Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рахмет. Сіз шектеулі CSS қолдауы бар шолғыш нұсқасын пайдаланып жатырсыз. Ең жақсы тәжірибе үшін жаңартылған шолғышты пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіріңіз). Оған қоса, тұрақты қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Бірден үш слайдтан тұратын карусельді көрсетеді. Бір уақытта үш слайд арқылы жылжу үшін «Алдыңғы» және «Келесі» түймелерін пайдаланыңыз немесе бір уақытта үш слайд арқылы жылжу үшін соңында сырғытпа түймелерін пайдаланыңыз.
Тұщы су орталарында көміртекті және тот баспайтын болаттардың жеделдетілген коррозиясы жиі байқалады. Мұнда тоғыз сортты болат пайдаланып, 22 айлық тұщы су резервуарына сүңгуір зерттеу жүргізілді. Көміртекті және хромды болаттар мен шойындарда үдетілген коррозия байқалды, ал тот баспайтын болатта 22 айдан кейін де көрінетін коррозия байқалмады. Микробтар қауымдастығын талдау жалпы коррозия кезінде Fe(II) тотықтырғыш бактериялар коррозияның бастапқы кезеңінде, Fe(III) тотықсыздандырғыш бактериялар коррозияның даму сатысында, сульфатты қалпына келтіретін бактериялар коррозия сатысында байытылғанын көрсетті. өнімнің коррозиясының соңғы сатысындағы кезең. Керісінше, Beggiatocaea бактериялары жергілікті коррозияға ұшыраған 9% Cr болатта әсіресе көп болды. Микробтық қауымдастықтардың бұл құрамдары су мен түбі шөгінді үлгілеріндегіден де ерекшеленді. Осылайша, коррозия дамыған сайын микробтар қауымдастығы күрт өзгерістерге ұшырайды және темірге тәуелді микробтық энергия алмасуы басқа микроорганизмдерді байыта алатын орта жасайды.
Металдар рН, температура және ион концентрациясы сияқты қоршаған ортаның әртүрлі физикалық және химиялық факторларына байланысты нашарлауы және коррозияға ұшырауы мүмкін. Қышқылдық жағдайлар, жоғары температура және хлорид концентрациясы металдардың коррозиясына әсіресе әсер етеді1,2,3. Табиғи және салынған ортадағы микроорганизмдер металдардың тозуы мен коррозиясына жиі әсер етеді, бұл әрекет микробтық коррозияда (MIC)4,5,6,7,8. MIC жиі үй-жайлардағы құбырлар мен резервуарлар сияқты орталарда, металл ойықтарда және кенеттен пайда болатын және тез дамитын топырақта кездеседі. Сондықтан МИК бақылау және ерте анықтау өте қиын, сондықтан MIC талдау әдетте коррозиядан кейін жүргізіледі. Коррозия өнімдерінде сульфатты төмендететін бактериялар (SRB) жиі табылған MIC жағдайларының көптеген жағдайлары туралы хабарланды9,10,11,12,13. Дегенмен, SRB коррозияның басталуына ықпал ететіні белгісіз, өйткені оларды анықтау коррозиядан кейінгі талдауға негізделген.
Соңғы уақытта йодты тотықтырғыш бактериялардан басқа21 темірді ыдырататын әртүрлі микроорганизмдер, мысалы, темірді ыдырататын SRB14, метаногендер15,16,17, нитраттарды қалпына келтіретін бактериялар18, темірді тотықтырғыш бактериялар19 және ацетогендер20 туралы хабарланды. Анаэробты немесе микроаэробты зертханалық жағдайларда олардың көпшілігі нөлдік валентті темір мен көміртекті болатты коррозияға ұшыратады. Сонымен қатар, олардың коррозия механизмдері темір-коррозиялық метаногендер мен SRB сәйкесінше жасушадан тыс гидрогеназалар мен мультигемді цитохромдарды пайдалана отырып, нөлдік валентті темірден электрондарды жинау арқылы коррозияға ықпал етеді деп болжайды22,23. MIC екі түрге бөлінеді: (i) химиялық MIC (CMIC), бұл микробтық жолмен өндірілген түрлер арқылы жанама коррозия және (ii) электрлік MIC (EMIC), бұл металдың электрондарының азаюы арқылы тікелей коррозия24. Жасушадан тыс электронды тасымалдау (EET) арқылы жеңілдетілген EMIC үлкен қызығушылық тудырады, өйткені EET қасиеттері бар микроорганизмдер EET емес микроорганизмдерге қарағанда тезірек коррозия тудырады. Анаэробты жағдайларда CMIC жылдамдығын шектейтін реакциясы протонды азайту (H+) арқылы H2 өндірісі болса, EMIC H2 өндірісіне тәуелсіз EET метаболизмі арқылы жүреді. Әртүрлі микроорганизмдердегі EET механизмі микробтық жасушалық отынның және электробиосинтездің өнімділігімен байланысты25,26,27,28,29. Бұл коррозиялық микроорганизмдер үшін культура жағдайлары табиғи ортадағыдан ерекшеленетіндіктен, бұл байқалған микробтық коррозия процестері тәжірибеде коррозияны көрсететіні анық емес. Сондықтан табиғи ортада осы коррозиялық микроорганизмдер тудыратын MIC механизмін байқау қиын.
ДНҚ секвенирлеу технологиясының дамуы табиғи және жасанды ортада микробтық қауымдастықтардың егжей-тегжейлерін зерттеуді жеңілдетті, мысалы, микробтық экология саласында жаңа ұрпақ секвенсерлерін пайдаланып 16S рРНҚ ген тізбегі негізінде микробтық профильдеу қолданылды30,31. ,32. Топырақтағы және теңіз ортасындағы микробтық қауымдастықтарды егжей-тегжейлі көрсететін көптеген MIC зерттеулері жарияланды13,33,34,35,36. SRB-ден басқа, коррозия үлгілеріндегі Fe(II)-тотықтырғыш (FeOB) және нитрификациялаушы бактериялармен байыту, мысалы, Gallionella spp. және Dechloromonas spp., және Nitrospira сияқты нитрификациялаушы бактериялар да хабарланды. spp., топырақта көміртекті және мыс құрайтын болаттарда33. Сол сияқты, теңіз ортасында Zetaproteobacteria және Betaproteobacteria кластарына жататын темірді тотықтырғыш бактериялардың жылдам колонизациясы көміртекті болатта бірнеше апта бойы байқалды 36 . Бұл деректер бұл микроорганизмдердің коррозияға қосқан үлесін көрсетеді. Дегенмен, көптеген зерттеулерде ұзақтығы мен эксперименттік топтары шектеулі, ал коррозия кезіндегі микробтық қауымдастықтың динамикасы туралы аз мәлімет бар.
Мұнда біз MIC оқиғаларының тарихы бар аэробты тұщы су ортасында батыру зерттеулерін пайдалана отырып, көміртекті болат, хромды болат, тот баспайтын болат және шойынның MIC көрсеткіштерін зерттейміз. Сынамалар 1, 3, 6, 14 және 22 айларда алынды және әрбір металл мен микробтық құрамдас бөліктің коррозия жылдамдығы зерттелді. Біздің нәтижелер коррозия кезіндегі микробтық қауымдастықтың ұзақ мерзімді динамикасын түсінуге мүмкіндік береді.
1-кестеде көрсетілгендей, бұл зерттеуде тоғыз металл пайдаланылды. Әрбір материалдың он үлгісі тұщы су бассейніне батырылды. Технологиялық судың сапасы келесідей: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, лайлылық 1 ppm және pH 7,4. Сынама алу сатысының төменгі жағындағы еріген оттегінің (DO) концентрациясы шамамен 8,2 ppm болды және су температурасы маусымдық 9-дан 23°C-қа дейін ауытқиды.
1-суретте көрсетілгендей, ASTM A283, ASTM A109 Condition #4/5, ASTM A179 және ASTM A395 шойын орталарына 1 ай батырудан кейін көміртекті болат бетінде жалпыланған коррозия түрінде қоңыр коррозия өнімдері байқалды. Бұл үлгілердің салмақ жоғалтуы уақыт өте келе өсті (1-қосымша кесте) және коррозия жылдамдығы жылына 0,13–0,16 мм болды (Cурет 2). Сол сияқты жалпы коррозия Cr мөлшері төмен болаттарда (1% және 2,25%), коррозия жылдамдығы шамамен 0,13 мм/жыл (1 және 2-суреттер) байқалды. Керісінше, 9% Cr болат тығыздағыштар пайда болған бос орындарда пайда болатын локализацияланған коррозияны көрсетеді. Бұл үлгінің коррозия жылдамдығы шамамен 0,02 мм/жыл, бұл жалпы коррозиясы бар болаттан айтарлықтай төмен. Керісінше, тот баспайтын болаттар түрі-304 және -316 көрінетін коррозияны көрсетпейді, болжамды коррозия жылдамдығы <0,001 мм y−1. Керісінше, 304 және -316 типті тот баспайтын болаттар <0,001 мм y−1 болжалды үдеу жылдамдығымен көрінетін коррозияны көрсетпейді. Напротив, нержавеющие стали типов 304 және 316 не проявляет видимой корзии, при этом расчетная скорость жұмыс істейді составляет <0,001 мм/год. Керісінше, 304 және 316 типті тот баспайтын болаттар көрінетін коррозияны көрсетпейді, болжамды коррозия жылдамдығы <0,001 мм/жыл.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
Әрбір үлгінің макроскопиялық кескіндері (биіктігі 50 мм×ені 20 мм) қақтан тазалауға дейін және одан кейінгі көрсетілген. 1 метр, 1 ай; 3 метр, 3 ай; 6 метр, 6 ай; 14 метр, 14 ай; 22 метр, 22 ай; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, шарт 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1С, болат 1% Cr; 3С болат, 2,25% Cr болат; болат 9С, болат 9% Cr; S6, 316 баспайтын болат; S8, түрі 304 баспайтын болат.
Коррозия жылдамдығы салмақ жоғалту және суға батыру уақыты арқылы есептелді. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, шыңдалған 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, болат 1% Cr, 3 C, болат 2,25% Cr, 9 C, болат 9% Cr, S6, 316 типті болат; S8, түрі 304 баспайтын болат.
Суретте. 1 сонымен қатар көміртекті болат, төмен Cr болат және шойынның коррозия өнімдері 3 ай бойы суға батырылғаннан кейін одан әрі дамитынын көрсетеді. Жалпы коррозия жылдамдығы 22 айдан кейін біртіндеп 0,07 ~ 0,08 мм/жылға дейін төмендеді (2-сурет). Сонымен қатар, 2,25% Cr болаттың коррозия жылдамдығы басқа коррозияға ұшыраған үлгілерге қарағанда біршама төмен болды, бұл Cr коррозияны тежей алатынын көрсетеді. Жалпы коррозиядан басқа, ASTM A179 сәйкес, 22 айдан кейін локализацияланған коррозия байқалды, тоттану тереңдігі шамамен 700 мкм (Cурет 3). Коррозия тереңдігі мен батыру уақыты арқылы есептелген жергілікті коррозия жылдамдығы 0,38 мм/жыл, бұл жалпы коррозиядан шамамен 5 есе жылдамырақ. ASTM A395 қорытпасының коррозия жылдамдығын төмен бағалауға болады, өйткені коррозия өнімдері 14 немесе 22 ай суға батырылғаннан кейін қақты толығымен жоймайды. Дегенмен, айырмашылық минималды болуы керек. Сонымен қатар, коррозияға ұшыраған төмен хромды болаттан көптеген шағын шұңқырлар байқалды.
Толық кескін (масштаб жолағы: 10 мм) және локализацияланған коррозия (шкала жолағы: 500 мкм) ASTM A179 және 9% Cr болат максималды тереңдікте 3D көру лазерлік микроскоп арқылы. Толық кескіндегі қызыл шеңберлер өлшенген локализацияланған коррозияны көрсетеді. 9% Cr болаттың кері жағынан толық көрінісі 1-суретте көрсетілген.
Суретте көрсетілгендей. 2, 9% Cr болат үшін 3-14 ай ішінде коррозия байқалмады, ал коррозия жылдамдығы іс жүзінде нөлге тең болды. Дегенмен, локализацияланған коррозия 22 айдан кейін байқалды (3-сурет) салмақ жоғалту арқылы есептелген коррозия жылдамдығы 0,04 мм/жыл. Коррозияның максималды локализацияланған тереңдігі 1260 мкм және коррозия тереңдігі мен батыру уақыты (22 ай) арқылы есептелетін локализацияланған коррозия жылдамдығы 0,68 мм/жыл. Коррозияның басталу нүктесі нақты белгісіз болғандықтан, коррозия жылдамдығы жоғары болуы мүмкін.
Керісінше, 22 ай суға батырылғаннан кейін де тот баспайтын болаттан көрінетін коррозия байқалмады. Қақтан тазалау алдында бетінде бірнеше қоңыр бөлшектер байқалғанымен (1-сурет), олар әлсіз бекітілген және коррозия өнімдері емес. Металл шкала жойылғаннан кейін тот баспайтын болаттан жасалған бетінде қайта пайда болғандықтан, коррозия жылдамдығы іс жүзінде нөлге тең.
Металл беттеріндегі, судағы және шөгінділердегі коррозия өнімдері мен биофильмдердегі уақыт бойынша микробтық қауымдастықтардың айырмашылықтары мен динамикасын түсіну үшін ампликонды реттілік орындалды. Барлығы 4 160 012 оқылым алынды, 31 328-ден 124 183 оқылымға дейін.
Су қабылдағыштар мен тоғандардан алынған су үлгілерінің Шеннон индекстері 5,47-ден 7,45-ке дейін ауытқиды (4а-сурет). Рекультивацияланған өзен суы өнеркәсіптік су ретінде пайдаланылғандықтан, микробтар қауымдастығы маусымдық түрде өзгеруі мүмкін. Керісінше, төменгі шөгінді үлгілерінің Шеннон индексі шамамен 9 болды, бұл су үлгілерінен айтарлықтай жоғары. Сол сияқты, су үлгілері шөгінді үлгілеріне қарағанда төмен есептелген Chao1 индекстеріне және байқалған операциялық таксономиялық бірліктерге (OTU) ие болды (Cурет 4b, c). Бұл айырмашылықтар статистикалық маңызды (Тукей-Крамер сынағы; p-мәндері < 0,01, 4d-сурет), бұл шөгінді үлгілеріндегі микробтық қауымдастықтардың су үлгілеріне қарағанда күрделірек екенін көрсетеді. Бұл айырмашылықтар статистикалық маңызды (Тукей-Крамер сынағы; p-мәндері < 0,01, 4d-сурет), бұл шөгінді үлгілеріндегі микробтық қауымдастықтардың су үлгілеріне қарағанда күрделірек екенін көрсетеді. Бұл әртүрлі статистикалық белгілер (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), бұл өте маңызды, бұл микробные сообщества в образцах доных отложений более сложны, чем в образцах воды. Бұл айырмашылықтар статистикалық маңызды (Тукей-Крамер сынағы; p мәндері <0,01, 4d-сурет), бұл шөгінді үлгілеріндегі микробтық қауымдастықтардың су үлгілеріне қарағанда күрделірек екенін көрсетеді.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。」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 沉积物样中 中 的 群落更。。。。。。。。 Бұл әртүрлі статистикалық белгілер (критерий Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, рис. 4d), бұл мүмкіндік береді, бұл микробные сообщества в образцах доных отложений, қандай более сложным образдар. Бұл айырмашылықтар статистикалық маңызды болды (Тукей-Крамер сынағы; p-мәні <0,01, 4d-сурет), шөгінді үлгілеріндегі микробтық қауымдастықтардың су үлгілеріне қарағанда күрделірек екенін көрсетеді.Толтыратын бассейндегі су үнемі жаңарып отыратындықтан және шөгінділер механикалық бұзылуларсыз бассейннің түбіне шөгетіндіктен, микробтардың әртүрлілігіндегі бұл айырмашылық бассейндегі экожүйені көрсетуі керек.
a Шеннон индексі, b Бақыланатын операциялық таксономиялық бірлік (OTU) және c Chao1 қабылдау индексі (n=6) және бассейн (n=5) Су, шөгінді (n=3), ASTM A283 (S: n=5), ASTM A109 Температура №4/5 (SP: n=5), (ASTM A109), (ASTM:95) n=5), 1% (1 C: n=5), 2,25% (3 C: n = 5) және 9% (9 C: n = 5) Cr-болаттар, сондай-ақ 316 (S6: n = 5) және -304 (S8: n = 5) типті тот баспайтын болаттар қорапты және бұралған түрінде көрсетілген. d Shannon және Chao1 индекстері үшін p-мәндері ANOVA және Tukey-Kramer бірнеше салыстыру сынақтары арқылы алынған. Қызыл фон p-мәндері < 0,05 болатын жұптарды білдіреді. Қызыл фон p-мәндері < 0,05 болатын жұптарды білдіреді. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Қызыл фон p-мәндері < 0,05 болатын жұптарды білдіреді.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. Қызыл фон p-мәндері <0,05 болатын жұптарды білдіреді.Қораптың ортасындағы сызық, қораптың үстіңгі және астыңғы және мұртшалары сәйкесінше медиананы, 25-ші және 75-ші пайыздық мәндерді және ең төменгі және ең үлкен мәндерді білдіреді.
Көміртекті болат, төмен хромды болат және шойын үшін Шеннон индекстері су үлгілеріне ұқсас болды (4а-сурет). Керісінше, тот баспайтын болаттан жасалған үлгілердің Шеннон көрсеткіштері коррозияға ұшыраған болаттарға қарағанда айтарлықтай жоғары (p-мәндері < 0,05, 4d-сурет) және шөгінділердің көрсеткіштеріне ұқсас. Керісінше, тот баспайтын болаттан жасалған үлгілердің Шеннон көрсеткіштері коррозияға ұшыраған болаттарға қарағанда айтарлықтай жоғары (p-мәндері < 0,05, 4d-сурет) және шөгінділердің көрсеткіштеріне ұқсас. Напротив, индексі Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у жұмыс істейтін сталей (значения p <0,05, рис. 4d), және аналогиялық индексам отложений. Керісінше, тот баспайтын болаттан жасалған үлгілердің Шеннон көрсеткіштері коррозияға ұшыраған болаттарға қарағанда айтарлықтай жоғары (p-мәндері < 0,05, 4d-сурет) және депозиттік индекстерге ұқсас.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 Напротив, индекс Шеннона образцов из нержавеющей стали был значительно выше, чем у жұмыс істейтін стали (значение p <0,05, рис. 4d), как и у отложений. Керісінше, тот баспайтын болаттан жасалған үлгілердің Шеннон индексі коррозияға ұшыраған болаттан (p мәні <0,05, 4d-сурет), кен орны сияқты айтарлықтай жоғары болды.Керісінше, 9% Cr болаттар үшін Шеннон индексі 6,95 пен 9,65 аралығында болды. Бұл мәндер 6, 14 және 22 айлардағы коррозияға ұшырамаған үлгілерге қарағанда 1 және 3 айларда коррозияға ұшырамаған үлгілерде әлдеқайда жоғары болды (Cурет 4a). Сонымен қатар, 9% Cr болаттарының Chao1 индекстері мен байқалған OTU-лары коррозияға ұшыраған және су үлгілерінен жоғары және тот баспаған және шөгінді үлгілерінен төмен (сурет 4b, c) және айырмашылықтар статистикалық маңызды (p-мәндері < 0,01, 4d сурет). Сонымен қатар, 9% Cr болаттарының Chao1 индекстері мен байқалған OTU көрсеткіштері коррозияға ұшыраған және су үлгілерінен жоғары және тот баспаған және шөгінді үлгілерінен төмен (4б, в-сурет) және айырмашылықтар статистикалық маңызды (p-мәндері < 0,01, 4d сурет).Сонымен қатар, 9% Cr болаттардың Chao1 және байқалған OTU тот басқан және сулы үлгілерге қарағанда жоғары және тот баспаған және шөгінді үлгілерге қарағанда төмен (сурет 4б, в) және айырмашылықтар статистикалық маңызды.(p-значения <0,01, рис. 4d). (p-мәндері <0,01, 4d-сурет).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）〼此外 ， 9% CR 钢 Chao1 指数 和 观察 的 的 rtu 高于 腐蚀 样品 水样 ， 低于 腐路沉积物 （图 图 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0,01 图 图 图 ， ， 图 图 ， ， 图 图， ， ， ， ， 4d）. Кроме того, индекс Chao1 и наблюдаемые OTU стали с содержанием 9 % Cr были выше, чем у жұмыс істейді және водных образцов, и ниже, чем у некорродированных және осадочных образцов (рис. 4b,c), зылат стачимо- значение < 0,01, рис. Сонымен қатар, Chao1 индексі және 9% Cr болатының байқалған OTU тот басқан және сулы үлгілерге қарағанда жоғары және тот баспаған және шөгінді үлгілерге қарағанда төмен болды (сурет 4b,c) және айырмашылық статистикалық маңызды болды (p-мәні <0,01, 4d сурет).Бұл нәтижелер коррозия өнімдеріндегі микробтардың әртүрлілігі тоттанбаған металдардағы биофильмдерге қарағанда төмен екенін көрсетеді.
Суретте. 5a барлық үлгілер үшін UniFrac өлшенбеген қашықтыққа негізделген негізгі координаталық талдау (PCoA) сызбасын көрсетеді, үш негізгі кластер байқалды. Су үлгілеріндегі микробтық қауымдастықтар басқа қауымдастықтардан айтарлықтай ерекшеленді. Шөгінділердегі микробтық қауымдастықтарға тот баспайтын болаттан жасалған қауымдастықтар да кірді, ал олар коррозия үлгілерінде кең таралған. Керісінше, 9% Cr бар болат картасы коррозияға ұшырамаған және коррозияға ұшыраған кластерлерге бөлінеді. Демек, металл беттеріндегі және коррозия өнімдеріндегі микробтық қауымдастықтар судағылардан айтарлықтай ерекшеленеді.
Барлық үлгілердегі (a), су (b) және металдардағы (c) өлшенбеген UniFrac қашықтықтарына негізделген негізгі координаталық талдау (PCoA) сызбасы. Шеңберлер әрбір кластерді бөлектейді. Траекториялар іріктеу кезеңдерін тізбектей қосатын сызықтармен бейнеленген. 1 метр, 1 ай; 3 метр, 3 ай; 6 метр, 6 ай; 14 метр, 14 ай; 22 метр, 22 ай; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, шарт 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1С, болат 1% Cr; 3С болат, 2,25% Cr болат; болат 9С, болат 9% Cr; S6, 316 баспайтын болат; S8, түрі 304 баспайтын болат.
Хронологиялық ретпен орналастырған кезде су үлгілерінің PCoA сызбалары дөңгелек орналасады (Cурет 5b). Бұл цикл ауысуы маусымдық өзгерістерді көрсетуі мүмкін.
Сонымен қатар, металл үлгілерінің PCoA учаскелерінде тек екі кластер (тот басқан және тот баспаған) байқалды, мұнда (9% хромды болатты қоспағанда) микробтар қауымдастығының 1 айдан 22 айға дейін ығысуы да байқалды (5в-сурет). Сонымен қатар, коррозияға ұшыраған үлгілердегі ауысулар коррозияға ұшырамаған үлгілерге қарағанда көбірек болғандықтан, микробтық қауымдастықтардағы өзгерістер мен коррозия прогрессиясы арасында корреляция болды. 9% Cr болат үлгілерінде микробтық қауымдастықтың екі түрі анықталды: 1 және 6 айлық нүктелер, тот баспайтын болаттан жақын орналасқан және басқалары (3, 14 және 22 айлар), коррозияға ұшыраған болатқа жақын нүктелерде орналасқан. 1 ай және 6 айда ДНҚ экстракциясы үшін пайдаланылған талондар тот баспаған, ал 3, 14 және 22 айлардағы талондар коррозияға ұшыраған (қосымша 1 сурет). Сондықтан коррозияға ұшыраған үлгілердегі микробтық қауымдастықтар судағы, шөгінділердегі және коррозияға ұшырамаған үлгілердегіден ерекшеленді және коррозия дамыған сайын өзгерді.
Су үлгілерінде байқалған микробтық қауымдастықтардың негізгі түрлері протеобактериялар (30,1–73,5%), Bacteriidetes (6,3–48,6%), Planctomycetota (0,4–19,6%) және Актинобактериялар (0–17,7%) болды, олардың салыстырмалы көптігі үлгіден үлгіге дейін өзгерді, мысалы, B. тоған суы абстрактілі суға қарағанда жоғары болды. Бұл айырмашылыққа толып кету резервуарындағы судың тұру уақыты әсер етуі мүмкін. Бұл түрлер төменгі шөгінді үлгілерінде де байқалды, бірақ олардың салыстырмалы көптігі су үлгілеріндегіден айтарлықтай ерекшеленеді. Сонымен қатар, Acidobacteriota (8,7–13,0%), Chloroflexi (8,1–10,2%), Nitrospirota (4,2–4,4%) және Desulfobacterota (1,5–4,4%)% салыстырмалы құрамы су үлгілеріне қарағанда жоғары болды. Desulfobacterota түрлерінің барлығы дерлік SRB37 болғандықтан, шөгіндідегі орта анаэробты болуы керек. Десульфобактерит коррозияға әсер етуі мүмкін болса да, қауіп өте төмен болуы керек, өйткені олардың бассейн суындағы салыстырмалы көптігі <0,04% құрайды. Десульфобактерит коррозияға әсер етуі мүмкін болса да, қауіп өте төмен болуы керек, өйткені олардың бассейн суындағы салыстырмалы көптігі <0,04% құрайды. Desulfobacterota, возможно, влияют на развития, риску должен быть чрезвичайно азким, поскольку үлкен относительное содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Десульфобактерода коррозияға әсер етуі мүмкін болса да, қауіп өте төмен болуы керек, өйткені олардың бассейн суындағы салыстырмалы көптігі <0,04% құрайды.尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池水中的0。帺。。。 <0,04%. Хотя типі Desulfobacillus болуы мүмкін влять на жұмыс істеуге, тәуекелге ие болуы мүмкін крайне азким, поскольку үлкен относительное содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Desulfobacillus түрі коррозияға әсер етуі мүмкін болса да, қауіп өте төмен болуы керек, өйткені олардың бассейн суындағы салыстырмалы көптігі <0,04% құрайды.
RW және Air сәйкесінше су алатын және бассейндегі су үлгілерін білдіреді. Шөгінді-С, -Е, -В – алап түбінің ортасынан, сонымен қатар шығыс және батыс жағынан алынған шөгінді үлгілері. 1 метр, 1 ай; 3 метр, 3 ай; 6 метр, 6 ай; 14 метр, 14 ай; 22 метр, 22 ай; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, шарт 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1С, болат 1% Cr; 3С болат, 2,25% Cr болат; болат 9С, болат 9% Cr; S6, 316 баспайтын болат; S8, түрі 304 баспайтын болат.
Тұқым деңгейінде барлық маусымдарда Trichomonadaceae тұқымдасына жататын классификацияланбаған бактериялардың, сондай-ақ Neosphingosine, Pseudomonas және Flavobacteriumдардың біршама жоғары үлесі (6–19%) байқалды. Кішігірім негізгі құрамдас бөліктер ретінде олардың үлестері өзгереді (1-сурет). . 7a және b). Өзендерінде Flavobacterium, Pseudovibrio және Rhodoferrobacter салыстырмалы көптігі қыста ғана жоғары болды. Сол сияқты, бассейннің қысқы суларында псевдовибрио мен флавобактериялардың жоғары мөлшері байқалды. Осылайша, су үлгілеріндегі микробтық қауымдастықтар маусымға байланысты өзгерді, бірақ зерттеу кезеңінде күрт өзгерістерге ұшыраған жоқ.
a Алатын су, b Бассейн суы, c ASTM A283, d ASTM A109 температурасы №4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2,25% Cr және i 9% Cr болат , j Түрі-316 және тот баспайтын болат K-3.
Протеобактериялар барлық үлгілердегі негізгі құрамдас бөліктер болды, бірақ коррозия дамыған сайын олардың коррозияға ұшыраған үлгілердегі салыстырмалы көптігі төмендеді (Cурет 6). ASTM A179, ASTM A109 Temp No 4/5, ASTM A179, ASTM A395 және 1% және 2,25% Cr үлгілерінде протеобактериялардың салыстырмалы көптігі 89,1%, 85,9%, 89,6%, 7848%, 78,5% төмендеді. , 83,8% сәйкесінше 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% және 31,3% құрайды. Керісінше, Десульфобактеротаның салыстырмалы көптігі коррозияның үдеуімен <0,1%-дан 12,5-45,9%-ға дейін біртіндеп артады. Керісінше, Десульфобактеротаның салыстырмалы көптігі коррозияның үдеуімен <0,1%-дан 12,5-45,9%-ға дейін біртіндеп артады. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% -дан 12,5–45,9% -ға дейін развитияны жою. Керісінше, Desulfobacterota салыстырмалы көптігі коррозияның дамуымен біртіндеп <0,1%-дан 12,5-45,9%-ға дейін артады.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㈰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% -дан 12,5–45,9% үшін мере развития развития. Керісінше, Desulfobacillus салыстырмалы көптігі коррозияның дамуымен біртіндеп <0,1%-дан 12,5-45,9%-ға дейін өсті.Осылайша, коррозия дамыған сайын Proteobactereira Desulfobacterota ауыстырылды.
Керісінше, тот баспайтын болаттан жасалған биофильмдерде әртүрлі бактериялардың бірдей пропорциялары болды. Протеобактериялар (29,4–34,1%), Planctomycetota (11,7–18,8%), Nitrospirota (2,9–20,9%), Acidobacteriota (8,6–18,8%), Bacteroidota (3,1–9,2%) және Chloroflexi (8%) – 8,1.1. Тот баспайтын болаттан жасалған үлгілердегі Nitrospirota үлесі бірте-бірте өсетіні анықталды (6-сурет). Бұл арақатынастар шөгінді үлгілеріндегіге ұқсас, бұл 5а-суретте көрсетілген PCoA сызбасына сәйкес келеді.
Құрамында 9% Cr бар болат үлгілерінде микробтық қауымдастықтың екі түрі байқалды: 1 айлық және 6 айлық микробтық қауымдастықтар төменгі шөгінді үлгілеріндегіге ұқсас болды, ал 3, 14 және 22 коррозия үлгілеріндегі протеобактериялардың үлесі айтарлықтай өсті. айлар Сонымен қатар, 9% Cr болат үлгілеріндегі осы екі микробтық қауымдастық 5c-суретте көрсетілген PCoA сызбасындағы бөлінген кластерлерге сәйкес келді.
Тұқым деңгейінде тағайындалмаған бактериялар мен археялары бар >2000 OTU байқалды. Тұқым деңгейінде тағайындалмаған бактериялар мен археялары бар >2000 OTU байқалды.Тұқым деңгейінде анықталмаған бактериялар мен археялар бар 2000-нан астам OTU байқалды.Тұқым деңгейінде анықталмаған бактериялар мен археялар бар 2000-нан астам OTU байқалды. Олардың ішінде біз әр үлгідегі популяциясы жоғары 10 OTU-ға назар аудардық. Бұл 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%, 17,5-46,7% және AST.-42184% қамтиды. A179. , ASTM A109 Темп No 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1%, 2,25% және 9% Cr болаттар және 316 және -304 типті баспайтын болаттар.
Fe(II) тотықтырғыш қасиеттері бар хлорсыздандырылған монолиттердің салыстырмалы түрде жоғары мөлшері ASTM A179, ASTM A109 Temp No 4/5, ASTM A179, ASTM A395 және 1% және 2,25% Cr болаттар сияқты коррозия үлгілерінде байқалды. коррозияның ерте кезеңі (1 ай және 3 ай, 7c-h сурет). Уақыт өте келе Dechloromonas үлесі төмендеді, бұл протеобактериялардың азаюына сәйкес келді (6-сурет). Сонымен қатар, коррозияға ұшырамаған үлгілердегі биофильмдердегі Дехлоромонастардың үлесі <1% құрайды. Сонымен қатар, коррозияға ұшырамаған үлгілердегі биофильмдердегі Дехлоромонастардың үлесі <1% құрайды. Кроме того, доля Dechloromonas в биоопленках на некорродированных образцах составляет <1%. Сонымен қатар, тот баспаған үлгілердегі биофильмдердегі Дехлоромонастардың үлесі <1% құрайды.此外，未腐蚀样品的生物膜中脱氯单胞菌的比例<1%。此外，未腐蚀样品的生物膜中脱氯单胞菌的比例 < 1% Кроме того, доля Dechloromonas в биопленке некорродированных образцовпен <1%. Сонымен қатар, тот баспаған үлгілердің биоқабықшасындағы Dechloromonas үлесі <1% құрады.Сондықтан коррозия өнімдерінің ішінде Dechloromonas коррозияның бастапқы кезеңінде айтарлықтай байытылған.
Керісінше, ASTM A179, ASTM A109 шыңдалған №4/5, ASTM A179, ASTM A395 және 1% және 2,25% Cr болаттарда SRB Desulfovibrio түрлерінің үлесі 14 және 22 айдан кейін өсті (Cурет 7c–h). Десульфофибрион коррозияның бастапқы кезеңдерінде, су үлгілерінде (7а, б-сурет) және коррозияға ұшырамаған биофильмдерде (7ж, j-сурет) өте төмен болды немесе анықталмады. Бұл Десульфовибрионың коррозияның бастапқы кезеңдерінде коррозияға әсер етпейтініне қарамастан, қалыптасқан коррозия өнімдерінің ортасын жақсы көретінін қатты көрсетеді.
Geobacter және Geothrix сияқты Fe(III) қалпына келтіретін бактериялар (RRB) коррозияның орта сатыларында (6 және 14 ай) коррозия өнімдерінен табылды, бірақ оларда коррозияның кеш (22 ай) кезеңдерінің үлесі жоғары. салыстырмалы түрде төмен (сурет 7c, eh). Fe(II) тотығу қасиеттері бар Sideroxydans тұқымдасы ұқсас мінез-құлық көрсетті (7f-сурет), сондықтан FeOB, IRB және SRB үлесі коррозияға ұшыраған үлгілерде ғана жоғары болды. Бұл осы микробтық қауымдастықтардағы өзгерістер коррозиялық прогрессиямен байланысты екенін көрсетеді.
9% Cr 3, 14 және 22 айдан кейін коррозияға ұшыраған болатта күкіртті тотықтырғыш қасиеттерін көрсете алатын Beggiatoacea тұқымдасының өкілдерінің жоғары үлесі (8,5–19,6%), ал сидероксиданттар (8,4–13,7%) байқалды (1-сурет). ). 7i) Сонымен қатар, Thiomonas, күкіртті тотықтырғыш бактерия (SOB) 3 және 14 айда көбірек (3,4% және 8,8%) табылды. Керісінше, 6 айлық тот баспаған үлгілерде нитраттарды төмендететін Nitrospira бактериялары (12,9%) байқалды. Тот баспайтын болаттан жасалған биопленкаларда да суға батырғаннан кейін Nitrospira үлесінің жоғарылауы байқалды (7j,k-сурет). Осылайша, 1 және 6 айлық тот баспаған 9% Cr болаттардың микробтық қауымдастықтары тот баспайтын болаттан жасалған биофильмдердегілерге ұқсас болды. Сонымен қатар, 3, 14 және 22 айларда коррозияға ұшыраған 9% Cr болаттың микробтық қауымдастықтары көміртекті және төмен хромды болаттар мен шойынның коррозия өнімдерінен ерекшеленді.
Коррозияның дамуы әдетте тұщы суда теңіз суына қарағанда баяу жүреді, өйткені хлорид иондарының концентрациясы металдың коррозиясына әсер етеді. Дегенмен, кейбір тот баспайтын болаттар тұщы су ортасында коррозияға ұшырауы мүмкін38,39. Бұған қоса, MIC бастапқыда күдіктенді, өйткені бұл зерттеуде пайдаланылған тұщы су бассейнінде бұрын тот басқан материал байқалған. Ұзақ мерзімді батыру зерттеулерінде коррозияның әртүрлі формалары, микробтық қауымдастықтың үш түрі және коррозия өнімдеріндегі микробтық қауымдастықтың өзгеруі байқалды.
Бұл зерттеуде қолданылатын тұщы су ортасы салыстырмалы түрде тұрақты химиялық құрамы бар және су температурасының маусымдық өзгеруі 9-дан 23 °C-қа дейін өзгеретін өзеннен алынған техникалық суға арналған жабық резервуар болып табылады. Сондықтан су үлгілеріндегі микробтық қауымдастықтың маусымдық ауытқуы температураның өзгеруімен байланысты болуы мүмкін. Сонымен қатар, бассейн суындағы микробтық қауымдастық кіріс судағынан біршама өзгеше болды (Cурет 5b). Бассейндегі су толып кетуіне байланысты үнемі ауыстырылып отырады. Демек, DO тіпті бассейн беті мен түбі арасындағы аралық тереңдікте де ~8,2 ppm деңгейінде қалды. Керісінше, тұнбаның ортасы анаэробты болуы керек, өйткені ол шөгіп, су қоймасының түбінде қалады және ондағы микробтық флора (мысалы, СРП) судағы микробтық флорадан да ерекшеленуі керек (6-сурет). Бассейндегі купондар шөгінділерден әлдеқайда алыс болғандықтан, олар аэробты жағдайда батыру зерттеулері кезінде ғана тұщы суға ұшырады.
Жалпы коррозия көміртекті болатта, төмен хромды болатта және шойында тұщы су ортасында болады (1-сурет), себебі бұл материалдар коррозияға төзімді емес. Алайда абиотикалық тұщы су жағдайында коррозия жылдамдығы (0,13 мм жыл-1) алдыңғы зерттеулерге қарағанда жоғары болды40 (0,04 мм жыл-1) және микроорганизмдер болған кезде коррозия жылдамдығымен (0,02–0,76 мм жыл-1) салыстырмалы болды 1) Тұщы су жағдайларына ұқсас40,41,42. Бұл жеделдетілген коррозия жылдамдығы MIC сипаттамасы болып табылады.
Сонымен қатар, 22 ай батырудан кейін коррозия өнімдері астында бірнеше металдарда локализацияланған коррозия байқалды (3-сурет). Атап айтқанда, ASTM A179-да байқалған локализацияланған коррозия жылдамдығы жалпы коррозияға қарағанда шамамен бес есе жылдамырақ. Коррозияның бұл әдеттен тыс түрі және жеделдетілген коррозия жылдамдығы бір нысанда пайда болатын коррозияда да байқалды. Осылайша, осы зерттеуде орындалған батыру тәжірибеде коррозияны көрсетеді.
Зерттелетін металдардың ішінде тоттану тереңдігі >1,2 мм болатын 9% Cr болат ең ауыр коррозияға ұшырады, бұл коррозияның жеделдеуіне және коррозияның қалыптан тыс түріне байланысты MIC болуы мүмкін. Зерттелетін металдардың ішінде тоттану тереңдігі >1,2 мм болатын 9% Cr болат ең ауыр коррозияға ұшырады, бұл коррозияның жеделдеуіне және коррозияның қалыптан тыс түріне байланысты MIC болуы мүмкін. Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррекция с глубиной коррзии> 1,2 мм, что, вероятно, является МИК из-за ускоренной коррекциялар және аномальной формы коррекциялар. Зерттелетін металдардың ішінде 9% Cr болат коррозия тереңдігі >1,2 мм болатын ең ауыр коррозияны көрсетті, бұл үдетілген коррозияға және коррозияның қалыптан тыс түріне байланысты MIC болуы мүмкін.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 кордировала сталь с 9% Cr, с глубиной коррзии >1,2 мм, скорее всего, МИК из-за ускоренных және аномальных формулярлық түзетулер. Зерттелетін металдардың ішінде 9% Cr бар болат тоттану тереңдігі >1,2 мм, коррозияның жеделдетілген және аномальді формаларына байланысты MIC болуы әбден мүмкін.9% Cr болат жоғары температуралық қолданбаларда қолданылатындықтан, оның коррозияға қарсы әрекеті бұрын зерттелген43,44, бірақ бұрын бұл металл үшін MIC хабарланбаған. Гипертермофилдерден басқа көптеген микроорганизмдер жоғары температуралы ортада (>100 °C) белсенді емес болғандықтан, мұндай жағдайларда 9% Cr болаттағы MIC ескерілмеуі мүмкін. Гипертермофилдерден басқа көптеген микроорганизмдер жоғары температурада (>100 °C) белсенді емес болғандықтан, мұндай жағдайларда 9% Cr болаттағы MIC ескерілмеуі мүмкін. Поскольку многие микроорганизмі, гипертермофилов, неактивті высокотемпературной среде (>100 °С), МИК в стали с 9% Cr в таких случаях мүмкін емес. Гипертермофилдерден басқа көптеген микроорганизмдер жоғары температуралы ортада (>100°С) белсенді емес болғандықтан, мұндай жағдайларда 9% Cr болаттағы MIC-ті елемеуге болады.由于除超嗜热菌外，许多微生物在高温环境(>100 °C)中不活跃，因此在这种情况下可以忽略9% Cr 钢中的MIC。 9% Cr 颃(>100 °C) Поскольку многие микроорганизмдер, кроме гипертермофилов, не проявляют белсенді высокотемпературных среда (>100 °С), МПК в стали с 9% Cr в данном случае мүмкін емес. Гипертермофилдерден басқа көптеген микроорганизмдер жоғары температуралы ортада (>100 °C) белсенділік көрсетпейтіндіктен, бұл жағдайда 9% Cr болаттағы MIC ескерілмейді.Дегенмен, орташа температуралық ортада 9% Cr болат пайдаланылғанда, MIC азайту үшін әртүрлі шараларды қолдану қажет.
Түрлі микробтық қауымдастықтар және олардың өзгерістері тоттанбаған материалдың шөгінділерінде және сумен салыстырғанда биопленкалардағы коррозия өнімдерінде байқалды, жеделдетілген коррозиядан басқа (сурет 5-7), бұл коррозияның микрофон екенін дәлелдейді. Рамирес және т.б.13 теңіз микробтық экожүйесінде 6 айдан астам 3 сатылы ауысуды (FeOB => SRB/IRB = > SOB) хабарлайды, мұнда қайталама байытылған SRB өндіретін күкіртсутек ақырында SOB байытуға ықпал етуі мүмкін. Рамирес және т.б.13 6 айдан астам теңіз микробтық экожүйесінде екінші реттік байытылған SRB шығаратын күкіртсутек ақырында SOB байытуға ықпал етуі мүмкін 3 сатылы ауысуды (FeOB => SRB/IRB => SOB) хабарлайды. Ramirez et al.13 сообщают о трехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистема в течение 6 месяцев, когда сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, мүмкін, SOB. Рамирес және т.б.13 теңіз микробтық экожүйесінде 6 айлық кезеңдегі үш сатылы ауысуды (FeOB => SRB/IRB => SOB) хабарлайды, мұнда SRB қайталама байыту нәтижесінде түзілетін күкіртсутек ақырында SOB байытуға үлес қоса алады. 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(FeOBIR => SR) 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 生态 系统 中 的 三 个 月 超过转变 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) ， 兆s ， 兆产生 硫化氢 可能 最终 有助于 sob 的富集。 Ramirez et al.13 сообщили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) морской микробной экосистема в технические 6 месяцев, в котором сероводород, образование в результате втором сероводород SRB, обогощению СОБ. Рамирес және т.б.13 теңіз микробтық экожүйесінде 6 ай ішінде үш сатылы ауысуды (FeOB => SRB/IRB => SOB) хабарлады, онда SRB қайталама байыту нәтижесінде алынған күкіртсутек ақыр соңында SOB байытуға ықпал етуі мүмкін.McBeth және Emerson36 FeOB бастапқы байыту туралы хабарлады. Осыған ұқсас, ерте коррозия фазасында FeOB байыту осы зерттеуде байқалады, бірақ көміртекті және 1% және 2,25% Cr болаттар мен шойындарда байқалатын коррозияның прогрессиясымен микробтық өзгерістер FeOB => IRB = > SRB (сурет 7 және 8). Осыған ұқсас, ерте коррозия фазасында FeOB байыту осы зерттеуде байқалады, бірақ көміртекті және 1% және 2,25% Cr болаттар мен шойындарда байқалатын коррозияның прогрессиясымен микробтық өзгерістер FeOB => IRB => SRB (7 және 8-суреттер). Точно так же в этом исследовании наблюдается обогащение FeOB на ранней стадии жұмысы, бірақ микробные изменения по мере прогрессирования жұмыс істеуі, наблюдаемые в углеродистых және 1% және 2,25% Cr сталях және 2,25% Cr сталях және 2,25%, => IRB = > SRB (7 және 8-тармақтар). Осыған ұқсас, бұл зерттеуде коррозияның ерте сатысында FeOB байыту байқалады, бірақ 22 ай ішінде көміртекті және 1% және 2,25% Cr болаттар мен шойындарда байқалатын коррозия үдемелі микробтық өзгерістер FeOB => IRB => SRB (7 және 8-суреттер).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 鏿2观仅2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（㛼（㛼7 和同样 ， 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 ， 但 碳 和 和 1% 咅2 蒶r 22 个 的 铸铁 中 到 的 微生物 腐蚀 的 进展 而 变化 FEOB => IRB => SRB（图7㒂8） Аналогичным образом, в этом исследовании наблюдалось обогащение FeOB на ранних стадиях жұмыс істеуі, бірақ микробиологиялық жұмыстар, наблюдаемые в углеродистых және 1% және 2,25% Cr сталях және штрих ОБ 2, Feob =B>, SRB (7 және 8-тармақтар). Сол сияқты, бұл зерттеуде коррозияның ерте кезеңдерінде FeOB байытылуы байқалды, бірақ көміртекті және 1% және 2,25% Cr болаттар мен шойындарда 22 ай ішінде байқалған микробиологиялық өзгерістер FeOB => IRB => SRB болды (7 және 8-сурет).SRB сульфат иондарының жоғары концентрациясына байланысты теңіз суы орталарында оңай жиналуы мүмкін, бірақ олардың тұщы су орталарында байытылуы сульфат иондарының төмен концентрацияларына байланысты кешіктіріледі. Теңіз суындағы SRB байыту туралы жиі хабарланды10,12,45.
а Органикалық көміртегі мен азот Fe(II)-тәуелді энергия алмасуы арқылы темір оксиді (қызыл [Dechloromonas sp.] және жасыл [Sideroxydans sp.] жасушалары) және Fe(III) қалпына келтіретін бактериялар (сұр жасушалар [Geothrix sp. және Geobacter sp.]) коррозияның ерте сатысында, содан кейін анаэробты бактериялар және анаэробты бактериялар. микроорганизмдер жинақталған органикалық заттарды тұтыну арқылы коррозияның жетілген кезеңін байытады. b Коррозияға төзімді металдардағы микробтық қауымдастықтардағы өзгерістер. Күлгін, көк, сары және ақ жасушалар сәйкесінше Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea және т.б. тұқымдас бактерияларды білдіреді.
Микробтар қауымдастығындағы өзгерістерге және мүмкін болатын SRB байытуға келетін болсақ, FeOB коррозияның бастапқы кезеңінде өте маңызды және дехлоромоналар өсу энергиясын Fe (II) тотығуынан ала алады. Микроорганизмдер микроэлементтері бар орталарда өмір сүре алады, бірақ олар экспоненциалды түрде өспейді. Дегенмен, осы зерттеуде пайдаланылған шөгу бассейні ағыны 20 м3/сағ болатын, бейорганикалық иондары бар микроэлементтерді үздіксіз қамтамасыз ететін толып жатқан бассейн болып табылады. Коррозияның бастапқы кезеңдерінде көміртекті болаттан және шойыннан темір иондары бөлінеді, ал FeOB-тер (мысалы, Дехлоромонас) оларды энергия көзі ретінде пайдаланады. Жасушалардың өсуіне қажетті көміртегі, фосфат және азоттың іздік мөлшері технологиялық суда органикалық және бейорганикалық заттар түрінде болуы керек. Сондықтан бұл тұщы су ортасында FeOB бастапқыда көміртекті болат және шойын сияқты металл беттерде байытылған. Кейіннен IRB органикалық заттар мен темір оксидтерін энергия көздері және терминалдық электрон акцепторлары ретінде өсіріп, пайдалана алады. Жетілген коррозия өнімдерінде FeOB және IRB метаболизмі есебінен азотпен байытылған анаэробты жағдайлар жасалуы керек. Сондықтан SRB тез өсіп, FeOB және IRB алмастыра алады (8а-сурет).
Жақында Tang et al. темірден микробтарға тікелей электронның берілуіне байланысты тұщы су орталарында Geobacter ferroreducens-пен тот баспайтын болат коррозиясы туралы хабарлады46. EMIC ескере отырып, EET қасиеттері бар микроорганизмдердің үлесі өте маңызды. SRB, FeOB және IRB осы зерттеудегі коррозия өнімдеріндегі негізгі микробтық түрлер болып табылады, олар EET сипаттамаларына ие болуы керек. Сондықтан бұл электрохимиялық белсенді микроорганизмдер EET арқылы коррозияға ықпал ете алады, ал олардың қауымдастығының құрамы коррозия өнімдері пайда болған сайын әртүрлі иондық түрлердің әсерінен өзгереді. Керісінше, 9% Cr болатын болаттағы микробтық қауымдастық басқа болаттардан ерекшеленді (8б-сурет). 14 айдан кейін FeOB байытудан басқа Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea және Thiomonas сияқты байытылды (7i-сурет). Бұл өзгеріс көміртекті болат сияқты басқа коррозиялық материалдардан айтарлықтай ерекшеленеді және коррозия кезінде еріген хромға бай иондар әсер етуі мүмкін. Тиомонастың күкіртті тотықтырғыш қасиеттері ғана емес, сонымен қатар Fe (II) тотықтырғыш қасиеттері, EET жүйесі және ауыр металдарға төзімділігі бар48,49. Оларды Fe(II) тотығу белсенділігі және/немесе металл электрондарының тікелей тұтынуы есебінен байытуға болады. Алдыңғы зерттеуде үзіліссіз биофильмді бақылау жүйесін қолдану арқылы Cu биопленкаларында Beggiatoacea салыстырмалы жоғары көптігі байқалды, бұл бұл бактериялардың Cu және Cr сияқты улы металдарға төзімді болуы мүмкін екенін көрсетеді. Дегенмен, Beggiatoacea бұл ортада өсу үшін қажет энергия көзі белгісіз.
Бұл зерттеу тұщы су ортасында коррозия кезінде микробтық қауымдастықтардағы өзгерістер туралы хабарлайды. Бір ортада микробтық қауымдастықтар металдың түрі бойынша әр түрлі болды. Сонымен қатар, біздің нәтижелеріміз коррозияның ерте кезеңдерінде FeOB маңыздылығын растайды, өйткені темірге тәуелді микробтық энергия алмасуы SRB сияқты басқа микроорганизмдер қолайлы қоректік заттарға бай ортаның қалыптасуына ықпал етеді. Тұщы су орталарында MIC азайту үшін FeOB және IRB байыту шектелуі керек.
Осы зерттеуде тоғыз метал қолданылды және 50 × 20 × 1–5 мм блоктарға өңделді (ASTM 395 болат және 1%, 2,25% және 9% Cr үшін қалыңдығы: 5 мм; ASTM A283 және ASTM A179 үшін қалыңдығы: 3 мм). мм; ASTM A109 Temper 4/5 және 304 және 316 типті баспайтын болат, қалыңдығы: 1 мм), екі 4 мм тесігі бар. Хромды болаттар тегістеу қағазымен жылтыратылды, ал басқа металдар 600 гритті тегістеуішпен жылтыратылды. Барлық үлгілер 99,5% этанолмен ультрадыбыспен өңделген, кептірілген және өлшенген. Әр металдың он үлгісі коррозия жылдамдығын есептеу және микробиома талдауы үшін пайдаланылды. Әрбір үлгі PTFE таяқшаларымен және аралықтарымен баспалдақпен бекітілді (φ 5 × 30 мм, қосымша сурет 2).
Бассейннің көлемі 1100 текше метр, тереңдігі шамамен 4 метр. Судың түсуі 20 м3 сағ-1 болды, ағыны босатылды, су сапасы маусымдық өзгермеді (қосымша 3-сурет). Үлгі сатысы резервуардың ортасында ілулі тұрған 3 м болат сымға түсіріледі. 1, 3, 6, 14 және 22 айда бассейннен екі баспалдақ жинағы шығарылды. Бір баспалдақтың үлгілері салмақ жоғалтуды өлшеу және коррозия жылдамдығын есептеу үшін пайдаланылды, ал басқа баспалдақтың үлгілері микробиома талдауы үшін пайдаланылды. Суға батыру цистернасындағы еріген оттегі еріген оттегі сенсорын (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Огайо, АҚШ) пайдаланып, жер беті мен түбіне жақын, сондай-ақ ортасында өлшенді.
Үлгілердегі коррозия өнімдері мен биофильмдер пластик қырғышпен сүрту немесе мақта тампонымен сүрту арқылы жойылды, содан кейін ультрадыбыстық ваннаны қолдану арқылы 99,5% этанолда тазартылды. Содан кейін үлгілер ASTM G1-0351 сәйкес Кларк ерітіндісіне батырылды. Барлық үлгілер кептіру аяқталғаннан кейін өлшенді. Әрбір үлгі үшін коррозия жылдамдығын (мм/жыл) келесі формула арқылы есептеңіз:
мұндағы K – тұрақты шама (8,76 × 104), Т – экспозиция уақыты (сағ), А – жалпы бетінің ауданы (см2), W – массаның жоғалуы (г), D – тығыздық (г см–3).
Үлгілерді өлшегеннен кейін 3D өлшейтін лазерлік микроскоп (LEXT OLS4000, Olympus, Токио, Жапония) көмегімен бірнеше үлгілердің 3D кескіндері алынды.
Жіберу уақыты: 20 қараша 2022 ж
