Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Anda menggunakan versi peramban dengan dukungan CSS terbatas. Untuk pengalaman terbaik, kami sarankan Anda menggunakan peramban yang diperbarui (atau menonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer). Selain itu, untuk memastikan dukungan berkelanjutan, kami menampilkan situs tanpa gaya dan JavaScript.
Menampilkan carousel berisi tiga slide sekaligus. Gunakan tombol Sebelumnya dan Berikutnya untuk berpindah antar tiga slide sekaligus, atau gunakan tombol penggeser di bagian akhir untuk berpindah antar 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 cor, 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 akhir korosi produk. Sebaliknya, bakteri Beggiatocaea sangat banyak ditemukan pada baja dengan 9% Cr yang mengalami korosi lokal. Komposisi komunitas mikroba ini juga berbeda dari yang ada di sampel air dan sedimen dasar. Dengan demikian, seiring perkembangan korosi, komunitas mikroba mengalami perubahan dramatis, dan metabolisme energi mikroba yang bergantung pada besi menciptakan lingkungan yang dapat memperkaya mikroorganisme lain.
Logam dapat mengalami kerusakan dan korosi akibat berbagai faktor lingkungan fisik dan kimia seperti pH, suhu, dan konsentrasi ion. Kondisi asam, suhu tinggi, dan konsentrasi klorida sangat 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. Banyak 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 pengurai besi telah dilaporkan, seperti SRB pengurai besi14, metanogen15,16,17, bakteri pereduksi nitrat18, bakteri pengoksidasi besi19 dan asetogen20. Dalam kondisi laboratorium anaerobik atau mikroaerobik, sebagian besar dari mereka mengkorosi besi nol valensi dan baja karbon. Selain itu, mekanisme korosi mereka menunjukkan bahwa metanogen dan SRB pengkorosi besi mendorong korosi dengan memanen elektron dari besi nol valensi 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 mikroba, dan (ii) MIC listrik (EMIC), yang merupakan korosi langsung dengan 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 pada berbagai mikroorganisme berkaitan dengan kinerja bahan bakar seluler mikroba dan elektrobiosintesis25,26,27,28,29. Karena kondisi kultur untuk mikroorganisme korosif ini berbeda dari kondisi di lingkungan alami, tidak jelas apakah proses korosi mikroba yang diamati ini mencerminkan korosi dalam praktiknya. Oleh karena itu, sulit untuk mengamati mekanisme MIC yang diinduksi oleh mikroorganisme korosif ini di lingkungan alami.
Perkembangan teknologi sekuensing DNA telah mempermudah studi detail komunitas mikroba di lingkungan alami dan buatan, misalnya, profil mikroba berdasarkan sekuens gen 16S rRNA menggunakan sekuenser generasi baru telah digunakan di bidang ekologi mikroba30,31,32. Banyak studi MIC telah dipublikasikan yang merinci komunitas mikroba di lingkungan tanah dan laut13,33,34,35,36. Selain SRB, pengayaan bakteri pengoksidasi Fe(II) (FeOB) dan bakteri nitrifikasi dalam sampel korosi, misalnya FeOB, seperti Gallionella spp. dan Dechloromonas spp., dan bakteri nitrifikasi, seperti Nitrospira, juga telah dilaporkan. spp., pada baja karbon dan baja yang mengandung 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 karbon 36. Data ini menunjukkan kontribusi mikroorganisme ini terhadap korosi. Namun, dalam banyak penelitian, durasi dan kelompok eksperimen terbatas, dan sedikit yang diketahui tentang dinamika komunitas mikroba selama korosi.
Di sini, kami menyelidiki MIC (Microbially Induced Corrosion) pada baja karbon, baja kromium, baja tahan karat, dan besi cor menggunakan studi perendaman dalam lingkungan air tawar aerobik dengan riwayat kejadian MIC. Sampel diambil pada 1, 3, 6, 14, dan 22 bulan, 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 setiap 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 bagian bawah 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 berwarna coklat diamati pada permukaan baja karbon dalam bentuk korosi umum. Kehilangan berat spesimen ini meningkat seiring waktu (Tabel Tambahan 1) dan laju korosinya adalah 0,13–0,16 mm per tahun (Gambar 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 terbentuk 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 perkiraan laju korosi <0,001 mm y−1. Sebaliknya, baja tahan karat tipe-304 dan -316 tidak menunjukkan korosi yang terlihat, dengan perkiraan laju percepatan <0,001 mm y−1. Juga, tidak ada nomor 304 dan 316 yang tidak termasuk dalam kategori 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 perkiraan laju korosi <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.
Gambar makroskopis dari setiap sampel (tinggi 50 mm × lebar 20 mm) ditampilkan sebelum dan sesudah penghilangan 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; 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.
Gambar 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 2,25% Cr sedikit lebih rendah daripada spesimen terkorosi lainnya, menunjukkan bahwa Cr dapat menghambat korosi. Selain korosi umum, menurut ASTM A179, korosi lokal diamati setelah 22 bulan dengan kedalaman korosi sekitar 700 µm (Gambar 3). Laju korosi lokal, yang 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 seharusnya minimal. Selain itu, banyak lubang kecil diamati pada baja kromium rendah yang mengalami korosi.
Gambar penuh (skala: 10 mm) dan korosi lokal (skala: 500 µm) dari baja ASTM A179 dan baja 9% Cr pada kedalaman maksimum menggunakan mikroskop laser tampilan 3D. Lingkaran merah pada gambar penuh menunjukkan korosi lokal yang terukur. Tampilan penuh 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 cokelat terlihat di permukaan sebelum penghilangan kerak (Gambar 1), partikel tersebut menempel lemah dan bukan merupakan produk korosi. Karena logam muncul kembali di 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, di dalam 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 saluran masuk air dan kolam berkisar antara 5,47 hingga 7,45 (Gambar 4a). Karena air sungai yang diolah kembali 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 sampel air. Demikian pula, sampel air memiliki indeks Chao1 terhitung dan unit taksonomi operasional (OTU) yang lebih rendah daripada sampel sedimen (Gambar 4b, c). Perbedaan ini signifikan secara statistik (uji Tukey-Kramer; nilai p < 0,01, Gambar 4d), 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), menunjukkan bahwa komunitas mikroba dalam sampel sedimen lebih kompleks daripada komunitas mikroba 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), 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 menerus diperbarui dan sedimen mengendap ke dasar cekungan tanpa gangguan mekanis, perbedaan keanekaragaman mikroba ini seharusnya mencerminkan ekosistem di cekungan tersebut.
a Indeks Shannon, b Unit taksonomi operasional teramati (OTU), dan c Indeks penyerapan 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), baja Cr 1% (1 C: n=5), 2,25% (3 C: n = 5) dan 9% (9 C: n = 5), serta baja tahan karat tipe 316 (S6: n = 5) dan -304 (S8: n = 5) ditampilkan sebagai grafik berbentuk kotak dan garis kumis. d Nilai p untuk indeks Shannon dan Chao1 yang diperoleh menggunakan uji perbandingan berganda ANOVA dan Tukey-Kramer. Latar belakang merah mewakili pasangan dengan nilai p < 0,05. Latar belakang merah mewakili 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 garis di sekelilingnya (whiskers) mewakili median, persentil ke-25 dan ke-75, serta nilai minimum dan maksimum, secara berturut-turut.
Indeks Shannon untuk baja karbon, baja kromium rendah, dan besi cor serupa dengan indeks Shannon untuk sampel air (Gambar 4a). Sebaliknya, indeks Shannon dari sampel baja tahan karat secara signifikan lebih tinggi daripada indeks Shannon dari baja yang mengalami korosi (nilai p < 0,05, Gambar 4d) dan serupa dengan indeks Shannon dari sedimen. Sebaliknya, indeks Shannon dari sampel baja tahan karat secara signifikan lebih tinggi daripada indeks Shannon dari baja yang mengalami korosi (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 spesimen baja tahan karat secara signifikan lebih tinggi daripada baja yang mengalami korosi (nilai p < 0,05, Gambar 4d) dan serupa 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 отложений. Sebaliknya, indeks Shannon spesimen baja tahan karat secara signifikan lebih tinggi daripada baja yang mengalami korosi (nilai p < 0,05, Gambar 4d), demikian 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 mengalami korosi pada 1 dan 3 bulan dibandingkan dengan spesimen yang mengalami korosi pada 6, 14 dan 22 bulan (Gambar 4a). Selain itu, indeks Chao1 dan OTU yang diamati pada baja 9% Cr lebih tinggi daripada sampel yang terkorosi dan sampel air, dan lebih rendah daripada sampel yang tidak terkorosi dan sampel sedimen (Gambar 4b, c), dan perbedaannya signifikan secara statistik (nilai p < 0,01, Gambar 4d). Selain itu, indeks Chao1 dan OTU yang diamati pada baja 9% Cr lebih tinggi daripada sampel yang terkorosi dan sampel air, dan lebih rendah daripada sampel yang tidak terkorosi dan sampel sedimen (Gambar 4b, c), dan perbedaannya signifikan secara statistik (nilai p < 0,01, Gambar 4d).Selain itu, Chao1 dan OTU yang diamati pada baja dengan 9% Cr lebih tinggi daripada sampel yang terkorosi dan berair, dan lebih rendah daripada sampel yang tidak terkorosi dan sedimen (Gambar 4b, c), dan perbedaan tersebut 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 (Gambar 4b,c), dan perbedaannya signifikan secara statistik (nilai p < 0,01, Gambar 4d).Hasil ini menunjukkan bahwa keanekaragaman mikroba dalam produk korosi lebih rendah daripada dalam biofilm pada logam yang tidak mengalami korosi.
Gambar 5a menunjukkan plot Analisis Koordinat Utama (PCoA) berdasarkan jarak tak berbobot UniFrac untuk semua sampel, dengan tiga kelompok 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 terbagi menjadi kelompok yang tidak terkorosi dan yang terkorosi. Akibatnya, komunitas mikroba pada permukaan logam dan produk korosi berbeda secara signifikan dari komunitas mikroba di dalam air.
Plot analisis koordinat utama (PCoA) berdasarkan jarak UniFrac tanpa bobot pada semua sampel (a), air (b), dan logam (c). Lingkaran menyoroti setiap kluster. Trajektori diwakili oleh garis yang menghubungkan periode pengambilan sampel secara berurutan. 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; 3C, baja 2,25% Cr; baja 9C, baja 9% Cr; S6, baja tahan karat 316; S8, baja tahan karat tipe 304.
Ketika diurutkan secara kronologis, plot PCoA dari sampel air tersusun dalam bentuk lingkaran (Gambar 5b). Transisi siklus ini mungkin mencerminkan perubahan musiman.
Selain itu, hanya dua kelompok (terkorosi dan tidak terkorosi) yang diamati pada plot PCoA sampel logam, di mana (kecuali baja kromium 9%) pergeseran komunitas mikroba dari 1 hingga 22 bulan juga diamati (Gambar 5c). Selain itu, karena transisi pada sampel yang terkorosi lebih besar daripada pada sampel yang tidak terkorosi, terdapat korelasi antara perubahan komunitas mikroba dan perkembangan korosi. Pada sampel baja dengan 9% Cr, dua jenis komunitas mikroba terungkap: titik pada 1 dan 6 bulan, yang terletak di dekat baja tahan karat, dan lainnya (3, 14, dan 22 bulan), yang terletak di titik-titik dekat baja yang terkorosi. Sampel pada 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 pada sampel yang terkorosi berbeda dari komunitas mikroba pada sampel air, sedimen, dan yang tidak terkorosi, dan berubah seiring dengan perkembangan korosi.
Jenis komunitas mikroba utama 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 (Gambar 6), misalnya, kelimpahan relatif Bacteroidetes dalam air kolam lebih tinggi daripada dalam 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 di sedimen pasti anaerobik. Meskipun Desulfobacterota mungkin memengaruhi korosi, risikonya seharusnya sangat rendah karena kelimpahan relatifnya di air kolam kurang dari 0,04%. Meskipun Desulfobacterota mungkin memengaruhi korosi, risikonya seharusnya sangat rendah karena kelimpahan relatifnya di air kolam kurang dari 0,04%. Apa itu Desulfobacterota, yang merupakan penyebab utama penyakit ini, yang tidak dapat diatasi, поскольку их относительное содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Meskipun Desulfobacterota mungkin memiliki efek pada korosi, risikonya seharusnya sangat rendah karena kelimpahan relatifnya di air kolam kurang dari 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 составляет <0,04%. Meskipun jenis Desulfobacillus dapat memengaruhi korosi, risikonya seharusnya sangat rendah karena kelimpahan relatifnya dalam air kolam kurang dari 0,04%.
RW dan Air mewakili sampel air dari saluran masuk air dan cekungan, masing-masing. Sedimen-C, -E, -W adalah sampel sedimen yang diambil dari 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; 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 yang sedikit lebih tinggi (6–19%) dari bakteri yang tidak terklasifikasi yang termasuk dalam famili Trichomonadaceae, serta Neosphingosine, Pseudomonas, dan Flavobacterium, diamati di semua musim. Sebagai komponen utama minor, proporsinya bervariasi (Gambar 1). 7a dan b). Di anak sungai, kelimpahan relatif Flavobacterium, Pseudovibrio, dan Rhodoferrobacter lebih tinggi hanya pada musim dingin. Demikian pula, kandungan Pseudovibrio dan Flavobacterium yang lebih tinggi diamati pada air musim dingin di cekungan tersebut. 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 (Gambar 6). Pada 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% menjadi 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% dan 31,3% secara berturut-turut. 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 dengan perkembangan 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 dengan perkembangan korosi.Dengan demikian, seiring dengan perkembangan 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 secara bertahap meningkat (Gambar 6). Rasio ini mirip dengan yang ada dalam sampel sedimen, yang sesuai dengan plot PCoA yang ditunjukkan pada Gambar 5a.
Pada sampel baja yang mengandung 9% Cr, diamati dua jenis komunitas mikroba: komunitas mikroba 1 bulan dan 6 bulan mirip dengan yang ada pada sampel sedimen dasar, sedangkan proporsi proteobacteria pada sampel korosi 3, 14, dan 22 bulan meningkat secara signifikan. Selain itu, kedua komunitas mikroba ini pada sampel baja 9% Cr sesuai dengan klaster terpisah pada plot PCoA yang ditunjukkan pada Gambar 5c.
Pada tingkat genus, >2000 OTU yang mengandung bakteri dan archaea yang belum teridentifikasi diamati. Pada tingkat genus, >2000 OTU yang mengandung bakteri dan archaea yang belum teridentifikasi diamati.Pada tingkat genus, lebih dari 2000 OTU telah diamati yang mengandung bakteri dan archaea yang belum teridentifikasi.Pada tingkat genus, lebih dari 2000 OTU telah diamati yang mengandung bakteri dan archaea yang tidak spesifik. 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% pada baja ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, baja 1%, 2,25% dan 9% Cr serta baja tahan karat Tipe 316 dan -304.
Kandungan monolit terdeklorinasi yang relatif tinggi dengan sifat pengoksidasi Fe(II) telah diamati pada sampel korosi seperti ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 dan baja dengan 1% dan 2,25% Cr pada tahap awal korosi (1 bulan dan 3 bulan, Gambar 7c-h). Proporsi Dechloromonas menurun seiring waktu, yang sesuai dengan penurunan Proteobacteria (Gambar 6). Selain itu, proporsi Dechloromonas dalam biofilm pada sampel yang tidak mengalami korosi kurang dari 1%. Selain itu, proporsi Dechloromonas dalam biofilm pada sampel yang tidak mengalami korosi kurang dari 1%. Selain itu, Dechloromonas dalam jumlah yang tidak mencukupi <1%. Selain itu, proporsi Dechloromonas dalam biofilm pada spesimen yang tidak mengalami korosi kurang dari 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 mengalami korosi kurang dari 1%.Oleh karena itu, di antara produk korosi, Dechloromonas sangat banyak ditemukan 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 (Gambar 7c–h). Desulfofibrion sangat rendah atau tidak terdeteksi pada tahap awal korosi, dalam sampel air (Gambar 7a, b) dan dalam biofilm yang tidak terkorosi (Gambar 7j, j). Hal ini menunjukkan dengan kuat 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 pertengahan korosi (6 dan 14 bulan), tetapi proporsinya relatif rendah (Gambar 7c, eh) pada tahap akhir korosi (22 bulan). Genus Sideroxydans dengan sifat oksidasi Fe(II) menunjukkan perilaku serupa (Gambar 7f), sehingga proporsi FeOB, IRB, dan SRB hanya lebih tinggi pada sampel yang terkorosi. Hal ini menunjukkan dengan kuat bahwa perubahan pada komunitas mikroba ini terkait dengan perkembangan korosi.
Pada baja dengan kandungan Cr 9% yang mengalami korosi setelah 3, 14, dan 22 bulan, proporsi anggota famili Beggiatoacea (8,5–19,6%) yang dapat menunjukkan sifat pengoksidasi sulfur lebih tinggi, dan sideroksidan juga ditemukan (8,4–13,7%) (Gambar 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%) ditemukan pada sampel yang tidak mengalami korosi selama 6 bulan. Peningkatan proporsi Nitrospira juga diamati pada biofilm pada baja tahan karat setelah perendaman (Gambar 7j,k). Dengan demikian, komunitas mikroba pada baja Cr 9% yang tidak mengalami korosi selama 1 dan 6 bulan serupa dengan komunitas mikroba pada biofilm baja tahan karat. Selain itu, komunitas mikroba pada baja 9% Cr yang mengalami korosi pada 3, 14, dan 22 bulan berbeda dari produk korosi pada baja karbon dan baja kromium rendah serta 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 dicurigai karena material yang terkorosi 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 suhu air musiman berkisar antara 9 hingga 23 °C. Oleh karena itu, fluktuasi musiman dalam komunitas mikroba dalam sampel air mungkin terkait dengan perubahan suhu. Selain itu, komunitas mikroba dalam air kolam agak berbeda dari komunitas mikroba dalam air masukan (Gambar 5b). Air di kolam terus menerus diganti karena luapan. Akibatnya, DO tetap sekitar 8,2 ppm bahkan pada kedalaman menengah antara permukaan dan dasar cekungan. Sebaliknya, lingkungan sedimen seharusnya anaerobik, karena sedimen mengendap dan tetap berada di dasar waduk, dan flora mikroba di dalamnya (seperti CRP) juga seharusnya berbeda dari flora mikroba di dalam air (Gambar 6). Karena kupon di kolam berada lebih jauh dari sedimen, kupon tersebut 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 yr-1) dalam kondisi air tawar abiotik lebih tinggi daripada penelitian sebelumnya40 (0,04 mm yr-1) dan sebanding dengan laju korosi (0,02–0,76 mm yr-1) dengan adanya 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 (Gambar 3). Secara khusus, laju korosi lokal yang diamati pada ASTM A179 sekitar lima kali lebih cepat daripada korosi umum. Bentuk korosi yang tidak biasa ini dan laju korosi yang dipercepat 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 yang diteliti, baja 9% Cr menunjukkan korosi paling parah, dengan kedalaman korosi >1,2 mm, yang kemungkinan besar merupakan MIC (Microbially Induced Corrosion) karena korosi yang dipercepat dan bentuk korosi yang tidak normal. Di antara logam yang diteliti, baja 9% Cr menunjukkan korosi paling parah, dengan kedalaman korosi >1,2 mm, yang kemungkinan besar merupakan MIC (Microbially Induced Corrosion) 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 (Microbially Induced Corrosion/Kerusakan Akibat Induksi) 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 и perusahaan yang tidak biasa. Di antara logam yang diteliti, baja dengan kandungan Cr 9% mengalami korosi paling parah, dengan kedalaman korosi >1,2 mm, kemungkinan besar akibat korosi yang dipercepat dan anomali.Karena baja 9% Cr digunakan dalam aplikasi suhu tinggi, perilaku korosinya telah dipelajari sebelumnya43,44 tetapi belum ada MIC yang dilaporkan sebelumnya untuk logam ini. Karena banyak mikroorganisme, kecuali hipertermofil, tidak aktif dalam lingkungan suhu tinggi (>100 °C), MIC pada baja 9% Cr dapat diabaikan dalam kasus seperti itu. Karena banyak mikroorganisme, kecuali hipertermofil, tidak aktif dalam lingkungan suhu tinggi (>100 °C), MIC pada baja 9% Cr dapat diabaikan dalam kasus seperti itu. Поскольку многие микроорганизмы, за исключением гипертермофилов, tidak ada dalam kehidupan 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 pada 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% Cr (>100 °C) Banyak orang yang tidak terlibat dalam aktivitas apa pun suhu tinggi (>100 °С), МПК в стали с 9% Cr Anda mungkin tidak dapat melakukannya. Karena banyak mikroorganisme, kecuali hipertermofil, tidak menunjukkan aktivitas di lingkungan bersuhu tinggi (>100 °C), maka MIC pada baja dengan 9% Cr dapat diabaikan dalam kasus ini.Namun, ketika baja 9% Cr digunakan dalam lingkungan suhu menengah, berbagai tindakan harus diambil untuk mengurangi MIC (Microbially Induced Corrosion).
Berbagai komunitas mikroba dan perubahannya diamati pada endapan material yang tidak terkorosi dan pada produk korosi dalam biofilm dibandingkan dengan air, di samping percepatan korosi (Gambar 5-7), yang sangat menunjukkan bahwa korosi ini merupakan sebuah mikrofon. Ramirez dkk.13 melaporkan transisi 3 langkah (FeOB => SRB/IRB => SOB) dalam ekosistem mikroba laut selama 6 bulan, di mana hidrogen sulfida yang dihasilkan oleh SRB yang diperkaya sekunder pada akhirnya dapat berkontribusi pada pengayaan SOB. Ramirez dkk.13 melaporkan transisi 3 langkah (FeOB => SRB/IRB => SOB) dalam ekosistem mikroba laut selama 6 bulan, ketika hidrogen sulfida yang dihasilkan 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 saya, apa yang perlu dilakukan, apa yang perlu dilakukan вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Ramirez dkk.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 tahap (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 utama di FeOB. Demikian pula, pengayaan FeOB selama fase korosi awal diamati dalam penelitian ini, tetapi perubahan mikroba seiring dengan perkembangan korosi yang diamati pada baja karbon dan baja 1% dan 2,25% Cr serta besi cor selama 22 bulan adalah FeOB => IRB => SRB (Gambar 7 dan 8). Demikian pula, pengayaan FeOB selama fase korosi awal diamati dalam penelitian ini, tetapi perubahan mikroba seiring dengan perkembangan korosi yang diamati pada baja karbon dan baja 1% dan 2,25% Cr serta besi cor selama 22 bulan adalah FeOB => IRB => SRB (Gambar 7 dan 8). Ada yang perlu dilakukan dengan FeOB untuk mengelola perusahaan, bukan mikro изменения по мере прогрессирования perusahaan, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 bulan, представляют собой FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 dan 8). Demikian pula, dalam penelitian ini, pengayaan FeOB pada tahap awal korosi diamati, tetapi perubahan mikroba seiring dengan perkembangan korosi, yang diamati pada baja karbon dan baja 1% dan 2,25% Cr serta 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 serta besi cor selama 22 bulan adalah FeOB => IRB => SRB (Gambar 7 dan 8).SRB dapat dengan mudah terakumulasi di lingkungan air laut karena konsentrasi ion sulfat yang tinggi, tetapi pengayaan SRB di lingkungan air tawar tertunda karena 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 materi 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.
Berkaitan dengan perubahan komunitas mikroba dan kemungkinan pengayaan SRB, FeOB sangat penting pada tahap awal korosi, dan Dechloromonas dapat memperoleh energi pertumbuhannya dari oksidasi Fe(II). Mikroorganisme dapat bertahan hidup dalam media yang mengandung unsur jejak, tetapi mereka tidak akan tumbuh secara eksponensial. Namun, kolam rendam yang digunakan dalam penelitian ini adalah cekungan luapan, dengan aliran masuk 20 m3/jam, yang terus menerus memasok unsur jejak yang mengandung ion anorganik. Pada tahap awal korosi, ion besi dilepaskan dari baja karbon dan besi cor, dan FeOB (seperti Dechloromonas) menggunakannya sebagai sumber energi. Sejumlah kecil 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 cor. Selanjutnya, IRB dapat tumbuh dan menggunakan bahan organik dan oksida besi sebagai sumber energi dan penerima elektron terminal. Pada produk korosi yang matang, kondisi anaerobik yang kaya nitrogen akan tercipta akibat metabolisme FeOB dan IRB. Oleh karena itu, SRB dapat tumbuh dengan cepat dan menggantikan FeOB dan IRB (Gambar 8a).
Baru-baru ini, Tang dkk. melaporkan korosi baja tahan karat oleh Geobacter ferroreducens di lingkungan air tawar karena transfer elektron langsung dari besi ke mikroba46. 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 pada 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 (Gambar 8b). Setelah 14 bulan, selain pengayaan dengan FeOB, seperti Sideroxydans, SOB47, Beggiatoacea, dan Thiomonas juga diperkaya (Gambar 7i). Perubahan ini sangat berbeda dari bahan korosif lainnya, seperti baja karbon, dan dapat dipengaruhi oleh ion kaya kromium yang terlarut selama korosi. Perlu dicatat bahwa Thiomonas tidak hanya memiliki sifat pengoksidasi sulfur, tetapi juga sifat pengoksidasi Fe(II), sistem EET, dan toleransi logam berat48,49. Mereka 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 diskontinu, menunjukkan bahwa bakteri ini mungkin resisten terhadap logam beracun seperti Cu dan Cr. Namun, sumber energi yang dibutuhkan oleh Beggiatoacea untuk tumbuh di lingkungan ini tidak diketahui.
Studi ini melaporkan perubahan komunitas mikroba selama korosi di lingkungan air tawar. Di lingkungan yang sama, komunitas mikroba berbeda tergantung jenis logamnya. Selain itu, hasil kami menegaskan 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); ASTM A109 Temper 4/5 dan Baja Tahan Karat Tipe 304 dan 316, ketebalan: 1 mm), dengan dua lubang berdiameter 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 dipasang secara bertingkat dengan batang PTFE dan spacer (φ 5 × 30 mm, Gambar Tambahan 2).
Kolam tersebut memiliki volume 1100 meter kubik dan kedalaman sekitar 4 meter. Aliran masuk air adalah 20 m3 h-1, air yang meluap dilepaskan, dan kualitas air tidak berfluktuasi secara musiman (Gambar Tambahan 3). Tangga sampel diturunkan ke kawat baja sepanjang 3 m yang digantung di tengah tangki. Dua set tangga dikeluarkan dari kolam pada bulan ke-1, 3, 6, 14, dan 22. Sampel dari satu tangga digunakan untuk mengukur penurunan berat dan menghitung laju korosi, sedangkan sampel dari tangga lainnya 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 dikerok menggunakan pengikis plastik atau dilap dengan kapas, kemudian dibersihkan dalam etanol 99,5% menggunakan bak 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:
dengan K adalah konstanta (8,76 × 104), T adalah waktu paparan (jam), A adalah luas permukaan total (cm2), W adalah kehilangan massa (g), D adalah densitas (g cm–3).
Setelah menimbang sampel, citra 3D dari beberapa sampel diperoleh menggunakan mikroskop laser pengukur 3D (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Jepang).