3 i 14 mjeseci. Nasuprot tome, bakterije koje reduciraju nitrate, Nitrospira (12,9%), uočene su u 6 mjeseci starim nekorodiranim uzorcima. Povećani udio Nitrospira također je uočen u biofilmovima na nehrđajućem čeliku nakon uranjanja (slika 7j,k). Dakle, mikrobne zajednice 1 i 6 mjeseci starih nekorodiranih čelika s 9% Cr bile su slične onima u biofilmovima nehrđajućeg čelika. Osim toga, mikrobne zajednice čelika s 9% krom korodiranog nakon 3, 14 i 22 mjeseca razlikovale su se od produkata korozije ugljičnih i niskokromnih čelika te lijevanog željeza.
Razvoj korozije obično je sporiji u slatkoj vodi nego u morskoj jer koncentracija kloridnih iona utječe na koroziju metala. Međutim, neki nehrđajući čelici mogu korodirati u slatkovodnim okruženjima38,39. Osim toga, u početku se sumnjalo na MIC jer je korodirani materijal prethodno uočen u bazenu sa slatkom vodom korištenom u ovoj studiji. U studijama dugotrajnog uranjanja uočeni su različiti oblici korozije, tri vrste mikrobnih zajednica i promjena mikrobnih zajednica u produktima korozije.
Slatkovodni medij korišten u ovom istraživanju je zatvoreni spremnik za tehničku vodu uzetu iz rijeke s relativno stabilnim kemijskim sastavom i sezonskom promjenom temperature vode u rasponu od 9 do 23 °C. Stoga se sezonske fluktuacije mikrobnih zajednica u uzorcima vode mogu povezati s promjenama temperature. Osim toga, mikrobna zajednica u vodi bazena bila je donekle drugačija od one u ulaznoj vodi (slika 5b). Voda u bazenu se stalno zamjenjuje zbog prelijevanja. Posljedično, rastvoreni kiseonik (DO) ostao je na ~8,2 ppm čak i na srednjim dubinama između površine bazena i dna. Naprotiv, okoliš sedimenta trebao bi biti anaeroban, budući da se taloži i ostaje na dnu rezervoara, a mikrobna flora u njemu (kao što je CRP) također bi se trebala razlikovati od mikrobne flore u vodi (slika 6). Budući da su uzorci u bazenu bili dalje od sedimenata, bili su izloženi samo slatkoj vodi tijekom studija uranjanja u aerobnim uvjetima.
Opća korozija javlja se u ugljičnom čeliku, čeliku s niskim udjelom kroma i lijevanom željezu u slatkovodnim okruženjima (Slika 1) jer ti materijali nisu otporni na koroziju. Međutim, brzina korozije (0,13 mm god-1) u abiotičkim slatkovodnim uvjetima bila je veća nego u prethodnim studijama40 (0,04 mm god-1) i bila je usporediva sa brzinom korozije (0,02–0,76 mm god-1) u prisutnosti mikroorganizama1) Slično uvjetima slatke vode40,41,42. Ova ubrzana brzina korozije karakteristika je MIC-a.
Osim toga, nakon 22 mjeseca uranjanja, uočena je lokalizirana korozija na nekoliko metala ispod produkata korozije (slika 3). Konkretno, lokalizirana brzina korozije uočena u ASTM A179 je oko pet puta brža od opće korozije. Ovaj neobičan oblik korozije i ubrzana brzina korozije također je uočena kod korozije koja se javlja na istom predmetu. Dakle, uranjanje provedeno u ovoj studiji odražava koroziju u praksi.
Među proučavanim metalima, čelik s 9% kromom pokazao je najozbiljniju koroziju, s dubinom korozije >1,2 mm, što je vjerojatno MIC zbog ubrzane korozije i abnormalnog oblika korozije. Među proučavanim metalima, čelik s 9% kromom pokazao je najozbiljniju koroziju, s dubinom korozije >1,2 mm, što je vjerojatno MIC zbog ubrzane korozije i abnormalnog oblika korozije. Sredstva istraženog metalnog čelika s 9% Cr pokazala su najjaču koroziju s dubinom korozije> 1,2 mm, što je, vjerojatno, MIK zbog ubrzane korozije i anomalne forme korozije. Među ispitivanim metalima, čelik s 9% Cr pokazao je najtežu koroziju s dubinom korozije >1,2 mm, što je vjerojatno MIC zbog ubrzane korozije i abnormalnog oblika korozije.在所研究的金属中，9% Cr 钢的腐蚀最为严重，腐蚀深度>1.2 mm，由于加速腐蚀和异常腐蚀形式，很可能是MIC。在所研究的金属中，9% Cr Sredstva istraženih metala najjače su korodirala čelik s 9% Cr, s dubinom korozije >1,2 mm, prije svega, MIK iz ubrzanih i anomalnih oblika korozije. Među proučavanim metalima, čelik s 9% Cr korodirao je najteže, s dubinom korozije >1,2 mm, najvjerojatnije MIC zbog ubrzane i anomalne korozije.Budući da se čelik s 9% Cr koristi u primjenama na visokim temperaturama, njegovo ponašanje kod korozije prethodno je proučavano43,44, ali za ovaj metal prethodno nije zabilježena minimalna inhibitorna vrijednost (MIC). Budući da su brojni mikroorganizmi, osim hipertermofila, neaktivni u okruženju s visokom temperaturom (>100 °C), MIC u 9%-tnom Cr čeliku se u takvim slučajevima može zanemariti. Budući da su brojni mikroorganizmi, osim hipertermofila, neaktivni u okruženju s visokom temperaturom (>100 °C), MIC u 9%-tnom Cr čeliku se u takvim slučajevima može zanemariti. Mnogi mikroorganizmi, kao rezultat hipertermofila, neaktivni u visokotemperaturnoj sredini (>100 °S), MIK u stalnu s 9% Cr u takvim slučajevima se ne mogu uzeti u obzir. Budući da su mnogi mikroorganizmi, s izuzetkom hipertermofila, neaktivni u okruženju s visokom temperaturom (>100°C), minimalna inhibitorna koncentracija (MIC) u čeliku s 9% Cr može se u takvim slučajevima zanemariti.由于除超嗜热菌外，许多微生物在高温环境(>100 °C)中不活跃，因此在这种情况下可以忽略9% Cr 钢中的MIC。 9% Cr (>100 °C) Koliko mnogi mikroorganizmi, osim hipertermofila, ne pokazuju aktivnost u visokotemperaturnim sredinama (>100 °S), MPK ima 9% Cr u ovom slučaju ne može se uzeti u obzir. Budući da mnogi mikroorganizmi, osim hipertermofila, ne pokazuju aktivnost u okruženjima s visokim temperaturama (>100 °C), u ovom slučaju se može zanemariti minimalna inhibitorna vrijednost (MIC) u čeliku s 9% Cr.Međutim, kada se 9%-tni Cr čelik koristi u okruženju srednje temperature, potrebno je poduzeti različite mjere za smanjenje MIC-a.
Različite mikrobne zajednice i njihove promjene uočene su u naslagama nekorodiranog materijala i u produktima korozije u biofilmovima u usporedbi s vodom, uz ubrzanu koroziju (slika 5-7), što snažno sugerira da je ova korozija mikrofon. Ramirez i sur.13 izvještavaju o prijelazu u 3 koraka (FeOB => SRB/IRB = > SOB) u morskom mikrobnom ekosustavu tijekom 6 mjeseci, pri čemu sumporovodik proizveden sekundarno obogaćenim SRB-om može konačno doprinijeti obogaćivanju SOB-a. Ramirez i sur.13 izvještavaju o prijelazu u 3 koraka (FeOB => SRB/IRB => SOB) u morskom mikrobnom ekosustavu tijekom 6 mjeseci, kada sumporovodik proizveden sekundarno obogaćenim SRB-om može konačno doprinijeti obogaćivanju SOB-a. Ramirez et al.13 izvještavaju o troetapnom prijelazu (FeOB => SRB/IRB => SOB) u morskom mikrobnom ekosustavu tijekom 6 mjeseci, kada se serovodorod formira pri sekundarnom obogaćenju SRB, može, konačno, omogućiti obogaćenje SOB. Ramirez i sur.13 izvještavaju o trofaznom prijelazu (FeOB => SRB/IRB => SOB) u morskom mikrobnom ekosustavu tijekom razdoblja od 6 mjeseci, gdje sumporovodik nastao sekundarnim obogaćivanjem SRB-a konačno može doprinijeti obogaćivanju SOB-a. Ramirez 等人13 报告了一个超过6 个月的海洋微生物生态系统中的三步转变(FeOB => 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 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 jecaj 的富集。 Ramirez et al.13 priopćili su o trostupanjskom prijelazu (FeOB => SRB/IRB => SOB) u morskom mikrobnom ekosustavu tijekom 6 mjeseci, u kojem je serovodorod, koji nastaje u rezultatu sekundarnog obogaćenja SRB, što može u konačnici dovesti do obogaćivanja SOB. Ramirez i sur.13 izvijestili su o trostupanjskom prijelazu (FeOB => SRB/IRB => SOB) u morskom mikrobnom ekosustavu tijekom razdoblja od 6 mjeseci, u kojem sumporovodik proizveden sekundarnim obogaćivanjem SRB-a može na kraju doprinijeti obogaćivanju SOB-a.McBeth i Emerson36 izvijestili su o primarnom obogaćivanju u FeOB-u. Slično tome, u ovoj studiji opaženo je obogaćivanje FeOB-a tijekom rane faze korozije, ali mikrobne promjene s napredovanjem korozije uočene u ugljičnim te 1% i 2,25% Cr čelicima i lijevanom željezu tijekom 22 mjeseca su FeOB => IRB = > SRB (slike 7 i 8). Slično tome, u ovoj studiji opaženo je obogaćivanje FeOB-a tijekom rane faze korozije, ali mikrobne promjene s napredovanjem korozije uočene u ugljičnim te 1% i 2,25% Cr čelicima i lijevanom željezu tijekom 22 mjeseca su FeOB => IRB => SRB (slike 7 i 8). Točno tako da se u ovom istraživanju promatra obogaćivanje FeOB u ranijoj fazi korozije, ali mikrobne promjene u progresivnom mjerenju korozije, uočljive u ugljerodistosti i 1% i 2,25% Cr stalaka i čunja tijekom 22 mjeseca, predstavljaju FeOB => IRB = > SRB (sl. 7 i 8). Slično tome, u ovoj studiji opaženo je obogaćivanje FeOB-om u ranoj fazi korozije, ali mikrobne promjene kako korozija napreduje, opažene kod ugljičnih i 1% i 2,25% Cr čelika i lijevanog željeza tijekom 22 mjeseca, su FeOB => IRB => SRB (slike 7 i 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 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）。 Na analogan način, u ovom istraživanju promatrano je obogaćivanje FeOB na ranim stadijima korozije, ali mikrobiološke promjene, uočene u uglerodistima i 1% i 2,25% Cr stalaka i čuguna tijekom 22 mjeseca, bile su FeOB => IRB => SRB (sl. 7 i 8). Slično tome, u ovoj studiji uočeno je obogaćivanje FeOB-om u ranim fazama korozije, ali mikrobiološke promjene uočene u ugljičnim te 1% i 2,25% Cr čelicima i lijevanom željezu tijekom 22 mjeseca bile su FeOB => IRB => SRB (slika 7 i 8).SRB-ovi se mogu lako akumulirati u morskim okruženjima zbog visokih koncentracija sulfatnih iona, ali njihovo obogaćivanje u slatkovodnim okruženjima usporava se zbog niskih koncentracija sulfatnih iona. Obogaćivanje SRB-om u morskoj vodi često je zabilježeno 10,12,45.
a Organski ugljik i dušik putem Fe(II)-ovisnog energetskog metabolizma željezovog oksida (crvene [Dechloromonas sp.] i zelene [Sideroxydans sp.] stanice) i Fe(III) reducirajućih bakterija (sive stanice [Geothrix sp. i Geobacter sp.]) u ranoj fazi korozije, zatim anaerobne sulfatoredukirajuće bakterije (SRP) i heterotrofni mikroorganizmi obogaćuju zrelu fazu korozije konzumirajući akumuliranu organsku tvar. b Promjene u mikrobnim zajednicama na metalima otpornim na koroziju. Ljubičaste, plave, žute i bijele stanice predstavljaju bakterije iz porodica Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea i drugih.
Što se tiče promjena u mikrobnoj zajednici i mogućeg obogaćivanja SRB-om, FeOB je ključan u ranoj fazi korozije, a Dechloromonas može dobiti energiju za rast iz oksidacije Fe(II). Mikroorganizmi mogu preživjeti u medijima koji sadrže elemente u tragovima, ali neće rasti eksponencijalno. Međutim, bazen za uranjanje korišten u ovoj studiji je preljevni bazen s dotokom od 20 m3/h, koji kontinuirano opskrbljuje elemente u tragovima koji sadrže anorganske ione. U ranim fazama korozije, željezni ioni se oslobađaju iz ugljičnog čelika i lijevanog željeza, a FeOB-i (poput Dechloromonasa) ih koriste kao izvor energije. Tragovi ugljika, fosfata i dušika potrebni za rast stanica moraju biti prisutni u procesnoj vodi u obliku organskih i anorganskih tvari. Stoga se u ovom slatkovodnom okruženju FeOB u početku obogaćuje na metalnim površinama kao što su ugljični čelik i lijevano željezo. Nakon toga, IRB-i mogu rasti i koristiti organsku tvar i željezne okside kao izvore energije, odnosno terminalne akceptore elektrona. U zrelim produktima korozije, anaerobni uvjeti obogaćeni dušikom trebali bi se stvoriti zbog metabolizma FeOB-a i IRB-a. Stoga, SRB može brzo rasti i zamijeniti FeOB i IRB (slika 8a).
Nedavno su Tang i suradnici izvijestili o koroziji nehrđajućeg čelika uzrokovanoj Geobacter ferroreducens u slatkovodnim okruženjima zbog izravnog prijenosa elektrona sa željeza na mikrobe46. Uzimajući u obzir EMIC, doprinos mikroorganizama s EET svojstvima je ključan. SRB, FeOB i IRB su glavne mikrobne vrste u produktima korozije u ovoj studiji, koje bi trebale imati EET karakteristike. Stoga, ovi elektrokemijski aktivni mikroorganizmi mogu doprinijeti koroziji putem EET-a, a sastav njihove zajednice mijenja se pod utjecajem različitih ionskih vrsta kako se stvaraju produkti korozije. Naprotiv, mikrobna zajednica u čeliku s 9% Cr razlikovala se od drugih čelika (slika 8b). Nakon 14 mjeseci, osim obogaćivanja s FeOB-om, obogaćeni su i SOB47Beggiatoacea i Thiomonas (slika 7i). Ova promjena se značajno razlikuje od promjene kod drugih korozivnih materijala, poput ugljičnog čelika, i na nju mogu utjecati ioni bogati kromom otopljeni tijekom korozije. Značajno je da Thiomonas ne samo da ima svojstva oksidacije sumpora, već i svojstva oksidacije Fe(II), EET sustav i toleranciju na teške metale48,49. Mogu se obogatiti zbog oksidativne aktivnosti Fe(II) i/ili izravne potrošnje metalnih elektrona. U prethodnoj studiji, relativno visoka zastupljenost Beggiatoacea uočena je u biofilmovima na Cu korištenjem diskontinuiranog sustava praćenja biofilma, što sugerira da bi ove bakterije mogle biti otporne na otrovne metale poput Cu i Cr. Međutim, izvor energije potreban Beggiatoacea za rast u ovom okruženju nije poznat.
Ova studija izvještava o promjenama u mikrobnim zajednicama tijekom korozije u slatkovodnim okruženjima. U istom okruženju, mikrobne zajednice razlikovale su se po vrsti metala. Osim toga, naši rezultati potvrđuju važnost FeOB-a u ranim fazama korozije, budući da metabolizam energije mikroba ovisan o željezu potiče stvaranje okruženja bogatog hranjivim tvarima koje pogoduje drugim mikroorganizmima poput SRB-a. Kako bi se smanjila minimalna inhibitorna koncentracija (MIC) u slatkovodnim okruženjima, obogaćivanje FeOB-om i IRB-om mora biti ograničeno.
U ovoj studiji korišteno je devet metala i obrađeno u blokove dimenzija 50 × 20 × 1–5 mm (debljina za čelik ASTM 395 i 1%, 2,25% i 9% Cr: 5 mm; debljina za ASTM A283 i ASTM A179: 3 mm). mm; ASTM A109 temperatura 4/5 i nehrđajući čelik tipa 304 i 316, debljina: 1 mm), s dva otvora od 4 mm. Kromirani čelici polirani su brusnim papirom, a ostali metali polirani su brusnim papirom granulacije 600 prije umakanja. Svi uzorci su sonicirani s 99,5%-tnim etanolom, osušeni i izvagani. Deset uzoraka svakog metala korišteno je za izračun brzine korozije i analizu mikrobioma. Svaki uzorak je fiksiran u obliku ljestava s PTFE šipkama i odstojnicima (φ 5 × 30 mm, Dodatna slika 2).
Bazen ima volumen od 1100 kubičnih metara i dubinu od oko 4 metra. Dotok vode bio je 20 m3 h-1, preljev je bio ispušten, a kvaliteta vode nije sezonski varirala (Dodatna slika 3). Ljestve za uzimanje uzorka spuštene su na čeličnu žicu duljine 3 m obješenu u sredini spremnika. Dva seta ljestava uklonjena su iz bazena nakon 1, 3, 6, 14 i 22 mjeseca. Uzorci s jednih ljestava korišteni su za mjerenje gubitka težine i izračun stope korozije, dok su uzorci s drugih ljestava korišteni za analizu mikrobioma. Otopljeni kisik u uranjajućem spremniku mjeren je blizu površine i dna, kao i u sredini, pomoću senzora otopljenog kisika (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, SAD).
Produkti korozije i biofilmovi na uzorcima uklonjeni su struganjem plastičnim strugačem ili brisanjem vatom, a zatim očišćeni u 99,5%-tnom etanolu pomoću ultrazvučne kupke. Uzorci su zatim uronjeni u Clarkovu otopinu u skladu s ASTM G1-0351. Svi uzorci su izvagani nakon što je sušenje završeno. Izračunajte brzinu korozije (mm/god.) za svaki uzorak pomoću sljedeće formule:
gdje je K konstanta (8,76 × 104), T je vrijeme ekspozicije (h), A je ukupna površina (cm2), W je gubitak mase (g), D je gustoća (g cm–3).
Nakon vaganja uzoraka, dobivene su 3D slike nekoliko uzoraka pomoću 3D mjernog laserskog mikroskopa (LEXT OLS4000, Olympus, Tokio, Japan).