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In ambienti di acqua dolce, si osserva spesso una corrosione accelerata degli acciai al carbonio e inossidabili. È stato condotto uno studio di immersione in acqua dolce della durata di 22 mesi, utilizzando nove tipi di acciaio. È stata osservata una corrosione accelerata negli acciai al carbonio e al cromo e nella ghisa, mentre nell'acciaio inossidabile non è stata osservata alcuna corrosione visibile nemmeno dopo 22 mesi. Un'analisi della comunità microbica ha mostrato che durante la corrosione generale, i batteri ossidanti Fe(II) si arricchivano nella fase iniziale della corrosione, i batteri riducenti Fe(III) nella fase di sviluppo della corrosione e i batteri solfato-riduttori nella fase di corrosione finale. Al contrario, i batteri Beggiatocaea erano particolarmente numerosi nell'acciaio con il 9% di Cr sottoposto a corrosione localizzata. Queste composizioni delle comunità microbiche differivano anche da quelle nei campioni di acqua e nei sedimenti di fondo. Pertanto, con il progredire della corrosione, la comunità microbica subisce cambiamenti radicali e il metabolismo energetico microbico dipendente dal ferro crea un ambiente che può arricchire altri microrganismi.
I metalli possono deteriorarsi e corrodersi a causa di diversi fattori ambientali fisici e chimici come pH, temperatura e concentrazione di ioni. Condizioni acide, alte temperature e concentrazioni di cloruri influenzano in particolare la corrosione dei metalli1,2,3. I microrganismi presenti in ambienti naturali e costruiti influenzano spesso l'usura e la corrosione dei metalli, un comportamento espresso dalla corrosione microbica (MIC)4,5,6,7,8. La MIC si trova spesso in ambienti come tubazioni e serbatoi di stoccaggio interni, in fessure metalliche e nel terreno, dove appare improvvisamente e si sviluppa rapidamente. Pertanto, il monitoraggio e la rilevazione precoce delle MIC sono molto difficili, quindi l'analisi della MIC viene solitamente eseguita dopo la corrosione. Sono stati riportati numerosi casi di studio sulle MIC in cui i batteri solfato-riduttori (SRB) sono stati frequentemente riscontrati nei prodotti di corrosione9,10,11,12,13. Tuttavia, non è ancora chiaro se gli SRB contribuiscano all'avvio della corrosione, poiché la loro rilevazione si basa sull'analisi post-corrosione.
Recentemente, oltre ai batteri che ossidano lo iodio21, sono stati segnalati vari microrganismi che degradano il ferro, come gli SRB che degradano il ferro14, i metanogeni15,16,17, i batteri che riducono i nitrati18, i batteri che ossidano il ferro19 e gli acetogeni20. In condizioni di laboratorio anaerobiche o microaerobiche, la maggior parte di essi corrode il ferro zerovalente e l'acciaio al carbonio. Inoltre, i loro meccanismi di corrosione suggeriscono che i metanogeni e gli SRB corrosivi per il ferro promuovano la corrosione estraendo elettroni dal ferro nullovalente utilizzando rispettivamente idrogenasi extracellulari e citocromi multieme22,23. Le MIC si dividono in due tipi: (i) MIC chimica (CMIC), che è corrosione indiretta da parte di specie prodotte da microbi, e (ii) MIC elettrica (EMIC), che è corrosione diretta per deplezione elettronica del metallo24. L'EMIC facilitata dal trasferimento elettronico extracellulare (EET) è di grande interesse perché i microrganismi con proprietà EET causano una corrosione più rapida rispetto ai microrganismi non EET. Mentre la risposta limitante della CMIC in condizioni anaerobiche è la produzione di H₂ tramite riduzione protonica (H+), l'EMIC procede attraverso il metabolismo dell'EET, che è indipendente dalla produzione di H₂. Il meccanismo dell'EET in vari microrganismi è correlato alle prestazioni del combustibile cellulare microbico e all'elettrobiosintesi25,26,27,28,29. Poiché le condizioni di coltura di questi microrganismi corrosivi differiscono da quelle dell'ambiente naturale, non è chiaro se questi processi di corrosione microbica osservati riflettano la corrosione nella pratica. Pertanto, è difficile osservare il meccanismo della MIC indotto da questi microrganismi corrosivi nell'ambiente naturale.
Lo sviluppo della tecnologia di sequenziamento del DNA ha facilitato lo studio dei dettagli delle comunità microbiche in ambienti naturali e artificiali, ad esempio, la profilazione microbica basata sulla sequenza del gene 16S rRNA utilizzando sequenziatori di nuova generazione è stata utilizzata nel campo dell'ecologia microbica30,31,32. Sono stati pubblicati numerosi studi sulle MIC che hanno dettagliato le comunità microbiche nel suolo e negli ambienti marini13,33,34,35,36. Oltre all'SRB, è stato segnalato anche l'arricchimento di batteri ossidanti del ferro (FeOB) e nitrificanti in campioni di corrosione, ad esempio FeOB, come Gallionella spp. e Dechloromonas spp., e batteri nitrificanti, come Nitrospira spp., in acciai al carbonio e contenenti rame nel terreno33. Analogamente, nell'ambiente marino, è stata osservata per diverse settimane una rapida colonizzazione di batteri ossidanti del ferro appartenenti alle classi Zetaproteobacteria e Betaproteobacteria su acciaio al carbonio 36 . Questi dati indicano il contributo di questi microrganismi alla corrosione. Tuttavia, in molti studi, la durata e i gruppi sperimentali sono limitati e si sa poco sulla dinamica delle comunità microbiche durante la corrosione.
In questo studio, analizziamo le concentrazioni minime di MIC (minime inquinanti intrinseche) di acciaio al carbonio, acciaio al cromo, acciaio inossidabile e ghisa utilizzando studi di immersione in un ambiente aerobico di acqua dolce con una storia di eventi di MIC. Sono stati prelevati campioni a 1, 3, 6, 14 e 22 mesi e si è studiata la velocità di corrosione di ciascun metallo e componente microbica. I nostri risultati forniscono informazioni sulla dinamica a lungo termine delle comunità microbiche durante la corrosione.
Come mostrato nella Tabella 1, in questo studio sono stati utilizzati nove metalli. Dieci campioni di ciascun materiale sono stati immersi in una vasca di acqua dolce. La qualità dell'acqua di processo è la seguente: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, torbidità 1 ppm e pH 7,4. La concentrazione di ossigeno disciolto (DO) alla base della scala di campionamento era di circa 8,2 ppm e la temperatura dell'acqua variava stagionalmente da 9 a 23 °C.
Come mostrato in Figura 1, dopo 1 mese di immersione in ambienti di ghisa ASTM A283, ASTM A109 Condizione #4/5, ASTM A179 e ASTM A395, sono stati osservati prodotti di corrosione marrone sulla superficie dell'acciaio al carbonio sotto forma di corrosione generalizzata. La perdita di peso di questi campioni è aumentata nel tempo (Tabella Supplementare 1) e la velocità di corrosione è stata di 0,13-0,16 mm all'anno (Fig. 2). Analogamente, è stata osservata corrosione generalizzata in acciai a basso contenuto di Cr (1% e 2,25%) con una velocità di corrosione di circa 0,13 mm/anno (Figure 1 e 2). Al contrario, l'acciaio con il 9% di Cr presenta corrosione localizzata che si verifica nelle fessure formate dalle guarnizioni. La velocità di corrosione di questo campione è di circa 0,02 mm/anno, significativamente inferiore a quella dell'acciaio con corrosione generalizzata. Al contrario, gli acciai inossidabili di tipo 304 e 316 non presentano corrosione visibile, con velocità di corrosione stimate pari a <0,001 mm y−1. Al contrario, gli acciai inossidabili di tipo 304 e 316 non presentano corrosione visibile, con velocità di accelerazione stimate pari a <0,001 mm y−1. La cattiva qualità degli stadi nervosi di tipo 304 e 316 non verifica la corrosione su questo livello di corrosione la corrosione persiste <0,001 mm/giorno. Al contrario, gli acciai inossidabili di tipo 304 e 316 non mostrano alcuna corrosione visibile, con una velocità di corrosione stimata pari a <0,001 mm/anno.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. La protezione, i livelli nervosi di tipo 304 e -316 non hanno mostrato la corrosione con una corrosione corretta <0,001 MM/год. Al contrario, gli acciai inossidabili di tipo 304 e 316 non hanno mostrato alcuna corrosione visibile, con un tasso di corrosione di progetto pari a <0,001 mm/anno.
Sono mostrate immagini macroscopiche di ciascun campione (altezza 50 mm × larghezza 20 mm) prima e dopo la decalcificazione. 1 metro, 1 mese; 3 metri, 3 mesi; 6 metri, 6 mesi; 14 metri, 14 mesi; 22 metri, 22 mesi; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, condizione 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, acciaio 1% Cr; 3C, acciaio 2,25% Cr; acciaio 9C, acciaio 9% Cr; S6, acciaio inossidabile 316; S8, acciaio inossidabile tipo 304.
La velocità di corrosione è stata calcolata utilizzando la perdita di peso e il tempo di immersione. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, temprato 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, acciaio 1% Cr, 3C, acciaio 2,25% Cr, 9C, acciaio 9% Cr, S6, acciaio inossidabile tipo 316; S8, acciaio inossidabile tipo 304.
La figura 1 mostra anche che i prodotti di corrosione dell'acciaio al carbonio, dell'acciaio a basso tenore di cromo e della ghisa si sviluppano ulteriormente dopo 3 mesi di immersione. Il tasso di corrosione complessivo è gradualmente diminuito a 0,07 ~ 0,08 mm/anno dopo 22 mesi (Figura 2). Inoltre, il tasso di corrosione dell'acciaio al 2,25% di cromo era leggermente inferiore rispetto ad altri campioni corrosi, a indicare che il cromo può inibire la corrosione. Oltre alla corrosione generale, secondo la norma ASTM A179, è stata osservata corrosione localizzata dopo 22 mesi con una profondità di corrosione di circa 700 µm (Figura 3). Il tasso di corrosione locale, calcolato utilizzando la profondità di corrosione e il tempo di immersione, è di 0,38 mm/anno, circa 5 volte più veloce della corrosione generale. Il tasso di corrosione della lega ASTM A395 può essere sottostimato poiché i prodotti di corrosione non rimuovono completamente le incrostazioni dopo 14 o 22 mesi di immersione in acqua. Tuttavia, la differenza dovrebbe essere minima. Inoltre, sono state osservate numerose piccole cavità nell'acciaio a basso tenore di cromo corroso.
Immagine completa (scala: 10 mm) e corrosione localizzata (scala: 500 µm) di acciaio ASTM A179 e al 9% di Cr alla massima profondità, ottenuta tramite microscopio laser a visione 3D. I cerchi rossi nell'immagine completa indicano la corrosione localizzata misurata. Una vista completa dell'acciaio al 9% di Cr dal retro è mostrata in Figura 1.
Come mostrato in figura 2, per l'acciaio con il 9% di Cr, non è stata osservata corrosione entro 3-14 mesi e la velocità di corrosione era praticamente nulla. Tuttavia, è stata osservata corrosione localizzata dopo 22 mesi (Figura 3) con una velocità di corrosione di 0,04 mm/anno calcolata utilizzando la perdita di peso. La profondità massima di corrosione localizzata è di 1260 µm e la velocità di corrosione localizzata stimata utilizzando la profondità di corrosione e il tempo di immersione (22 mesi) è di 0,68 mm/anno. Poiché il punto esatto in cui inizia la corrosione non è noto, la velocità di corrosione potrebbe essere maggiore.
Al contrario, non è stata osservata alcuna corrosione visibile sull'acciaio inossidabile anche dopo 22 mesi di immersione. Sebbene alcune particelle marroni fossero state osservate sulla superficie prima della decalcificazione (Fig. 1), esse erano debolmente attaccate e non erano prodotti di corrosione. Poiché il metallo riappare sulla superficie dell'acciaio inossidabile dopo la rimozione delle incrostazioni, il tasso di corrosione è praticamente nullo.
Il sequenziamento di ampliconi è stato eseguito per comprendere le differenze e le dinamiche delle comunità microbiche nel tempo nei prodotti di corrosione e nei biofilm su superfici metalliche, in acqua e sedimenti. Sono state ricevute complessivamente 4.160.012 letture, con un intervallo compreso tra 31.328 e 124.183 letture.
Gli indici di Shannon dei campioni d'acqua prelevati da prese d'acqua e stagni variavano da 5,47 a 7,45 (Fig. 4a). Poiché l'acqua fluviale recuperata viene utilizzata come acqua industriale, la comunità microbica può variare stagionalmente. Al contrario, l'indice di Shannon dei campioni di sedimenti di fondo era di circa 9, un valore significativamente superiore a quello dei campioni d'acqua. Analogamente, i campioni d'acqua presentavano indici di Chao1 calcolati e unità tassonomiche operative (OTU) osservate inferiori rispetto ai campioni di sedimenti (Fig. 4b, c). Queste differenze sono statisticamente significative (test di Tukey-Kramer; valori p < 0,01, Fig. 4d), indicando che le comunità microbiche nei campioni di sedimento sono più complesse di quelle nei campioni di acqua. Queste differenze sono statisticamente significative (test di Tukey-Kramer; valori p < 0,01, Fig. 4d), indicando che le comunità microbiche nei campioni di sedimento sono più complesse di quelle nei campioni di acqua. Questa è la selezione dei valori statistici (criterio Тьюки-Крамера; valore p <0,01, ris. 4d), per cui viene visualizzato questo, che cottura al microonde in i bambini si sono staccati dall'acqua. Queste differenze sono statisticamente significative (test di Tukey-Kramer; valori p <0,01, Fig. 4d), indicando che le comunità microbiche nei campioni di sedimenti sono più complesse rispetto ai campioni di acqua.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。。。。。。。。。 Questa selezione è stata effettuata con i valori statistici (criterio Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, ris. 4d), che mostra utilizzare il microonde la sicurezza nell'lavaggio dei capelli è stata interrotta dall'acqua. Queste differenze erano statisticamente significative (test di Tukey-Kramer; valore p <0,01, Fig. 4d), suggerendo che le comunità microbiche nei campioni di sedimenti erano più complesse rispetto ai campioni di acqua.Poiché l'acqua nel bacino di straripamento si rinnova costantemente e i sedimenti si depositano sul fondo del bacino senza subire alterazioni meccaniche, questa differenza nella diversità microbica dovrebbe riflettere l'ecosistema del bacino.
a Indice di Shannon, b Unità tassonomica operativa osservata (OTU) e c Indice di assorbimento di Chao1 (n=6) e bacino (n=5) Acqua, sedimento (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) e 9% (9 C: n = 5) Acciai al Cr, così come acciai inossidabili di tipo 316 (S6: n = 5) e -304 (S8: n = 5) sono mostrati come grafici a scatola e a baffi. d Valori p per gli indici di Shannon e Chao1 ottenuti utilizzando ANOVA e test di confronto multiplo di Tukey-Kramer. Gli sfondi rossi rappresentano coppie con valori p < 0,05. Gli sfondi rossi rappresentano coppie con valori p < 0,05. I telefoni migliori vengono visualizzati con valori p <0,05. Gli sfondi rossi rappresentano coppie con valori 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. I telefoni migliori sono dotati di coppie con valori di p <0,05. Gli sfondi rossi rappresentano le coppie con valori p <0,05.La linea al centro del riquadro, la parte superiore e inferiore del riquadro e i baffi rappresentano rispettivamente la mediana, il 25° e il 75° percentile e i valori minimo e massimo.
Gli indici di Shannon per l'acciaio al carbonio, l'acciaio a basso tenore di cromo e la ghisa erano simili a quelli dei campioni d'acqua (Fig. 4a). Al contrario, gli indici di Shannon dei campioni di acciaio inossidabile sono significativamente più alti di quelli degli acciai corrosi (valori p < 0,05, Fig. 4d) e simili a quelli dei sedimenti. Al contrario, gli indici di Shannon dei campioni di acciaio inossidabile sono significativamente più alti di quelli degli acciai corrosi (valori p < 0,05, Fig. 4d) e simili a quelli dei sedimenti. Indice, l'immagine di Sennon è venuta da uno stallo nervoso, che è stato corrotto (значения p <0,05, рис. 4d), e аnalогичны иINDексам отложений. Al contrario, gli indici di Shannon dei campioni di acciaio inossidabile sono significativamente più alti di quelli degli acciai corrosi (valori p < 0,05, Fig. 4d) e sono simili agli indici di deposito.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 Inconveniente, l'indice di Sennon è stato l'osservazione di uno stato nervoso che è stato molto pericoloso, come uno stato corrosivo (значение p <0,05, рис. 4d), come e у otlogeny. Al contrario, l'indice di Shannon dei campioni di acciaio inossidabile era significativamente più alto di quello dell'acciaio corroso (valore p < 0,05, Fig. 4d), così come il deposito.Al contrario, l'indice di Shannon per gli acciai al 9% di Cr variava da 6,95 a 9,65. Questi valori erano molto più elevati nei campioni non corrosi a 1 e 3 mesi rispetto ai campioni corrosi a 6, 14 e 22 mesi (Fig. 4a). Inoltre, gli indici Chao1 e gli OTU osservati degli acciai al 9% Cr sono più alti di quelli dei campioni corrosi e di acqua e più bassi di quelli dei campioni non corrosi e di sedimenti (Fig. 4b, c), e le differenze sono statisticamente significative (valori p < 0,01, Fig. 4d). Inoltre, gli indici Chao1 e gli OTU osservati degli acciai al 9% Cr sono più alti di quelli dei campioni corrosi e di acqua e più bassi di quelli dei campioni non corrosi e di sedimenti (Fig. 4b, c), e le differenze sono statisticamente significative (valori p < 0,01, Fig. 4d).Inoltre, il Chao1 e l'OTU osservato degli acciai con il 9% di Cr sono più alti di quelli dei campioni corrosi e acquosi e più bassi di quelli dei campioni non corrosi e sedimentari (Fig. 4b, c), e le differenze sono statisticamente significative.(p-значения <0,01, рис. 4d). (valori p <0,01, Fig. 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, , , , ,,, 4d）. Il cromo è l'indice Chao1 e gli elementi OTU che contengono il 9% di Cr sono stati corrosivi e corrosivi osservazioni, e niente, cosa ci fai некорродированных и осадочных образцов (ris. 4b,c), la posizione è stata statisticamente significativa (p- значение < 0,01, ris. 4г). Inoltre, l'indice Chao1 e l'OTU osservato dell'acciaio al 9% di Cr erano più alti di quelli dei campioni corrosi e acquosi e più bassi di quelli dei campioni non corrosi e sedimentari (Fig. 4b,c), e la differenza era statisticamente significativa (valore p < 0,01, Fig. 4d).Questi risultati indicano che la diversità microbica nei prodotti della corrosione è inferiore rispetto ai biofilm sui metalli non corrosi.
La figura 5a mostra un grafico dell'Analisi delle Coordinate Principali (PCoA) basato sulla distanza non ponderata UniFrac per tutti i campioni, con tre cluster principali osservati. Le comunità microbiche nei campioni d'acqua erano significativamente diverse dalle altre comunità. Le comunità microbiche nei sedimenti includevano anche comunità di acciaio inossidabile, mentre erano diffuse nei campioni di corrosione. Al contrario, la mappa dell'acciaio con il 9% di Cr è suddivisa in cluster non corrosi e corrosi. Di conseguenza, le comunità microbiche sulle superfici metalliche e sui prodotti di corrosione sono significativamente diverse da quelle presenti nell'acqua.
Grafico dell'analisi delle coordinate principali (PCoA) basato sulle distanze UniFrac non ponderate in tutti i campioni (a), acqua (b) e metalli (c). I cerchi evidenziano ciascun cluster. Le traiettorie sono rappresentate da linee che collegano i periodi di campionamento in serie. 1 metro, 1 mese; 3 metri, 3 mesi; 6 metri, 6 mesi; 14 metri, 14 mesi; 22 metri, 22 mesi; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, condizione 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, acciaio 1% Cr; 3C, acciaio 2,25% Cr; 9C, acciaio 9% Cr; S6, acciaio inossidabile 316; S8, acciaio inossidabile tipo 304.
Disposti in ordine cronologico, i grafici PCoA dei campioni d'acqua presentavano una disposizione circolare (Fig. 5b). Questa transizione ciclica potrebbe riflettere i cambiamenti stagionali.
Inoltre, sono stati osservati solo due cluster (corrosi e non corrosi) sui grafici PCoA dei campioni metallici, dove (ad eccezione dell'acciaio al 9% di cromo) è stato osservato anche uno spostamento della comunità microbica da 1 a 22 mesi (Fig. 5c). Inoltre, poiché le transizioni nei campioni corrosi erano maggiori rispetto ai campioni non corrosi, è emersa una correlazione tra i cambiamenti nelle comunità microbiche e la progressione della corrosione. Nei campioni di acciaio al 9% di Cr, sono stati rilevati due tipi di comunità microbiche: punti a 1 e 6 mesi, situati vicino all'acciaio inossidabile, e altri (3, 14 e 22 mesi), situati in punti vicini all'acciaio corroso. I campioni a 1 mese e i campioni utilizzati per l'estrazione del DNA a 6 mesi non erano corrosi, mentre i campioni a 3, 14 e 22 mesi erano corrosi (Figura supplementare 1). Pertanto, le comunità microbiche nei campioni corrosi differivano da quelle presenti nell'acqua, nei sedimenti e nei campioni non corrosi e cambiavano con il progredire della corrosione.
I principali tipi di comunità microbiche osservate nei campioni d'acqua erano Proteobacteria (30,1-73,5%), Bacteroidetes (6,3-48,6%), Planctomycetota (0,4-19,6%) e Actinobacteria (0-17,7%); la loro abbondanza relativa variava da campione a campione (Fig. 6); ad esempio, l'abbondanza relativa di Bacteroidetes nell'acqua di stagno era maggiore rispetto all'acqua di scarico. Questa differenza può essere influenzata dal tempo di residenza dell'acqua nella vasca di troppo pieno. Questi tipi sono stati osservati anche nei campioni di sedimenti di fondo, ma la loro abbondanza relativa differiva significativamente da quella nei campioni d'acqua. Inoltre, il contenuto relativo di Acidobacteriota (8,7-13,0%), Chloroflexi (8,1-10,2%), Nitrospirota (4,2-4,4%) e Desulfobacterota (1,5-4,4%) era maggiore rispetto ai campioni d'acqua. Poiché quasi tutte le specie di Desulfobacterota sono SRB37, l'ambiente nel sedimento deve essere anaerobico. Sebbene i Desulfobacterota possano influenzare la corrosione, il rischio dovrebbe essere estremamente basso perché la loro abbondanza relativa nell'acqua della piscina è <0,04%. Sebbene i Desulfobacterota possano influenzare la corrosione, il rischio dovrebbe essere estremamente basso perché la loro abbondanza relativa nell'acqua della piscina è <0,04%. Il Desulfobacterota può essere corrotto, il rischio è che tu possa corroderlo, perché è così separazione dell'acqua nell'acqua contiene <0,04%. Sebbene i Desulfobacterota possano avere un effetto sulla corrosione, il rischio dovrebbe essere estremamente basso, poiché la loro abbondanza relativa nell'acqua della piscina è <0,04%.Il tasso di interesse è inferiore allo 0,04%. <0,04% Il tipo di Desulfobacillus può corrodersi, rischiando di danneggiare la pelle, soprattutto se è fuori controllo fusione dell'acqua contiene <0,04%. Sebbene il tipo Desulfobacillus possa influenzare la corrosione, il rischio dovrebbe essere estremamente basso, poiché la sua abbondanza relativa nell'acqua della piscina è <0,04%.
RW e Air rappresentano campioni d'acqua provenienti rispettivamente dalla presa d'acqua e dal bacino. Sedimenti - C, -E, -W sono campioni di sedimento prelevati dal centro del fondo del bacino, nonché dai lati est e ovest. 1 metro, 1 mese; 3 metri, 3 mesi; 6 metri, 6 mesi; 14 metri, 14 mesi; 22 metri, 22 mesi; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, condizione 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, acciaio 1% Cr; 3C, acciaio 2,25% Cr; 9C, acciaio 9% Cr; S6, acciaio inossidabile 316; S8, acciaio inossidabile tipo 304.
A livello di genere, è stata osservata in tutte le stagioni una percentuale leggermente maggiore (6-19%) di batteri non classificati appartenenti alla famiglia delle Trichomonadaceae, nonché a Neosphingosine, Pseudomonas e Flavobacterium. Essendo componenti principali minori, le loro quote variano (Fig. 1). 7a e b). Negli affluenti, l'abbondanza relativa di Flavobacterium, Pseudovibrio e Rhodoferrobacter era maggiore solo in inverno. Analogamente, un contenuto maggiore di Pseudovibrio e Flavobacterium è stato osservato nelle acque invernali del bacino. Pertanto, le comunità microbiche nei campioni d'acqua variavano a seconda della stagione, ma non subivano cambiamenti drastici durante il periodo di studio.
a Acqua di presa, b Acqua di piscina, c ASTM A283, d ASTM A109 temperatura #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2,25% Cr e i acciaio 9% Cr, j Acciaio tipo 316 e acciaio inossidabile K-304.
I proteobatteri erano i costituenti principali in tutti i campioni, ma la loro abbondanza relativa nei campioni corrosi è diminuita con il progredire della corrosione (Fig. 6). Nei campioni ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 e 1% e 2,25% di cromo, l'abbondanza relativa di proteobatteri è diminuita rispettivamente dall'89,1%, 85,9%, 89,6%, 79,5%, 84,8% e 83,8%, a 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% e 31,3%. Al contrario, l'abbondanza relativa di Desulfobacterota aumenta gradualmente da <0,1% al 12,5-45,9% con il progredire della corrosione. Al contrario, l'abbondanza relativa di Desulfobacterota aumenta gradualmente da <0,1% al 12,5-45,9% con il progredire della corrosione. La protezione anti-infiammatoria del Desulfobacterota si sviluppa successivamente con <0,1% fino a 12,5–45,9% su semplice variazione corrosione. Al contrario, l'abbondanza relativa di Desulfobacterota aumenta gradualmente da <0,1% al 12,5-45,9% con il progredire della corrosione.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% L'effetto collaterale negativo del Desulfobacillus è stato rilevato in modo permanente con <0,1% fino a 12,5–45,9% su semplice variazione corrosione. Al contrario, l'abbondanza relativa di Desulfobacillus è aumentata gradualmente da <0,1% al 12,5-45,9% con il progredire della corrosione.Pertanto, con il progredire della corrosione, i Proteobactereira furono sostituiti dai Desulfobacterota.
Al contrario, i biofilm su acciaio inossidabile non corroso contenevano le stesse proporzioni di batteri diversi: 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%) e Chloroflexi (2,1-8,8%). Si è riscontrato che la proporzione di Nitrospirota nei campioni di acciaio inossidabile aumentava gradualmente (Fig. 6). Questi rapporti sono simili a quelli nei campioni di sedimento, il che corrisponde al grafico PCoA mostrato in Fig. 5a.
Nei campioni di acciaio contenenti il ​​9% di Cr, sono stati osservati due tipi di comunità microbiche: le comunità microbiche di 1 e 6 mesi erano simili a quelle nei campioni di sedimenti del fondale, mentre la proporzione di proteobatteri nei campioni di corrosione di 3, 14 e 22 mesi è aumentata in modo significativo. Inoltre, queste due comunità microbiche nei campioni di acciaio al 9% di Cr corrispondevano a cluster divisi nel grafico PCoA mostrato nella Fig. 5c.
A livello di genere sono state osservate >2000 OTU contenenti batteri e archaea non assegnati. A livello di genere sono state osservate >2000 OTU contenenti batteri e archaea non assegnati.A livello di genere, sono state osservate oltre 2000 OTU contenenti batteri e archea non identificati.A livello di genere, sono state osservate oltre 2000 OTU contenenti batteri e archaea non specificati. Tra queste, ci siamo concentrati su 10 OTU con un'elevata popolazione in ciascun campione. Questa comprende il 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% e 21,8-45,1% in acciai ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, acciai al 1%, 2,25% e 9% Cr e acciai inossidabili Tipo 316 e 304.
Un contenuto relativamente elevato di monoliti declorurati con proprietà ossidanti del ferro (Fe(II)) è stato osservato in campioni di corrosione come ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 e acciai con 1% e 2,25% di Cr. nella fase iniziale di corrosione (1 mese e 3 mesi, Fig. 7c-h). La percentuale di Dechloromonas è diminuita nel tempo, in linea con la diminuzione di Proteobacteria (Fig. 6). Inoltre, le proporzioni di Dechloromonas nei biofilm sui campioni non corrosi sono <1%. Inoltre, le proporzioni di Dechloromonas nei biofilm sui campioni non corrosi sono <1%. Inoltre, quando Decloromonas nella biologia biologica dei neuroni rimane <1%. Inoltre, la percentuale di Dechloromonas nei biofilm su campioni non corrosi è <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% Inoltre, il Decyloromonas nella biosfera neoplastica è stato <1%. Inoltre, la percentuale di Dechloromonas nel biofilm dei campioni non corrosi era <1%.Pertanto, tra i prodotti della corrosione, il Dechloromonas risulta significativamente arricchito in una fase iniziale della corrosione.
Al contrario, in ASTM A179, ASTM A109 rinvenuto #4/5, ASTM A179, ASTM A395 e acciai con 1% e 2,25% Cr, la proporzione di specie SRB Desulfovibrio è finalmente aumentata dopo 14 e 22 mesi (Fig. 7c–h). Il desulfofibrion era molto basso o non rilevato nelle fasi iniziali della corrosione, nei campioni d'acqua (Fig. 7a, b) e nei biofilm non corrosi (Fig. 7j, j). Ciò suggerisce fortemente che il Desulfovibrio preferisce l'ambiente dei prodotti di corrosione formati, sebbene non influenzi la corrosione nelle fasi iniziali della corrosione.
Batteri riduttori di Fe(III) (RRB), come Geobacter e Geothrix, sono stati trovati nei prodotti di corrosione nelle fasi intermedie della corrosione (6 e 14 mesi), ma la percentuale nelle fasi tardive (22 mesi) della corrosione è maggiore in essi, relativamente bassa (Fig. 7c, eh). Il genere Sideroxydans con proprietà di ossidazione del Fe(II) ha mostrato un comportamento simile (Fig. 7f), quindi la percentuale di FeOB, IRB e SRB era maggiore solo nei campioni corrosi. Ciò suggerisce fortemente che i cambiamenti in queste comunità microbiche siano associati alla progressione della corrosione.
Nell'acciaio al 9% di Cr corroso dopo 3, 14 e 22 mesi, è stata osservata una percentuale maggiore di membri della famiglia Beggiatoacea (8,5-19,6%), che possono mostrare proprietà ossidanti dello zolfo, e sideroxidans (8,4-13,7%) (Fig. 1). 7i) Inoltre, Thiomonas, un batterio ossidante dello zolfo (SOB), è stato trovato in numeri più elevati (3,4% e 8,8%) a 3 e 14 mesi. Al contrario, i batteri Nitrospira, che riducono i nitrati (12,9%) sono stati osservati in campioni non corrosi di 6 mesi. Una percentuale maggiore di Nitrospira è stata osservata anche nei biofilm su acciaio inossidabile dopo immersione (Fig. 7j,k). Pertanto, le comunità microbiche degli acciai al 9% di Cr non corrosi di 1 e 6 mesi erano simili a quelle presenti nei biofilm di acciaio inossidabile. Inoltre, le comunità microbiche dell'acciaio al 9% di Cr corroso a 3, 14 e 22 mesi differivano dai prodotti della corrosione degli acciai al carbonio e a basso tenore di cromo e della ghisa.
Lo sviluppo della corrosione è solitamente più lento in acqua dolce rispetto all'acqua di mare, poiché la concentrazione di ioni cloruro influenza la corrosione del metallo. Tuttavia, alcuni acciai inossidabili possono corrodersi in ambienti di acqua dolce38,39. Inoltre, la MIC è stata inizialmente sospettata poiché materiale corroso era stato precedentemente osservato nella piscina di acqua dolce utilizzata in questo studio. Negli studi di immersione a lungo termine, sono state osservate varie forme di corrosione, tre tipi di comunità microbiche e un cambiamento nelle comunità microbiche nei prodotti di corrosione.
Il mezzo di acqua dolce utilizzato in questo studio è un serbatoio chiuso per acqua tecnica prelevata da un fiume con una composizione chimica relativamente stabile e una variazione stagionale della temperatura dell'acqua compresa tra 9 e 23 °C. Pertanto, le fluttuazioni stagionali delle comunità microbiche nei campioni d'acqua possono essere associate a variazioni di temperatura. Inoltre, la comunità microbica nell'acqua della piscina era leggermente diversa da quella dell'acqua in ingresso (Fig. 5b). L'acqua della piscina viene costantemente sostituita a causa del tracimamento. Di conseguenza, l'ossigeno disciolto (DO) si è mantenuto a circa 8,2 ppm anche a profondità intermedie tra la superficie del bacino e il fondo. Al contrario, l'ambiente del sedimento dovrebbe essere anaerobico, poiché si deposita e rimane sul fondo del serbatoio, e anche la flora microbica in esso presente (come la CRP) dovrebbe differire dalla flora microbica presente nell'acqua (Fig. 6). Poiché i campioni nella piscina erano più lontani dai sedimenti, sono stati esposti all'acqua dolce solo durante gli studi di immersione in condizioni aerobiche.
La corrosione generalizzata si verifica nell'acciaio al carbonio, nell'acciaio a basso tenore di cromo e nella ghisa in ambienti di acqua dolce (Figura 1) poiché questi materiali non sono resistenti alla corrosione. Tuttavia, la velocità di corrosione (0,13 mm yr-1) in condizioni abiotiche di acqua dolce è risultata superiore rispetto a studi precedenti40 (0,04 mm yr-1) ed è risultata paragonabile alla velocità di corrosione (0,02-0,76 mm yr-1) in presenza di microrganismi 1) Simile alle condizioni di acqua dolce40,41,42. Questa velocità di corrosione accelerata è una caratteristica della MIC.
Inoltre, dopo 22 mesi di immersione, è stata osservata corrosione localizzata in diversi metalli sotto i prodotti di corrosione (Fig. 3). In particolare, la velocità di corrosione localizzata osservata in ASTM A179 è circa cinque volte superiore alla corrosione generalizzata. Questa insolita forma di corrosione e la velocità di corrosione accelerata sono state osservate anche in caso di corrosione sullo stesso oggetto. Pertanto, l'immersione eseguita in questo studio riflette la corrosione nella pratica.
Tra i metalli studiati, l'acciaio al 9% di Cr ha mostrato la corrosione più grave, con una profondità di corrosione >1,2 mm, che probabilmente corrisponde alla MIC a causa della corrosione accelerata e della forma anomala di corrosione. Tra i metalli studiati, l'acciaio al 9% di Cr ha mostrato la corrosione più grave, con una profondità di corrosione >1,2 mm, che probabilmente corrisponde alla MIC a causa della corrosione accelerata e della forma anomala di corrosione. I metalli utilizzati sono costituiti da metalli con il 9% di Cr che hanno causato la corrosione del silice con la corrosione globosa> 1,2 mm, questo, davvero, mi piace a causa della corrosione superficiale e di forme anomale. Tra i metalli esaminati, l'acciaio con il 9% di Cr ha mostrato la corrosione più grave, con una profondità di corrosione >1,2 mm, che probabilmente rappresenta la MIC dovuta alla corrosione accelerata e a una forma anomala di corrosione.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 ，在所研究的金属中,9% Cr I metalli utilizzati sono costituiti da metalli di silice corrosivi con 9% Cr, con corrosione globosa >1,2 mm, rigatura tutto, МИК из-за ускоренных e forme anomale di corrosione. Tra i metalli studiati, l'acciaio con il 9% di Cr si è corroso più gravemente, con una profondità di corrosione >1,2 mm, molto probabilmente MIC dovuta a forme di corrosione accelerate e anomale.Poiché l'acciaio al 9% di Cr viene utilizzato in applicazioni ad alta temperatura, il suo comportamento in termini di corrosione è stato studiato in precedenza43,44 ma non è stata ancora segnalata alcuna MIC per questo metallo. Poiché numerosi microrganismi, ad eccezione degli ipertermofili, sono inattivi in ​​un ambiente ad alta temperatura (>100 °C), in tali casi la MIC nell'acciaio al 9% Cr può essere ignorata. Poiché numerosi microrganismi, ad eccezione degli ipertermofili, sono inattivi in ​​un ambiente ad alta temperatura (>100 °C), in tali casi la MIC nell'acciaio al 9% Cr può essere ignorata. Pochi micromicrorganismi che impediscono l'uso di un dispositivo di microrganizzazione pulito nell'intervallo di temperatura (>100 °С), МИК в стали с 9% Cr в questi prodotti non possono essere utilizzati. Poiché molti microrganismi, ad eccezione degli ipertermofili, sono inattivi in ​​un ambiente ad alta temperatura (>100°C), in tali casi la MIC nell'acciaio con il 9% di Cr può essere ignorata.% Cr 钢中的MIC. 9% Cr (>100 °C) Pochi micromicrorganismi, in pelle scamosciata di cromo, non controllano le attività dell'impianto di perforazione (>100 °С), МПК in acciaio con 9% Cr in quel caso non puoi usarlo. Poiché molti microrganismi, ad eccezione degli ipertermofili, non mostrano attività in ambienti ad alta temperatura (>100 °C), in questo caso la MIC nell'acciaio con il 9% di Cr può essere ignorata.Tuttavia, quando l'acciaio al 9% di Cr viene utilizzato in un ambiente a temperatura media, è necessario adottare diverse misure per ridurre la MIC.
Sono state osservate diverse comunità microbiche e i loro cambiamenti nei depositi di materiale non corroso e nei prodotti di corrosione nei biofilm rispetto all'acqua, oltre alla corrosione accelerata (Fig. 5-7), suggerendo fortemente che questa corrosione sia un microfono. Ramirez et al.13 riportano una transizione in 3 fasi (FeOB => SRB/IRB => SOB) in un ecosistema microbico marino nell'arco di 6 mesi, in cui l'idrogeno solforato prodotto dall'SRB secondariamente arricchito può infine contribuire all'arricchimento di SOB. Ramirez et al.13 riportano una transizione in 3 fasi (FeOB => SRB/IRB => SOB) in un ecosistema microbico marino nell'arco di 6 mesi, quando l'idrogeno solforato prodotto dall'SRB secondariamente arricchito può infine contribuire all'arricchimento di SOB. Ramirez et al.13 hanno riscontrato un rendimento del trattamento (FeOB => SRB/IRB => SOB) nell'ecosistema microscopico musulmano in una tecnologia di 6 mesi, quale sierovodo, ottimizzazione dei prezzi вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Ramirez et al.13 riportano una transizione in tre fasi (FeOB => SRB/IRB => SOB) nell'ecosistema microbico marino in un periodo di 6 mesi, in cui l'idrogeno solforato generato dall'arricchimento secondario di SRB può infine contribuire all'arricchimento di SOB. Ramirez 13 报告了一个超过6 个月的海洋微物生态统中的三步转变(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 13 anni fa 6 anni fa 6 anni fa其中 次 富集 srb 产生硫化氢 可能 最终 有助于 sob 的富集. Ramirez et al.13 hanno analizzato il processo di trivellazione (FeOB => SRB/IRB => SOB) nell'ecosistema microscopico arabo in una sessione di 6 mesi, in quale sierovodo, l'elaborazione dei risultati dell'indagine ufficiale dell'SRB può essere gestita in modo conosciuto обогащению SOB. Ramirez et al.13 hanno segnalato una transizione in tre fasi (FeOB => SRB/IRB => SOB) nell'ecosistema microbico marino in un periodo di 6 mesi, in cui l'idrogeno solforato prodotto dall'arricchimento secondario di SRB può eventualmente contribuire all'arricchimento di SOB.McBeth ed Emerson36 hanno segnalato un arricchimento primario in FeOB. Analogamente, in questo studio si osserva un arricchimento di FeOB durante la fase iniziale di corrosione, ma i cambiamenti microbici con la progressione della corrosione osservati negli acciai al carbonio e all'1% e al 2,25% di Cr e nella ghisa su 22 mesi sono FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 e 8). Analogamente, in questo studio si osserva un arricchimento di FeOB durante la fase iniziale di corrosione, ma i cambiamenti microbici con la progressione della corrosione osservati negli acciai al carbonio e all'1% e al 2,25% di Cr e nella ghisa su 22 mesi sono FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 e 8). Anche così in questa installazione si verifica la corrosione di FeOB negli stadi di grandi dimensioni, ma senza modifiche microscopiche per di più progressione della corrosione, che ha causato danni all'organismo e 1% e 2,25% di Cr, residui e residui in una tecnica di 22 mesi, представляют собой FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 e 8). Analogamente, in questo studio si osserva un arricchimento di FeOB in una fase iniziale della corrosione, ma i cambiamenti microbici con il progredire della corrosione, osservati negli acciai al carbonio e all'1% e al 2,25% di Cr e nella ghisa nell'arco di 22 mesi, sono FeOB => IRB => SRB (Figure 7 e 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% e 2.25% Cr 钢以及超过22个月的铸铁中观察到的微生物随着腐蚀的进展而变化是FeOB => IRB => SRB（图7 和8）.同样 ， 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 ， 但 碳 和 和 1% 和 2.25% Cr 钢 超过 22 Quindi devi fare attenzione a FEOB => IRB => SRB（图7和8）. L'analisi analogica in questa installazione ha causato l'ostruzione di FeOB nei principali stadi di corrosione, no ottimizzazione microbiologica, con una percentuale di Cr 1% e 2,25% e 2,25% di Cr e abbondanza in una tecnologia di 22 mesi, dove FeOB => IRB => SRB (ris. 7 e 8). Analogamente, in questo studio è stato osservato un arricchimento di FeOB nelle fasi iniziali della corrosione, ma i cambiamenti microbiologici osservati negli acciai al carbonio e all'1% e al 2,25% di Cr e nella ghisa nell'arco di 22 mesi sono stati FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 e 8).Gli SRB possono accumularsi facilmente in ambienti marini a causa delle elevate concentrazioni di ioni solfato, ma il loro arricchimento in ambienti di acqua dolce è ritardato dalle basse concentrazioni di ioni solfato. L'arricchimento di SRB in acqua marina è stato segnalato frequentemente10,12,45.
a Carbonio organico e azoto tramite metabolismo energetico dipendente da Fe(II) ossido di ferro (cellule rosse [Dechloromonas sp.] e verdi [Sideroxydans sp.]) e batteri che riducono il Fe(III) (cellule grigie [Geothrix sp. e Geobacter sp.]) in una fase iniziale della corrosione, quindi batteri anaerobici che riducono i solfati (SRP) e microrganismi eterotrofi arricchiscono la fase matura della corrosione consumando la materia organica accumulata. b Cambiamenti nelle comunità microbiche sui metalli resistenti alla corrosione. Le cellule viola, blu, gialle e bianche rappresentano rispettivamente batteri delle famiglie Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea e altre.
Per quanto riguarda i cambiamenti nella comunità microbica e il possibile arricchimento di SRB, il FeOB è fondamentale nella fase iniziale della corrosione e i Dechloromonas possono ottenere la loro energia di crescita dall'ossidazione del Fe(II). I microrganismi possono sopravvivere in terreni contenenti oligoelementi, ma non crescono in modo esponenziale. Tuttavia, la vasca di immersione utilizzata in questo studio è una vasca di sfioro, con un afflusso di 20 m³/h, che fornisce costantemente oligoelementi contenenti ioni inorganici. Nelle fasi iniziali della corrosione, gli ioni ferrosi vengono rilasciati dall'acciaio al carbonio e dalla ghisa e i FeOB (come i Dechloromonas) li utilizzano come fonte di energia. Tracce di carbonio, fosfato e azoto, necessari per la crescita cellulare, devono essere presenti nell'acqua di processo sotto forma di sostanze organiche e inorganiche. Pertanto, in questo ambiente di acqua dolce, il FeOB si arricchisce inizialmente sulle superfici metalliche come l'acciaio al carbonio e la ghisa. Successivamente, i batteri IRB possono crescere e utilizzare la materia organica e gli ossidi di ferro rispettivamente come fonti di energia e accettori terminali di elettroni. Nei prodotti di corrosione maturi, si dovrebbero creare condizioni anaerobiche arricchite di azoto grazie al metabolismo di FeOB e IRB. Pertanto, SRB può crescere rapidamente e sostituire FeOB e IRB (Fig. 8a).
Recentemente, Tang et al. hanno segnalato la corrosione dell'acciaio inossidabile da parte di Geobacter ferroreducens in ambienti di acqua dolce dovuta al trasferimento diretto di elettroni dal ferro ai microbi46. Considerando l'EMIC, il contributo dei microrganismi con proprietà EET è fondamentale. SRB, FeOB e IRB sono le principali specie microbiche nei prodotti di corrosione in questo studio, che dovrebbero avere caratteristiche EET. Pertanto, questi microrganismi elettrochimicamente attivi possono contribuire alla corrosione attraverso EET e la composizione della loro comunità cambia sotto l'influenza di varie specie ioniche man mano che si formano i prodotti di corrosione. Al contrario, la comunità microbica nell'acciaio con il 9% di Cr differiva da quella degli altri acciai (Fig. 8b). Dopo 14 mesi, oltre all'arricchimento con FeOB, si sono arricchiti anche microrganismi come Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea e Thiomonas (Fig. 7i). Questa variazione è notevolmente diversa da quella di altri materiali corrosivi, come l'acciaio al carbonio, e può essere influenzata dagli ioni ricchi di cromo disciolti durante la corrosione. In particolare, Thiomonas possiede non solo proprietà ossidanti dello zolfo, ma anche proprietà ossidanti del Fe(II), un sistema EET e tolleranza ai metalli pesanti48,49. Possono essere arricchiti grazie all'attività ossidativa del Fe(II) e/o al consumo diretto di elettroni metallici. In uno studio precedente, è stata osservata un'abbondanza relativamente elevata di Beggiatoacea nei biofilm su Cu utilizzando un sistema di monitoraggio discontinuo del biofilm, suggerendo che questi batteri potrebbero essere resistenti a metalli tossici come Cu e Cr. Tuttavia, la fonte di energia necessaria a Beggiatoacea per crescere in questo ambiente è sconosciuta.
Questo studio riporta i cambiamenti nelle comunità microbiche durante la corrosione in ambienti di acqua dolce. Nello stesso ambiente, le comunità microbiche differivano a seconda del tipo di metallo. Inoltre, i nostri risultati confermano l'importanza di FeOB nelle fasi iniziali della corrosione, poiché il metabolismo energetico microbico dipendente dal ferro promuove la formazione di un ambiente ricco di nutrienti, favorito da altri microrganismi come SRB. Per ridurre la MIC in ambienti di acqua dolce, l'arricchimento di FeOB e IRB deve essere limitato.
In questo studio sono stati utilizzati nove metalli, lavorati in blocchi di 50 × 20 × 1–5 mm (spessore per acciaio ASTM 395 e 1%, 2,25% e 9% Cr: 5 mm; spessore per ASTM A283 e ASTM A179: 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 e acciaio inossidabile tipo 304 e 316, spessore: 1 mm), con due fori da 4 mm. Gli acciai al cromo sono stati lucidati con carta vetrata e gli altri metalli sono stati lucidati con carta vetrata a grana 600 prima dell'immersione. Tutti i campioni sono stati sonicati con etanolo al 99,5%, essiccati e pesati. Dieci campioni di ciascun metallo sono stati utilizzati per il calcolo del tasso di corrosione e l'analisi del microbioma. Ogni campione è stato fissato a scala con barre e distanziatori in PTFE (φ 5 × 30 mm, Figura supplementare 2).
La piscina ha un volume di 1100 metri cubi e una profondità di circa 4 metri. L'afflusso d'acqua è stato di 20 m³ h-1, il troppo pieno è stato rilasciato e la qualità dell'acqua non ha subito fluttuazioni stagionali (Figura 3 supplementare). La scala di campionamento viene calata su un cavo d'acciaio di 3 m sospeso al centro della vasca. Due serie di scale sono state rimosse dalla piscina a 1, 3, 6, 14 e 22 mesi. I campioni di una scala sono stati utilizzati per misurare la perdita di peso e calcolare i tassi di corrosione, mentre i campioni di un'altra scala sono stati utilizzati per l'analisi del microbioma. L'ossigeno disciolto nella vasca di immersione è stato misurato vicino alla superficie e al fondo, così come al centro, utilizzando un sensore di ossigeno disciolto (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, USA).
I prodotti di corrosione e i biofilm presenti sui campioni sono stati rimossi raschiando con un raschietto di plastica o strofinando con un batuffolo di cotone, quindi puliti in etanolo al 99,5% utilizzando un bagno a ultrasuoni. I campioni sono stati quindi immersi nella soluzione di Clark secondo la norma ASTM G1-0351. Tutti i campioni sono stati pesati al termine dell'essiccazione. Calcolare la velocità di corrosione (mm/anno) per ciascun campione utilizzando la seguente formula:
dove K è una costante (8,76 × 104), T è il tempo di esposizione (h), A è l'area superficiale totale (cm2), W è la perdita di massa (g), D è la densità (g cm–3).
Dopo aver pesato i campioni, sono state ottenute immagini 3D di numerosi campioni utilizzando un microscopio laser di misurazione 3D (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Giappone).