Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Anda menggunakan versi browser dengan dukungan CSS terbatas. Untuk pengalaman terbaik, kami sarankan Anda menggunakan browser yang diperbarui (atau nonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer). Selain itu, untuk memastikan dukungan yang berkelanjutan, kami menampilkan situs tanpa gaya dan JavaScript.
Menampilkan rangkaian tiga slide sekaligus. Gunakan tombol Sebelumnya dan Berikutnya untuk berpindah melalui tiga slide sekaligus, atau gunakan tombol penggeser di bagian akhir untuk berpindah melalui tiga slide sekaligus.
Di lingkungan air tawar, korosi yang dipercepat pada baja karbon dan baja tahan karat sering diamati. Sebuah studi penyelaman tangki air tawar selama 22 bulan dilakukan di sini menggunakan sembilan jenis baja. Korosi yang dipercepat diamati pada baja karbon dan kromium serta besi tuang, sedangkan pada baja tahan karat tidak ada korosi yang terlihat bahkan setelah 22 bulan. Analisis komunitas mikroba menunjukkan bahwa selama korosi umum, bakteri pengoksidasi Fe(II) diperkaya pada tahap awal korosi, bakteri pereduksi Fe(III), pada tahap perkembangan korosi, dan bakteri pereduksi sulfat, pada tahap korosi. tahap akhir korosi produk. Sebaliknya, bakteri Beggiatocaea sangat banyak terdapat pada baja dengan 9% Cr yang mengalami korosi lokal. Komposisi komunitas mikroba ini juga berbeda dari yang ada di air dan sampel sedimen dasar. Dengan demikian, seiring dengan perkembangan korosi, komunitas mikroba mengalami perubahan dramatis, dan metabolisme energi mikroba yang bergantung pada besi menciptakan lingkungan yang dapat memperkaya mikroorganisme lainnya.
Logam dapat mengalami kerusakan dan korosi karena berbagai faktor lingkungan fisik dan kimia seperti pH, suhu, dan konsentrasi ion. Kondisi asam, suhu tinggi, dan konsentrasi klorida khususnya memengaruhi korosi logam1,2,3. Mikroorganisme di lingkungan alami dan buatan sering memengaruhi keausan dan korosi logam, perilaku yang diekspresikan dalam korosi mikroba (MIC)4,5,6,7,8. MIC sering ditemukan di lingkungan seperti pipa dalam ruangan dan tangki penyimpanan, di celah-celah logam, dan di tanah, di mana ia muncul tiba-tiba dan berkembang dengan cepat. Oleh karena itu, pemantauan dan deteksi dini MIC sangat sulit, sehingga analisis MIC biasanya dilakukan setelah korosi. Sejumlah studi kasus MIC telah dilaporkan di mana bakteri pereduksi sulfat (SRB) sering ditemukan dalam produk korosi9,10,11,12,13. Namun, masih belum jelas apakah SRB berkontribusi pada inisiasi korosi, karena deteksinya didasarkan pada analisis pasca-korosi.
Baru-baru ini, selain bakteri pengoksidasi yodium21, berbagai mikroorganisme pendegradasi besi telah dilaporkan, seperti SRB pendegradasi besi14, metanogen15,16,17, bakteri pereduksi nitrat18, bakteri pengoksidasi besi19 dan asetogen20. Dalam kondisi laboratorium anaerobik atau mikroaerobik, sebagian besar dari mereka mengikis besi bervalensi nol dan baja karbon. Selain itu, mekanisme korosi mereka menunjukkan bahwa metanogen dan SRB yang korosif terhadap besi mendorong korosi dengan memanen elektron dari besi bervalensi nol menggunakan hidrogenase ekstraseluler dan sitokrom multiheme, masing-masing22,23. MIC dibagi menjadi dua jenis: (i) MIC kimia (CMIC), yang merupakan korosi tidak langsung oleh spesies yang diproduksi secara mikroba, dan (ii) MIC listrik (EMIC), yang merupakan korosi langsung oleh penipisan elektron logam24. EMIC yang difasilitasi oleh transfer elektron ekstraseluler (EET) sangat menarik karena mikroorganisme dengan sifat EET menyebabkan korosi lebih cepat daripada mikroorganisme non-EET. Sementara respons pembatas laju CMIC dalam kondisi anaerobik adalah produksi H2 melalui reduksi proton (H+), EMIC berlangsung melalui metabolisme EET, yang tidak bergantung pada produksi H2. Mekanisme EET dalam berbagai mikroorganisme terkait dengan kinerja bahan bakar seluler mikroba dan elektrobiosintesis25,26,27,28,29. Karena kondisi kultur untuk mikroorganisme korosif ini berbeda dari yang ada di lingkungan alami, tidak jelas apakah proses korosi mikroba yang diamati ini mencerminkan korosi dalam praktik. Oleh karena itu, sulit untuk mengamati mekanisme MIC yang disebabkan oleh mikroorganisme korosif ini di lingkungan alami.
Perkembangan teknologi sekuensing DNA telah memudahkan studi tentang detail komunitas mikroba di lingkungan alami dan buatan, misalnya, profil mikroba berdasarkan urutan gen 16S rRNA menggunakan sequencer generasi baru telah digunakan dalam bidang ekologi mikroba30,31. ,32. Banyak studi MIC telah dipublikasikan yang telah merinci komunitas mikroba di lingkungan tanah dan laut13,33,34,35,36. Selain SRB, pengayaan bakteri pengoksidasi Fe(II) (FeOB) dan nitrifikasi dalam sampel korosi, misalnya FeOB, seperti Gallionella spp. dan Dechloromonas spp., dan bakteri nitrifikasi, seperti Nitrospira, juga telah dilaporkan. spp., dalam baja yang mengandung karbon dan tembaga di media tanah33. Demikian pula, di lingkungan laut, kolonisasi cepat bakteri pengoksidasi besi yang termasuk dalam kelas Zetaproteobacteria dan Betaproteobacteria telah diamati selama beberapa minggu pada baja karbon36. Data ini menunjukkan kontribusi mikroorganisme tersebut terhadap korosi. Akan tetapi, dalam banyak penelitian, durasi dan kelompok eksperimen terbatas, dan sedikit yang diketahui tentang dinamika komunitas mikroba selama korosi.
Di sini, kami menyelidiki MIC baja karbon, baja kromium, baja nirkarat, dan besi tuang menggunakan studi perendaman dalam lingkungan air tawar aerobik dengan riwayat kejadian MIC. Sampel diambil pada bulan ke-1, ke-3, ke-6, ke-14, dan ke-22 dan laju korosi setiap logam dan komponen mikroba dipelajari. Hasil kami memberikan wawasan tentang dinamika jangka panjang komunitas mikroba selama korosi.
Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, sembilan logam digunakan dalam penelitian ini. Sepuluh sampel dari masing-masing material direndam dalam kolam air tawar. Kualitas air proses adalah sebagai berikut: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, kekeruhan 1 ppm dan pH 7,4. Konsentrasi oksigen terlarut (DO) di dasar tangga pengambilan sampel sekitar 8,2 ppm dan suhu air berkisar antara 9 hingga 23°C secara musiman.
Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, setelah 1 bulan perendaman dalam lingkungan besi cor ASTM A283, ASTM A109 Kondisi #4/5, ASTM A179, dan ASTM A395, produk korosi coklat diamati pada permukaan baja karbon dalam bentuk korosi umum. Kehilangan berat spesimen ini meningkat seiring waktu (Tabel Tambahan 1) dan laju korosi adalah 0,13–0,16 mm per tahun (Gbr. 2). Demikian pula, korosi umum telah diamati pada baja dengan kandungan Cr rendah (1% dan 2,25%) dengan laju korosi sekitar 0,13 mm/tahun (Gambar 1 dan 2). Sebaliknya, baja dengan 9% Cr menunjukkan korosi lokal yang terjadi pada celah yang dibentuk oleh gasket. Laju korosi sampel ini sekitar 0,02 mm/tahun, yang secara signifikan lebih rendah daripada baja dengan korosi umum. Sebaliknya, baja tahan karat tipe-304 dan -316 tidak menunjukkan korosi yang terlihat, dengan laju korosi diperkirakan <0,001 mm y−1. Sebaliknya, baja tahan karat tipe-304 dan -316 tidak menunjukkan korosi yang terlihat, dengan tingkat percepatan yang diperkirakan <0,001 mm y−1. Juga, tidak ada nomor 304 dan 316 yang tidak termasuk dalam perusahaan, karena alasan ini скорость коррозии составляет <0,001 мм/год. Sebaliknya, baja tahan karat Tipe 304 dan 316 tidak menunjukkan korosi yang terlihat, dengan laju korosi diperkirakan <0,001 mm/tahun.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。 Perlu diketahui bahwa angka 304 dan -316 tidak dapat dihitung dengan biaya tambahan korps <0,001 mm/год. Sebaliknya, baja tahan karat tipe 304 dan -316 tidak menunjukkan korosi yang terlihat dengan laju korosi desain <0,001 mm/tahun.
Yang ditampilkan adalah gambar makroskopis setiap sampel (tinggi 50 mm x lebar 20 mm) sebelum dan sesudah pembersihan kerak. 1 meter, 1 bulan; 3 meter, 3 bulan; 6 meter, 6 bulan; 14 meter, 14 bulan; 22 meter, 22 bulan; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, kondisi 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, baja 1% Cr; baja 3C, baja 2,25% Cr; baja 9C, baja 9% Cr; S6, baja tahan karat 316; S8, baja tahan karat tipe 304.
Laju korosi dihitung menggunakan kehilangan berat dan waktu perendaman. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, dikeraskan 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, baja 1% Cr, 3 C, baja 2,25% Cr, 9 C, baja 9% Cr, S6, baja tahan karat tipe 316; S8, baja tahan karat tipe 304.
Pada gbr. 1 juga menunjukkan bahwa produk korosi baja karbon, baja Cr rendah dan besi cor berkembang lebih lanjut setelah perendaman selama 3 bulan. Laju korosi keseluruhan secara bertahap menurun menjadi 0,07 ~ 0,08 mm/tahun setelah 22 bulan (Gambar 2). Selain itu, laju korosi baja Cr 2,25% sedikit lebih rendah daripada spesimen terkorosi lainnya, yang menunjukkan bahwa Cr dapat menghambat korosi. Selain korosi umum, menurut ASTM A179, korosi lokal diamati setelah 22 bulan dengan kedalaman korosi sekitar 700 µm (Gbr. 3). Laju korosi lokal, dihitung menggunakan kedalaman korosi dan waktu perendaman, adalah 0,38 mm/tahun, yang sekitar 5 kali lebih cepat daripada korosi umum. Laju korosi paduan ASTM A395 dapat diremehkan karena produk korosi tidak sepenuhnya menghilangkan kerak setelah 14 atau 22 bulan perendaman air. Namun, perbedaannya harus minimal. Selain itu, banyak lubang kecil terlihat pada baja kromium rendah yang terkorosi.
Gambar lengkap (skala batang: 10 mm) dan korosi lokal (skala batang: 500 µm) baja ASTM A179 dan 9% Cr pada kedalaman maksimum menggunakan mikroskop laser tampilan 3D. Lingkaran merah pada gambar lengkap menunjukkan korosi lokal yang diukur. Tampilan lengkap baja 9% Cr dari sisi sebaliknya ditunjukkan pada Gambar 1.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar 2, untuk baja dengan 9% Cr, tidak ada korosi yang diamati dalam waktu 3-14 bulan, dan laju korosi praktis nol. Namun, korosi lokal diamati setelah 22 bulan (Gambar 3) dengan laju korosi 0,04 mm/tahun yang dihitung menggunakan kehilangan berat. Kedalaman korosi lokal maksimum adalah 1260 µm dan laju korosi lokal yang diperkirakan menggunakan kedalaman korosi dan waktu perendaman (22 bulan) adalah 0,68 mm/tahun. Karena titik pasti dimulainya korosi tidak diketahui, laju korosi mungkin lebih tinggi.
Sebaliknya, tidak ada korosi yang terlihat pada baja tahan karat bahkan setelah 22 bulan perendaman. Meskipun beberapa partikel berwarna cokelat terlihat di permukaan sebelum dibersihkan (Gbr. 1), partikel tersebut melekat lemah dan bukan merupakan produk korosi. Karena logam muncul kembali pada permukaan baja tahan karat setelah kerak dihilangkan, laju korosi praktis nol.
Pengurutan amplikon telah dilakukan untuk memahami perbedaan dan dinamika komunitas mikroba dari waktu ke waktu dalam produk korosi dan biofilm pada permukaan logam, air, dan sedimen. Sebanyak 4.160.012 pembacaan diterima, dengan kisaran 31.328 hingga 124.183 pembacaan.
Indeks Shannon dari sampel air yang diambil dari intake air dan kolam berkisar antara 5,47 hingga 7,45 (Gbr. 4a). Karena air sungai yang direklamasi digunakan sebagai air industri, komunitas mikroba dapat berubah secara musiman. Sebaliknya, indeks Shannon dari sampel sedimen dasar sekitar 9, yang secara signifikan lebih tinggi daripada indeks Shannon dari sampel air. Demikian pula, sampel air memiliki indeks Chao1 terhitung yang lebih rendah dan unit taksonomi operasional (OTU) yang diamati daripada sampel sedimen (Gbr. 4b, c). Perbedaan ini signifikan secara statistik (uji Tukey-Kramer; nilai-p < 0,01, Gambar 4d), yang menunjukkan bahwa komunitas mikroba dalam sampel sedimen lebih kompleks daripada komunitas mikroba dalam sampel air. Perbedaan ini signifikan secara statistik (uji Tukey-Kramer; nilai-p < 0,01, Gambar 4d), yang menunjukkan bahwa komunitas mikroba dalam sampel sedimen lebih kompleks daripada yang ada dalam sampel air. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), что указывает dan itu adalah hal yang sangat penting bagi saya образцах донных отложений более сложны, чем в образцах воды. Perbedaan ini signifikan secara statistik (uji Tukey-Kramer; nilai p <0,01, Gambar 4d), yang menunjukkan bahwa komunitas mikroba dalam sampel sedimen lebih kompleks daripada dalam sampel air.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。。。。。。。。。 что позволяет предположить, что микробные сообщества в образцах онных отложений были более сложными, чем в образцах воды. Perbedaan ini signifikan secara statistik (uji Tukey-Kramer; nilai-p <0,01, Gambar 4d), menunjukkan bahwa komunitas mikroba dalam sampel sedimen lebih kompleks daripada dalam sampel air.Karena air di cekungan luapan terus diperbarui dan sedimen mengendap di dasar cekungan tanpa gangguan mekanis, perbedaan dalam keanekaragaman mikroba ini seharusnya mencerminkan ekosistem di cekungan tersebut.
a Indeks Shannon, b Unit taksonomi operasional yang diamati (OTU), dan c Indeks serapan Chao1 (n=6) dan cekungan (n=5) Air, sedimen (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), dan 9% (9 C: n=5) Baja Cr, serta baja tahan karat tipe 316 (S6: n=5) dan -304 (S8: n=5) ditampilkan dalam bentuk diagram kotak dan kumis. d Nilai-p untuk indeks Shannon dan Chao1 yang diperoleh dengan menggunakan ANOVA dan uji perbandingan berganda Tukey-Kramer. Latar belakang merah menunjukkan pasangan dengan nilai p < 0,05. Latar belakang merah menunjukkan pasangan dengan nilai p < 0,05. Nilai tukar lebih tinggi karena p <0,05. Latar belakang merah menunjukkan pasangan dengan nilai p < 0,05.红色背景代表p 值< 0.05 的对。红色背景代表p 值< 0.05 的对。 Красные фоны представляют пары с p-значениями <0,05. Latar belakang merah menunjukkan pasangan dengan nilai p < 0,05.Garis di tengah kotak, bagian atas dan bawah kotak, serta kumis masing-masing melambangkan median, persentil ke-25 dan ke-75, serta nilai minimum dan maksimum.
Indeks Shannon untuk baja karbon, baja kromium rendah, dan besi cor serupa dengan indeks untuk sampel air (Gbr. 4a). Sebaliknya, indeks Shannon pada sampel baja tahan karat secara signifikan lebih tinggi daripada indeks Shannon pada baja yang terkorosi (nilai-p < 0,05, Gambar 4d) dan serupa dengan indeks Shannon pada sedimen. Sebaliknya, indeks Shannon dari sampel baja tahan karat secara signifikan lebih tinggi daripada indeks Shannon dari baja yang terkorosi (nilai-p <0,05, Gambar 4d) dan serupa dengan indeks Shannon dari sedimen. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у корродированных сталей (значения p <0,05, рис. 4d), и аналогичны индексам отложений. Sebaliknya, indeks Shannon dari spesimen baja tahan karat secara signifikan lebih tinggi daripada indeks baja yang terkorosi (nilai-p <0,05, Gambar 4d) dan mirip dengan indeks endapan.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 Tentu saja, jika Anda tidak dapat melakukan apa pun untuk membantu Anda, apa yang Anda lakukan корродированной стали (значение p <0,05, рис. 4d), как и у resmi. Sebaliknya, indeks Shannon pada spesimen baja tahan karat secara signifikan lebih tinggi daripada indeks Shannon pada baja yang terkorosi (nilai p < 0,05, Gambar 4d), begitu pula dengan endapannya.Sebaliknya, indeks Shannon untuk baja dengan 9% Cr berkisar antara 6,95 hingga 9,65. Nilai-nilai ini jauh lebih tinggi pada spesimen yang tidak terkorosi pada 1 dan 3 bulan dibandingkan pada spesimen yang terkorosi pada 6, 14 dan 22 bulan (Gbr. 4a). Lebih jauh lagi, indeks Chao1 dan OTU yang teramati pada baja 9% Cr lebih tinggi daripada indeks Chao1 dan OTU pada sampel baja yang terkorosi dan air, dan lebih rendah daripada indeks Chao1 dan OTU pada sampel baja yang tidak terkorosi dan sedimen (Gbr. 4b, c), dan perbedaannya signifikan secara statistik (nilai-p < 0,01, Gbr. 4d). Selanjutnya, indeks Chao1 dan OTU yang diamati dari baja 9% Cr lebih tinggi daripada sampel yang terkorosi dan air dan lebih rendah daripada sampel yang tidak terkorosi dan sedimen (Gbr. 4b, c), dan perbedaannya signifikan secara statistik (nilai-p <0,01, Gambar 4d).Selain itu, Chao1 dan OTU yang diamati dari baja dengan 9% Cr lebih tinggi daripada sampel yang terkorosi dan berair dan lebih rendah daripada sampel yang tidak terkorosi dan sedimen (Gbr. 4b, c), dan perbedaannya signifikan secara statistik.(p-значения <0,01, рис.4d). (nilai p < 0,01, Gambar 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）. Juga, Chao1 dan наблюдаемые OTU стали с содержанием 9 % Cr были выше, чем у корродированных и водных образцов, dan ниже, чем у некорродированных dan осадочных образцов (рис. 4b,c), dan а разница статистически значимой (p- значение < 0,01, рис. Selain itu, indeks Chao1 dan OTU yang diamati pada baja 9% Cr lebih tinggi daripada sampel yang terkorosi dan berair dan lebih rendah daripada sampel yang tidak terkorosi dan sedimen (Gbr. 4b,c), dan perbedaannya signifikan secara statistik (nilai-p < 0,01, Gbr. 4d).Hasil-hasil ini menunjukkan bahwa keragaman mikroba dalam produk korosi lebih rendah dibandingkan dalam biofilm pada logam yang tidak terkorosi.
Pada gambar 5a menunjukkan plot Analisis Koordinat Utama (PCoA) berdasarkan jarak tak tertimbang UniFrac untuk semua sampel, dengan tiga klaster utama yang diamati. Komunitas mikroba dalam sampel air berbeda secara signifikan dari komunitas lainnya. Komunitas mikroba dalam sedimen juga mencakup komunitas baja tahan karat, sementara komunitas tersebut tersebar luas dalam sampel korosi. Sebaliknya, peta baja dengan 9% Cr dibagi menjadi klaster yang tidak terkorosi dan terkorosi. Akibatnya, komunitas mikroba pada permukaan logam dan produk korosi berbeda secara signifikan dari yang ada di air.
Plot analisis koordinat utama (PCoA) berdasarkan jarak UniFrac yang tidak tertimbang dalam semua sampel (a), air (b), dan logam (c). Lingkaran menyorot setiap klaster. Lintasan diwakili oleh garis yang menghubungkan periode pengambilan sampel secara seri. 1 meter, 1 bulan; 3 meter, 3 bulan; 6 meter, 6 bulan; 14 meter, 14 bulan; 22 meter, 22 bulan; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, kondisi 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, baja 1% Cr; baja 3C, baja 2,25% Cr; baja 9C, baja 9% Cr; S6, baja tahan karat 316; S8, baja tahan karat tipe 304.
Bila disusun berdasarkan urutan kronologis, plot PCoA sampel air berada dalam susunan melingkar (Gbr. 5b). Transisi siklus ini mungkin mencerminkan perubahan musim.
Selain itu, hanya dua klaster (terkorosi dan tidak terkorosi) yang diamati pada plot PCoA sampel logam, di mana (dengan pengecualian baja kromium 9%) pergeseran komunitas mikroba dari 1 hingga 22 bulan juga diamati (Gbr. 5c). Selain itu, karena transisi dalam sampel terkorosi lebih besar daripada sampel yang tidak terkorosi, ada korelasi antara perubahan komunitas mikroba dan perkembangan korosi. Dalam sampel baja dengan 9% Cr, dua jenis komunitas mikroba terungkap: titik pada 1 dan 6 bulan, terletak di dekat baja tahan karat, dan lainnya (3, 14, dan 22 bulan), terletak di titik-titik yang dekat dengan baja terkorosi. 1 bulan dan kupon yang digunakan untuk ekstraksi DNA pada 6 bulan tidak terkorosi, sedangkan kupon pada 3, 14 dan 22 bulan terkorosi (Gambar Tambahan 1). Oleh karena itu, komunitas mikroba dalam sampel yang terkorosi berbeda dengan komunitas mikroba dalam sampel air, sedimen, dan sampel yang tidak terkorosi, serta berubah seiring perkembangan korosi.
Jenis utama komunitas mikroba yang diamati dalam sampel air adalah Proteobacteria (30,1–73,5%), Bacteroidetes (6,3–48,6%), Planctomycetota (0,4–19,6%) dan Actinobacteria (0 –17,7%), kelimpahan relatifnya bervariasi dari sampel ke sampel (Gbr. 6), misalnya, kelimpahan relatif Bacteroidetes di air kolam lebih tinggi daripada di air abstrak. Perbedaan ini dapat dipengaruhi oleh waktu tinggal air di tangki luapan. Jenis-jenis ini juga diamati dalam sampel sedimen dasar, tetapi kelimpahan relatifnya berbeda secara signifikan dari yang ada dalam sampel air. Selain itu, kandungan relatif Acidobacteriota (8,7–13,0%), Chloroflexi (8,1–10,2%), Nitrospirota (4,2–4,4%) dan Desulfobacterota (1,5–4,4%) %) lebih tinggi daripada dalam sampel air. Karena hampir semua spesies Desulfobacterota adalah SRB37, lingkungan dalam sedimen harus anaerobik. Meskipun Desulfobacterota mungkin memengaruhi korosi, risikonya seharusnya sangat rendah karena kelimpahan relatif mereka di air kolam <0,04%. Meskipun Desulfobacterota mungkin memengaruhi korosi, risikonya seharusnya sangat rendah karena kelimpahan relatif mereka di air kolam <0,04%. Apa itu Desulfobacterota, yang merupakan penyebab utama penyakit ini, yang tidak dapat diatasi, поскольку их относительное содержание в воде бассейна tingkat penerimaan <0,04%. Meskipun Desulfobacterota mungkin memiliki efek terhadap korosi, risikonya seharusnya sangat rendah karena kelimpahan relatifnya dalam air kolam <0,04%.<0,04%。 <0,04%。 Apa yang Desulfobacillus dapat digunakan dalam perusahaan, karena tidak ada gunanya, lebih baik dan lebih baik lagi относительное содержание в воде бассейна tingkat penerimaan <0,04%. Meskipun jenis Desulfobacillus dapat memengaruhi korosi, risikonya seharusnya sangat rendah karena kelimpahan relatifnya dalam air kolam <0,04%.
RW dan Air masing-masing mewakili sampel air dari intake dan cekungan. Sedimen-C, -E, -W adalah sampel sedimen yang diambil dari bagian tengah dasar cekungan, serta dari sisi timur dan barat. 1 meter, 1 bulan; 3 meter, 3 bulan; 6 meter, 6 bulan; 14 meter, 14 bulan; 22 meter, 22 bulan; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, kondisi 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, baja 1% Cr; baja 3C, baja 2,25% Cr; baja 9C, baja 9% Cr; S6, baja tahan karat 316; S8, baja tahan karat tipe 304.
Pada tingkat genus, proporsi bakteri tak terklasifikasi yang sedikit lebih tinggi (6–19%) yang termasuk dalam famili Trichomonadaceae, serta Neosphingosine, Pseudomonas, dan Flavobacterium, diamati di semua musim. Sebagai komponen utama minor, porsinya bervariasi (Gbr. 1). . 7a dan b). Di anak sungai, kelimpahan relatif Flavobacterium, Pseudovibrio, dan Rhodoferrobacter lebih tinggi hanya di musim dingin. Demikian pula, kandungan Pseudovibrio dan Flavobacterium yang lebih tinggi diamati di air musim dingin cekungan. Dengan demikian, komunitas mikroba dalam sampel air bervariasi tergantung pada musim, tetapi tidak mengalami perubahan drastis selama periode penelitian.
a Air masuk, b Air kolam renang, c ASTM A283, d ASTM A109 suhu #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2,25% Cr, dan i baja 9% Cr, j Tipe-316 dan baja tahan karat K-304.
Proteobacteria merupakan konstituen utama dalam semua sampel, tetapi kelimpahan relatifnya dalam sampel yang terkorosi menurun seiring dengan perkembangan korosi (Gbr. 6). Dalam sampel ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 dan 1% dan 2,25% Cr, kelimpahan relatif proteobacteria menurun dari 89,1%, 85,9%, 89,6%, 79,5%, 84,8%. , 83,8% masing-masing adalah 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% dan 31,3%. Sebaliknya, kelimpahan relatif Desulfobacterota secara bertahap meningkat dari <0,1% menjadi 12,5–45,9% seiring dengan perkembangan korosi. Sebaliknya, kelimpahan relatif Desulfobacterota secara bertahap meningkat dari <0,1% menjadi 12,5–45,9% seiring dengan perkembangan korosi. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% hingga 12,5–45,9% по мере развития perusahaan. Sebaliknya, kelimpahan relatif Desulfobacterota secara bertahap meningkat dari <0,1% menjadi 12,5–45,9% seiring berlanjutnya korosi.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% hingga 12,5–45,9% по мере perusahaan yang baik. Sebaliknya, kelimpahan relatif Desulfobacillus secara bertahap meningkat dari <0,1% menjadi 12,5–45,9% seiring perkembangan korosi.Dengan demikian, seiring berlanjutnya korosi, Proteobactereira digantikan oleh Desulfobacterota.
Sebaliknya, biofilm pada baja tahan karat yang tidak terkorosi mengandung proporsi bakteri yang sama. 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%) dan Chloroflexi (2,1–8,8%). Ditemukan bahwa proporsi Nitrospirota dalam sampel baja tahan karat meningkat secara bertahap (Gbr. 6). Rasio ini mirip dengan yang ada dalam sampel sedimen, yang sesuai dengan plot PCoA yang ditunjukkan pada Gbr. 5a.
Pada sampel baja yang mengandung 9% Cr, dua jenis komunitas mikroba diamati: komunitas mikroba 1 bulan dan 6 bulan serupa dengan yang ada di sampel sedimen dasar, sedangkan proporsi proteobacteria dalam sampel korosi 3, 14, dan 22 bulan meningkat secara signifikan. Selain itu, kedua komunitas mikroba ini dalam sampel baja 9% Cr sesuai dengan klaster terbagi dalam plot PCoA yang ditunjukkan pada Gambar 5c.
Pada tingkat genus, >2000 OTU yang mengandung bakteri dan archaea yang belum ditetapkan diamati. Pada tingkat genus, >2000 OTU yang mengandung bakteri dan archaea yang belum ditetapkan diamati.Pada tingkat genus, lebih dari 2000 OTU telah diamati mengandung bakteri dan archaea yang tidak teridentifikasi.Pada tingkat genus, lebih dari 2000 OTU telah diamati mengandung bakteri dan archaea yang tidak ditentukan. Di antara mereka, kami fokus pada 10 OTU dengan populasi tinggi di setiap sampel. Ini mencakup 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% dan 21,8-45,1% dalam ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, baja Cr 1%, 2,25% dan 9% dan baja tahan karat Tipe 316 dan -304.
Kandungan monolit terdeklorinasi yang relatif tinggi dengan sifat pengoksidasi Fe(II) telah diamati dalam sampel korosi seperti ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 dan baja dengan 1% dan 2,25% Cr. tahap awal korosi (1 bulan dan 3 bulan, Gambar 7c-h). Proporsi Dechloromonas menurun seiring waktu, yang sesuai dengan penurunan Proteobacteria (Gambar 6). Selanjutnya, proporsi Dechloromonas dalam biofilm pada sampel yang tidak terkorosi adalah <1%. Selanjutnya, proporsi Dechloromonas dalam biofilm pada sampel yang tidak terkorosi adalah <1%. Selain itu, Dechloromonas dalam jumlah yang tidak mencukupi <1%. Selain itu, proporsi Dechloromonas dalam biofilm pada spesimen yang tidak terkorosi adalah <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% Selain itu, Dechloromonas dalam jumlah yang tidak mencukupi <1%. Selain itu, proporsi Dechloromonas dalam biofilm spesimen yang tidak terkorosi adalah <1%.Oleh karena itu, di antara produk korosi, Dechloromonas diperkaya secara signifikan pada tahap awal korosi.
Sebaliknya, pada ASTM A179, ASTM A109 temper #4/5, ASTM A179, ASTM A395 dan baja dengan 1% dan 2,25% Cr, proporsi spesies SRB Desulfovibrio akhirnya meningkat setelah 14 dan 22 bulan (Gbr. 7c–h). Desulfofibrio sangat rendah atau tidak terdeteksi pada tahap awal korosi, dalam sampel air (Gbr. 7a, b) dan dalam biofilm yang tidak terkorosi (Gbr. 7j, j). Ini sangat menunjukkan bahwa Desulfovibrio lebih menyukai lingkungan produk korosi yang terbentuk, meskipun mereka tidak mempengaruhi korosi pada tahap awal korosi.
Bakteri pereduksi Fe(III) (RRB), seperti Geobacter dan Geothrix, ditemukan dalam produk korosi pada tahap tengah korosi (6 dan 14 bulan), tetapi proporsi tahap korosi akhir (22 bulan) lebih tinggi di dalamnya. relatif rendah (Gbr. 7c, eh). Genus Sideroxydans dengan sifat oksidasi Fe(II) menunjukkan perilaku yang sama (Gbr. 7f), sehingga proporsi FeOB, IRB, dan SRB hanya lebih tinggi dalam sampel yang terkorosi. Hal ini sangat menunjukkan bahwa perubahan dalam komunitas mikroba ini terkait dengan perkembangan korosi.
Pada baja dengan 9% Cr yang terkorosi setelah 3, 14, dan 22 bulan, proporsi anggota famili Beggiatoacea yang lebih tinggi (8,5–19,6%) diamati, yang dapat menunjukkan sifat pengoksidasi sulfur, dan sideroxidans diamati (8,4–13,7%) (Gbr. 1). ). 7i) Selain itu, Thiomonas, bakteri pengoksidasi sulfur (SOB), ditemukan dalam jumlah yang lebih tinggi (3,4% dan 8,8%) pada 3 dan 14 bulan. Sebaliknya, bakteri pereduksi nitrat Nitrospira (12,9%) diamati dalam sampel yang tidak terkorosi berusia 6 bulan. Proporsi Nitrospira yang meningkat juga diamati dalam biofilm pada baja tahan karat setelah pencelupan (Gbr. 7j,k). Dengan demikian, komunitas mikroba baja 9% Cr yang tidak terkorosi berusia 1 dan 6 bulan mirip dengan yang ada dalam biofilm baja tahan karat. Selain itu, komunitas mikroba baja 9% Cr yang terkorosi pada usia 3, 14 dan 22 bulan berbeda dengan produk korosi baja karbon, baja kromium rendah, dan besi cor.
Perkembangan korosi biasanya lebih lambat di air tawar daripada di air laut karena konsentrasi ion klorida memengaruhi korosi logam. Namun, beberapa baja tahan karat dapat mengalami korosi di lingkungan air tawar38,39. Selain itu, MIC awalnya diduga sebagai material yang terkorosi yang sebelumnya telah diamati di kolam air tawar yang digunakan dalam penelitian ini. Dalam studi perendaman jangka panjang, berbagai bentuk korosi, tiga jenis komunitas mikroba, dan perubahan komunitas mikroba dalam produk korosi diamati.
Media air tawar yang digunakan dalam penelitian ini adalah tangki tertutup untuk air teknis yang diambil dari sungai dengan komposisi kimia yang relatif stabil dan perubahan musiman suhu air berkisar antara 9 hingga 23 °C. Oleh karena itu, fluktuasi musiman komunitas mikroba dalam sampel air dapat dikaitkan dengan perubahan suhu. Selain itu, komunitas mikroba dalam air kolam agak berbeda dari yang ada di air masukan (Gbr. 5b). Air di kolam terus-menerus diganti karena luapan. Akibatnya, DO tetap pada ~8,2 ppm bahkan pada kedalaman antara permukaan cekungan dan dasar. Sebaliknya, lingkungan sedimen harus anaerobik, karena mengendap dan tetap berada di dasar reservoir, dan flora mikroba di dalamnya (seperti CRP) juga harus berbeda dari flora mikroba di dalam air (Gbr. 6). Karena kupon di kolam lebih jauh dari sedimen, mereka hanya terpapar air tawar selama studi perendaman dalam kondisi aerobik.
Korosi umum terjadi pada baja karbon, baja kromium rendah, dan besi cor di lingkungan air tawar (Gambar 1) karena bahan-bahan ini tidak tahan korosi. Namun, laju korosi (0,13 mm tahun-1) dalam kondisi air tawar abiotik lebih tinggi daripada dalam penelitian sebelumnya40 (0,04 mm tahun-1) dan sebanding dengan laju korosi (0,02–0,76 mm tahun-1) di hadapan mikroorganisme 1) Mirip dengan kondisi air tawar40,41,42. Laju korosi yang dipercepat ini merupakan karakteristik MIC.
Selain itu, setelah 22 bulan perendaman, korosi lokal diamati pada beberapa logam di bawah produk korosi (Gbr. 3). Secara khusus, laju korosi lokal yang diamati pada ASTM A179 sekitar lima kali lebih cepat daripada korosi umum. Bentuk korosi yang tidak biasa dan laju korosi yang dipercepat ini juga telah diamati pada korosi yang terjadi pada objek yang sama. Dengan demikian, perendaman yang dilakukan dalam penelitian ini mencerminkan korosi dalam praktik.
Di antara logam-logam yang diteliti, baja 9% Cr menunjukkan korosi yang paling parah, dengan kedalaman korosi >1,2 mm, yang kemungkinan merupakan MIC karena korosi yang dipercepat dan bentuk korosi yang tidak normal. Di antara logam-logam yang diteliti, baja 9% Cr menunjukkan korosi yang paling parah, dengan kedalaman korosi >1,2 mm, yang kemungkinan merupakan MIC karena korosi yang dipercepat dan bentuk korosi yang tidak normal. Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глубиной коррозии> 1,2 mm, что, вероятно, является МИК иза ускоренной коррозии и аномальной формы коррозии. Di antara logam yang diperiksa, baja dengan 9% Cr menunjukkan korosi paling parah dengan kedalaman korosi >1,2 mm, yang mungkin merupakan MIC karena korosi yang dipercepat dan bentuk korosi yang tidak normal.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 Среди исследованных металлов наиболее сильно корродировала сталь с 9% Cr, с глубиной коррозии >1,2 mm, скорее всего, МИК из-за ускоренных dan perusahaan-perusahaan yang tidak biasa. Di antara logam yang diteliti, baja dengan 9% Cr mengalami korosi paling parah, dengan kedalaman korosi >1,2 mm, kemungkinan besar MIC disebabkan oleh bentuk korosi yang dipercepat dan tidak normal.Karena baja 9% Cr digunakan dalam aplikasi suhu tinggi, perilaku korosinya telah dipelajari sebelumnya43,44 tetapi tidak ada MIC yang dilaporkan sebelumnya untuk logam ini. Karena banyak mikroorganisme, kecuali hipertermofil, tidak aktif dalam lingkungan bersuhu tinggi (>100 °C), MIC dalam baja 9% Cr dapat diabaikan dalam kasus seperti itu. Karena banyak mikroorganisme, kecuali hipertermofil, tidak aktif dalam lingkungan suhu tinggi (>100 °C), MIC dalam baja 9% Cr dapat diabaikan dalam kasus seperti itu. Banyak orang yang tidak dapat dipercaya, tidak dapat berkomunikasi dengan orang lain suhu (>100 °С), МИК в стали с 9% Cr в itu tidak mungkin terjadi. Karena banyak mikroorganisme, kecuali hipertermofil, tidak aktif dalam lingkungan suhu tinggi (>100 °C), MIC dalam baja dengan 9% Cr dapat diabaikan dalam kasus seperti itu.suhu panas tinggi (>100 °C) suhu tinggi, suhu tinggi 9% Cr 钢中的MIC。 9% Cr2O3 (>100 °C) Banyak orang yang tidak terlibat dalam aktivitas apa pun высокотемпературных средах (>100 °С), MPK dalam suhu 9% Cr в в данном случае можно не учитывать. Karena banyak mikroorganisme, kecuali hipertermofil, tidak menunjukkan aktivitas di lingkungan bersuhu tinggi (>100 °C), MIC dalam baja dengan 9% Cr dapat diabaikan dalam kasus ini.Namun, ketika baja 9% Cr digunakan dalam lingkungan suhu sedang, berbagai tindakan harus diambil untuk mengurangi MIC.
Berbagai komunitas mikroba dan perubahannya diamati pada endapan material yang tidak terkorosi dan pada produk korosi dalam biofilm dibandingkan dengan air, selain korosi yang dipercepat (Gbr. 5-7), yang secara kuat menunjukkan bahwa korosi ini adalah mikrofon. Ramirez et al.13 melaporkan transisi 3 langkah (FeOB => SRB/IRB => SOB) dalam ekosistem mikroba laut selama 6 bulan, di mana hidrogen sulfida yang diproduksi oleh SRB yang diperkaya sekunder akhirnya dapat berkontribusi pada pengayaan SOB. Ramirez et al.13 melaporkan transisi 3 langkah (FeOB => SRB/IRB => SOB) dalam ekosistem mikroba laut selama 6 bulan, ketika hidrogen sulfida yang diproduksi oleh SRB yang diperkaya sekunder akhirnya dapat berkontribusi pada pengayaan SOB. Ramirez dkk.13 yang melakukan pembayaran (FeOB => SRB/IRB => SOB) dalam banyak kasus 6 месяцев, когда сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Ramirez et al.13 melaporkan transisi tiga tahap (FeOB => SRB/IRB => SOB) dalam ekosistem mikroba laut selama periode 6 bulan, di mana hidrogen sulfida yang dihasilkan dari pengayaan sekunder SRB akhirnya dapat berkontribusi pada pengayaan SOB. 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 r srb/IRB) , 其中 次 富集 srb 产生硫化氢 可能 最终 有助于 sob 的富集。 Ramirez dkk.13 yang melakukan hal yang sama (FeOB => SRB/IRB => SOB) dalam banyak kasus 6 месяцев, в котором сероводород, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, moжет в конечном итоге способствовать обогащению SOB. Ramirez et al.13 melaporkan transisi tiga langkah (FeOB => SRB/IRB => SOB) dalam ekosistem mikroba laut selama periode 6 bulan, di mana hidrogen sulfida yang dihasilkan dari pengayaan sekunder SRB pada akhirnya dapat berkontribusi pada pengayaan SOB.McBeth dan Emerson36 melaporkan pengayaan primer dalam FeOB. Demikian pula, pengayaan FeOB selama fase korosi awal diamati dalam penelitian ini, tetapi perubahan mikroba dengan perkembangan korosi yang diamati pada baja karbon dan baja 1% dan 2,25% Cr dan besi cor selama 22 bulan adalah FeOB => IRB => SRB (Gbr. 7 dan 8). Demikian pula, pengayaan FeOB selama fase korosi awal diamati dalam penelitian ini, tetapi perubahan mikroba dengan perkembangan korosi yang diamati pada baja karbon dan baja 1% dan 2,25% Cr dan besi cor selama 22 bulan adalah FeOB => IRB => SRB (Gbr. 7 dan 8). Ada yang perlu dilakukan dengan FeOB untuk mengelola perusahaan, bukan mikro изменения по мере kenaikan gaji, kenaikan bunga dan 1% dan 2,25% Cr сталях dan чугуне в течение 22 berarti FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 dan 8). Demikian pula, dalam penelitian ini pengayaan FeOB pada tahap awal korosi diamati, tetapi perubahan mikroba seiring perkembangan korosi, yang diamati pada baja karbon dan baja 1% dan 2,25% Cr dan besi cor selama 22 bulan, adalah FeOB => IRB => SRB (Gambar 7 dan 8).同样,在本研究中观察到早期腐蚀阶段FeOB 的富集，但在碳和1% 和2.25% Cr 钢以及超过22 FeOB => IRB => SRB（图7 和8）。同样 , 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 , 但 碳 和 和 1% 和 2.25% Cr 钢 超过 22个 的 铸铁 中 到 的 微生物 腐蚀 的 进展 而 变化 FEOB => IRB => SRB（图7和8）。 Аналогичным образом, в этом исследовании наблюдалось обогащение FeOB на раннних стадиях коррозии, no микробиологические изменения, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 месяцев, были FeOB => IRB => SRB (рис. 7 dan 8). Demikian pula, pengayaan FeOB pada tahap awal korosi diamati dalam penelitian ini, tetapi perubahan mikrobiologis yang diamati pada baja karbon dan baja 1% dan 2,25% Cr dan besi cor selama 22 bulan adalah FeOB => IRB => SRB (Gbr. 7 dan 8).SRB dapat dengan mudah terakumulasi di lingkungan air laut karena konsentrasi ion sulfat yang tinggi, tetapi pengayaannya di lingkungan air tawar tertunda oleh konsentrasi ion sulfat yang rendah. Pengayaan SRB di air laut telah sering dilaporkan10,12,45.
a Karbon organik dan nitrogen melalui metabolisme energi yang bergantung pada Fe(II) oksida besi (sel merah [Dechloromonas sp.] dan hijau [Sideroxydans sp.]) dan bakteri pereduksi Fe(III) (sel abu-abu [Geothrix sp. dan Geobacter sp.]) pada tahap awal korosi, kemudian bakteri pereduksi sulfat anaerobik (SRP) dan mikroorganisme heterotrofik memperkaya tahap korosi yang matang dengan mengonsumsi bahan organik yang terakumulasi. b Perubahan komunitas mikroba pada logam tahan korosi. Sel ungu, biru, kuning, dan putih masing-masing mewakili bakteri dari famili Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea, dan lainnya.
Mengenai perubahan dalam komunitas mikroba dan kemungkinan pengayaan SRB, FeOB sangat penting dalam tahap awal korosi, dan Dechloromonas dapat memperoleh energi pertumbuhannya dari oksidasi Fe(II). Mikroorganisme dapat bertahan hidup dalam media yang mengandung elemen jejak, tetapi mereka tidak akan tumbuh secara eksponensial. Namun, kolam pencelupan yang digunakan dalam penelitian ini adalah baskom luapan, dengan aliran masuk 20 m3/jam, yang secara terus-menerus memasok elemen jejak yang mengandung ion anorganik. Pada tahap awal korosi, ion besi dilepaskan dari baja karbon dan besi tuang, dan FeOB (seperti Dechloromonas) menggunakannya sebagai sumber energi. Sejumlah jejak karbon, fosfat, dan nitrogen yang dibutuhkan untuk pertumbuhan sel harus ada dalam air proses dalam bentuk zat organik dan anorganik. Oleh karena itu, dalam lingkungan air tawar ini, FeOB awalnya diperkaya pada permukaan logam seperti baja karbon dan besi tuang. Selanjutnya, IRB dapat tumbuh dan menggunakan bahan organik dan oksida besi sebagai sumber energi dan akseptor elektron terminal, masing-masing. Pada produk korosi yang matang, kondisi anaerobik yang diperkaya dengan nitrogen harus diciptakan karena metabolisme FeOB dan IRB. Oleh karena itu, SRB dapat tumbuh dengan cepat dan menggantikan FeOB dan IRB (Gbr. 8a).
Baru-baru ini, Tang dkk. melaporkan korosi baja tahan karat oleh Geobacter ferroreducens di lingkungan air tawar akibat transfer elektron langsung dari besi ke mikroba46. Dengan mempertimbangkan EMIC, kontribusi mikroorganisme dengan sifat EET sangat penting. SRB, FeOB, dan IRB adalah spesies mikroba utama dalam produk korosi dalam penelitian ini, yang seharusnya memiliki karakteristik EET. Oleh karena itu, mikroorganisme yang aktif secara elektrokimia ini dapat berkontribusi terhadap korosi melalui EET, dan komposisi komunitasnya berubah di bawah pengaruh berbagai spesies ionik saat produk korosi terbentuk. Sebaliknya, komunitas mikroba dalam baja dengan 9% Cr berbeda dari baja lainnya (Gbr. 8b). Setelah 14 bulan, selain pengayaan dengan FeOB, seperti Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea, dan Thiomonas juga diperkaya (Gbr. 7i). Perubahan ini sangat berbeda dari bahan korosif lainnya, seperti baja karbon, dan dapat dipengaruhi oleh ion kaya kromium yang terlarut selama korosi. Khususnya, Thiomonas tidak hanya memiliki sifat pengoksidasi sulfur, tetapi juga sifat pengoksidasi Fe(II), sistem EET, dan toleransi logam berat48,49. Bakteri ini dapat diperkaya karena aktivitas oksidatif Fe(II) dan/atau konsumsi langsung elektron logam. Dalam penelitian sebelumnya, kelimpahan Beggiatoacea yang relatif tinggi diamati dalam biofilm pada Cu menggunakan sistem pemantauan biofilm terputus-putus, yang menunjukkan bahwa bakteri ini mungkin resisten terhadap logam beracun seperti Cu dan Cr. Namun, sumber energi yang dibutuhkan Beggiatoacea untuk tumbuh di lingkungan ini tidak diketahui.
Studi ini melaporkan perubahan dalam komunitas mikroba selama korosi di lingkungan air tawar. Di lingkungan yang sama, komunitas mikroba berbeda dalam jenis logam. Selain itu, hasil kami mengonfirmasi pentingnya FeOB pada tahap awal korosi, karena metabolisme energi mikroba yang bergantung pada besi mendorong pembentukan lingkungan kaya nutrisi yang disukai oleh mikroorganisme lain seperti SRB. Untuk mengurangi MIC di lingkungan air tawar, pengayaan FeOB dan IRB harus dibatasi.
Sembilan logam digunakan dalam penelitian ini dan diproses menjadi blok berukuran 50 × 20 × 1–5 mm (ketebalan untuk baja ASTM 395 dan 1%, 2,25% dan 9% Cr: 5 mm; ketebalan untuk ASTM A283 dan ASTM A179 : 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 dan Baja Tahan Karat Tipe 304 dan 316, ketebalan: 1 mm), dengan dua lubang berukuran 4 mm. Baja kromium dipoles dengan amplas dan logam lainnya dipoles dengan amplas grit 600 sebelum dicelupkan. Semua sampel disonikasi dengan etanol 99,5%, dikeringkan dan ditimbang. Sepuluh sampel dari setiap logam digunakan untuk perhitungan laju korosi dan analisis mikrobioma. Setiap spesimen difiksasi secara tangga dengan batang PTFE dan spacer (φ 5 × 30 mm, Gambar Tambahan 2).
Kolam tersebut memiliki volume 1.100 meter kubik dan kedalaman sekitar 4 meter. Aliran air masuk adalah 20 m3 h-1, luapan dilepaskan, dan kualitas air tidak berfluktuasi secara musiman (Gambar Tambahan 3). Tangga sampel diturunkan ke kawat baja 3 m yang digantung di tengah tangki. Dua set tangga dilepas dari kolam pada bulan ke-1, ke-3, ke-6, ke-14 dan ke-22. Sampel dari satu tangga digunakan untuk mengukur kehilangan berat dan menghitung laju korosi, sedangkan sampel dari tangga lain digunakan untuk analisis mikrobioma. Oksigen terlarut dalam tangki perendaman diukur di dekat permukaan dan dasar, serta di tengah, menggunakan sensor oksigen terlarut (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, AS).
Produk korosi dan biofilm pada sampel dihilangkan dengan cara mengikis menggunakan pengikis plastik atau menyeka dengan kapas, lalu dibersihkan dalam etanol 99,5% menggunakan rendaman ultrasonik. Sampel kemudian direndam dalam larutan Clark sesuai dengan ASTM G1-0351. Semua sampel ditimbang setelah pengeringan selesai. Hitung laju korosi (mm/tahun) untuk setiap sampel menggunakan rumus berikut:
di mana K adalah konstanta (8,76 × 104), T adalah waktu pemaparan (h), A adalah luas permukaan total (cm2), W adalah kehilangan massa (g), D adalah densitas (g cm–3).
Setelah menimbang sampel, gambar 3D dari beberapa sampel diperoleh menggunakan mikroskop laser pengukur 3D (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Jepang).