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담수 환경에서 탄소강과 스테인리스강의 가속 부식이 자주 관찰됩니다. 9가지 등급의 강재를 사용하여 22개월 동안 담수 탱크 다이빙 연구를 수행했습니다. 탄소강, 크롬강, 주철에서는 가속 부식이 관찰되었지만, 스테인리스강에서는 22개월 후에도 눈에 띄는 부식이 관찰되지 않았습니다. 미생물 군집 분석 결과, 일반 부식 과정에서 부식 초기 단계에서는 Fe(II) 산화균이, 부식 발생 단계에서는 Fe(III) 환원균이, 그리고 최종 제품 부식 단계에서는 황산염 환원균이 풍부하게 나타났습니다. 반대로, 베기아토카에아(Beggiatocaea) 박테리아는 국소 부식된 9% 크롬강에서 특히 많이 나타났습니다. 이러한 미생물 군집의 구성은 수질 및 저층 퇴적물 시료의 구성과도 달랐습니다. 따라서 부식이 진행됨에 따라 미생물 군집은 급격한 변화를 겪게 되고, 철 의존성 미생물 에너지 대사는 다른 미생물을 풍부하게 할 수 있는 환경을 조성합니다.
금속은 pH, 온도, 이온 농도 등 다양한 물리적, 화학적 환경 요인으로 인해 열화되고 부식될 수 있습니다. 산성 조건, 고온, 염화물 농도는 특히 금속 부식에 영향을 미칩니다1,2,3. 자연 및 인공 환경의 미생물은 금속의 마모와 부식에 영향을 미치는 경우가 많으며, 이러한 거동은 미생물 부식(MIC)4,5,6,7,8에서 나타납니다. MIC는 실내 배관, 저장 탱크, 금속 틈새, 토양 등에서 흔히 발견되며, 이러한 환경에서는 갑자기 발생하고 빠르게 진행됩니다. 따라서 MIC의 모니터링 및 조기 검출은 매우 어렵기 때문에 MIC 분석은 일반적으로 부식 후에 수행됩니다. 부식 생성물에서 황산염 환원 박테리아(SRB)가 자주 발견되는 수많은 MIC 사례 연구가 보고되었습니다9,10,11,12,13. 그러나 SRB의 검출은 부식 후 분석에 기반하기 때문에 SRB가 부식 개시에 기여하는지 여부는 아직 불분명합니다.
최근 요오드 산화균21 외에도 철 분해 SRB14, 메탄생성균15,16,17, 질산환원균18, 철 산화균19, 아세트생성균20과 같은 다양한 철 분해 미생물이 보고되었습니다. 혐기성 또는 미호기성 실험실 조건에서 이들 대부분은 0가 철과 탄소강을 부식시킵니다. 또한, 이들의 부식 메커니즘은 철 부식성 메탄생성균과 SRB가 각각 세포외 수소화효소와 다중헴 시토크롬을 이용하여 0가 철에서 전자를 수집하여 부식을 촉진함을 시사합니다22,23. MIC는 두 가지 유형으로 나뉩니다. (i) 미생물이 생성하는 종에 의한 간접 부식인 화학적 MIC(CMIC)와 (ii) 금속의 전자 고갈에 의한 직접 부식인 전기적 MIC(EMIC)24입니다. 세포외 전자 전달(EET)에 의해 촉진되는 EMIC는 EET 특성을 가진 미생물이 비 EET 미생물보다 더 빠른 부식을 유발하기 때문에 큰 관심을 받고 있습니다. 혐기성 조건에서 CMIC의 속도 제한 반응은 양성자 환원(H+)을 통한 수소(H₂) 생성인 반면, EMIC는 수소(H₂) 생성과 무관한 EET 대사를 통해 진행됩니다. 다양한 미생물에서 EET의 작용 기전은 미생물의 세포 연료 및 전기생합성과 관련이 있습니다25,26,27,28,29. 이러한 부식성 미생물의 배양 조건이 자연 환경과 다르기 때문에 관찰된 미생물 부식 과정이 실제 부식을 반영하는지 여부는 명확하지 않습니다. 따라서 자연 환경에서 이러한 부식성 미생물에 의해 유도되는 MIC 기전을 관찰하는 것은 어렵습니다.
DNA 시퀀싱 기술의 발전으로 자연 및 인공 환경에서 미생물 군집의 세부적인 연구가 용이해졌습니다. 예를 들어, 차세대 시퀀서를 사용하여 16S rRNA 유전자 서열을 기반으로 한 미생물 프로파일링이 미생물 생태학 분야에서 활용되었습니다30,31.,32. 토양 및 해양 환경에서 미생물 군집을 상세히 분석한 MIC 연구가 다수 발표되었습니다13,33,34,35,36. SRB 외에도 부식 시료에서 갈리오넬라속(Gallionella spp.) 및 데클로로모나스속(Dechloromonas spp.)과 같은 철(II) 산화세균(FeOB) 및 질산화세균(Nitrospira spp.)이 풍부하게 검출된 사례가 보고되었습니다33. 마찬가지로, 해양 환경에서는 탄소강에서 제타프로테오박테리아(Zetaproteobacteria)와 베타프로테오박테리아(Betaproteobacteria) 강에 속하는 철 산화 박테리아의 빠른 군집화가 수주 동안 관찰되었습니다. 36 이러한 데이터는 이러한 미생물이 부식에 기여함을 시사합니다. 그러나 많은 연구에서 실험 기간과 실험군이 제한적이며, 부식 중 미생물 군집의 역학에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다.
본 연구에서는 MIC 발생 이력이 있는 호기성 담수 환경에서 침지 연구를 통해 탄소강, 크롬강, 스테인리스강, 주철의 MIC를 조사합니다. 1개월, 3개월, 6개월, 14개월, 22개월에 시료를 채취하여 각 금속 및 미생물 성분의 부식 속도를 분석했습니다. 본 연구 결과는 부식 중 미생물 군집의 장기적인 역학에 대한 통찰력을 제공합니다.
표 1에서 볼 수 있듯이, 본 연구에는 9가지 금속이 사용되었습니다. 각 금속 시료 10개를 담수조에 담갔습니다. 공정수 수질은 다음과 같습니다: Cl- 30ppm, 20mS m-1, Ca2+ 20ppm, SiO2 20ppm, 탁도 1ppm, pH 7.4. 시료 채취 사다리 하단의 용존산소(DO) 농도는 약 8.2ppm이었고, 수온은 계절에 따라 9~23°C였습니다.
그림 1에서 볼 수 있듯이 ASTM A283, ASTM A109 Condition #4/5, ASTM A179 및 ASTM A395 주철 환경에 1개월간 담근 후 탄소강 표면에 일반화된 부식의 형태로 갈색 부식 생성물이 관찰되었습니다. 이러한 시편의 중량 감소는 시간이 지남에 따라 증가했고(보충 표 1) 부식 속도는 연간 0.13~0.16mm였습니다(그림 2). 마찬가지로, Cr 함량이 낮은(1% 및 2.25%) 강에서 약 0.13mm/년의 부식 속도로 일반 부식이 관찰되었습니다(그림 1 및 2). 반면, 9% Cr을 함유한 강은 개스킷으로 형성된 틈에서 발생하는 국부 부식을 보입니다. 이 샘플의 부식 속도는 약 0.02mm/년으로 일반 부식이 있는 강의 부식 속도보다 상당히 낮습니다. 이와 대조적으로, 스테인리스강 304 및 316 유형은 눈에 띄는 부식이 나타나지 않으며 추정 부식 속도는 <0.001 mm y−1입니다. 이와 대조적으로, 스테인리스강 304 및 316 유형은 눈에 띄는 부식이 나타나지 않으며 추정 가속 속도는 <0.001 mm y−1입니다. Напротив, нержавекетная стали тали пов 304 및 316 не проявлявт видимой коррозии, при этом расчетная скорость коррозии составляет <0,001 мм/год. 이와 대조적으로 304 및 316 스테인리스강은 눈에 띄는 부식이 나타나지 않으며 부식 속도는 <0.001mm/년으로 추산됩니다.估计腐蚀速率<0.001mm y−1.估计腐蚀速率<0.001mm y−1. Напротив, нержавевекве стали типа 304 및 -316 не показали видимой коррозии с расчетной скоростьу коррозии <0,001mm/год. 이와 대조적으로 304 및 -316 스테인리스강은 설계 부식 속도가 <0.001mm/년으로 눈에 띄는 부식이 나타나지 않았습니다.
각 샘플(높이 50mm×너비 20mm)의 석회질 제거 전후의 거시적 이미지를 보여줍니다. 1미터, 1개월; 3미터, 3개월; 6미터, 6개월; 14미터, 14개월; 22미터, 22개월; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, 조건 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, 강철 1% Cr; 3C 강철, 2.25% Cr 강철; 강철 9C, 강철 9% Cr; S6, 316 스테인리스 강철; S8, 304형 스테인리스 강철.
부식 속도는 중량 감소와 침지 시간을 이용하여 계산했습니다. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, 경화 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, 1% Cr 강, 3C, 2.25% Cr 강, 9C, 9% Cr 강, S6, 316 스테인리스 강; S8, 304 스테인리스 강.
그림 1에서는 탄소강, 저크롬강, 주철의 부식 생성물이 3개월 동안 침지한 후 더욱 발전하는 것을 보여줍니다.전체 부식 속도는 22개월 후 0.07 ~ 0.08mm/년으로 점차 감소했습니다(그림 2).또한 2.25% Cr 강의 부식 속도는 다른 부식된 시편보다 약간 낮았는데, 이는 Cr이 부식을 억제할 수 있음을 나타냅니다.일반 부식 외에도 ASTM A179에 따르면 약 700µm의 부식 깊이로 22개월 후에 국부 부식이 관찰되었습니다(그림 3).부식 깊이와 침지 시간을 사용하여 계산한 국부 부식 속도는 0.38mm/년으로 일반 부식보다 약 5배 빠릅니다.ASTM A395 합금의 부식 속도는 부식 생성물이 14개월 또는 22개월 동안 물에 침지한 후에도 스케일을 완전히 제거하지 못하기 때문에 과소평가될 수 있습니다.그러나 그 차이는 최소화되어야 합니다.또한 부식된 저크롬강에서 많은 작은 구멍이 관찰되었습니다.
ASTM A179 및 9% Cr 강의 최대 깊이에서의 전체 이미지(축척 막대: 10mm)와 국부 부식(축척 막대: 500µm)을 3D 레이저 현미경으로 촬영했습니다. 전체 이미지의 빨간색 원은 측정된 국부 부식을 나타냅니다. 9% Cr 강의 뒷면 전체 모습은 그림 1에 나와 있습니다.
그림 2에서 볼 수 있듯이, 9% Cr 함유 강의 경우 3~14개월 이내에 부식이 관찰되지 않았으며, 부식 속도는 거의 0이었습니다. 그러나 22개월 후에는 국부 부식이 관찰되었으며(그림 3), 무게 감소를 이용하여 계산된 부식 속도는 0.04mm/년이었습니다. 최대 국부 부식 깊이는 1260µm이며, 부식 깊이와 침지 시간(22개월)을 이용하여 추정된 국부 부식 속도는 0.68mm/년입니다. 부식이 시작되는 정확한 시점을 알 수 없기 때문에 부식 속도가 더 높을 수 있습니다.
반면, 스테인리스강에서는 22개월 동안 침지 후에도 눈에 띄는 부식이 관찰되지 않았습니다. 스케일 제거 전 표면에 갈색 입자가 몇 개 관찰되었지만(그림 1), 이는 약하게 부착된 상태였으며 부식 생성물이 아니었습니다. 스케일이 제거된 후 스테인리스강 표면에 금속이 다시 나타나기 때문에 부식률은 사실상 0입니다.
금속 표면, 물, 퇴적물 내 부식 생성물과 바이오필름에서 시간 경과에 따른 미생물 군집의 차이와 역학을 이해하기 위해 앰플리콘 시퀀싱을 수행했습니다. 총 4,160,012개의 리드가 수집되었으며, 리드 범위는 31,328에서 124,183까지였습니다.
취수구와 연못에서 채취한 수질 시료의 섀넌 지수는 5.47에서 7.45 사이였습니다(그림 4a). 재생된 강물은 공업용수로 사용되기 때문에 미생물 군집은 계절에 따라 변할 수 있습니다. 반면, 저층 퇴적물 시료의 섀넌 지수는 약 9로 수질 시료보다 상당히 높았습니다. 마찬가지로, 수질 시료는 퇴적물 시료보다 계산된 Chao1 지수와 관측된 운영 분류 단위(OTU)가 낮았습니다(그림 4b, c). 이러한 차이는 통계적으로 유의미합니다(Tukey-Kramer 검정, p값 < 0.01, 그림 4d). 이는 퇴적물 샘플의 미생물 군집이 수질 샘플의 미생물 군집보다 더 복잡하다는 것을 나타냅니다. 이러한 차이는 통계적으로 유의미합니다(Tukey-Kramer 검정, p값 < 0.01, 그림 4d). 이는 퇴적물 샘플의 미생물 군집이 수질 샘플의 미생물 군집보다 더 복잡하다는 것을 나타냅니다. Эти различия статистически значимы (критерий Тьуки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), что указывает на то, что микробные сообчества в образцах донных отложений более сложны, чем в образцах воды. 이러한 차이는 통계적으로 유의미합니다(Tukey-Kramer 검정, p 값 <0.01, 그림 4d). 이는 퇴적물 샘플의 미생물 군집이 수질 샘플보다 더 복잡하다는 것을 나타냅니다.这些差异具有统计文書（Tukey-Kramer 检验;p 值< 0.01,图4d), 表明沉积物样本中的微生群落比水样中的微生物群落更复杂.这些 差异 具有 统计school （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。。。。。 Эти различия были statистически значимыми (критерий Тьуки-Крамера; p-значение <0,01, рис. 4d), что позволяет предположить, что микробные сообчества в образцах донных отложений были более сложными, чем в образцах воды. 이러한 차이는 통계적으로 유의미했습니다(Tukey-Kramer 검정, p값 <0.01, 그림 4d). 이는 퇴적물 샘플의 미생물 군집이 수질 샘플보다 더 복잡하다는 것을 시사합니다.오버플로우 분지의 물은 끊임없이 새로워지고 퇴적물은 기계적 교란 없이 분지 바닥으로 가라앉으므로, 미생물 다양성의 이러한 차이는 분지의 생태계를 반영할 것입니다.
a 섀넌 지수, b 관측된 운영 분류 단위(OTU), c Chao1 흡수 지수(n=6) 및 유역(n=5) 물, 침전물(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) 및 9%(9 C: n=5) Cr-강, 그리고 316형(S6: n=5) 및 -304(S8: n=5) 스테인리스강은 상자형 차트와 휘스커 차트로 표시됩니다. d ANOVA 및 Tukey-Kramer 다중 비교 검정을 사용하여 얻은 섀넌 및 Chao1 지수의 p값입니다. 빨간색 배경은 p값이 0.05 미만인 쌍을 나타냅니다. 빨간색 배경은 p값이 0.05 미만인 쌍을 나타냅니다. Красные фоны представляд пары со значениями p <0,05. 빨간색 배경은 p값이 0.05 미만인 쌍을 나타냅니다.红color背景代表p 值< 0.05 的对.红color背景代表p 值< 0.05 的对. Красные фоны представляд пары с p-значениями <0,05. 빨간색 배경은 p값이 0.05 미만인 쌍을 나타냅니다.상자 중앙의 선, 상자의 위쪽과 아래쪽, 수염은 각각 중앙값, 25번째와 75번째 백분위수, 최소값과 최대값을 나타냅니다.
탄소강, 저크롬강 및 주철에 대한 섀넌 지수는 물 샘플의 지수와 유사했습니다(그림 4a). 대조적으로, 스테인리스강 샘플의 섀넌 지수는 부식된 강의 섀넌 지수보다 상당히 높았고(p값 < 0.05, 그림 4d) 침전물의 섀넌 지수와 유사했습니다. 대조적으로, 스테인리스강 샘플의 섀넌 지수는 부식된 강의 섀넌 지수보다 상당히 높았고(p값 < 0.05, 그림 4d) 침전물의 섀넌 지수와 유사했습니다. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавевевевей стали значительно выше, чем у корродированных staлей (значения p <0,05, рис.4d), аналогичны индексам отложений. 대조적으로, 스테인리스강 시편의 섀넌 지수는 부식된 강의 섀넌 지수보다 상당히 높았고(p값 < 0.05, 그림 4d) 침전 지수와 유사했습니다.相比之下，不锈钢样품적향农指数明显高于腐蚀钢的향农指数 (p 值< 0.05，图4d) ，与沉积数似。与沉积물〸 Напротив, Index Шеннона образцов из нержавевевевей стали был значительно выше, чем у корродированной стали (значение p <0,05, рис.4d), как и у отложений. 대조적으로, 스테인리스강 시편의 섀넌 지수는 부식된 강철보다 상당히 높았습니다(p 값 < 0.05, 그림 4d). 침전물도 마찬가지였습니다.반면, 9% Cr을 함유한 강의 섀넌 지수는 6.95에서 9.65 사이였습니다. 이 값은 부식되지 않은 시편의 1개월 및 3개월 경과 시점이 부식된 시편의 6개월, 14개월, 22개월 경과 시점보다 훨씬 높았습니다(그림 4a). 또한, 9% Cr 강의 Chao1 지수와 관찰된 OTU는 부식된 샘플과 물 샘플보다 높고 부식되지 않은 샘플과 침전물 샘플보다 낮았습니다(그림 4b, c). 차이는 통계적으로 유의미했습니다(p값 < 0.01, 그림 4d). 또한, 9% Cr 강의 Chao1 지수와 관찰된 OTU는 부식된 샘플과 수중 샘플보다 높고 부식되지 않은 샘플과 침전물 샘플보다 낮았습니다(그림 4b, c). 차이는 통계적으로 유의미했습니다(p-값 < 0.01, 그림 4d).또한, 9% Cr을 함유한 강의 Chao1 및 관찰된 OTU는 부식된 샘플과 수용성 샘플보다 높고 부식되지 않은 샘플과 퇴적물 샘플보다 낮습니다(그림 4b, c). 차이는 통계적으로 유의미합니다.(p-значения <0,01, рис. 4d). (p-값 <0.01, 그림 4d).게다가 9% Cr 钢的Chao1 指数和观察到的OTU高于腐蚀样제품과 물놀이, 低于未腐蚀样제품 및 沉积물물样제품(图4b,c),差异具有统计文 文义(p 值< 0.01,图4d).此외 , 9% CR 钢 Chao1 指数 and 观察 的 的 rtu 高于 腐蚀 样품 水样 , 低于 腐蚀 样품 및 沉积물 （图 图 4b , c) 差异统计文文 心义 （p 值 <0.01 图 图 图 图 图 图 图 图 ， ， ， ， ， ， ， ， 4d)。 Crоме того, индекс Chao1 및 наблудаемые OTU statalи с содержанием 9% Cr были выше, чем у корродированных и водных образцов, и ниже, чем у некорродированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), а разница была статистически значимой (p- значение < 0,01, рис. 또한, 9% Cr 강의 Chao1 지수와 관찰된 OTU는 부식된 시료와 수용성 시료보다 높았고, 부식되지 않은 시료와 퇴적물 시료보다 낮았습니다(그림 4b,c). 이 차이는 통계적으로 유의미했습니다(p-값 < 0.01, 그림 4d).이러한 결과는 부식 생성물의 미생물 다양성이 부식되지 않은 금속의 바이오필름보다 낮다는 것을 나타냅니다.
그림 5a는 모든 시료에 대해 UniFrac 비가중 거리 기반 주좌표 분석(PCoA) 플롯을 나타내며, 세 가지 주요 클러스터가 관찰되었습니다. 수질 시료의 미생물 군집은 다른 군집과 유의미한 차이를 보였습니다. 퇴적물의 미생물 군집에는 스테인리스강 군집도 포함되었지만, 부식 시료에는 널리 분포했습니다. 이와 대조적으로, 9% Cr을 함유한 강철의 지도는 부식되지 않은 군집과 부식된 군집으로 구분됩니다. 결과적으로, 금속 표면과 부식 생성물의 미생물 군집은 수질의 미생물 군집과 유의미한 차이를 보입니다.
모든 시료(a), 물(b), 금속(c)의 비가중 UniFrac 거리를 기반으로 한 주좌표 분석(PCoA) 플롯. 원은 각 클러스터를 강조합니다. 궤적은 시료 채취 기간을 연속적으로 연결하는 선으로 표시됩니다. 1미터, 1개월; 3미터, 3개월; 6미터, 6개월; 14미터, 14개월; 22미터, 22개월; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, 조건 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, 1% Cr 강; 3C, 2.25% Cr 강; 9C, 9% Cr 강; S6, 316 스테인리스 강; S8, 304 스테인리스 강.
수질 시료의 PCoA 플롯은 연대순으로 배열했을 때 원형으로 배열되었습니다(그림 5b). 이러한 순환 변화는 계절 변화를 반영하는 것으로 보입니다.
또한, 금속 샘플의 PCoA 플롯에서 두 개의 클러스터(부식된 것과 부식되지 않은)만 관찰되었으며, 여기서(9% 크롬 강을 제외하고) 미생물 군집이 1개월에서 22개월로 이동한 것도 관찰되었습니다(그림 5c). 또한, 부식된 샘플의 전이가 부식되지 않은 샘플보다 컸기 때문에 미생물 군집의 변화와 부식 진행 사이에 상관관계가 있었습니다. 9% Cr을 함유한 강철 샘플에서는 두 가지 유형의 미생물 군집이 드러났습니다. 스테인리스 스틸 근처에 위치한 1개월과 6개월 지점과 부식된 강철에 가까운 지점에 위치한 다른 지점(3개월, 14개월, 22개월)입니다. 1개월과 6개월에 DNA 추출에 사용된 쿠폰은 부식되지 않았지만 3개월, 14개월, 22개월에 부식된 쿠폰은 부식되었습니다(보충 그림 1). 따라서 부식된 샘플의 미생물 군집은 물, 침전물 및 부식되지 않은 샘플의 미생물 군집과 달랐으며 부식이 진행됨에 따라 변화했습니다.
수질 시료에서 관찰된 주요 미생물 군집 유형은 Proteobacteria(30.1–73.5%), Bacteroidetes(6.3–48.6%), Planctomycetota(0.4–19.6%) 및 Actinobacteria(0–17.7%)였으며, 상대적 풍부도는 시료마다 달랐습니다(그림 6). 예를 들어, 연못 물에서 Bacteroidetes의 상대적 풍부도는 추상 수질보다 높았습니다. 이 차이는 오버플로 탱크에서 물의 체류 시간에 영향을 받을 수 있습니다. 이러한 유형은 바닥 퇴적물 시료에서도 관찰되었지만 상대적 풍부도는 수질 시료와 상당히 달랐습니다. 또한 Acidobacteriota(8.7–13.0%), Chloroflexi(8.1–10.2%), Nitrospirota(4.2–4.4%) 및 Desulfobacterota(1.5–4.4%)의 상대적 함량이 수질 시료보다 높았습니다. 거의 모든 Desulfobacterota 종이 SRB37이므로, 퇴적물 환경은 혐기성이어야 합니다. Desulfobacterota는 부식에 영향을 미칠 수 있지만 수영장 물에서 상대적 풍부도가 <0.04%이므로 위험은 극히 낮을 것입니다. Desulfobacterota는 부식에 영향을 미칠 수 있지만 수영장 물에서 상대적 풍부도가 <0.04%이므로 위험은 극히 낮을 것입니다. Хотя Desulfobacterota, возможно, влиявт на коррозиу, риск должен быть чрезвычайно низким, поскольку их относительное содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Desulfobacterota는 부식에 영향을 미칠 수 있지만 수영장 물에서 상대적으로 풍부하게 존재하는 정도는 0.04% 미만이므로 위험은 극히 낮습니다.尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀, 但风险应该极低, 因为它们因为它们는 池中 的 엇갈림율<0.04%입니다. <0.04%。 Desulfobacillus может влиять на коррозиу, риск должен быть крайне низким, поскольку их относительное содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Desulfobacillus 유형은 부식에 영향을 미칠 수 있지만 수영장 물에서 상대적 풍부도가 <0.04%이므로 위험은 극히 낮습니다.
RW와 Air는 각각 취수구와 유역에서 채취한 수질 시료를 나타냅니다. Sediment-C, -E, -W는 유역 바닥 중앙과 동쪽 및 서쪽에서 채취한 퇴적물 시료입니다. 1미터, 1개월; 3미터, 3개월; 6미터, 6개월; 14미터, 14개월; 22미터, 22개월; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, 조건 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, 1% Cr 강; 3C, 2.25% Cr 강; 9C, 9% Cr 강; S6, 316 스테인리스 강; S8, 304 스테인리스 강.
속 수준에서는 트리코모나다과(Trichomonadaceae)에 속하는 미분류 세균과 네오스핑고신(Neosphingosine), 슈도모나스(Pseudomonas), 플라보박테리움(Flavobacterium)의 비율이 약간 더 높았으며(6~19%), 모든 계절에 걸쳐 관찰되었습니다. 주요 구성 요소로서 이들의 비율은 다양했습니다(그림 1). 7a 및 b). 지류에서 플라보박테리움(Flavobacterium), 슈도비브리오(Pseudovibrio), 로도페로박터(Rhodoferrobacter)의 상대적 풍부도는 겨울에만 더 높았습니다. 마찬가지로, 유역의 겨울 물에서는 슈도비브리오와 플라보박테리움의 함량이 더 높았습니다. 따라서 수질 시료의 미생물 군집은 계절에 따라 달랐지만 연구 기간 동안 급격한 변화는 없었습니다.
a 섭취수, b 수영장 물, c ASTM A283, d ASTM A109 온도 #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2.25% Cr, 및 i 9% Cr 강철, j Type-316 및 스테인리스 강철 K-304.
모든 시료에서 프로테오박테리아가 주요 구성 요소였으나, 부식된 시료에서는 부식이 진행됨에 따라 상대적 풍부도가 감소했습니다(그림 6). ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 그리고 1% 및 2.25% Cr 시료에서 프로테오박테리아의 상대적 풍부도는 각각 89.1%, 85.9%, 89.6%, 79.5%, 84.8%에서 83.8%로 감소했습니다. 83.8%는 43.3%, 52.2%, 50.0%, 41.9%, 33.8%, 31.3%로 감소했습니다. 이와 대조적으로, Desulfobacterota의 상대적 풍부함은 부식이 진행됨에 따라 <0.1%에서 12.5–45.9%로 점차 증가합니다. 이와 대조적으로, Desulfobacterota의 상대적 풍부함은 부식이 진행됨에 따라 <0.1%에서 12.5–45.9%로 점차 증가합니다. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% до 12,5–45,9% по мере развития коррозии. 이와 대조적으로, Desulfobacterota의 상대적 풍부함은 부식이 진행됨에 따라 <0.1%에서 12.5–45.9%로 점차 증가합니다.相反，随着腐蚀的进进进脱硫杆菌的杆丰도从<0.1% 逐渐增加到12.5-45.9%.对丰島从<0.1% Напротив, относительная численность Desulfobacillus постепенно увеличивалась с <0,1% до 12,5–45,9% по мере развития коррозии. 이와 대조적으로, Desulfobacillus의 상대적 풍부함은 부식이 진행됨에 따라 <0.1%에서 12.5–45.9%로 점차 증가했습니다.따라서 부식이 진행됨에 따라 Proteobactereira는 Desulfobacterota로 대체되었습니다.
반면, 부식되지 않은 스테인리스강의 바이오필름에는 다양한 박테리아가 동일한 비율로 포함되어 있었습니다. 프로테오박테리아(29.4~34.1%), 플랑크토미세토타(11.7~18.8%), 니트로스피로타(2.9~20.9%), 아시도박테리오타(8.6~18.8%), 박테로이드타(3.1~9.2%), 클로로플렉시(2.1~8.8%)가 그 뒤를 이었습니다. 스테인리스강 시료에서 니트로스피로타의 비율은 점차 증가하는 것으로 나타났습니다(그림 6). 이러한 비율은 퇴적물 시료의 비율과 유사하며, 이는 그림 5a에 표시된 PCoA 플롯과 일치합니다.
9% Cr을 함유한 강철 샘플에서는 두 가지 유형의 미생물 군집이 관찰되었습니다. 1개월 및 6개월 미생물 군집은 바닥 퇴적물 샘플과 유사했지만 부식 샘플 3, 14 및 22에서는 프로테오박테리아의 비율이 상당히 증가했습니다. 또한 9% Cr 강철 샘플의 이 두 미생물 군집은 그림 5c에 표시된 PCoA 플롯의 분할 클러스터와 일치했습니다.
속 수준에서는 할당되지 않은 박테리아와 고균을 포함하는 2000개 이상의 OTU가 관찰되었습니다. 속 수준에서는 할당되지 않은 박테리아와 고균을 포함하는 2000개 이상의 OTU가 관찰되었습니다.속 수준에서는 2000개가 넘는 OTU에 신원 미상의 박테리아와 고균이 포함되어 있는 것으로 관찰되었습니다.속 수준에서는 미확인 세균과 고균을 포함하는 2,000개 이상의 OTU가 관찰되었습니다. 이 중 각 샘플에서 개체 수가 많은 10개의 OTU에 집중했습니다. 이는 ASTM A179, ASTM A109 온도 번호 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1%, 2.25%, 9% Cr 강과 Type 316 및 -304 스테인리스 강에서 각각 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%, 21.8-45.1%를 차지합니다.
ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 및 1% 및 2.25% Cr을 함유한 강재와 같은 부식 샘플에서 Fe(II) 산화 특성을 가진 탈염소 모노리스의 함량이 비교적 높게 관찰되었습니다. 부식 초기 단계(1개월 및 3개월, 그림 7c-h)에서 Dechloromonas의 비율은 시간이 지남에 따라 감소했으며, 이는 Proteobacteria의 감소와 일치했습니다(그림 6). 게다가 부식되지 않은 샘플의 바이오필름에서 데클로로모나스의 비율은 <1%입니다. 게다가 부식되지 않은 샘플의 바이오필름에서 데클로로모나스의 비율은 <1%입니다. Кроме того, доля Declomonas в биопленках на некорродированных образцах составляет <1%. 또한, 부식되지 않은 표본의 바이오필름에서 데클로로모나스의 비율은 <1%입니다.此외, 未腐蚀样품적 생활용품은 中脱氯单胞菌의 比例<1%입니다.此외, 未腐蚀样품적 생활용품 膜中脱氯单胞菌的比例 < 1% Кроме того, доля Declomonas в биопленке некорродированных образцов была <1%. 또한, 부식되지 않은 표본의 바이오필름에서 Dechloromonas의 비율은 <1%였습니다.따라서 부식 생성물 중에서 Dechloromonas는 부식 초기 단계에서 상당히 풍부해집니다.
반면, ASTM A179, ASTM A109 템퍼링 #4/5, ASTM A179, ASTM A395 및 1% 및 2.25% Cr을 함유한 강에서는 SRB Desulfovibrio 종의 비율이 14개월과 22개월 후에 최종적으로 증가했습니다(그림 7c–h). Desulfofibrio는 부식 초기 단계, 물 시료(그림 7a, b) 및 부식되지 않은 바이오필름(그림 7j, j)에서 매우 낮거나 검출되지 않았습니다. 이는 Desulfovibrio가 형성된 부식 생성물 환경을 선호하지만, 부식 초기 단계에서는 부식에 영향을 미치지 않음을 강력하게 시사합니다.
지오박터(Geobacter)와 지오트릭스(Geothrix)와 같은 철(III) 환원 박테리아(RRB)는 부식 중간 단계(6개월 및 14개월)의 부식 생성물에서 발견되었지만, 부식 후기 단계(22개월)의 비중은 상대적으로 낮았습니다(그림 7c, eh). 철(II) 산화 특성을 가진 시데록시단스(Sideroxydans) 속은 유사한 거동을 보였으므로(그림 7f), 철(III) 환원 박테리아(IRB), 그리고 철(SRB)의 비율은 부식된 시료에서만 더 높았습니다. 이는 이러한 미생물 군집의 변화가 부식 진행과 관련이 있음을 강력하게 시사합니다.
3, 14 및 22개월 후 부식된 9% Cr 함유 강철에서, 황 산화 특성을 나타낼 수 있는 Beggiatoacea 계열의 구성원(8.5–19.6%)이 더 높은 비율로 관찰되었고, sideroxidans(8.4– 13.7%)가 관찰되었습니다(그림 1). 7i) 또한, 황 산화 박테리아(SOB)인 Thiomonas는 3개월과 14개월에서 더 많은 수(3.4% 및 8.8%)로 발견되었습니다. 반면, 질산염 환원 박테리아 Nitrospira(12.9%)는 6개월 된 부식되지 않은 샘플에서 관찰되었습니다. 또한 침지 후 스테인리스 강의 바이오필름에서 Nitrospira의 비율이 증가했습니다(그림 7j, k). 따라서 1개월 및 6개월 된 부식되지 않은 9% Cr 강의 미생물 군집은 스테인리스 강의 바이오필름과 유사했습니다. 또한, 3개월, 14개월, 22개월에 부식된 9% Cr 강의 미생물 군집은 탄소강과 저크롬강, 주철의 부식 생성물과 달랐습니다.
염화물 이온 농도가 금속 부식에 영향을 미치기 때문에 담수에서는 부식이 해수보다 일반적으로 느리게 진행됩니다. 그러나 일부 스테인리스강은 담수 환경에서 부식될 수 있습니다.38,39 또한, 본 연구에 사용된 담수 풀에서 이전에 부식된 물질이 관찰되었기 때문에 MIC가 의심되었습니다. 장기간 침지 연구에서는 다양한 형태의 부식, 세 가지 유형의 미생물 군집, 그리고 부식 생성물 내 미생물 군집의 변화가 관찰되었습니다.
본 연구에 사용된 담수 배지는 비교적 안정적인 화학 조성을 가진 강에서 취수한 기술 용수를 위한 밀폐형 탱크이며, 수온은 계절에 따라 9~23°C까지 변화합니다. 따라서 수질 시료 내 미생물 군집의 계절적 변동은 수온 변화와 관련이 있을 수 있습니다. 또한, 수영장 물의 미생물 군집은 유입수와 다소 차이가 있었습니다(그림 5b). 수영장 물은 월류로 인해 지속적으로 교체됩니다. 결과적으로 용존 산소(DO)는 유역 표면과 바닥 사이의 중간 깊이에서도 약 8.2ppm으로 유지되었습니다. 반대로, 퇴적물은 침전되어 저수지 바닥에 머무르므로 퇴적물 환경은 혐기성이어야 하며, 그 안의 미생물 군집(예: CRP) 또한 수질의 미생물 군집과 달라야 합니다(그림 6). 수영장의 쿠폰은 퇴적물에서 더 멀리 떨어져 있었기 때문에 호기성 조건의 침지 연구 동안 담수에만 노출되었습니다.
담수 환경에서 탄소강, 저크롬강, 주철은 내식성이 없기 때문에 일반 부식이 발생합니다(그림 1). 그러나 비생물적 담수 조건에서 부식 속도(0.13 mm/yr)는 이전 연구(0.04 mm/yr)보다 높았으며, 미생물이 존재하는 경우의 부식 속도(0.02–0.76 mm/yr)와 유사했습니다.1) 담수 조건과 유사합니다.40,41,42. 이러한 가속 부식 속도는 MIC의 특징입니다.
또한, 22개월 침지 후 부식 생성물이 있는 여러 금속에서 국부 부식이 관찰되었습니다(그림 3). 특히 ASTM A179에서 관찰된 국부 부식 속도는 일반 부식보다 약 5배 빠릅니다. 이러한 특이한 형태의 부식과 가속 부식 속도는 동일한 물체에서 발생하는 부식에서도 관찰되었습니다. 따라서 본 연구에서 수행된 침지는 실제 부식을 반영합니다.
연구된 금속 중 9% Cr 강은 부식 깊이가 1.2mm 이상으로 가장 심각한 부식을 보였는데, 이는 가속 부식과 비정상적인 부식 형태로 인해 MIC일 가능성이 높습니다. 연구된 금속 중 9% Cr 강은 부식 깊이가 1.2mm 이상으로 가장 심각한 부식을 보였는데, 이는 가속 부식과 비정상적인 부식 형태로 인해 MIC일 가능성이 높습니다. Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильнуж коррозик с глубиной коррозии> 1,2mm, что, вероятно, является МИК из-за ускоренной коррозии 및 аномальной formы оррозии. 검사한 금속 중 9% Cr을 함유한 강은 부식 깊이가 1.2mm 이상으로 가장 심각한 부식을 보였는데, 이는 가속 부식과 비정상적인 형태의 부식으로 인한 MIC일 가능성이 높습니다.9% Cr의 합금 합금은 1.2mm보다 크고, 1.2mm보다 크며, 由于加速腐蚀와 异常腐蚀형式, 很可能是MIC입니다.현재 9% Cr Среди исследованных металлов наиболее сильно корродировала сталь с 9% Cr, с глубиной коррозии >1,2mm, скорее всего, МИК из-за ускоренных 및 аномальных form коррозии. 연구된 금속 중 9% Cr을 함유한 강은 부식 깊이가 1.2mm 이상으로 가장 심하게 부식되었으며, 이는 가속 부식과 비정상적인 부식으로 인한 MIC일 가능성이 가장 높습니다.9% Cr 강은 고온 응용 분야에 사용되기 때문에 부식 거동이 이전에 연구되었지만43,44 이 금속에 대한 MIC는 이전에 보고된 바 없습니다. 초고온성 미생물을 제외한 수많은 미생물은 고온 환경(>100 °C)에서 활동하지 않으므로, 이런 경우 9% Cr 강의 MIC는 무시해도 됩니다. 초고온성 미생물을 제외한 수많은 미생물은 고온 환경(>100 °C)에서 활동하지 않으므로, 이런 경우 9% Cr 강의 MIC는 무시해도 됩니다. Поскольку многие микроорганизмы, за исклучением гипертермоfilов, неактивны в высокотемпературной среде (>100 °С), ИК в стали с 9% Cr в таких случаях можно не учитывать. 초고온성 미생물을 제외한 많은 미생물은 고온 환경(>100°C)에서 활동하지 않으므로, 이러한 경우 9% Cr이 함유된 강의 MIC는 무시할 수 있습니다.由于除超嗜熱菌外, 许多微生略는 高温环境(>100 °C) 中不活跃,因此忙种情况下可以忽略9% Cr 钢中的MIC입니다. 9% Cr (>100 °C) Поскольку многие микроорганизмы, кроме гипертермофилов, не проявляд активности в высокотемпературных средах (>100 °С), МПК в стали с 9% Cr в данном случае можно не учитывать. 초고온성 미생물을 제외한 많은 미생물은 고온 환경(>100 °C)에서 활동을 보이지 않으므로 이 경우 9% Cr을 함유한 강의 MIC는 무시할 수 있습니다.그러나 9%Cr강을 중온환경에서 사용할 경우 MIC를 낮추기 위한 다양한 대책이 필요하다.
부식되지 않은 물질의 침전물과 바이오필름의 부식 생성물에서 다양한 미생물 군집과 그 변화가 관찰되었으며, 가속 부식도 관찰되었습니다(그림 5-7). 이는 이 부식이 마이크로폰이라는 것을 강력히 시사합니다. Ramirez et al.13은 6개월 동안 해양 미생물 생태계에서 3단계 전환(FeOB => SRB/IRB => SOB)이 일어났다고 보고했는데, 여기서 2차 농축 SRB에 의해 생성된 황화수소가 최종적으로 SOB 농축에 기여할 수 있다고 합니다. Ramirez et al.13은 6개월 동안 해양 미생물 생태계에서 3단계 전환(FeOB => SRB/IRB => SOB)이 일어나는 것을 보고했는데, 이때 2차 농축 SRB에서 생성된 황화수소가 최종적으로 SOB 농축에 기여할 수 있다고 합니다. Ramirez et al.13 сообacies о трехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме в течение 6 месяцев, когда сероводород, образуушийся при вторичном обогачнии SRB, может, наконец, способствовать обогаченив SOB. Ramirez et al.13은 6개월 동안 해양 미생물 생태계에서 3단계 전환(FeOB => SRB/IRB => SOB)이 일어났다고 보고했는데, 이때 SRB의 2차 농축으로 생성된 황화수소가 최종적으로 SOB 농축에 기여할 수 있었습니다. 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 3步转变(FeOB => SRB/IRB => SOB)，其中 二次富集SRB产生 硫化氢可能最终有助于SOB 的富集.Ramirez 等 人 13 报告 了 个 超过 超过 6 个 月 海洋 微生物 生态 系统 中 的 3 步 转变 转变 转变 转变 转变转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 r srb/IRB) , 其中 次 富集 srb 产生 硫化氢 可能 最终有助于 흐느껴 울다 정말 대단해요. Ramirez et al.13 сообчили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме в течение 6 месяцев, в котором сероводород, образушийся в результате вторичного обогавония SRB, может в конечном итоге способствовать 다시 말해 SOB. Ramirez et al.13은 6개월 동안 해양 미생물 생태계에서 3단계 전환(FeOB => SRB/IRB => SOB)이 일어났다고 보고했는데, 이때 SRB의 2차 농축으로 생성된 황화수소가 결국 SOB 농축에 영향을 미칠 수 있다고 합니다.McBeth와 Emerson36은 FeOB의 일차적 농축을 보고했습니다. 마찬가지로, 이 연구에서는 초기 부식 단계 동안 FeOB의 농축이 관찰되었지만, 22개월 동안 탄소 및 1%와 2.25% Cr 강과 주철에서 관찰된 부식 진행에 따른 미생물 변화는 FeOB => IRB = > SRB입니다(그림 7 및 8). 마찬가지로, 이 연구에서는 초기 부식 단계 동안 FeOB의 농축이 관찰되었지만, 22개월 동안 탄소 및 1%와 2.25% Cr 강과 주철에서 관찰된 부식의 진행에 따른 미생물 변화는 FeOB => IRB => SRB입니다(그림 7 및 8). Точно так же в этом исследовании наблудается обогачение FeOB на ранней стадии corrosizии, но микробные izmenenenия по merе прогрессирования коррозии, наблудаемые в углеродистых 및 1% 및 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 meсяцев, представлявт собой FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 и 8). 마찬가지로, 이 연구에서는 부식 초기 단계에서 FeOB의 농축이 관찰되었지만, 22개월 동안 탄소와 1% 및 2.25% Cr 강과 주철에서 관찰된 부식이 진행됨에 따른 미생물 변화는 FeOB => IRB => SRB의 순서입니다(그림 7 및 8).같은 방식으로, 本研究中观察到早期腐蚀阶段FeOB의 富集, 但在碳와 1% 및 2.25% Cr 钢以及超过22个月의 铸铁中观察到的微生物随着腐蚀的进进而变化是FeOB => IRB => SRB (그림 7 과 8).同样 , 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 , 但 碳 and 와 1% and 2.25% Cr 钢 超过 22 个 的 铸铁 中到 的 微生物 腐蚀 的 进展 而 变化 FEOB => IRB => SRB(图7과8). analogичным образом, в этом исследовании наблудалось обогачение FeOB на ранних стадиях коррозии, но микробиологические изменения, наблудаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 месяцев, были FeOB => IRB => SRB (рис. 7 и 8). 마찬가지로, 이 연구에서는 부식 초기 단계에서 FeOB가 풍부하게 관찰되었지만, 22개월 동안 탄소와 1%, 2.25% Cr 강과 주철에서 관찰된 미생물학적 변화는 FeOB => IRB => SRB였습니다(그림 7 및 8).SRB는 높은 황산염 이온 농도로 인해 해수 환경에서 쉽게 축적될 수 있지만, 담수 환경에서는 황산염 이온 농도가 낮아 농축이 지연됩니다. 해수에서 SRB 농축은 빈번하게 보고되어 왔습니다10,12,45.
a 부식 초기 단계에서 산화철(적색 [Dechloromonas sp.] 및 녹색 [Sideroxydans sp.] 세포)과 철(III) 환원균(회색 [Geothrix sp.] 및 Geobacter sp.])은 Fe(II) 의존적 에너지 대사를 통해 유기 탄소와 질소를 생성하고, 이후 혐기성 황산염 환원균(SRP)과 종속영양 미생물은 축적된 유기물을 소비하여 부식 성숙 단계에 이르러 미생물 군집을 풍부하게 합니다. b 부식성 금속의 미생물 군집 변화. 보라색, 파란색, 노란색, 흰색 세포는 각각 코마모나다과(Comamonadaceae), 니트로스피라속(Nitrospira sp.), 베기아토아세아속(Beggiatoacea) 및 기타 과에 속하는 세균을 나타냅니다.
미생물 군집의 변화 및 SRB 농축 가능성과 관련하여, FeOB는 부식 초기 단계에서 중요하며, Dechloromonas는 Fe(II) 산화로부터 성장 에너지를 얻을 수 있습니다. 미생물은 미량 원소가 포함된 배지에서 생존할 수 있지만 기하급수적으로 증식하지는 않습니다. 그러나 본 연구에서 사용된 플런지 풀은 20m³/h의 유입량을 가진 오버플로우 분지(overflow basin)로, 무기 이온을 포함한 미량 원소를 지속적으로 공급합니다. 부식 초기 단계에서 탄소강과 주철에서 철 이온이 방출되고, FeOB(예: Dechloromonas)는 이를 에너지원으로 사용합니다. 세포 성장에 필요한 미량의 탄소, 인산염, 질소는 공정수에 유기물 및 무기물 형태로 존재해야 합니다. 따라서 이러한 담수 환경에서 FeOB는 탄소강과 주철과 같은 금속 표면에 먼저 농축됩니다. 이후, IRB는 유기물과 산화철을 각각 에너지원과 최종 전자 수용체로 사용하여 성장할 수 있습니다. 성숙한 부식 생성물에서는 FeOB와 IRB의 대사로 인해 질소가 풍부한 혐기성 환경이 조성됩니다. 따라서 SRB가 빠르게 성장하여 FeOB와 IRB를 대체할 수 있습니다(그림 8a).
최근 Tang 등은 담수 환경에서 철에서 미생물로의 직접 전자 전달로 인해 Geobacter ferroreducens에 의한 스테인리스강 부식을 보고했습니다.46. EMIC를 고려할 때 EET 특성을 가진 미생물의 기여가 중요합니다. SRB, FeOB 및 IRB는 이 연구에서 부식 생성물의 주요 미생물 종이며 EET 특성을 가져야 합니다. 따라서 이러한 전기화학적 활성 미생물은 EET를 통해 부식에 기여할 수 있으며 부식 생성물이 형성됨에 따라 다양한 이온 종의 영향으로 군집 구성이 변합니다. 반대로 9% Cr을 함유한 강의 미생물 군집은 다른 강과 달랐습니다(그림 8b). 14개월 후, FeOB가 풍부해진 것 외에도 Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea 및 Thiomonas와 같은 미생물도 풍부해졌습니다(그림 7i). 이러한 변화는 탄소강과 같은 다른 부식성 재료의 변화와 현저히 다르며 부식 중에 용해된 크롬이 풍부한 이온의 영향을 받을 수 있습니다. 특히, 티오모나스는 황 산화 특성뿐만 아니라 철(II) 산화 특성, EET 시스템, 그리고 중금속 내성도 가지고 있습니다48,49. 철(II)의 산화 활성 및/또는 금속 전자의 직접 소모를 통해 티오모나스가 풍부해질 수 있습니다. 이전 연구에서 불연속 바이오필름 모니터링 시스템을 사용하여 구리(Cu) 표면 바이오필름에서 베기아토아세아(Beggiatoacea)가 비교적 풍부하게 관찰되었는데, 이는 이 박테리아가 구리(Cu)와 크롬(Cr)과 같은 독성 금속에 내성을 가질 수 있음을 시사합니다. 그러나 베기아토아세아가 이러한 환경에서 성장하는 데 필요한 에너지원은 아직 알려져 있지 않습니다.
본 연구는 담수 환경에서 부식 중 미생물 군집의 변화를 보고합니다. 동일한 환경에서도 미생물 군집은 금속 종류에 따라 달랐습니다. 또한, 본 연구 결과는 부식 초기 단계에서 FeOB의 중요성을 확인시켜 줍니다. 철 의존성 미생물 에너지 대사는 SRB와 같은 다른 미생물이 선호하는 영양분이 풍부한 환경 형성을 촉진하기 때문입니다. 담수 환경에서 MIC를 낮추려면 FeOB와 IRB의 농축을 제한해야 합니다.
이 연구에서는 9가지 금속을 사용하여 50 × 20 × 1–5 mm 크기의 블록으로 가공했습니다(ASTM 395 강철 및 1%, 2.25% 및 9% Cr의 경우 두께: 5 mm; ASTM A283 및 ASTM A179의 경우 두께: 3 mm).mm; ASTM A109 Temper 4/5 및 Type 304 및 316 스테인리스 강철, 두께: 1mm).두 개의 4mm 구멍이 있습니다.크롬강은 사포로 연마하고 다른 금속은 침지하기 전에 600번 사포로 연마했습니다.모든 샘플은 99.5% 에탄올로 초음파 처리하고 건조하고 무게를 측정했습니다.각 금속의 샘플 10개를 부식 속도 계산 및 미생물군 분석에 사용했습니다.각 시편은 PTFE 막대와 스페이서(φ 5 × 30 mm, 보충 그림 2)를 사용하여 사다리 모양으로 고정했습니다.
풀의 용적은 1,100m3이고 깊이는 약 4m입니다. 유입량은 20m3 h-1이고, 오버플로는 방출되었으며, 수질은 계절에 따라 변동하지 않았습니다(보충 그림 3). 샘플 사다리는 탱크 중앙에 매달린 3m 강철 와이어 위로 내려집니다. 1, 3, 6, 14, 22개월에 풀에서 두 세트의 사다리를 제거했습니다. 한 사다리의 샘플은 중량 감소를 측정하고 부식률을 계산하는 데 사용되었고, 다른 사다리의 샘플은 미생물군 분석에 사용되었습니다. 침지 탱크의 용존 산소는 용존 산소 센서(InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, USA)를 사용하여 표면과 바닥 근처, 그리고 중앙에서 측정되었습니다.
시료의 부식 생성물과 바이오필름은 플라스틱 스크레이퍼로 긁어내거나 면봉으로 닦아 제거한 후, 초음파 세척기를 사용하여 99.5% 에탄올로 세척했습니다. 그런 다음 ASTM G1-0351에 따라 시료를 클라크 용액에 담갔습니다. 모든 시료는 건조 후 무게를 측정했습니다. 다음 공식을 사용하여 각 시료의 부식 속도(mm/년)를 계산하십시오.
여기서 K는 상수(8.76 × 104), T는 노출 시간(h), A는 총 표면적(cm2), W는 질량 손실(g), D는 밀도(g cm–3)입니다.
샘플의 무게를 측정한 후, 3D 측정 레이저 현미경(LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Japan)을 사용하여 여러 샘플의 3D 이미지를 얻었습니다.