Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рақмет. Сіз шектеулі CSS қолдауы бар браузер нұсқасын пайдаланып жатырсыз. Ең жақсы тәжірибе алу үшін жаңартылған браузерді пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer бағдарламасында үйлесімділік режимін өшіріңіз). Сонымен қатар, үздіксіз қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильдерсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Бір уақытта 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 соңындағы сырғытпа түймелерін пайдаланыңыз.
Тұщы су ортасында көміртекті және тот баспайтын болаттардың жеделдетілген коррозиясы жиі байқалады. Мұнда болаттың тоғыз маркасын пайдаланып, 22 айлық тұщы су ыдысына сүңгу зерттеуі жүргізілді. Көміртекті және хромды болаттар мен шойында жеделдетілген коррозия байқалды, ал тот баспайтын болатта 22 айдан кейін де көрінетін коррозия байқалмады. Микробтық қауымдастықты талдау жалпы коррозия кезінде Fe(II)-тотықтырғыш бактериялар коррозияның ерте сатысында, Fe(III)-тотықсыздандырғыш бактериялар коррозияның даму сатысында, ал сульфат-тотықсыздандырғыш бактериялар өнім коррозиясының соңғы сатысында коррозия сатысында байытылғанын көрсетті. Керісінше, Beggiatocaea бактериялары жергілікті коррозияға ұшыраған 9% Cr болатын болатта ерекше көп болды. Микробтық қауымдастықтардың бұл құрамы су мен түбіндегі шөгінді үлгілеріндегіден де ерекшеленді. Осылайша, коррозия дамыған сайын микробтық қауымдастық күрт өзгерістерге ұшырайды, ал темірге тәуелді микробтық энергия алмасуы басқа микроорганизмдерді байыта алатын орта жасайды.
Металдар рН, температура және ион концентрациясы сияқты әртүрлі физикалық және химиялық қоршаған орта факторларына байланысты тозып, коррозияға ұшырауы мүмкін. Қышқылдық жағдайлар, жоғары температура және хлорид концентрациясы металдардың коррозиясына әсіресе әсер етеді1,2,3. Табиғи және салынған ортадағы микроорганизмдер көбінесе металдардың тозуы мен коррозиясына әсер етеді, бұл микробтық коррозияда (MIC) көрінеді4,5,6,7,8. MIC көбінесе үй ішіндегі құбырлар мен сақтау цистерналары сияқты орталарда, металл жарықтарында және топырақта кездеседі, онда ол кенеттен пайда болып, тез дамиды. Сондықтан MIC-терді бақылау және ерте анықтау өте қиын, сондықтан MIC талдауы әдетте коррозиядан кейін жүргізіледі. Коррозия өнімдерінде сульфатты тотықсыздандыратын бактериялар (SRB) жиі кездесетін көптеген MIC жағдайларын зерттеу туралы хабарланған9,10,11,12,13. Дегенмен, SRB коррозияның басталуына ықпал ететіні белгісіз, себебі оларды анықтау коррозиядан кейінгі талдауға негізделген.
Жақында йод тотықтыратын бактериялардан басқа, темірді ыдырататын SRB14, метаногендер15,16,17, нитрат тотықсыздандыратын бактериялар18, темірді тотықтыратын бактериялар19 және ацетогендер20 сияқты әртүрлі темірді ыдырататын микроорганизмдер туралы хабарланды. Анаэробты немесе микроаэробты зертханалық жағдайларда олардың көпшілігі нөлдік валентті темір мен көміртекті болатты коррозияға ұшыратады. Сонымен қатар, олардың коррозия механизмдері темірді коррозиялайтын метаногендер мен SRB-лар жасушадан тыс гидрогеназалар мен мультигемдік цитохромдарды пайдаланып нөлдік валентті темірден электрондарды жинау арқылы коррозияны күшейтетінін көрсетеді22,23. MIC екі түрге бөлінеді: (i) микробтық жолмен өндірілген түрлермен жанама коррозия болып табылатын химиялық MIC (CMIC) және (ii) металлдың электрондарының сарқылуымен тікелей коррозия болып табылатын электрлік MIC (EMIC)24. Жасушадан тыс электрон тасымалымен (EET) жеңілдетілген EMIC үлкен қызығушылық тудырады, себебі EET қасиеттері бар микроорганизмдер EET емес микроорганизмдерге қарағанда жылдам коррозияны тудырады. Анаэробты жағдайларда CMIC жылдамдығын шектейтін реакциясы протонды тотықсыздандыру (H+) арқылы H2 өндірісі болса, EMIC H2 өндірісіне тәуелсіз EET метаболизмі арқылы жүреді. Әртүрлі микроорганизмдердегі EET механизмі микробтық жасушалық отынның өнімділігімен және электробиосинтезбен байланысты25,26,27,28,29. Бұл коррозиялық микроорганизмдердің өсіру жағдайлары табиғи ортадағыдан өзгеше болғандықтан, бұл байқалған микробтық коррозия процестері іс жүзінде коррозияны көрсететіні белгісіз. Сондықтан, табиғи ортада осы коррозиялық микроорганизмдер тудыратын MIC механизмін байқау қиын.
ДНҚ секвенирлеу технологиясының дамуы табиғи және жасанды ортадағы микробтық қауымдастықтардың егжей-тегжейлі зерттеуін жеңілдетті, мысалы, микробтық экология саласында жаңа буын секвенсерлерін пайдалана отырып, 16S рРНҚ генінің тізбегіне негізделген микробтық профильдеу қолданылды30,31. ,32. Топырақ және теңіз орталарындағы микробтық қауымдастықтарды егжей-тегжейлі сипаттайтын көптеген MIC зерттеулері жарияланды13,33,34,35,36. SRB-дан басқа, топырақ орталарындағы көміртекті және мыс құрамдас болаттарда коррозия үлгілеріндегі, мысалы, Gallionella spp. және Dechloromonas spp. сияқты FeOB сияқты Fe(II)-тотықтырғыш (FeOB) және нитрификациялайтын бактериялардың және Nitrospira сияқты нитрификациялайтын бактериялардың байытылғаны туралы да хабарланды33. Сол сияқты, теңіз ортасында көміртекті болатта бірнеше апта бойы Zetaproteobacteria және Betaproteobacteria кластарына жататын темір тотықтырғыш бактериялардың тез колонизациясы байқалды36. Бұл деректер осы микроорганизмдердің коррозияға қосқан үлесін көрсетеді. Дегенмен, көптеген зерттеулерде ұзақтығы мен эксперименттік топтар шектеулі, және коррозия кезіндегі микробтық қауымдастықтардың динамикасы туралы аз мәлімет бар.
Мұнда біз көміртекті болаттың, хромды болаттың, тот баспайтын болаттың және шойынның МИК оқиғаларының тарихы бар аэробты тұщы су ортасында иммерсиялық зерттеулерді қолдана отырып зерттейміз. Үлгілер 1, 3, 6, 14 және 22 айда алынды және әрбір металл мен микробтық компоненттің коррозия жылдамдығы зерттелді. Біздің нәтижелеріміз коррозия кезіндегі микробтық қауымдастықтардың ұзақ мерзімді динамикасы туралы түсінік береді.
1-кестеде көрсетілгендей, бұл зерттеуде тоғыз металл пайдаланылды. Әр материалдың он үлгісі тұщы су бассейніне батырылды. Өндірістік судың сапасы келесідей: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, лайлылық 1 ppm және рН 7,4. Сынама алу сатысының төменгі жағындағы еріген оттегінің (DO) концентрациясы шамамен 8,2 ppm болды, ал судың температурасы маусымдық түрде 9-дан 23°C-қа дейін болды.
1-суретте көрсетілгендей, ASTM A283, ASTM A109 шарты №4/5, ASTM A179 және ASTM A395 шойын орталарында 1 ай батырылғаннан кейін, көміртекті болат бетінде жалпы коррозия түрінде қоңыр коррозия өнімдері байқалды. Бұл үлгілердің салмақ жоғалтуы уақыт өте келе артты (1-қосымша кесте) және коррозия жылдамдығы жылына 0,13–0,16 мм болды (2-сурет). Сол сияқты, жалпы коррозия Cr мөлшері аз (1% және 2,25%) және коррозия жылдамдығы шамамен 0,13 мм/жыл болатын болаттарда байқалды (1 және 2-суреттер). Керісінше, 9% Cr бар болат тығыздағыштармен пайда болған саңылауларда пайда болатын локализацияланған коррозияны көрсетеді. Бұл үлгінің коррозия жылдамдығы жылына шамамен 0,02 мм құрайды, бұл жалпы коррозиясы бар болатқа қарағанда айтарлықтай төмен. Керісінше, 304 және 316 типті тот баспайтын болаттар көрінетін коррозияны көрсетпейді, коррозия жылдамдығы <0,001 мм у−1 құрайды. Керісінше, 304 және 316 типті тот баспайтын болаттар көрінетін коррозияны көрсетпейді, үдеу жылдамдығы <0,001 мм у−1 деп бағаланады. 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, коррозия жылдамдығы жылына <0,001 мм құрайды.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
Қақтан тазарту алдында және кейін әрбір үлгінің (биіктігі 50 мм × ені 20 мм) макроскопиялық суреттері 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, 4/5 шарты; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, болат 1% Cr; 3C болат, 2,25% Cr болат; болат 9C, болат 9% Cr; S6, 316 тот баспайтын болат; S8, 304 типті тот баспайтын болат.
Коррозия жылдамдығы салмақ жоғалту және 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 тот баспайтын болат; S8, 304 типті тот баспайтын болат.
1-суретте көміртекті болаттың, аз хромды болаттың және шойынның коррозия өнімдері 3 ай бойы батырылғаннан кейін одан әрі дамитыны көрсетілген. Жалпы коррозия жылдамдығы 22 айдан кейін біртіндеп жылына 0,07 ~ 0,08 мм-ге дейін төмендеді (2-сурет). Сонымен қатар, 2,25% хромды болаттың коррозия жылдамдығы басқа коррозияланған үлгілерге қарағанда сәл төмен болды, бұл хромның коррозияны тежейтінін көрсетеді. ASTM A179 стандартына сәйкес, жалпы коррозиядан басқа, 22 айдан кейін шамамен 700 мкм коррозия тереңдігінде жергілікті коррозия байқалды (3-сурет). Коррозия тереңдігі мен батыру уақытын пайдаланып есептелген жергілікті коррозия жылдамдығы жылына 0,38 мм құрайды, бұл жалпы коррозиядан шамамен 5 есе жылдам. ASTM A395 қорытпасының коррозия жылдамдығын бағаламауға болады, себебі коррозия өнімдері 14 немесе 22 ай суға батырылғаннан кейін қақты толығымен кетірмейді. Дегенмен, айырмашылық минималды болуы керек. Сонымен қатар, коррозияланған аз хромды болатта көптеген ұсақ шұңқырлар байқалды.
3D көру лазерлік микроскопын пайдаланып, максималды тереңдікте ASTM A179 және 9% Cr болатының толық кескіні (масштабты жолақ: 10 мм) және локализацияланған коррозиясы (масштабты жолақ: 500 мкм). Толық кескіндегі қызыл шеңберлер өлшенген локализацияланған коррозияны көрсетеді. Артқы жағынан 9% Cr болаттың толық көрінісі 1-суретте көрсетілген.
2-суретте көрсетілгендей, 9% Cr бар болат үшін 3-14 ай ішінде коррозия байқалмады, ал коррозия жылдамдығы іс жүзінде нөлге тең болды. Дегенмен, 22 айдан кейін жергілікті коррозия байқалды (3-сурет), салмақ жоғалту арқылы есептелген коррозия жылдамдығы 0,04 мм/жыл болды. Жергілікті коррозияның максималды тереңдігі 1260 мкм, ал коррозия тереңдігі мен батыру уақытын (22 ай) пайдаланып есептелген жергілікті коррозия жылдамдығы 0,68 мм/жыл. Коррозияның нақты басталу нүктесі белгісіз болғандықтан, коррозия жылдамдығы жоғарырақ болуы мүмкін.
Керісінше, тот баспайтын болатта 22 ай батырылғаннан кейін де көрінетін коррозия байқалмады. Қақтан тазарту алдында бетінде бірнеше қоңыр бөлшектер байқалғанымен (1-сурет), олар әлсіз жабысқан және коррозия өнімдері емес еді. Қақ жойылғаннан кейін металл тот баспайтын болат бетінде қайта пайда болатындықтан, коррозия жылдамдығы іс жүзінде нөлге тең.
Металл беттеріндегі, судағы және шөгінділердегі коррозия өнімдері мен биоүлбірлердегі микробтық қауымдастықтардың уақыт өте келе айырмашылықтары мен динамикасын түсіну үшін ампликонды секвенирлеу жүргізілді. Барлығы 4 160 012 оқу алынды, олардың диапазоны 31 328-ден 124 183-ке дейін болды.
Су қабылдағыштар мен тоғандардан алынған су үлгілерінің Шеннон индекстері 5,47-ден 7,45-ке дейін болды (4a-сурет). Қайта өңделген өзен суы өнеркәсіптік су ретінде пайдаланылатындықтан, микробтық қауымдастық маусымдық түрде өзгеруі мүмкін. Керісінше, түбіндегі шөгінді үлгілерінің Шеннон индексі шамамен 9 болды, бұл су үлгілеріне қарағанда айтарлықтай жоғары. Сол сияқты, су үлгілерінде есептелген Chao1 индекстері төмен болды және шөгінді үлгілеріне қарағанда операциялық таксономиялық бірліктер (OTU) байқалды (4b, c-сурет). Бұл айырмашылықтар статистикалық тұрғыдан маңызды (Туки-Крамер сынағы; p-мәндері < 0,01, 4d-сурет), бұл шөгінді үлгілеріндегі микробтық қауымдастықтардың су үлгілеріндегіге қарағанда күрделірек екенін көрсетеді. Бұл айырмашылықтар статистикалық тұрғыдан маңызды (Туки-Крамер сынағы; p-мәндері < 0,01, 4d-сурет), бұл шөгінді үлгілеріндегі микробтық қауымдастықтардың су үлгілеріндегіге 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 тұрғыдан маңызды (Туки-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 тұрғыдан маңызды болды (Туки-Крамер сынағы; p-мәні <0,01, 4d-сурет), бұл шөгінді үлгілеріндегі микробтық қауымдастықтардың су үлгілеріне қарағанда күрделірек екенін көрсетеді.Тасып жатқан бассейндегі су үнемі жаңарып отыратындықтан және шөгінділер механикалық бұзылусыз бассейннің түбіне шөгетіндіктен, микробтық әртүрліліктегі бұл айырмашылық бассейндегі экожүйені көрсетуі керек.
a Шеннон индексі, b Бақыланған операциялық таксономиялық бірлік (OTU), және c Chao1 сіңіру индексі (n=6) және бассейн (n=5) Су, шөгінді (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) және 9% (9 C: n = 5) Cr-болаттар, сондай-ақ 316 типті (S6: n = 5) және -304 (S8: n = 5) тот баспайтын болаттар қорап тәрізді және мұрт тәрізді диаграммалар ретінде көрсетілген. d ANOVA және Tukey-Kramer көптік салыстыру сынақтары арқылы алынған Шеннон және Chao1 индекстері үшін p-мәндері. Қызыл фондар p-мәндері < 0,05 болатын жұптарды білдіреді. Қызыл фондар p-мәндері < 0,05 болатын жұптарды білдіреді. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Қызыл фондар 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 фондар p-мәндері <0,05 болатын жұптарды білдіреді.Қораптың ортасындағы сызық, қораптың жоғарғы және төменгі жағы және мұрттылар медиананы, 25-ші және 75-ші процентильдерді, сондай-ақ минималды және максималды мәндерді білдіреді.
Көміртекті болат, хромы аз болат және шойын бойынша Шеннон индекстері су үлгілеріне ұқсас болды (4a-сурет). Керісінше, тот баспайтын болат үлгілерінің Шеннон индекстері коррозияға ұшыраған болаттарға қарағанда айтарлықтай жоғары (p-мәндері < 0,05, 4d-сурет) және шөгінділердің көрсеткіштеріне ұқсас. Керісінше, тот баспайтын болат үлгілерінің Шеннон индекстері 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 болат үлгілерінің Шеннон индекстері коррозияға ұшыраған болаттарға қарағанда айтарлықтай жоғары (p-мәндері < 0,05, 4d-сурет) және кен орындарының индекстеріне 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 болат үлгілерінің Шеннон индексі коррозияланған болатқа қарағанда айтарлықтай жоғары болды (p мәні < 0,05, 4d сурет), кен орны да солай болды.Керісінше, 9% Cr бар болаттар үшін Шеннон индексі 6,95-тен 9,65-ке дейін болды. Бұл мәндер 1 және 3 айдағы коррозияға ұшырамаған үлгілерде 6, 14 және 22 айдағы коррозияға ұшыраған үлгілерге қарағанда әлдеқайда жоғары болды (4a-сурет). Сонымен қатар, 9% Cr болаттарының Chao1 индекстері мен байқалған OTU-лары коррозияға ұшыраған және су үлгілеріне қарағанда жоғары және коррозияға ұшырамаған және шөгінді үлгілеріне қарағанда төмен (4b, c сурет), және айырмашылықтар статистикалық тұрғыдан маңызды (p-мәндері < 0,01, 4d сурет). Сонымен қатар, 9% Cr болаттарының Chao1 индекстері мен байқалған OTU-лары коррозияға ұшыраған және су үлгілеріне қарағанда жоғары және коррозияға ұшырамаған және шөгінді үлгілеріне қарағанда төмен (4b, c сурет), және айырмашылықтар статистикалық тұрғыдан маңызды (p-мәндері < 0,01, 4d сурет).Сонымен қатар, 9% Cr бар болаттардың Chao1 және байқалған OTU коррозияға ұшыраған және сулы үлгілерге қарағанда жоғары және коррозияға ұшырамаған және шөгінді үлгілерге қарағанда төмен (4b, c суреттер), және айырмашылықтар статистикалық тұрғыдан 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 байқалған 9% Cr болаттың OTU коррозияға ұшыраған және сулы үлгілерге қарағанда жоғары және коррозияға ұшырамаған және шөгінді үлгілерге қарағанда төмен болды (4b,c суреттер), және айырмашылық статистикалық тұрғыдан маңызды болды (p-мәні < 0,01, 4d сурет).Бұл нәтижелер коррозия өнімдеріндегі микробтық әртүрліліктің коррозияланбаған металдардағы биоүлбірлерге қарағанда төмен екенін көрсетеді.
5a-суретте барлық үлгілер үшін UniFrac өлшенбеген қашықтығына негізделген негізгі координаталық талдау (PCoA) графигі көрсетілген, үш негізгі кластер байқалған. Су үлгілеріндегі микробтық қауымдастықтар басқа қауымдастықтардан айтарлықтай ерекшеленді. Шөгінділердегі микробтық қауымдастықтарға тот баспайтын болат қауымдастықтары да кірді, ал олар коррозия үлгілерінде кең таралған. Керісінше, 9% Cr бар болат картасы коррозияланбаған және коррозияланған кластерлерге бөлінген. Демек, металл беттеріндегі және коррозия өнімдеріндегі микробтық қауымдастықтар судағылардан айтарлықтай ерекшеленеді.
Барлық үлгілердегі (a), судағы (b) және металдардағы (c) салмақталмаған UniFrac қашықтықтарына негізделген негізгі координаталық талдау (PCoA) графигі. Әр кластер шеңберлермен белгіленген. Траекториялар іріктеу кезеңдерін тізбектей байланыстыратын сызықтармен 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, 4/5 шарты; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, болат 1% Cr; 3C болат, 2,25% Cr болат; болат 9C, болат 9% Cr; S6, 316 тот баспайтын болат; S8, 304 типті тот баспайтын болат.
Хронологиялық ретпен орналастырылған кезде, су үлгілерінің PCoA графиктері дөңгелек орналасуда болды (5b-сурет). Бұл циклдік ауысу маусымдық өзгерістерді көрсетуі мүмкін.
Сонымен қатар, металл үлгілерінің PCoA графиктерінде тек екі кластер (коррозияланған және коррозияланбаған) байқалды, мұнда (9% хромды болаттан басқа) микробтық қауымдастықтың 1 айдан 22 айға дейін ығысуы да байқалды (5c-сурет). Сонымен қатар, коррозияланған үлгілердегі ауысулар коррозияланбаған үлгілерге қарағанда үлкен болғандықтан, микробтық қауымдастықтардың өзгеруі мен коррозияның дамуы арасында корреляция болды. 9% Cr бар болат үлгілерінде микробтық қауымдастықтардың екі түрі анықталды: тот баспайтын болаттың жанында орналасқан 1 және 6 айлық нүктелер және коррозияланған болатқа жақын нүктелерде орналасқан басқалары (3, 14 және 22 ай). 6 айда ДНҚ алу үшін пайдаланылған 1 айлық және купондар коррозияланбады, ал 3, 14 және 22 айлық купондар коррозияға ұшырады (қосымша 1-сурет). Сондықтан, коррозияға ұшыраған үлгілердегі микробтық қауымдастықтар судағы, шөгіндідегі және коррозияланбаған үлгілердегіден өзгеше болды және коррозия дамыған сайын өзгерді.
Су үлгілерінде байқалған микробтық қауымдастықтардың негізгі түрлері Proteobacteria (30,1–73,5%), Bacteroidetes (6,3–48,6%), Planctomycetota (0,4–19,6%) және Actinobacteria (0–17,7%) болды, олардың салыстырмалы саны үлгіден үлгіге өзгеріп отырды (6-сурет), мысалы, тоған суындағы Bacteroidetes салыстырмалы саны абстрактілі суға қарағанда жоғары болды. Бұл айырмашылыққа судың толып кету ыдысында болу уақыты әсер етуі мүмкін. Бұл түрлері түбіндегі шөгінді үлгілерінде де байқалды, бірақ олардың салыстырмалы саны су үлгілеріндегіден айтарлықтай ерекшеленді. Сонымен қатар, Acidobacteriota (8,7–13,0%), Chloroflexi (8,1–10,2%), Nitrospirota (4,2–4,4%) және Desulfobacterota (1,5–4,4%) салыстырмалы мөлшері су үлгілеріне қарағанда жоғары болды. Desulfobacterota түрлерінің барлығы дерлік SRB37 болғандықтан, шөгіндідегі орта анаэробты болуы керек. Desulfobacterota коррозияға әсер етуі мүмкін болса да, қауіп өте төмен болуы керек, себебі олардың бассейн суындағы салыстырмалы мөлшері <0,04% құрайды. Desulfobacterota коррозияға әсер етуі мүмкін болса да, қауіп өте төмен болуы керек, себебі олардың бассейн суындағы салыстырмалы мөлшері <0,04% құрайды. Desulfobacterota, возможно, влияют на развития, риску должен быть чрезвичайно азким, поскольку үлкен относительное содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Desulfobacterota коррозияға әсер етуі мүмкін болса да, қауіп өте төмен болуы керек, себебі олардың бассейн суындағы салыстырмалы мөлшері <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, себебі олардың бассейн суындағы салыстырмалы мөлшері <0,04% құрайды.
RW және Air сәйкесінше су қабылдағыштан және бассейннен алынған су үлгілерін білдіреді. Шөгінді-C, -E, -W - бассейн түбінің ортасынан, сондай-ақ шығыс және батыс жақтарынан 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, 4/5 шарты; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, болат 1% Cr; 3C болат, 2,25% Cr болат; 9C болат, болат 9% Cr; S6, 316 тот баспайтын болат; S8, 304 типті тот баспайтын болат.
Тұқым деңгейінде Trichomonadaceae тұқымдасына жататын жіктелмеген бактериялардың, сондай-ақ Neosphingosine, Pseudomonas және Flavobacterium бактерияларының барлық маусымдарда сәл жоғары үлесі (6–19%) байқалды. Негізгі құрамдас бөліктер ретінде олардың үлесі әртүрлі (1-сурет). . 7a және b). Салаларда Flavobacterium, Pseudovibrio және Rhodoferrobacter бактерияларының салыстырмалы саны тек қыста ғана жоғары болды. Сол сияқты, бассейннің қысқы суында Pseudovibrio және Flavobacterium бактерияларының жоғары мөлшері байқалды. Осылайша, су үлгілеріндегі микробтық қауымдастықтар жыл мезгіліне байланысты өзгеріп отырды, бірақ зерттеу кезеңінде күрт өзгерістерге ұшырамады.
a Бассейн суы, 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 Type-316 және тот баспайтын болат K-304.
Барлық үлгілердегі негізгі құрамдас бөліктер протеобактериялар болды, бірақ олардың коррозия дамыған сайын коррозияға ұшыраған үлгілердегі салыстырмалы мөлшері төмендеді (6-сурет). ASTM A179, ASTM A109 Temp № 4/5, ASTM A179, ASTM A395 үлгілерінде және 1% және 2,25% Cr үлгілерінде протеобактериялардың салыстырмалы мөлшері сәйкесінше 89,1%, 85,9%, 89,6%, 79,5%, 84,8%-дан төмендеді. , 83,8% сәйкесінше 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% және 31,3%-ды құрайды. Керісінше, Desulfobacterota салыстырмалы мөлшері коррозияның дамуымен біртіндеп <0,1%-дан 12,5–45,9%-ға дейін артады. Керісінше, Desulfobacterota салыстырмалы мөлшері коррозияның дамуымен біртіндеп <0,1%-дан 12,5–45,9%-ға дейін артады. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% -дан 12,5–45,9% -ға дейін развитияны жою. Керісінше, Desulfobacterota салыстырмалы мөлшері коррозия дамыған сайын <0,1%-дан 12,5–45,9%-ға дейін біртіндеп 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, коррозия дамыған сайын Desulfobacillus салыстырмалы мөлшері <0,1%-дан 12,5–45,9%-ға дейін біртіндеп өсті.Осылайша, коррозия дамыған сайын Proteobactereira бактерияларының орнына Desulfobacterota бактериясы пайда болды.
Керісінше, коррозияға ұшырамаған тот баспайтын болаттағы биоүлбірлерде әртүрлі бактериялардың бірдей пропорциялары болды. 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%) және Chloroflexi (2,1–8,8%). Тот баспайтын болат үлгілеріндегі Nitrospirota үлесі біртіндеп артқаны анықталды (6-сурет). Бұл қатынастар шөгінді үлгілеріндегі қатынастарға ұқсас, бұл 5a-суретте көрсетілген PCoA графигіне сәйкес келеді.
9% Cr бар болат үлгілерінде микробтық қауымдастықтардың екі түрі байқалды: 1 айлық және 6 айлық микробтық қауымдастықтар түбіндегі шөгінді үлгілеріндегіге ұқсас болды, ал коррозия үлгілеріндегі 3, 14 және 22 протеобактериялардың үлесі айтарлықтай өсті. айлар Сонымен қатар, 9% Cr болат үлгілеріндегі бұл екі микробтық қауымдастық 5c-суретте көрсетілген PCoA графигіндегі бөлінген кластерлерге сәйкес келді.
Тұқым деңгейінде тағайындалмаған бактериялар мен археяларды қамтитын 2000-нан астам OTU байқалды. Тұқым деңгейінде тағайындалмаған бактериялар мен археяларды қамтитын 2000-нан астам OTU байқалды.Тұқым деңгейінде анықталмаған бактериялар мен археяларды қамтитын 2000-нан астам OTU байқалды.Тұқым деңгейінде анықталмаған бактериялар мен архейлерді қамтитын 2000-нан астам OTU байқалды. Олардың ішінде біз әр үлгіде популяциясы жоғары 10 OTU-ға назар аудардық. Бұл ASTM A179 стандартындағы 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% және 21,8-45,1%, ASTM A109 Temp. № 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1%, 2,25% және 9% Cr болаттары мен 316 және -304 типті тот баспайтын болаттарды қамтиды.
ASTM A179, ASTM A109 Temp № 4/5, ASTM A179, ASTM A395 сияқты коррозия үлгілерінде және коррозияның ерте сатысында (1 ай және 3 ай, 7c-h сурет) 1% және 2,25% Cr бар болаттарда Fe(II) тотықтырғыш қасиеттері бар дехлорланған монолиттердің салыстырмалы түрде жоғары мөлшері байқалды. Дехлормонас үлесі уақыт өте келе азайды, бұл протеобактериялардың азаюына сәйкес келді (6-сурет). Сонымен қатар, коррозияға ұшырамаған үлгілердегі биоүлбірлердегі Дехлормонастың үлесі <1% құрайды. Сонымен қатар, коррозияға ұшырамаған үлгілердегі биоүлбірлердегі Дехлормонастың үлесі <1% құрайды. Кроме того, доля Dechloromonas в биоопленках на некорродированных образцах составляет <1%. Сонымен қатар, коррозияға ұшырамаған үлгілердегі биоүлбірлердегі Дехлормонастың 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, коррозияға ұшырамаған үлгілердің биоүлбіріндегі Dechloromonas үлесі <1% болды.Сондықтан коррозия өнімдерінің ішінде дехлормонас коррозияның алғашқы сатысында айтарлықтай байытылған.
Керісінше, ASTM A179, ASTM A109 #4/5 шыңдалған, ASTM A179, ASTM A395 және 1% және 2,25% Cr бар болаттарда SRB Desulfovibrio түрлерінің үлесі 14 және 22 айдан кейін ақырында артты (7c–h сурет). Десульфофибрион өте төмен болды немесе коррозияның алғашқы кезеңдерінде, су үлгілерінде (7a, b сурет) және коррозияға ұшырамаған биоүлбірлерде (7j, j сурет) анықталмады. Бұл Desulfovibrio коррозияның алғашқы кезеңдерінде коррозияға әсер етпесе де, түзілген коррозия өнімдерінің ортасын артық көретінін көрсетеді.
Geobacter және Geothrix сияқты Fe(III)-тотықсыздандыратын бактериялар (RRB) коррозия өнімдерінде коррозияның орта сатыларында (6 және 14 ай) табылған, бірақ оларда коррозияның кеш (22 ай) сатыларының үлесі жоғары. салыстырмалы түрде төмен (7c-сурет, eh). Fe(II) тотығу қасиеттері бар Sideroxydans туысы ұқсас мінез-құлық көрсетті (7f-сурет), сондықтан FeOB, IRB және SRB үлесі коррозияға ұшыраған үлгілерде тек жоғары болды. Бұл микробтық қауымдастықтардағы өзгерістер коррозияның өршуімен байланысты екенін көрсетеді.
3, 14 және 22 айдан кейін 9% Cr коррозияға ұшыраған болатта Beggiatoacea тұқымдасының мүшелерінің үлесі жоғары болды (8,5–19,6%), олар күкіртті тотықтырғыш қасиеттерді көрсете алады, ал сидероксидандар байқалды (8,4–13,7%) (1-сурет). 7i) Сонымен қатар, күкіртті тотықтырғыш бактерия (SOB) Thiomonas 3 және 14 айда жоғары сандарда (3,4% және 8,8%) табылды. Керісінше, нитраттарды тотықсыздандыратын бактериялар Nitrospira (12,9%) 6 айлық коррозияға ұшырамаған үлгілерде байқалды. Батырғаннан кейін тот баспайтын болаттағы биоүлдірлерде де Nitrospira үлесінің артуы байқалды (7j,k сурет). Осылайша, 1 және 6 айлық коррозияға ұшырамаған 9% Cr болаттарының микробтық қауымдастықтары тот баспайтын болат биоүлдірріндегілерге ұқсас болды. Сонымен қатар, 3, 14 және 22 айда коррозияға ұшыраған 9% Cr болаттың микробтық қауымдастықтары көміртекті және хромы аз болаттар мен шойынның коррозия өнімдерінен ерекшеленді.
Коррозияның дамуы теңіз суына қарағанда тұщы суда әдетте баяу жүреді, себебі хлорид иондарының концентрациясы металдың коррозиясына әсер етеді. Дегенмен, кейбір тот баспайтын болаттар тұщы су ортасында коррозияға ұшырауы мүмкін38,39. Сонымен қатар, бастапқыда MIC осы зерттеуде қолданылған тұщы су бассейнінде коррозияға ұшыраған материал бұрын байқалғандықтан күдіктенді. Ұзақ мерзімді иммерсиялық зерттеулерде коррозияның әртүрлі формалары, микробтық қауымдастықтардың үш түрі және коррозия өнімдеріндегі микробтық қауымдастықтардың өзгеруі байқалды.
Бұл зерттеуде пайдаланылған тұщы су ортасы - салыстырмалы түрде тұрақты химиялық құрамы бар және су температурасының маусымдық өзгеруі 9-дан 23 °C-қа дейінгі өзеннен алынған техникалық суға арналған жабық резервуар. Сондықтан, су үлгілеріндегі микробтық қауымдастықтардың маусымдық ауытқулары температураның өзгеруімен байланысты болуы мүмкін. Сонымен қатар, бассейн суындағы микробтық қауымдастық кіріс суындағыдан біршама өзгеше болды (5b-сурет). Бассейндегі су толып кетуіне байланысты үнемі ауыстырылып отырады. Демек, DO бассейн беті мен түбі арасындағы аралық тереңдікте де ~8,2 ppm деңгейінде қалды. Керісінше, шөгіндінің ортасы анаэробты болуы керек, себебі ол су қоймасының түбінде шөгіп, қалады, ал ондағы микробтық флора (мысалы, CRP) судағы микробтық флорадан өзгеше болуы керек (6-сурет). Бассейндегі купондар шөгінділерден алысырақ болғандықтан, олар тек аэробты жағдайда иммерсиялық зерттеулер кезінде тұщы суға ұшырады.
Жалпы коррозия тұщы су ортасында көміртекті болатта, хромы аз болатта және шойында пайда болады (1-сурет), себебі бұл материалдар коррозияға төзімді емес. Дегенмен, абиотикалық тұщы су жағдайындағы коррозия жылдамдығы (0,13 мм жыл-1) алдыңғы зерттеулерге қарағанда40 (0,04 мм жыл-1) жоғары болды және микроорганизмдер қатысқан кезде коррозия жылдамдығымен (0,02–0,76 мм жыл-1) салыстыруға болатын 1) Тұщы су жағдайларына ұқсас40,41,42. Бұл жеделдетілген коррозия жылдамдығы MIC-ке тән.
Сонымен қатар, 22 айлық батырудан кейін коррозия өнімдерінің астындағы бірнеше металдарда жергілікті коррозия байқалды (3-сурет). Атап айтқанда, ASTM A179 стандартында байқалған жергілікті коррозия жылдамдығы жалпы коррозияға қарағанда шамамен бес есе жылдам. Коррозияның бұл ерекше түрі және жеделдетілген коррозия жылдамдығы сол нысанда болатын коррозияда да байқалды. Осылайша, осы зерттеуде жүргізілген батыру іс жүзінде коррозияны көрсетеді.
Зерттелген металдардың ішінде 9% Cr болатында ең қатты коррозия байқалды, коррозия тереңдігі >1,2 мм, бұл жеделдетілген коррозия мен коррозияның қалыптан тыс түріне байланысты MIC болуы мүмкін. Зерттелген металдардың ішінде 9% Cr болатында ең қатты коррозия байқалды, коррозия тереңдігі >1,2 мм, бұл жеделдетілген коррозия мен 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. Зерттелген металдардың ішінде 9% Cr бар болат коррозия тереңдігі >1,2 мм болатын ең ауыр коррозияны көрсетті, бұл, мүмкін, жеделдетілген 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. Зерттелген металдардың ішінде 9% Cr бар болат ең қатты коррозияға ұшырады, коррозия тереңдігі >1,2 мм, бұл коррозияның жеделдетілген және аномальды түрлеріне байланысты MIC болуы мүмкін.9% Cr болаты жоғары температурада қолданылатындықтан, оның коррозияға төзімділігі бұрын зерттелген43,44, бірақ бұл металл үшін бұрын MIC туралы хабарланбаған. Гипертермофилдерден басқа көптеген микроорганизмдер жоғары температуралы ортада (>100 °C) белсенді емес болғандықтан, мұндай жағдайларда 9% хромды болаттағы MIC ескерілмеуі мүмкін. Гипертермофилдерден басқа көптеген микроорганизмдер жоғары температуралы ортада (>100 °C) белсенді емес болғандықтан, мұндай жағдайларда 9% хромды болаттағы MIC ескерілмеуі мүмкін. Поскольку многие микроорганизмі, гипертермофилов, неактивті высокотемпературной среде (>100 °С), МИК в стали с 9% Cr в таких случаях мүмкін емес. Гипертермофилдерді қоспағанда, көптеген микроорганизмдер жоғары температуралы ортада (>100°C) белсенді емес болғандықтан, мұндай жағдайларда 9% Cr бар болаттағы MIC-ті ескермеуге 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 бар болаттағы MIC-ті ескермеуге болады.Дегенмен, орташа температуралы ортада 9% Cr болаты қолданылған кезде, MIC азайту үшін әртүрлі шаралар қабылдау қажет.
Әртүрлі микробтық қауымдастықтар және олардың өзгерістері коррозияға ұшырамаған материалдың шөгінділерінде және биоүлбірлердегі коррозия өнімдерінде сумен салыстырғанда байқалды, сонымен қатар жеделдетілген коррозия (5-7 сурет) бұл коррозияның микрофон екенін көрсетеді. Рамирес және т.б.13 теңіз микробтық экожүйесінде 6 ай ішінде 3 сатылы ауысуды (FeOB => SRB/IRB = > SOB) хабарлайды, мұнда екінші рет байытылған SRB арқылы өндірілген күкіртсутегі ақырында SOB-ның байытылуына ықпал етуі мүмкін. Рамирес және т.б.13 теңіз микробтық экожүйесінде 6 ай ішінде екінші рет байытылған SRB арқылы өндірілген күкіртсутегі ақырында SOB байытуына 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 ай ішінде үш сатылы ауысу (FeOB => SRB/IRB => SOB) туралы хабарлайды, мұнда SRB екінші реттік байытуынан пайда болған күкіртті сутек ақырында SOB байытуына ықпал ете 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 ауысу (FeOB => SRB/IRB => SOB) туралы хабарлады, онда SRB екінші реттік байытуынан алынған күкіртті сутек ақырында SOB байытуына ықпал етуі мүмкін.Макбет пен Эмерсон36 FeOB құрамында бастапқы байыту туралы хабарлады. Сол сияқты, бұл зерттеуде ерте коррозия фазасында FeOB байытылуы байқалады, бірақ 22 ай ішінде көміртекті және 1% және 2,25% Cr болаттарында және шойында байқалған коррозияның дамуымен микробтық өзгерістер FeOB => IRB = > SRB болып табылады (7 және 8-суреттер). Сол сияқты, бұл зерттеуде ерте коррозия фазасында FeOB байытылуы байқалады, бірақ 22 ай ішінде көміртекті және 1% және 2,25% Cr болаттарында және шойында байқалған коррозияның дамуымен микробтық өзгерістер FeOB => IRB => SRB болып табылады (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). Сол сияқты, бұл зерттеуде коррозияның ерте сатысында FeOB-пен байыту байқалады, бірақ коррозияның дамуы кезіндегі микробтық өзгерістер, көміртегі және 1% және 2,25% Cr болаттарында және шойында 22 ай ішінде байқалған, FeOB => IRB => SRB болып табылады (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 алғашқы кезеңдерінде FeOB байытылуы байқалды, бірақ 22 ай ішінде көміртекті және 1% және 2,25% Cr болаттарында және шойында байқалған микробиологиялық өзгерістер FeOB => IRB => SRB болды (7 және 8-сурет).Сульфат иондарының жоғары концентрациясына байланысты теңіз суы ортасында SRB оңай жиналуы мүмкін, бірақ олардың тұщы су ортасында байыту сульфат иондарының төмен концентрациясына байланысты кешіктіріледі. Теңіз суында SRB байыту туралы жиі хабарланған10,12,45.
a Органикалық көміртек және азот Fe(II)-тәуелді энергия алмасуы арқылы темір оксиді (қызыл [Dexloromonas sp.] және жасыл [Sideroxydans sp.] жасушалары) және Fe(III) тотықсыздандыратын бактериялар (сұр жасушалар [Geothrix sp. және Geobacter sp.]) коррозияның ерте сатысында, содан кейін анаэробты сульфат тотықсыздандыратын бактериялар (SRP) және гетеротрофты микроорганизмдер жинақталған органикалық заттарды тұтыну арқылы коррозияның жетілген сатысын байытады. b Коррозияға төзімді металдардағы микробтық қауымдастықтардағы өзгерістер. Күлгін, көк, сары және ақ жасушалар сәйкесінше Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea және басқа тұқымдастарының бактерияларын білдіреді.
Микробтық қауымдастықтағы өзгерістерге және SRB байытылуының ықтималдығына келетін болсақ, FeOB коррозияның ерте кезеңінде өте маңызды, ал Dechloromonas өсу энергиясын Fe(II) тотығуынан ала алады. Микроорганизмдер микроэлементтері бар ортада тіршілік ете алады, бірақ олар экспоненциалды түрде өспейді. Дегенмен, осы зерттеуде қолданылған бассейн - бұл ағыны 20 м3/сағ болатын, құрамында бейорганикалық иондары бар микроэлементтерді үздіксіз қамтамасыз ететін толып жатқан бассейн. Коррозияның ерте кезеңдерінде темір иондары көміртекті болат пен шойыннан бөлінеді, ал FeOB (мысалы, Dechloromonas) оларды энергия көзі ретінде пайдаланады. Жасуша өсуі үшін қажетті көміртек, фосфат және азоттың микроэлементтері технологиялық суда органикалық және бейорганикалық заттар түрінде болуы керек. Сондықтан, бұл тұщы су ортасында FeOB бастапқыда көміртекті болат және шойын сияқты металл беттерінде байытылған. Кейіннен IRB өсіп, органикалық заттар мен темір оксидтерін сәйкесінше энергия көздері және терминалдық электрон акцепторлары ретінде пайдалана алады. Піскен коррозия өнімдерінде FeOB және IRB метаболизміне байланысты азотпен байытылған анаэробты жағдайлар жасалуы керек. Сондықтан SRB тез өсіп, FeOB және IRB-ны алмастыра алады (8a-сурет).
Жақында Тан және т.б. Geobacter ferroreducens тот баспайтын болаттың тұщы су ортасында темірден микробтарға тікелей электрондардың өтуіне байланысты коррозияға ұшырағанын хабарлады46. ЭМИК ескере отырып, ЭТ қасиеттері бар микроорганизмдердің үлесі өте маңызды. SRB, FeOB және IRB - бұл зерттеудегі коррозия өнімдеріндегі негізгі микробтық түрлер, олар ЭТ сипаттамаларына ие болуы керек. Сондықтан, бұл электрохимиялық белсенді микроорганизмдер ЭТ арқылы коррозияға ықпал ете алады, ал олардың қауымдастығының құрамы коррозия өнімдері пайда болған кезде әртүрлі иондық түрлердің әсерінен өзгереді. Керісінше, 9% Cr бар болаттағы микробтық қауымдастық басқа болаттардан ерекшеленді (8b-сурет). 14 айдан кейін FeOB-мен байытудан басқа, Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea және Thiomonas сияқты қосылыстар да байытылды (7i-сурет). Бұл өзгеріс көміртекті болат сияқты басқа коррозиялық материалдардан айтарлықтай ерекшеленеді және коррозия кезінде еріген хромға бай иондарға әсер етуі мүмкін. Айта кету керек, Thiomonas тек күкірт тотықтырғыш қасиеттеріне ғана емес, сонымен қатар Fe(II) тотықтырғыш қасиеттеріне, EET жүйесіне және ауыр металдарға төзімділікке де ие48,49. Оларды Fe(II) тотықтырғыш белсенділігіне және/немесе металл электрондарын тікелей тұтынуына байланысты байытуға болады. Алдыңғы зерттеуде үздіксіз биоүлбір мониторингі жүйесін пайдаланып, Cu биоүлбірлерінде Beggiatoacea-ның салыстырмалы түрде жоғары мөлшері байқалды, бұл бактериялар Cu және Cr сияқты улы металдарға төзімді болуы мүмкін екенін көрсетеді. Дегенмен, Beggiatoacea-ның бұл ортада өсуі үшін қажетті энергия көзі белгісіз.
Бұл зерттеу тұщы су орталарындағы коррозия кезіндегі микробтық қауымдастықтардағы өзгерістер туралы хабарлайды. Сол ортада микробтық қауымдастықтар металл түрі бойынша ерекшеленді. Сонымен қатар, біздің нәтижелеріміз коррозияның алғашқы кезеңдерінде FeOB маңыздылығын растайды, себебі темірге тәуелді микробтық энергия алмасуы SRB сияқты басқа микроорганизмдер қолайлы қоректік заттарға бай ортаның пайда болуына ықпал етеді. Тұщы су орталарында MIC деңгейін төмендету үшін FeOB және IRB байытуды шектеу қажет.
Бұл зерттеуде тоғыз металл пайдаланылды және 50 × 20 × 1–5 мм блоктарға өңделді (ASTM 395 болатының қалыңдығы және 1%, 2,25% және 9% Cr: 5 мм; ASTM A283 және ASTM A179 қалыңдығы: 3 мм). мм; ASTM A109 Temper 4/5 және 304 және 316 типті тот баспайтын болат, қалыңдығы: 1 мм), екі 4 мм тесігі бар. Хромды болаттар зімпарамен жылтыратылды, ал басқа металдар батырмас бұрын 600 грит зімпарамен жылтыратылды. Барлық үлгілер 99,5% этанолмен ультрадыбыстық өңдеуден өтті, кептірілді және өлшенді. Коррозия жылдамдығын есептеу және микробиомды талдау үшін әр металдың он үлгісі пайдаланылды. Әрбір үлгі PTFE шыбықтарымен және аралықтарымен баспалдақ тәрізді бекітілді (φ 5 × 30 мм, қосымша 2-сурет).
Бассейннің көлемі 1100 текше метр, ал тереңдігі шамамен 4 метр. Су ағыны 20 м3 сағ/1 құрады, асып кету болды және су сапасы маусымдық түрде өзгерген жоқ (3-қосымша сурет). Үлгі баспалдағы резервуардың ортасында ілінген 3 м болат сымға түсіріледі. 1, 3, 6, 14 және 22 айларда бассейннен екі баспалдақ жиынтығы алынып тасталды. Бір баспалдақтан алынған үлгілер салмақ жоғалтуды өлшеу және коррозия жылдамдығын есептеу үшін пайдаланылды, ал басқа баспалдақтан алынған үлгілер микробиомды талдау үшін пайдаланылды. Батыру резервуарындағы еріген оттегі еріген оттегі сенсорын (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, АҚШ) пайдаланып, беткі қабат пен түбіне жақын, сондай-ақ ортасында өлшенді.
Үлгілердегі коррозия өнімдері мен биоүлдіршектер пластикалық қырғышпен қыру немесе мақта таяқшасымен сүрту арқылы жойылды, содан кейін ультрадыбыстық ваннаны пайдаланып 99,5% этанолда тазартылды. Содан кейін үлгілер ASTM G1-0351 стандартына сәйкес Кларк ерітіндісіне батырылды. Кептіру аяқталғаннан кейін барлық үлгілер өлшенді. Әрбір үлгі үшін коррозия жылдамдығын (мм/жыл) келесі формуланы пайдаланып есептеңіз:
мұндағы K – тұрақты шама (8,76 × 104), T – экспозиция уақыты (сағ), A – жалпы бет ауданы (см2), W – масса жоғалту (г), D – тығыздық (г см–3).
Үлгілерді өлшегеннен кейін, бірнеше үлгінің 3D кескіндері 3D өлшеуіш лазерлік микроскоп (LEXT OLS4000, Olympus, Токио, Жапония) көмегімен алынды.
Жарияланған уақыты: 20 қараша 2022 ж.
