Շնորհակալություն Nature.com կայք այցելելու համար: Դուք օգտագործում եք սահմանափակ CSS աջակցությամբ դիտարկիչի տարբերակ: Լավագույն փորձի համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել թարմացված դիտարկիչ (կամ անջատել համատեղելիության ռեժիմը Internet Explorer-ում): Բացի այդ, շարունակական աջակցությունն ապահովելու համար մենք կայքը ցուցադրում ենք առանց ոճերի և JavaScript-ի:
Միաժամանակ ցուցադրում է երեք սլայդից բաղկացած կարուսել: Օգտագործեք «Նախորդ» և «Հաջորդ» կոճակները՝ միաժամանակ երեք սլայդով անցնելու համար, կամ օգտագործեք վերջում գտնվող սահող կոճակները՝ միաժամանակ երեք սլայդով անցնելու համար:
Քաղցրահամ ջրային միջավայրերում հաճախ դիտվում է ածխածնային և չժանգոտվող պողպատների արագացված կոռոզիա: Այստեղ անցկացվել է քաղցրահամ ջրի բաքի 22-ամսյա սուզման ուսումնասիրություն՝ օգտագործելով պողպատի ինը տեսակ: Արագացված կոռոզիա դիտվել է ածխածնային և քրոմային պողպատներում և թուջում, մինչդեռ չժանգոտվող պողպատում տեսանելի կոռոզիա չի դիտվել նույնիսկ 22 ամիս անց: Մանրէային համակեցության վերլուծությունը ցույց է տվել, որ ընդհանուր կոռոզիայի ժամանակ Fe(II)-օքսիդացնող մանրէները հարստացել են կոռոզիայի վաղ փուլում, Fe(III)-վերականգնող մանրէները՝ կոռոզիայի զարգացման փուլում, իսկ սուլֆատ-վերականգնող մանրէները՝ արտադրանքի կոռոզիայի վերջնական փուլում: Ընդհակառակը, Beggiatocaea մանրէները հատկապես շատ էին պողպատում՝ 9% Cr-ով, որը ենթարկվել էր տեղայնացված կոռոզիայի: Մանրէային համակեցությունների այս կազմերը նույնպես տարբերվում էին ջրի և հատակային նստվածքի նմուշներում առկա կազմերից: Այսպիսով, կոռոզիայի զարգացմանը զուգընթաց, մանրէային համակեցությունը ենթարկվում է դրամատիկ փոփոխությունների, և երկաթից կախված մանրէային էներգիայի նյութափոխանակությունը ստեղծում է մի միջավայր, որը կարող է հարստացնել այլ միկրոօրգանիզմներ:
Մետաղները կարող են քայքայվել և կոռոզիայի ենթարկվել տարբեր ֆիզիկական և քիմիական շրջակա միջավայրի գործոնների պատճառով, ինչպիսիք են pH-ը, ջերմաստիճանը և իոնների կոնցենտրացիան: Թթվային պայմանները, բարձր ջերմաստիճանները և քլորիդների կոնցենտրացիաները հատկապես ազդում են մետաղների կոռոզիայի վրա1,2,3: Բնական և կառուցապատված միջավայրերում միկրոօրգանիզմները հաճախ ազդում են մետաղների մաշվածության և կոռոզիայի վրա, որը դրսևորվում է մանրէային կոռոզիայի (ՄԿԿ) մեջ4,5,6,7,8: ՄԿԿ-ն հաճախ հանդիպում է այնպիսի միջավայրերում, ինչպիսիք են ներքին խողովակները և պահեստային բաքերը, մետաղական ճեղքերում և հողում, որտեղ այն հայտնվում է հանկարծակի և արագ զարգանում: Հետևաբար, ՄԿԿ-ների մոնիթորինգը և վաղ հայտնաբերումը շատ դժվար է, ուստի ՄԿԿ վերլուծությունը սովորաբար իրականացվում է կոռոզիայից հետո: Հաղորդվել են ՄԿԿ-ի բազմաթիվ դեպքերի ուսումնասիրություններ, որոնցում կոռոզիայի արգասիքներում հաճախ հայտնաբերվել են սուլֆատ վերականգնող մանրէներ (ՍՌԲ)9,10,11,12,13: Այնուամենայնիվ, մնում է անհասկանալի, թե արդյոք ՍՌԲ-ները նպաստում են կոռոզիայի առաջացմանը, քանի որ դրանց հայտնաբերումը հիմնված է հետկոռոզիոն վերլուծության վրա:
Վերջերս, յոդ օքսիդացնող բակտերիաներից բացի21, հայտնաբերվել են նաև երկաթ քայքայող տարբեր միկրոօրգանիզմներ, ինչպիսիք են երկաթ քայքայող SRB14, մեթանոգենները15,16,17, նիտրատ վերականգնող բակտերիաները18, երկաթ օքսիդացնող բակտերիաները19 և ացետոգենները20: Անաէրոբ կամ միկրոաէրոբ լաբորատոր պայմաններում դրանց մեծ մասը քայքայում է զրոյական արժեք ունեցող երկաթը և ածխածնային պողպատը: Բացի այդ, դրանց կոռոզիայի մեխանիզմները ենթադրում են, որ երկաթ քայքայող մեթանոգենները և SRB-ները խթանում են կոռոզիան՝ զրոյական արժեք ունեցող երկաթից էլեկտրոններ հավաքելով համապատասխանաբար՝ օգտագործելով արտաբջջային հիդրոգենազներ և բազմահեմ ցիտոքրոմներ22,23: ԱԷԿ-ները բաժանվում են երկու տեսակի՝ (i) քիմիական ԱԷԿ (CMIC), որը մանրէների կողմից առաջացող տեսակների կողմից անուղղակի կոռոզիա է, և (ii) էլեկտրական ԱԷԿ (EMIC), որը մետաղի էլեկտրոնների սպառման միջոցով առաջացող ուղղակի կոռոզիա է24: Արտաբջջային էլեկտրոնների փոխանցմամբ (EET) խթանվող EMIC-ը մեծ հետաքրքրություն է ներկայացնում, քանի որ EET հատկություններով միկրոօրգանիզմները ավելի արագ կոռոզիա են առաջացնում, քան ոչ EET միկրոօրգանիզմները: Մինչդեռ CMIC-ի արագությունը սահմանափակող արձագանքը անաէրոբ պայմաններում H2 արտադրությունն է պրոտոնի վերականգնման (H+) միջոցով, EMIC-ը տեղի է ունենում EET նյութափոխանակության միջոցով, որը անկախ է H2 արտադրությունից: EET-ի մեխանիզմը տարբեր միկրոօրգանիզմներում կապված է մանրէային բջջային վառելիքի և էլեկտրոկենսասինթեզի արդյունավետության հետ25,26,27,28,29: Քանի որ այս կոռոզիոն միկրոօրգանիզմների կուլտուրայի պայմանները տարբերվում են բնական միջավայրում առկա պայմաններից, պարզ չէ, թե արդյոք այս դիտարկվող մանրէային կոռոզիոն գործընթացները գործնականում արտացոլում են կոռոզիան: Հետևաբար, դժվար է դիտարկել այս կոռոզիոն միկրոօրգանիզմների կողմից առաջացած MIC մեխանիզմը բնական միջավայրում:
ԴՆԹ հաջորդականության տեխնոլոգիայի զարգացումը նպաստել է բնական և արհեստական ​​միջավայրերում մանրէային համայնքների մանրամասների ուսումնասիրությանը, օրինակ՝ մանրէային էկոլոգիայի ոլորտում օգտագործվել է 16S rRNA գենի հաջորդականության վրա հիմնված մանրէային պրոֆիլավորումը՝ օգտագործելով նոր սերնդի հաջորդականացուցիչներ30,31,32: Հրապարակվել են բազմաթիվ MIC ուսումնասիրություններ, որոնք մանրամասնել են հողի և ծովային միջավայրերի մանրէային համայնքները13,33,34,35,36: SRB-ից բացի, կոռոզիայի նմուշներում, օրինակ՝ FeOB-ով, ինչպիսիք են Gallionella spp. և Dechloromonas spp., և նիտրացնող մանրէներով, ինչպիսին է Nitrospira-ն, հարստացում է հայտնաբերվել նաև ածխածնային և պղինձ պարունակող պողպատներում33: Նմանապես, ծովային միջավայրում, ածխածնային պողպատի վրա մի քանի շաբաթ շարունակ դիտվել է Zetaproteobacteria և Betaproteobacteria դասերին պատկանող երկաթ օքսիդացնող մանրէների արագ գաղութացում36: Այս տվյալները ցույց են տալիս այս միկրոօրգանիզմների ներդրումը կոռոզիայի մեջ: Սակայն, շատ ուսումնասիրություններում տևողությունը և փորձարարական խմբերը սահմանափակ են, և քիչ բան է հայտնի կոռոզիայի ընթացքում մանրէային համայնքների դինամիկայի մասին։
Այստեղ մենք ուսումնասիրում ենք ածխածնային պողպատի, քրոմապատ պողպատի, չժանգոտվող պողպատի և թուջի ներածական կոնցենտրացիաները՝ օգտագործելով ածխածնային պողպատի, քրոմապատ պողպատի, չժանգոտվող պողպատի և թուջի ներածական կոնցենտրացիաները՝ օգտագործելով ներածական կոնցենտրացիաների դեպքերի պատմություն ունեցող աէրոբ քաղցրահամ ջրային միջավայրում ընկղմման ուսումնասիրություններ: Նմուշները վերցվել են 1, 3, 6, 14 և 22 ամիս անց, և ուսումնասիրվել է յուրաքանչյուր մետաղի և մանրէային բաղադրիչի կոռոզիայի արագությունը: Մեր արդյունքները հնարավորություն են տալիս պատկերացում կազմել մանրէային համայնքների երկարաժամկետ դինամիկայի մասին կոռոզիայի ընթացքում:
Ինչպես ցույց է տրված աղյուսակ 1-ում, այս ուսումնասիրության մեջ օգտագործվել է ինը մետաղ։ Յուրաքանչյուր նյութի տասը նմուշ ընկղմվել է քաղցրահամ ջրի լողավազանում։ Գործընթացային ջրի որակը հետևյալն է՝ 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, պղտորություն՝ 1 ppm և pH՝ 7.4։ Նմուշառման սանդուղքի ներքևի մասում լուծված թթվածնի (DO) կոնցենտրացիան կազմել է մոտավորապես 8.2 ppm, իսկ ջրի ջերմաստիճանը՝ սեզոնային տատանվել է 9-ից մինչև 23°C։
Ինչպես ցույց է տրված նկար 1-ում, ASTM A283, ASTM A109 Condition #4/5, ASTM A179 և ASTM A395 թուջե միջավայրերում 1 ամիս ընկղմվելուց հետո, ածխածնային պողպատի մակերեսին դիտվել են շագանակագույն կոռոզիայի արգասիքներ՝ ընդհանրացված կոռոզիայի տեսքով: Այս նմուշների քաշի կորուստը ժամանակի ընթացքում աճել է (Լրացուցիչ աղյուսակ 1), և կոռոզիայի արագությունը կազմել է 0.13–0.16 մմ տարեկան (Նկար 2): Նմանապես, ընդհանուր կոռոզիա դիտվել է ցածր քրոմի պարունակությամբ (1% և 2.25%) պողպատներում՝ մոտ 0.13 մմ/տարի կոռոզիայի արագությամբ (Նկարներ 1 և 2): Ի տարբերություն դրա, 9% քրոմ պարունակող պողպատը ցուցաբերում է տեղայնացված կոռոզիա, որը տեղի է ունենում միջադիրների կողմից առաջացած ճեղքերում: Այս նմուշի կոռոզիայի արագությունը կազմում է մոտ 0.02 մմ/տարի, ինչը զգալիորեն ցածր է ընդհանուր կոռոզիայով պողպատի արագությունից: Ի տարբերություն դրա, 304 և -316 տիպի չժանգոտվող պողպատները տեսանելի կոռոզիա չեն ցուցաբերում, որի գնահատված կոռոզիայի արագությունը <0.001 մմ յ−1 է։ Ի տարբերություն դրա, 304 և -316 տիպի չժանգոտվող պողպատները տեսանելի կոռոզիա չեն ցուցաբերում, իսկ գնահատված արագացման արագությունը կազմում է <0.001 մմ յ−1: Напротив, нержавеющие стали типов 304 и 316 не проявляют видимой коррозии, при этом расчетная скорость коррозии составляет <0,001 мм/год. Ի տարբերություն դրա, 304 և 316 տեսակի չժանգոտվող պողպատները տեսանելի կոռոզիա չեն ցուցաբերում՝ <0.001 մմ/տարի գնահատված կոռոզիայի արագությամբ։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<0,01 մմ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<0,01 մմ Напротив, нержавеющие стали типа 304 и -316 не показали видимой коррозии со расчетной скоростью коррозии <0,001 мм/год. Ի հակադրություն, 304 և -316 տիպի չժանգոտվող պողպատները տեսանելի կոռոզիա չեն ցուցաբերել՝ <0.001 մմ/տարի նախագծային կոռոզիայի արագությամբ։
Ներկայացված են յուրաքանչյուր նմուշի մակրոսկոպիկ պատկերները (բարձրություն 50 մմ × լայնություն 20 մմ) կրաքարի հեռացումից առաջ և հետո։ 1 մետր՝ 1 ամիս; 3 մետր՝ 3 ամիս; 6 մետր՝ 6 ամիս; 14 մետր՝ 14 ամիս; 22 մետր՝ 22 ամիս; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, վիճակ 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, պողպատ 1% Cr; 3C պողպատ՝ 2.25% Cr պողպատ; պողպատ 9C, պողպատ 9% Cr; S6, 316 չժանգոտվող պողպատ; S8, 304 տիպի չժանգոտվող պողպատ։
Կոռոզիայի արագությունը հաշվարկվել է քաշի կորստի և ընկղմման ժամանակի միջոցով։ S, ASTM A283, SP, ASTM A109, կարծրացված 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, պողպատ 1% Cr, 3 C, պողպատ 2.25% Cr, 9 C, պողպատ 9% Cr, S6, 316 տիպի չժանգոտվող պողպատ; S8, 304 տիպի չժանգոտվող պողպատ։
Նկար 1-ում նաև երևում է, որ ածխածնային պողպատի, ցածր քրոմի պարունակությամբ պողպատի և թուջի կոռոզիայի արգասիքները ավելի են զարգանում 3 ամիս ջրի մեջ ընկղմվելուց հետո: Ընդհանուր կոռոզիայի արագությունը 22 ամիս անց աստիճանաբար նվազել է մինչև 0.07 ~ 0.08 մմ/տարի (Նկար 2): Բացի այդ, 2.25% քրոմ պարունակող պողպատի կոռոզիայի արագությունը մի փոքր ավելի ցածր էր, քան մյուս կոռոզիայի ենթարկված նմուշներում, ինչը ցույց է տալիս, որ քրոմը կարող է կանխել կոռոզիան: Ընդհանուր կոռոզիայից բացի, ASTM A179-ի համաձայն, 22 ամիս անց դիտվել է տեղայնացված կոռոզիա՝ մոտ 700 մկմ կոռոզիայի խորությամբ (Նկար 3): Տեղային կոռոզիայի արագությունը, որը հաշվարկվել է կոռոզիայի խորության և ընկղմման ժամանակի միջոցով, կազմում է 0.38 մմ/տարի, ինչը մոտ 5 անգամ ավելի արագ է, քան ընդհանուր կոռոզիան: ASTM A395 համաձուլվածքի կոռոզիայի արագությունը կարող է թերագնահատվել, քանի որ կոռոզիայի արգասիքները ամբողջությամբ չեն հեռացնում նստվածքը 14 կամ 22 ամիս ջրի մեջ ընկղմվելուց հետո: Այնուամենայնիվ, տարբերությունը պետք է լինի նվազագույն: Բացի այդ, կոռոզիայի ենթարկված ցածր քրոմի պարունակությամբ պողպատում դիտվել են բազմաթիվ փոքր փոսիկներ:
ASTM A179-ի և 9% Cr պարունակությամբ պողպատի ամբողջական պատկերը (մասշտաբի գիծ՝ 10 մմ) և տեղայնացված կոռոզիան (մասշտաբի գիծ՝ 500 մկմ) առավելագույն խորության վրա՝ օգտագործելով եռաչափ լազերային մանրադիտակ: Ամբողջական պատկերի կարմիր շրջանակները ցույց են տալիս չափված տեղայնացված կոռոզիան: 9% Cr պարունակությամբ պողպատի լրիվ տեսքը հակառակ կողմից ներկայացված է նկար 1-ում:
Ինչպես ցույց է տրված նկար 2-ում, 9% Cr պարունակող պողպատի դեպքում 3-14 ամսվա ընթացքում կոռոզիա չի նկատվել, և կոռոզիայի արագությունը գործնականում զրոյական է եղել: Այնուամենայնիվ, տեղայնացված կոռոզիա նկատվել է 22 ամիս անց (Նկար 3)՝ 0.04 մմ/տարի կոռոզիայի արագությամբ, որը հաշվարկվել է քաշի կորստի միջոցով: Տեղայնացված կոռոզիայի առավելագույն խորությունը 1260 մկմ է, իսկ կոռոզիայի խորության և ընկղմման ժամանակի (22 ամիս) միջոցով գնահատված տեղայնացված կոռոզիայի արագությունը՝ 0.68 մմ/տարի: Քանի որ կոռոզիայի սկսման ճշգրիտ կետը հայտնի չէ, կոռոզիայի արագությունը կարող է ավելի բարձր լինել:
Ի հակադրություն, չժանգոտվող պողպատի վրա տեսանելի կոռոզիա չի նկատվել նույնիսկ 22 ամիս ընկղմվելուց հետո: Չնայած կրաքարի հեռացումից առաջ մակերեսին նկատվել են մի քանի շագանակագույն մասնիկներ (Նկ. 1), դրանք թույլ են կպչել և կոռոզիայի արգասիքներ չեն եղել: Քանի որ մետաղը կրկին հայտնվում է չժանգոտվող պողպատի մակերեսին կրաքարի հեռացումից հետո, կոռոզիայի արագությունը գործնականում զրոյական է:
Ամպլիկոնային հաջորդականացում է իրականացվել՝ մետաղական մակերեսների վրա կոռոզիայի արգասիքներում և բիոթաղանթներում, ջրում և նստվածքներում ժամանակի ընթացքում մանրէային համայնքների տարբերությունները և դինամիկան հասկանալու համար: Ստացվել է ընդհանուր 4,160,012 ցուցմունք՝ 31,328-ից մինչև 124,183 ցուցմունքի միջակայքով:
Ջրընդունիչ կետերից և լճակներից վերցված ջրի նմուշների Շենոնի ինդեքսները տատանվում էին 5.47-ից մինչև 7.45 (Նկար 4ա): Քանի որ վերամշակված գետի ջուրն օգտագործվում է որպես արդյունաբերական ջուր, մանրէային համայնքը կարող է սեզոնային փոփոխվել: Ի տարբերություն դրա, հատակային նստվածքի նմուշների Շենոնի ինդեքսը մոտ 9 էր, որը զգալիորեն ավելի բարձր է, քան ջրի նմուշներինը: Նմանապես, ջրի նմուշներն ունեին ավելի ցածր հաշվարկված Chao1 ինդեքսներ և դիտարկված գործառնական տաքսոնոմիկ միավորներ (OTU), քան նստվածքի նմուշները (Նկար 4բ, գ): Այս տարբերությունները վիճակագրորեն նշանակալի են (Թաքի-Կրամերի թեստ; p-արժեքներ < 0.01, Նկ. 4դ), ինչը ցույց է տալիս, որ նստվածքի նմուշներում մանրէային համայնքներն ավելի բարդ են, քան ջրի նմուշներում։ Այս տարբերությունները վիճակագրորեն նշանակալի են (Թաքի-Կրամերի թեստ; p-արժեքներ < 0.01, Նկ. 4դ), ինչը ցույց է տալիս, որ նստվածքի նմուշներում մանրէային համակեցություններն ավելի բարդ են, քան ջրի նմուշներում։ Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), Այս տարբերությունները վիճակագրորեն նշանակալի են (Թաքի-Կրամերի թեստ; p արժեքներ <0.01, Նկ. 4դ), ինչը ցույց է տալիս, որ նստվածքային նմուշներում մանրէային համայնքներն ավելի բարդ են, քան ջրի նմուշներում։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天这些 差异 具有 统计学 （tukey-kramer 检验 ； p 值 <0.01 ， 图 4d） 表明 沉积物样中 中 的 群落更…..… Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, рис. 4d), воды. Այս տարբերությունները վիճակագրորեն նշանակալի էին (Թաքի-Կրամերի թեստ; p-արժեք <0.01, Նկ. 4դ), ինչը ենթադրում է, որ նստվածքի նմուշներում մանրէային համակեցություններն ավելի բարդ էին, քան ջրի նմուշներում։Քանի որ ողողման ավազանի ջուրը անընդհատ թարմացվում է, և նստվածքները նստում են ավազանի հատակին՝ առանց մեխանիկական խանգարման, մանրէային բազմազանության այս տարբերությունը պետք է արտացոլի ավազանի էկոհամակարգը։
ա Շենոնի ինդեքս, բ Դիտարկված գործառնական տաքսոնոմիկ միավոր (OTU), և գ Chao1 կլանման ինդեքս (n=6) և ավազան (n=5) Ջուր, նստվածք (n=3), ASTM A283 (S: n=5), ASTM A109 Temper #4/5 (SP: n=5), ASTM A179 (B: n=5), ASTM A395 (FC: n=5), 1% (1 C: n=5), 2.25% (3 C: n = 5) և 9% (9 C: n = 5) Cr-պողպատե, ինչպես նաև 316 տիպի (S6: n = 5) և -304 (S8: n = 5) չժանգոտվող պողպատեները ներկայացված են որպես տուփաձև և բեղավոր դիագրամներ։ դ Շենոնի և Chao1 ինդեքսների p-արժեքները, որոնք ստացվել են ANOVA և Թյուքի-Կրամերի բազմակի համեմատական ​​թեստերի միջոցով։ Կարմիր ֆոնը ներկայացնում է զույգեր, որոնց p-արժեքները < 0.05 են։ Կարմիր ֆոնը ներկայացնում է զույգեր, որոնց p-արժեքները < 0.05 են։ Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Կարմիր ֆոնը ներկայացնում է զույգեր, որոնց p-արժեքները < 0.05 են։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. Կարմիր ֆոնը ներկայացնում է զույգեր, որոնց p-արժեքները <0.05 են։Տուփի մեջտեղի, տուփի վերևի և ներքևի գծերը, ինչպես նաև բեղիկները համապատասխանաբար ներկայացնում են միջնարժեքը, 25-րդ և 75-րդ տոկոսային արժեքները, ինչպես նաև նվազագույն և առավելագույն արժեքները։
Ածխածնային պողպատի, ցածր քրոմի պարունակությամբ պողպատի և թուջի Շենոնի ինդեքսները նման էին ջրի նմուշների ցուցանիշներին (Նկ. 4ա): Ի հակադրություն, չժանգոտվող պողպատի նմուշների Շենոնի ինդեքսները զգալիորեն ավելի բարձր են, քան կոռոզիայի ենթարկված պողպատներինը (p-արժեքներ < 0.05, Նկ. 4դ) և նման են նստվածքներին։ Ի հակադրություն, չժանգոտվող պողպատի նմուշների Շենոնի ինդեքսները զգալիորեն ավելի բարձր են, քան կոռոզիայի ենթարկված պողպատներինը (p-արժեքներ < 0.05, Նկ. 4դ) և նման են նստվածքներին։ Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у корродированных сталей (значения p <0,05, рис. 4d), и аналогичны индексам отложений. Ի հակադրություն, չժանգոտվող պողպատե նմուշների Շենոնի ինդեքսները զգալիորեն ավելի բարձր են, քան կոռոզիայի ենթարկված պողպատներինը (p-արժեքներ < 0.05, Նկ. 4դ) և նման են նստվածքի ինդեքսներին։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, մինչև 4 օր,, 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, 4 դ., 与沉积物〸 Напротив, индекс Шеннона образцов из нержавеющей стали был значительно выше, чем у корродированной стали (значение p <0,05, рис. 4d), как и у отложений. Ի հակադրություն, չժանգոտվող պողպատե նմուշների Շենոնի ինդեքսը զգալիորեն ավելի բարձր էր, քան կոռոզիայի ենթարկված պողպատինը (p արժեքը < 0.05, Նկ. 4դ), ինչպես նաև նստվածքը։Ի հակադրություն, 9% Cr պարունակող պողպատների համար Շենոնի ինդեքսը տատանվում էր 6.95-ից մինչև 9.65: Այս արժեքները շատ ավելի բարձր էին չկոռոզացված նմուշներում 1 և 3 ամիսների ընթացքում, քան կոռոզացված նմուշներում 6, 14 և 22 ամիսների ընթացքում (Նկար 4ա): Ավելին, 9% Cr պարունակող պողպատների Chao1 ինդեքսները և դիտարկված OTU-ները ավելի բարձր են, քան կոռոզիայի ենթարկված և ջրային նմուշներինը և ավելի ցածր, քան չկոռոզիայի ենթարկված և նստվածքի նմուշներինը (Նկար 4բ, գ), և տարբերությունները վիճակագրորեն նշանակալի են (p-արժեքներ < 0.01, Նկ. 4դ): Ավելին, 9% Cr պարունակող պողպատների Chao1 ինդեքսները և դիտարկված OTU-ները ավելի բարձր են, քան կոռոզիայի ենթարկված և ջրային նմուշներինը և ավելի ցածր, քան չկոռոզիայի ենթարկված և նստվածքի նմուշներինը (Նկար 4բ, գ), և տարբերությունները վիճակագրորեն նշանակալի են (p-արժեքներ < 0.01, Նկ. 4դ):Բացի այդ, 9% Cr պարունակությամբ պողպատների Chao1-ը և դիտարկված OTU-ն ավելի բարձր են, քան կոռոզիայի ենթարկված և ջրային նմուշներինը և ավելի ցածր, քան չկոռոզիայի ենթարկված և նստվածքային նմուշներինը (Նկ. 4բ, գ), և տարբերությունները վիճակագրորեն նշանակալի են։(p-значения <0,01, рис. 4d). (p-արժեքներ <0.01, Նկ. 4դ):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 ‼< 0,01, մինչև 4 դ）։此外 ， 9% CR 钢 Chao1 指数 和 观察 的 的 rtu 高于 腐蚀 样品 水样 ， 低于 腐蓚沉积物 （图 图 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0.01 图 图 图 图 图 图 弌, , , , 4d : Кроме того, индекс Chao1 и наблюдаемые OTU стали с содержанием 9 % Cr были выше, чем у корродированных и водных образцов, и ниже, чем у некорродированных и осадочных статий атрицов, чем у некорродированных и осадочных статий атрицов, (p- значение < 0,01, рис. 4г). Բացի այդ, 9% Cr պողպատի Chao1 ինդեքսը և դիտարկված OTU-ն ավելի բարձր էին, քան կոռոզիայի ենթարկված և ջրային նմուշներինը և ավելի ցածր, քան չկոռոզիայի ենթարկված և նստվածքային նմուշներինը (Նկ. 4բ,գ), և տարբերությունը վիճակագրորեն նշանակալի էր (p-արժեք < 0.01, Նկ. 4դ):Այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ կոռոզիայի արգասիքներում մանրէային բազմազանությունն ավելի ցածր է, քան չկոռոզացված մետաղների վրա գտնվող բիոթաղանթներում։
Նկար 5ա-ում ներկայացված է UniFrac չկշռված հեռավորության վրա հիմնված գլխավոր կոորդինատների վերլուծության (PCoA) գրաֆիկը բոլոր նմուշների համար, որտեղ դիտարկվել են երեք հիմնական կլաստերներ: Ջրի նմուշներում մանրէային համայնքները զգալիորեն տարբերվում էին մյուս համայնքներից: Նստվածքներում մանրէային համայնքները ներառում էին նաև չժանգոտվող պողպատի համայնքներ, մինչդեռ դրանք լայնորեն տարածված էին կոռոզիայի նմուշներում: Ի տարբերություն դրա, 9% Cr պարունակությամբ պողպատի քարտեզը բաժանված է չկոռոզիայի ենթարկված և կոռոզիայի ենթարկված կլաստերների: Հետևաբար, մետաղական մակերեսների և կոռոզիայի արգասիքների վրա մանրէային համայնքները զգալիորեն տարբերվում են ջրում առկա համայնքներից:
Գլխավոր կոորդինատների վերլուծության (PCoA) գրաֆիկը հիմնված է բոլոր նմուշներում (ա), ջրում (բ) և մետաղներում (գ) չկշռված UniFrac հեռավորությունների վրա: Շրջանակները ընդգծում են յուրաքանչյուր կլաստեր: Հետագծերը ներկայացված են նմուշառման ժամանակահատվածները հաջորդաբար միացնող գծերով: 1 մետր՝ 1 ամիս; 3 մետր՝ 3 ամիս; 6 մետր՝ 6 ամիս; 14 մետր՝ 14 ամիս; 22 մետր՝ 22 ամիս; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, պայման 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, պողպատ 1% Cr; 3C պողպատ՝ 2.25% Cr պողպատ; պողպատ 9C, պողպատ 9% Cr; S6, 316 չժանգոտվող պողպատ; S8, 304 տիպի չժանգոտվող պողպատ:
Ջրի նմուշների PCoA գրաֆիկները ժամանակագրական կարգով դասավորելիս շրջանաձև էին (Նկ. 5բ): Այս ցիկլային անցումը կարող է արտացոլել սեզոնային փոփոխությունները:
Բացի այդ, մետաղական նմուշների PCoA գրաֆիկների վրա դիտվել են միայն երկու կլաստերներ (կոռոզիայի ենթարկված և չկոռոզիայի ենթարկված), որտեղ (բացառությամբ 9% քրոմ պարունակող պողպատի) դիտվել է նաև միկրոբային համայնքի տեղաշարժ 1-ից 22 ամիս ժամանակահատվածում (Նկ. 5գ): Բացի այդ, քանի որ կոռոզիայի ենթարկված նմուշներում անցումներն ավելի մեծ էին, քան չկոռոզիայի ենթարկված նմուշներում, միկրոբային համայնքների փոփոխությունների և կոռոզիայի առաջընթացի միջև կապ է հայտնաբերվել: 9% Cr պարունակությամբ պողպատե նմուշներում հայտնաբերվել են միկրոբային համայնքների երկու տեսակ՝ 1 և 6 ամիսների կետեր, որոնք գտնվում են չժանգոտվող պողպատի մոտ, և այլ (3, 14 և 22 ամիսների կետեր), որոնք գտնվում են կոռոզիայի ենթարկված պողպատին մոտ գտնվող կետերում: 1 ամիսը և ԴՆԹ-ի արդյունահանման համար օգտագործված կտրոնները 6 ամսվա ընթացքում կոռոզիայի ենթարկված չեն եղել, մինչդեռ 3, 14 և 22 ամսվա կտրոնները կոռոզիայի ենթարկված են եղել (Լրացուցիչ նկար 1): Հետևաբար, կոռոզիայի ենթարկված նմուշներում միկրոբային համայնքները տարբերվում էին ջրի, նստվածքի և չկոռոզիայի ենթարկված նմուշներում առկաներից և փոխվում էին կոռոզիայի առաջընթացին զուգընթաց:
Ջրի նմուշներում դիտարկված մանրէային համայնքների հիմնական տեսակներն էին՝ Proteobacteria (30.1–73.5%), Bacteroidetes (6.3–48.6%), Planctomycetota (0.4–19.6%) և Actinobacteria (0–17.7%), դրանց հարաբերական առատությունը տարբերվում էր նմուշից նմուշ (Նկար 6), օրինակ՝ Bacteroidetes-ի հարաբերական առատությունը լճակի ջրում ավելի բարձր էր, քան աբստրակտ ջրում: Այս տարբերության վրա կարող է ազդել ջրի մնացորդային ժամանակը լցման բաքում: Այս տեսակները դիտարկվել են նաև հատակային նստվածքի նմուշներում, բայց դրանց հարաբերական առատությունը զգալիորեն տարբերվում էր ջրի նմուշներից: Բացի այդ, Acidobacteriota (8.7–13.0%), Chloroflexi (8.1–10.2%), Nitrospirota (4.2–4.4%) և Desulfobacterota (1.5–4.4%) հարաբերական պարունակությունը (%) ավելի բարձր էր, քան ջրի նմուշներում: Քանի որ Desulfobacterota-ի գրեթե բոլոր տեսակները SRB37 են, նստվածքի միջավայրը պետք է լինի անաէրոբ: Չնայած դեսուլֆոբակտերոտան հնարավոր է ազդի կոռոզիայի վրա, ռիսկը պետք է չափազանց ցածր լինի, քանի որ դրանց հարաբերական առատությունը լողավազանի ջրում <0.04% է։ Չնայած դեսուլֆոբակտերոտան հնարավոր է ազդի կոռոզիայի վրա, ռիսկը պետք է չափազանց ցածր լինի, քանի որ դրանց հարաբերական առատությունը լողավազանի ջրում <0.04% է։ Hotya Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, ռիսկը պետք է լինի ցածր, поскольку их относительное содержание в вода бассейна կազմում է <0,04%. Չնայած դեսուլֆոբակտերոտան կարող է ազդեցություն ունենալ կոռոզիայի վրա, ռիսկը պետք է չափազանց ցածր լինի, քանի որ լողավազանի ջրում դրանց հարաբերական առատությունը <0.04% է։尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池水中们在池水中的40. <0.04%: Desulfobacillus-ի տիպը կարող է վնասվել կորոզին, ռիսկը պետք է լինի ցածր, այն կարող է լինել <0,04%: Չնայած Desulfobacillus տեսակը կարող է ազդել կոռոզիայի վրա, ռիսկը պետք է չափազանց ցածր լինի, քանի որ լողավազանի ջրում դրանց հարաբերական առատությունը <0.04% է։
RW-ն և Air-ը համապատասխանաբար ներկայացնում են ջրառից և ավազանից վերցված ջրի նմուշներ: Sediment-C, -E, -W նստվածքի նմուշները վերցված են ավազանի հատակի կենտրոնից, ինչպես նաև արևելյան և արևմտյան կողմերից: 1 մետր՝ 1 ամիս; 3 մետր՝ 3 ամիս; 6 մետր՝ 6 ամիս; 14 մետր՝ 14 ամիս; 22 մետր՝ 22 ամիս; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, վիճակ 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, պողպատ 1% Cr; 3C պողպատ՝ 2.25% Cr պողպատ; պողպատ 9C, պողպատ 9% Cr; S6, 316 չժանգոտվող պողպատ; S8, 304 տիպի չժանգոտվող պողպատ:
Սեռի մակարդակով, բոլոր եղանակներին դիտարկվել է Trichomonadaceae ընտանիքին պատկանող չդասակարգված մանրէների, ինչպես նաև Neosphingosine-ի, Pseudomonas-ի և Flavobacterium-ի մի փոքր ավելի բարձր համամասնություն (6–19%): Որպես երկրորդական հիմնական բաղադրիչներ, դրանց մասնաբաժինները տարբեր են (Նկար 1): . 7ա և բ): Վտակներում Flavobacterium-ի, Pseudovibrio-ի և Rhodoferrobacter-ի հարաբերական առատությունն ավելի բարձր էր միայն ձմռանը: Նմանապես, ավազանի ձմեռային ջրերում դիտարկվել է Pseudovibrio-ի և Flavobacterium-ի ավելի բարձր պարունակություն: Այսպիսով, ջրի նմուշներում մանրէային համայնքները տարբերվում էին եղանակից կախված, բայց ուսումնասիրության ժամանակահատվածում կտրուկ փոփոխությունների չեն ենթարկվել:
ա Մուտքային ջուր, բ Լողավազանի ջուր, գ ASTM A283, դ ASTM A109 ջերմաստիճան #4/5, ե ASTM A179, զ ASTM A395, գ 1% Cr, ժ 2.25% Cr, և ի 9% Cr պողպատ, ժ 316 տիպ և K-304 չժանգոտվող պողպատ։
Բոլոր նմուշներում հիմնական բաղադրիչները պրոտեոբակտերիաներն էին, սակայն կոռոզիայի զարգացմանը զուգընթաց դրանց հարաբերական առատությունը նվազել է (Նկ. 6): ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 նմուշներում և 1% և 2.25% Cr պարունակությամբ պրոտեոբակտերիաների հարաբերական առատությունը նվազել է համապատասխանաբար 89.1%, 85.9%, 89.6%, 79.5%, 84.8%-ից, 83.8%-ից՝ 43.3%, 52.2%, 50.0%, 41.9%, 33.8% և 31.3%: Ի հակադրություն, Desulfobacterota-ի հարաբերական առատությունը կոռոզիայի զարգացմանը զուգընթաց աստիճանաբար աճում է <0.1%-ից մինչև 12.5–45.9%։ Ի հակադրություն, Desulfobacterota-ի հարաբերական առատությունը կոռոզիայի զարգացմանը զուգընթաց աստիճանաբար աճում է <0.1%-ից մինչև 12.5–45.9%։ Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% մինչև 12,5–45,9% по мере развития корозии. Ի հակադրություն, Desulfobacterota-ի հարաբերական առատությունը աստիճանաբար աճում է <0.1%-ից մինչև 12.5–45.9%՝ կոռոզիայի զարգացմանը զուգընթաց։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 развития корозии. Ի հակադրություն, Desulfobacillus-ի հարաբերական առատությունը աստիճանաբար աճել է <0.1%-ից մինչև 12.5–45.9%՝ կոռոզիայի զարգացմանը զուգընթաց։Այսպիսով, կոռոզիայի զարգացմանը զուգընթաց, Proteobactereira-ն փոխարինվեց Desulfobacterota-ով։
Ի տարբերություն դրա, չկոռոզացված չժանգոտվող պողպատի վրա բիոթաղանթները պարունակում էին տարբեր մանրէների նույն համամասնությունները։ Պրոտեոբակտերիաներ (29.4–34.1%), պլանկտոմիցետներ (11.7–18.8%), նիտրոսպիրոտաներ (2.9–20.9%), ացիդոբակտերիոտաներ (8.6–18.8%), բակտերիոիդոտաներ (3.1–9.2%) և քլորոֆլեքսիներ (2.1–8.8%)։ Պարզվել է, որ նիտրոսպիրոտաների համամասնությունը չժանգոտվող պողպատի նմուշներում աստիճանաբար աճել է (Նկար 6)։ Այս համամասնությունները նման են նստվածքի նմուշներում առկա համամասնություններին, ինչը համապատասխանում է Նկար 5ա-ում ներկայացված PCoA գրաֆիկին։
9% Cr պարունակող պողպատե նմուշներում դիտարկվել են երկու տեսակի մանրէային համայնքներ. 1-ամսյա և 6-ամսյա մանրէային համայնքները նման էին հատակային նստվածքի նմուշներում առկա համայնքներին, մինչդեռ 3, 14 և 22 կոռոզիայի նմուշներում պրոտեոբակտերիաների համամասնությունը զգալիորեն աճել է։ Բացի այդ, 9% Cr պարունակող պողպատե նմուշներում այս երկու մանրէային համայնքները համապատասխանում էին Նկար 5c-ում ներկայացված PCoA գրաֆիկի բաժանված կլաստերներին։
Սեռի մակարդակով դիտարկվել են > 2000 OTU-ներ, որոնք պարունակում էին չհատկացված մանրէներ և արխեաներ։ Սեռի մակարդակով դիտարկվել են > 2000 OTU-ներ, որոնք պարունակում էին չհատկացված մանրէներ և արխեաներ։Սեռի մակարդակով դիտարկվել է ավելի քան 2000 OTU, որոնք պարունակում են անհայտ մանրէներ և արխեաներ։Սեռային մակարդակով դիտարկվել է ավելի քան 2000 OTU, որոնք պարունակում են չճշտված մանրէներ և արխեաներ: Դրանցից մենք կենտրոնացել ենք 10 OTU-ների վրա, որոնք յուրաքանչյուր նմուշում մեծ պոպուլյացիա ունեն: Սա ASTM A179 ստանդարտում ներառում է 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% և 21.8-45.1%: ASTM A179 ստանդարտ, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 ստանդարտ, 1%, 2.25% և 9% Cr պողպատներ և 316 և -304 տիպի չժանգոտվող պողպատներ:
Կոռոզիայի վաղ փուլում (1 ամիս և 3 ամիս, Նկ. 7c-h) գտնվող կոռոզիայի նմուշներում, ինչպիսիք են ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, և 1% և 2.25% Cr պարունակությամբ պողպատներում, նկատվել է Fe(II) օքսիդացնող հատկություններով քլորազերծված մոնոլիտների համեմատաբար բարձր պարունակություն: Դեքլորմոնադի համամասնությունը ժամանակի ընթացքում նվազել է, ինչը համապատասխանում է Proteobacteria-ի նվազմանը (Նկ. 6): Ավելին, չկոռոզացված նմուշների կենսաթաղանթներում Դեքլորոմոնասի համամասնությունները <1% են։ Ավելին, չկոռոզացված նմուշների կենսաթաղանթներում Դեքլորոմոնասի համամասնությունները <1% են։ Кроме того, доля Dechloromonas в биоленках на некорродированных образцах составляет <1%. Բացի այդ, չկոռոզացված նմուշների վրա բիոթաղանթներում Դեքլորոմոնասի համամասնությունը <1% է։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%. Բացի այդ, չկոռոզացված նմուշների կենսաթաղանթում Դեքլորոմոնասի համամասնությունը <1% էր։Հետևաբար, կոռոզիայի արգասիքների շարքում Դեքլորոմոնասը զգալիորեն հարստանում է կոռոզիայի վաղ փուլում։
Ի տարբերություն դրա, ASTM A179, ASTM A109 կոփված #4/5, ASTM A179, ASTM A395 և 1% և 2.25% Cr պարունակությամբ պողպատներում SRB Desulfovibrio տեսակների համամասնությունը վերջնականապես աճել է 14 և 22 ամիս անց (Նկար 7c–h): Դեսուլֆոֆիբրիոնը շատ ցածր էր կամ չէր հայտնաբերվել կոռոզիայի վաղ փուլերում, ջրի նմուշներում (Նկար 7a, b) և չկոռոզացված բիոթաղանթներում (Նկար 7j, j): Սա հստակորեն ենթադրում է, որ Desulfovibrio-ն նախընտրում է առաջացած կոռոզիայի արգասիքների միջավայրը, չնայած դրանք չեն ազդում կոռոզիայի վրա կոռոզիայի վաղ փուլերում:
Fe(III)-վերականգնող մանրէները (RRB), ինչպիսիք են Geobacter-ը և Geothrix-ը, հայտնաբերվել են կոռոզիայի արգասիքներում կոռոզիայի միջին փուլերում (6 և 14 ամիս), սակայն կոռոզիայի ուշ (22 ամիս) փուլերի համամասնությունը դրանցում ավելի բարձր է, համեմատաբար ցածր (Նկար 7c, eh): Fe(II) օքսիդացման հատկություններով Sideroxydans ցեղը ցույց է տվել նմանատիպ վարքագիծ (Նկար 7f), ուստի FeOB, IRB և SRB համամասնությունները ավելի բարձր էին միայն կոռոզիայի ենթարկված նմուշներում: Սա հստակորեն ենթադրում է, որ այս մանրէային համայնքների փոփոխությունները կապված են կոռոզիայի առաջընթացի հետ:
3, 14 և 22 ամիս անց 9% քրոմ պարունակությամբ պողպատի կոռոզիայի ենթարկված վիճակում դիտվել է Beggiatoacea ընտանիքի անդամների ավելի մեծ համամասնություն (8.5–19.6%), որոնք կարող են ցուցաբերել ծծմբի օքսիդացնող հատկություններ, և դիտվել են սիդերօքսիդաններ (8.4–13.7%) (Նկար 1): 7i) Բացի այդ, Thiomonas-ը՝ ծծումբ օքսիդացնող մանրէ (SOB), հայտնաբերվել է ավելի մեծ քանակությամբ (3.4% և 8.8%) 3 և 14 ամիսների ընթացքում: Ի տարբերություն դրա, նիտրատ վերականգնող Nitrospira մանրէները (12.9%) դիտվել են 6 ամսական չկոռոզացված նմուշներում: Nitrospira-ի ավելի մեծ համամասնություն է դիտվել նաև չժանգոտվող պողպատի վրա բիոթաղանթներում՝ թաթախելուց հետո (Նկար 7j,k): Այսպիսով, 1 և 6 ամսական չկոռոզացված 9% քրոմ պարունակությամբ պողպատների միկրոբային համայնքները նման էին չժանգոտվող պողպատի բիոթաղանթների համակեցություններին: Բացի այդ, 9% քրոմ պարունակող պողպատի մանրէային համայնքները, որոնք կոռոզիայի են ենթարկվել 3, 14 և 22 ամիսների ընթացքում, տարբերվում էին ածխածնային և ցածր քրոմ պարունակող պողպատների և թուջի կոռոզիայի արգասիքներից։
Քաղցրահամ ջրում կոռոզիայի զարգացումը սովորաբար ավելի դանդաղ է, քան ծովային ջրում, քանի որ քլորիդի իոնների կոնցենտրացիան ազդում է մետաղի կոռոզիայի վրա: Այնուամենայնիվ, որոշ չժանգոտվող պողպատներ կարող են կոռոզիայի ենթարկվել քաղցրահամ ջրային միջավայրերում38,39: Բացի այդ, սկզբնապես կասկածվել է MIC-ի մասին, քանի որ այս ուսումնասիրության մեջ օգտագործված քաղցրահամ ջրային ավազանում նախկինում նկատվել էր կոռոզիայի ենթարկված նյութ: Երկարաժամկետ ընկղմման ուսումնասիրություններում դիտարկվել են կոռոզիայի տարբեր ձևեր, մանրէային համայնքների երեք տեսակ և կոռոզիայի արգասիքների մանրէային համայնքների փոփոխություն:
Այս ուսումնասիրության մեջ օգտագործված քաղցրահամ ջրային միջավայրը գետից վերցված տեխնիկական ջրի փակ բաք է՝ համեմատաբար կայուն քիմիական կազմով և ջրի ջերմաստիճանի 9-ից 23°C սեզոնային փոփոխությամբ։ Հետևաբար, ջրի նմուշներում մանրէային համայնքների սեզոնային տատանումները կարող են կապված լինել ջերմաստիճանի փոփոխությունների հետ։ Բացի այդ, լողավազանի ջրի մանրէային համայնքը որոշ չափով տարբերվում էր մուտքային ջրից (Նկար 5բ)։ Ավազանի ջուրը անընդհատ փոխարինվում է լցվելու պատճառով։ Հետևաբար, DO-ն մնացել է մոտ 8.2 ppm-ի մակարդակին նույնիսկ ավազանի մակերեսի և հատակի միջև միջանկյալ խորություններում։ Ընդհակառակը, նստվածքի միջավայրը պետք է լինի անաէրոբ, քանի որ այն նստվածք է տալիս և մնում է ջրամբարի հատակին, և դրա մանրէային ֆլորան (օրինակ՝ CRP) նույնպես պետք է տարբերվի ջրի մանրէային ֆլորայից (Նկար 6)։ Քանի որ լողավազանի կուպոնները ավելի հեռու էին նստվածքներից, դրանք ենթարկվել են քաղցրահամ ջրի ազդեցությանը միայն աէրոբ պայմաններում ընկղմման ուսումնասիրությունների ժամանակ։
Ընդհանուր կոռոզիա տեղի է ունենում ածխածնային պողպատի, ցածր քրոմի պարունակությամբ պողպատի և թուջի վրա քաղցրահամ ջրային միջավայրերում (Նկար 1), քանի որ այս նյութերը կոռոզիակայուն չեն: Այնուամենայնիվ, աբիոտիկ քաղցրահամ ջրային պայմաններում կոռոզիայի արագությունը (0.13 մմ տարեկան-1) ավելի բարձր էր, քան նախորդ ուսումնասիրություններում40 (0.04 մմ տարեկան-1) և համեմատելի էր կոռոզիայի արագության հետ (0.02–0.76 մմ տարեկան-1) միկրոօրգանիզմների առկայության դեպքում1): Նման է քաղցրահամ ջրային պայմաններում40,41,42: Այս արագացված կոռոզիայի արագությունը MIC-ի բնութագիր է:
Բացի այդ, 22 ամիս ընկղմվելուց հետո, կոռոզիայի արգասիքների տակ մի քանի մետաղների մոտ դիտվել է տեղայնացված կոռոզիա (Նկ. 3): Մասնավորապես, ASTM A179-ում դիտարկված տեղայնացված կոռոզիայի արագությունը մոտ հինգ անգամ ավելի արագ է, քան ընդհանուր կոռոզիան: Կոռոզիայի այս անսովոր ձևը և կոռոզիայի արագացված արագությունը դիտվել են նաև նույն առարկայի վրա տեղի ունեցող կոռոզիայի դեպքում: Այսպիսով, այս ուսումնասիրության մեջ կատարված ընկղմումը արտացոլում է կոռոզիան գործնականում:
Ուսումնասիրված մետաղների շարքում 9% Cr պարունակող պողպատը ցուցաբերել է ամենաուժեղ կոռոզիան՝ >1.2 մմ կոռոզիայի խորությամբ, որը, հավանաբար, ցածր միջին պարունակություն է (MIC)՝ արագացված կոռոզիայի և կոռոզիայի աննորմալ ձևի պատճառով։ Ուսումնասիրված մետաղների շարքում 9% Cr պարունակող պողպատը ցուցաբերել է ամենաուժեղ կոռոզիան՝ >1.2 մմ կոռոզիայի խորությամբ, որը, հավանաբար, ցածր միջին պարունակություն է (MIC)՝ արագացված կոռոզիայի և կոռոզիայի աննորմալ ձևի պատճառով։ Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глубиной коррозии> 1,2 մմ, что, вероятно, является МИК из-за ускоренной коррозии и аномальнойформ. Ուսումնասիրված մետաղներից 9% Cr պարունակությամբ պողպատը ցուցաբերել է ամենաուժեղ կոռոզիան՝ >1.2 մմ կոռոզիայի խորությամբ, որը, հավանաբար, արագացված կոռոզիայի և կոռոզիայի աննորմալ ձևի պատճառով առաջացած մանրածախ թույլատրելի սահմանն է։在所研究的金属中，9% Cr 钢的腐蚀最为严重，腐蚀深度>1.2 մմ，由于加速腐蚀和异常腐蚀形式，很可能是MIC。在所研究的金属中，9% Cr Среди исследованных металлов наиболее сильно корродировала сталь с 9% Cr, с глубиной коррозии >1,2 мм, скорее всего, МИК из-за ускоренных и аномальных форм коррозии. Ուսումնասիրված մետաղներից ամենաուժեղ կոռոզիայի է ենթարկվել 9% Cr պարունակությամբ պողպատը՝ >1.2 մմ կոռոզիայի խորությամբ, ամենայն հավանականությամբ՝ MIC-ը՝ կոռոզիայի արագացված և աննորմալ ձևերի պատճառով։Քանի որ 9% Cr պողպատն օգտագործվում է բարձր ջերմաստիճանային կիրառություններում, դրա կոռոզիոն վարքագիծը նախկինում ուսումնասիրվել է43,44, սակայն այս մետաղի համար նախկինում որևէ MIC չի հաղորդվել։ Քանի որ բազմաթիվ միկրոօրգանիզմներ, բացառությամբ հիպերթերմոֆիլների, անգործուն են բարձր ջերմաստիճանի միջավայրում (>100 °C), նման դեպքերում 9% քրոմ պարունակող պողպատի մեջ MIC-ը կարող է անտեսվել։ Քանի որ բազմաթիվ միկրոօրգանիզմներ, բացառությամբ հիպերթերմոֆիլների, պասիվ են բարձր ջերմաստիճանի միջավայրում (>100 °C), նման դեպքերում 9% քրոմ պարունակող պողպատի մեջ MIC-ը կարող է անտեսվել։ Поскольку многие микроорганизмы, за исключением гипертермофилов, неактивны высокотемпературной среде (>100 °С), МИК в стали с 9% Cr в таких случаях не може да учитывать. Քանի որ շատ միկրոօրգանիզմներ, բացառությամբ հիպերթերմոֆիլների, պասիվ են բարձր ջերմաստիճանի միջավայրում (>100°C), նման դեպքերում 9% Cr պարունակությամբ պողպատի մեջ մետաղի ցածր պարունակությունը (MIC) կարելի է անտեսել։由于除超嗜热菌外，许多微生物在高温环境 (>100 °C)中不活跃，因此在这种情况下可以忽略9% Cr 钢中的MIC։ 9% Cr 颃(>100 °C) Поскольку многие микроорганизмы, кроме гипертермофилов, не проявляют активности высокотемпературных средах (>100 °С), МПК в стали с 9% Cr в данном случае можно не учитывать. Քանի որ շատ միկրոօրգանիզմներ, բացառությամբ հիպերթերմոֆիլների, ակտիվություն չեն ցուցաբերում բարձր ջերմաստիճանային միջավայրերում (>100 °C), այս դեպքում 9% Cr պարունակությամբ պողպատի մեջ մետաղական խառնուրդի (MIC) արժեքը կարելի է անտեսել։Սակայն, երբ 9% Cr պողպատն օգտագործվում է միջին ջերմաստիճանի միջավայրում, պետք է ձեռնարկվեն տարբեր միջոցներ՝ MIC-ը նվազեցնելու համար։
Ջրի համեմատությամբ չկոռոզացված նյութի նստվածքներում և կենսաթաղանթների կոռոզիայի արգասիքներում, ինչպես նաև արագացված կոռոզիայից (Նկ. 5-7) բացի, դիտվել են տարբեր մանրէային համակեցություններ և դրանց փոփոխություններ, ինչը վկայում է, որ այս կոռոզիան միկրոֆոն է։ Ռամիրեսը և այլք13 ներկայացնում են ծովային միկրոբային էկոհամակարգում 6 ամսվա ընթացքում 3-փուլային անցում (FeOB => SRB/IRB = > SOB), որտեղ երկրորդային հարստացված SRB-ի կողմից առաջացած ջրածնի սուլֆիդը կարող է վերջնականապես նպաստել SOB-ի հարստացմանը։ Ռամիրեսը և այլք13 ներկայացնում են ծովային միկրոբային էկոհամակարգում 6 ամսվա ընթացքում 3-փուլային անցում (FeOB => SRB/IRB => SOB), երբ երկրորդային հարստացված SRB-ի կողմից առաջացած ջրածնի սուլֆիդը կարող է վերջապես նպաստել SOB-ի հարստացմանը։ Ramirez et al.13 сообщают о трехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме в течение 6 месяцев, когда сероводород, образующийся на второбитье. способствовать обогащению SOB. Ռամիրեսը և այլք13 ներկայացնում են ծովային միկրոբային էկոհամակարգում 6 ամսվա ընթացքում եռաստիճան անցում (FeOB => SRB/IRB => SOB), որտեղ SRB երկրորդային հարստացումից առաջացած ջրածնի սուլֆիդը կարող է վերջապես նպաստել SOB հարստացմանը։ 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/IR =>S> SOB)，其中二次富集SRB 产生的硫化氢可能最终有助于SOB 的富集。Ramirez 等 人 13 报告 了 个 超过 超过 6 个 月 海洋 微生物 生态 系统 中 的 䘥过转变 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s硫化氢 可能 最终 有助于 հեկեկոց 的富集。 Ramirez et al.13 сообщили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме в течение 6 месяцев, во котором сероводород, образующийся в резулярый обездия. конечном итоге способствовать обогащению SOB. Ռամիրեսը և այլք13 հաղորդել են ծովային միկրոբային էկոհամակարգում 6 ամսվա ընթացքում եռաստիճան անցման (FeOB => SRB/IRB => SOB) մասին, որի ընթացքում SRB երկրորդային հարստացումից առաջացած ջրածնի սուլֆիդը կարող է ի վերջո նպաստել SOB հարստացմանը։ՄաքԲեթը և Էմերսոնը36 հայտնել են FeOB-ի առաջնային հարստացման մասին։ Նմանապես, այս ուսումնասիրության մեջ դիտվում է FeOB-ի հարստացումը վաղ կոռոզիայի փուլում, սակայն ածխածնային և 1% և 2.25% Cr պարունակող պողպատներում և թուջում 22 ամսվա ընթացքում կոռոզիայի զարգացման հետ մեկտեղ դիտվող մանրէային փոփոխությունները FeOB => IRB = > SRB են (Նկար 7 և 8): Նմանապես, այս ուսումնասիրության մեջ դիտվում է FeOB-ի հարստացումը վաղ կոռոզիայի փուլում, սակայն ածխածնային և 1% և 2.25% Cr պարունակող պողպատներում և թուջում 22 ամսվա ընթացքում կոռոզիայի զարգացման հետ մեկտեղ դիտվող մանրէային փոփոխությունները FeOB => IRB => SRB են (Նկար 7 և 8): Точно так же в этом исследовании наблюдается обогащение FeOB на ранней стадии коррозии, но микробные изменения по мере прогрессирования коррозии, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% C. месяцев, представляют собой FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 и 8). Նմանապես, այս ուսումնասիրության մեջ կոռոզիայի վաղ փուլում դիտվում է FeOB-ով հարստացում, սակայն կոռոզիայի զարգացմանը զուգընթաց մանրէային փոփոխությունները, որոնք դիտվում են ածխածնային և 1% և 2.25% Cr պարունակող պողպատներում և թուջում 22 ամսվա ընթացքում, FeOB => IRB => SRB են (Նկարներ 7 և 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% 西2,25% 襇 钢个月的铸铁中观察到的微生物随着腐蚀的进展而变化是FeOB => IRB => SRB（图7 咼同样 ， 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 ， 但 碳 和 和 迶 颳 和 和 1% 2.2% 和. 22 个 的 铸铁 中 到 的 微生物 腐蚀 的 进展 而 变化 FEOB => IRB => SRB（图7和8） Аналогичным образом, в этом исследовании наблюдалось обогащение FeOB на ранних стадиях коррозии, но микробиологические изменения, наблюдаемые в углеродих и 1% и 2,25% Cr стадиях и 2,25% были FeOB => IRB => SRB (рис. 7 и 8). Նմանապես, այս ուսումնասիրության մեջ դիտարկվել է FeOB հարստացում կոռոզիայի վաղ փուլերում, սակայն ածխածնային և 1% և 2.25% Cr պարունակող պողպատներում ու թուջում 22 ամսվա ընթացքում դիտարկված մանրէաբանական փոփոխությունները FeOB => IRB => SRB էին (Նկար 7 և 8):ՍԲ-ները կարող են հեշտությամբ կուտակվել ծովային միջավայրերում՝ սուլֆատ իոնների բարձր կոնցենտրացիաների պատճառով, սակայն դրանց հարստացումը քաղցրահամ ջրային միջավայրերում հետաձգվում է սուլֆատ իոնների ցածր կոնցենտրացիաների պատճառով: Ծովային ջրում ՍԲ-ների հարստացման մասին հաճախակի հաղորդագրություններ են եղել10,12,45:
ա) Օրգանական ածխածինը և ազոտը Fe(II)-կախյալ էներգիայի նյութափոխանակության միջոցով երկաթի օքսիդի (կարմիր [Dechloromonas sp.] և կանաչ [Sideroxydans sp.] բջիջներ) և Fe(III) վերականգնող մանրէների (մոխրագույն բջիջներ [Geothrix sp. և Geobacter sp.]) միջոցով կոռոզիայի վաղ փուլում, այնուհետև անաէրոբ սուլֆատ վերականգնող մանրէները (SRP) և հետերոտրոֆ միկրոօրգանիզմները հարստացնում են կոռոզիայի հասուն փուլը՝ սպառելով կուտակված օրգանական նյութը։ բ) Կոռոզիայի նկատմամբ դիմացկուն մետաղների վրա մանրէային համայնքների փոփոխություններ։ Մանուշակագույն, կապույտ, դեղին և սպիտակ բջիջները համապատասխանաբար ներկայացնում են Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea և այլ ընտանիքների մանրէներ։
Ինչ վերաբերում է մանրէային համայնքի փոփոխությունների և SRB-ի հնարավոր հարստացմանը, FeOB-ն կարևոր է կոռոզիայի վաղ փուլում, և դեքլորմոնադը կարող է ստանալ իր աճի էներգիան Fe(II) օքսիդացումից: Միկրոօրգանիզմները կարող են գոյատևել միկրոտարրեր պարունակող միջավայրերում, բայց դրանք չեն աճի էքսպոնենցիալ: Այնուամենայնիվ, այս ուսումնասիրության մեջ օգտագործված ջրամբարը 20 մ3/ժ ներհոսքով լցված ավազան է, որը անընդհատ մատակարարում է անօրգանական իոններ պարունակող միկրոտարրեր: Կոռոզիայի վաղ փուլերում երկաթի իոնները արտազատվում են ածխածնային պողպատից և թուջից, և FeOB-ները (օրինակ՝ դեքլորմոնադը) դրանք օգտագործում են որպես էներգիայի աղբյուր: Բջիջների աճի համար անհրաժեշտ ածխածնի, ֆոսֆատի և ազոտի հետքային քանակությունները պետք է առկա լինեն մշակման ջրում՝ օրգանական և անօրգանական նյութերի տեսքով: Հետևաբար, այս քաղցրահամ ջրային միջավայրում FeOB-ն սկզբում հարստանում է մետաղական մակերեսների վրա, ինչպիսիք են ածխածնային պողպատը և թուջը: Հետագայում, IRB-ները կարող են աճել և օգտագործել օրգանական նյութերը և երկաթի օքսիդները համապատասխանաբար որպես էներգիայի աղբյուրներ և վերջնական էլեկտրոնային ընդունիչներ: Հասուն կոռոզիայի արգասիքներում FeOB-ի և IRB-ի նյութափոխանակության շնորհիվ պետք է ստեղծվեն ազոտով հարստացված անաէրոբ պայմաններ: Հետևաբար, SRB-ն կարող է արագ աճել և փոխարինել FeOB-ին և IRB-ին (Նկար 8ա):
Վերջերս Թանգը և այլք հաղորդել են քաղցրահամ ջրային միջավայրերում Geobacter ferroreducens-ի կողմից չժանգոտվող պողպատի կոռոզիայի մասին՝ երկաթից մանրէներին էլեկտրոնների ուղղակի փոխանցման պատճառով46: Հաշվի առնելով EMIC-ը, EET հատկություններով միկրոօրգանիզմների ներդրումը կարևոր է: SRB-ն, FeOB-ն և IRB-ն այս ուսումնասիրության մեջ կոռոզիայի արգասիքների հիմնական մանրէային տեսակներն են, որոնք պետք է ունենան EET բնութագրեր: Հետևաբար, այս էլեկտրաքիմիապես ակտիվ միկրոօրգանիզմները կարող են նպաստել կոռոզիայի EET-ի միջոցով, և նրանց համայնքի կազմը փոխվում է տարբեր իոնային տեսակների ազդեցության տակ՝ կոռոզիայի արգասիքների առաջացմանը զուգընթաց: Ընդհակառակը, 9% Cr պարունակող պողպատի մանրէային համայնքը տարբերվում էր մյուս պողպատներից (Նկար 8բ): 14 ամիս անց, FeOB-ով հարստացումից բացի, հարստացվել են նաև Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea և Thiomonas-ի նմանները (Նկար 7i): Այս փոփոխությունը զգալիորեն տարբերվում է այլ կոռոզիոն նյութերի, ինչպիսիք են ածխածնային պողպատը, կոռոզիայի փոփոխությունից և կարող է ազդվել կոռոզիայի ընթացքում լուծված քրոմով հարուստ իոնների կողմից: Հատկանշական է, որ թիոմոնասը ունի ոչ միայն ծծմբի օքսիդացնող հատկություններ, այլև Fe(II) օքսիդացնող հատկություններ, EET համակարգ և ծանր մետաղների նկատմամբ դիմադրողականություն48,49: Դրանք կարող են հարստացվել Fe(II)-ի օքսիդացնող ակտիվության և/կամ մետաղական էլեկտրոնների ուղղակի սպառման շնորհիվ: Նախորդ ուսումնասիրության մեջ Beggiatoacea-ի համեմատաբար բարձր առատություն էր նկատվել Cu-ի վրա բիոթաղանթներում՝ օգտագործելով անընդհատ բիոթաղանթի մոնիթորինգի համակարգ, ինչը ենթադրում է, որ այս մանրէները կարող են դիմացկուն լինել թունավոր մետաղների, ինչպիսիք են Cu-ն և Cr-ը, նկատմամբ: Այնուամենայնիվ, Beggiatoacea-ի կողմից այս միջավայրում աճելու համար անհրաժեշտ էներգիայի աղբյուրը անհայտ է:
Այս ուսումնասիրությունը ներկայացնում է միկրոբային համայնքների փոփոխությունները քաղցրահամ ջրային միջավայրերում կոռոզիայի ժամանակ: Նույն միջավայրում միկրոբային համայնքները տարբերվում էին մետաղի տեսակով: Բացի այդ, մեր արդյունքները հաստատում են FeOB-ի կարևորությունը կոռոզիայի վաղ փուլերում, քանի որ երկաթից կախված միկրոբային էներգիայի նյութափոխանակությունը նպաստում է սննդանյութերով հարուստ միջավայրի ձևավորմանը, որը նախընտրելի է այլ միկրոօրգանիզմների, ինչպիսին է SRB-ն, համար: Քաղցրահամ ջրային միջավայրերում MIC-ը նվազեցնելու համար FeOB-ի և IRB-ի հարստացումը պետք է սահմանափակվի:
Այս ուսումնասիրության մեջ օգտագործվել է ինը մետաղ, որոնք մշակվել են 50 × 20 × 1–5 մմ չափսի բլոկների (ASTM 395 պողպատի և 1%, 2.25% և 9% Cr հաստությունը՝ 5 մմ, ASTM A283 և ASTM A179 չժանգոտվող պողպատի հաստությունը՝ 3 մմ): մմ; ASTM A109 Temper 4/5 և 304 և 316 տեսակի չժանգոտվող պողպատ, հաստությունը՝ 1 մմ), երկու 4 մմ անցքերով: Քրոմապատ պողպատները հղկվել են հղկաթղթով, իսկ մյուս մետաղները՝ 600 հատիկավոր հղկաթղթով, նախքան թաթախելը: Բոլոր նմուշները ուլտրաձայնային մշակման են ենթարկվել 99.5% էթանոլով, չորացվել և կշռվել: Կոռոզիայի արագության հաշվարկման և միկրոբիոմի վերլուծության համար օգտագործվել է յուրաքանչյուր մետաղի տասը նմուշ: Յուրաքանչյուր նմուշ ամրացվել է սանդուղքի ձևով՝ PTFE ձողերով և միջադիրներով (φ 5 × 30 մմ, լրացուցիչ նկ. 2):
Ավազանն ունի 1100 խորանարդ մետր ծավալ և մոտ 4 մետր խորություն։ Ջրի հոսքը կազմել է 20 մ3 ժամ-1, արտահոսքը բաց է թողնվել, և ջրի որակը սեզոնային տատանումներ չի ունեցել (Լրացուցիչ նկ. 3): Նմուշի սանդուղքը իջեցվել է բաքի կենտրոնում կախված 3 մ երկարությամբ պողպատե մետաղալարի վրա։ Ավազանից հանվել են սանդուղքների երկու հավաքածու՝ 1, 3, 6, 14 և 22 ամիս անց։ Մեկ սանդուղքից վերցված նմուշներն օգտագործվել են քաշի կորուստը չափելու և կոռոզիայի արագությունը հաշվարկելու համար, մինչդեռ մեկ այլ սանդուղքից վերցված նմուշներն օգտագործվել են միկրոբիոմի վերլուծության համար։ Ընկղմվող բաքում լուծված թթվածինը չափվել է մակերեսին և հատակին մոտ, ինչպես նաև մեջտեղում՝ օգտագործելով լուծված թթվածնի սենսոր (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, USA):
Նմուշների վրայի կոռոզիայի արգասիքները և բիոթաղանթները հեռացվել են պլաստիկ քերիչով քերելով կամ բամբակյա փայտիկով սրբելով, ապա մաքրվել են 99.5% էթանոլով՝ օգտագործելով ուլտրաձայնային լոգարան: Այնուհետև նմուշները ընկղմվել են Քլարկի լուծույթում՝ համաձայն ASTM G1-0351 ստանդարտի: Չորացումից հետո բոլոր նմուշները կշռվել են: Հաշվարկել կոռոզիայի արագությունը (մմ/տարի) յուրաքանչյուր նմուշի համար՝ օգտագործելով հետևյալ բանաձևը.
որտեղ K-ն հաստատուն է (8.76 × 104), T-ն՝ ազդեցության ժամանակը (ժ), A-ն՝ ընդհանուր մակերեսը (սմ2), W-ն՝ զանգվածի կորուստը (գ), D-ն՝ խտությունը (գ սմ–3):
Նմուշները կշռելուց հետո, եռաչափ չափիչ լազերային մանրադիտակի (LEXT OLS4000, Olympus, Տոկիո, Ճապոնիա) միջոցով ստացվել են մի քանի նմուշների եռաչափ պատկերներ։