Bedankt voor uw bezoek aan Nature.com. U gebruikt een browserversie met beperkte CSS-ondersteuning. Voor de beste ervaring raden we u aan een bijgewerkte browser te gebruiken (of de compatibiliteitsmodus in Internet Explorer uit te schakelen). Om continue ondersteuning te garanderen, tonen we de site bovendien zonder stijlen en JavaScript.
Geeft een carrousel van drie dia's tegelijk weer. Gebruik de knoppen Vorige en Volgende om door drie dia's tegelijk te bladeren, of gebruik de schuifknoppen aan het einde om door drie dia's tegelijk te bladeren.
In zoetwateromgevingen wordt vaak versnelde corrosie van koolstof- en roestvast staal waargenomen. Een duikstudie van 22 maanden in zoetwatertanks werd uitgevoerd met negen staalsoorten. Versnelde corrosie werd waargenomen in koolstof- en chroomstaal en gietijzer, terwijl in roestvast staal zelfs na 22 maanden geen zichtbare corrosie werd waargenomen. Een analyse van de microbiële gemeenschap toonde aan dat tijdens algemene corrosie Fe(II)-oxiderende bacteriën werden verrijkt in het vroege stadium van corrosie, Fe(III)-reducerende bacteriën in het stadium van corrosieontwikkeling en sulfaatreducerende bacteriën in het corrosiestadium in de laatste fase van productcorrosie. Daarentegen waren Beggiatocaea-bacteriën bijzonder talrijk in staal met 9% Cr dat aan lokale corrosie werd blootgesteld. Deze samenstelling van microbiële gemeenschappen verschilde ook van die in water- en bodemsedimentmonsters. Naarmate de corrosie vordert, ondergaat de microbiële gemeenschap dus dramatische veranderingen en creëert het ijzerafhankelijke microbiële energiemetabolisme een omgeving die andere micro-organismen kan verrijken.
Metalen kunnen verslechteren en corroderen door verschillende fysische en chemische omgevingsfactoren zoals pH, temperatuur en ionenconcentratie. Zure omstandigheden, hoge temperaturen en chlorideconcentraties beïnvloeden met name de corrosie van metalen1,2,3. Micro-organismen in natuurlijke en gebouwde omgevingen beïnvloeden vaak de slijtage en corrosie van metalen, een gedrag dat tot uiting komt in microbiële corrosie (MIC)4,5,6,7,8. MIC wordt vaak aangetroffen in omgevingen zoals binnenleidingen en opslagtanks, in metalen spleten en in de bodem, waar het plotseling verschijnt en zich snel ontwikkelt. Daarom is het monitoren en vroegtijdig detecteren van MIC's erg moeilijk, dus wordt MIC-analyse meestal na corrosie uitgevoerd. Er zijn talloze MIC-casestudies gerapporteerd waarin sulfaatreducerende bacteriën (SRB) frequent werden aangetroffen in corrosieproducten9,10,11,12,13. Het blijft echter onduidelijk of SRB's bijdragen aan het ontstaan ​​van corrosie, aangezien hun detectie gebaseerd is op post-corrosieanalyse.
Recentelijk zijn, naast jodium-oxiderende bacteriën21, diverse ijzerafbrekende micro-organismen gerapporteerd, zoals ijzerafbrekende SRB14, methanogenen15,16,17, nitraatreducerende bacteriën18, ijzeroxiderende bacteriën19 en acetogenen20. Onder anaërobe of microërobe laboratoriumomstandigheden corroderen de meeste van hen nulwaardig ijzer en koolstofstaal. Bovendien suggereren hun corrosiemechanismen dat ijzercorrosieve methanogenen en SRB's corrosie bevorderen door elektronen te oogsten uit nulwaardig ijzer met behulp van respectievelijk extracellulaire hydrogenases en multiheemcytochromen22,23. MIC's worden onderverdeeld in twee typen: (i) chemische MIC (CMIC), indirecte corrosie door microbieel geproduceerde deeltjes, en (ii) elektrische MIC (EMIC), directe corrosie door elektronenuitputting van het metaal24. EMIC, gefaciliteerd door extracellulaire elektronenoverdracht (EET), is van groot belang omdat micro-organismen met EET-eigenschappen snellere corrosie veroorzaken dan niet-EET-micro-organismen. Terwijl de snelheidsbeperkende reactie van CMIC onder anaërobe omstandigheden H₂-productie via protonreductie (H+) is, verloopt EMIC via EET-metabolisme, dat onafhankelijk is van H₂-productie. Het EET-mechanisme in verschillende micro-organismen is gerelateerd aan de prestaties van microbiële cellulaire brandstof en elektrobiosynthese25,26,27,28,29. Omdat de kweekomstandigheden voor deze corrosieve micro-organismen verschillen van die in de natuurlijke omgeving, is het niet duidelijk of deze waargenomen microbiële corrosieprocessen corrosie in de praktijk weerspiegelen. Daarom is het moeilijk om het MIC-mechanisme dat door deze corrosieve micro-organismen in de natuurlijke omgeving wordt geïnduceerd, te observeren.
De ontwikkeling van DNA-sequentietechnologie heeft de studie van de details van microbiële gemeenschappen in natuurlijke en kunstmatige omgevingen vergemakkelijkt. Zo is microbiële profilering op basis van de 16S rRNA-gensequentie met behulp van nieuwe generatie sequencers gebruikt op het gebied van microbiële ecologie30,31. ,32. Er zijn talloze MIC-studies gepubliceerd die microbiële gemeenschappen in bodem- en mariene omgevingen gedetailleerd hebben beschreven13,33,34,35,36. Naast SRB is ook verrijking met Fe(II)-oxiderende (FeOB) en nitrificerende bacteriën in corrosiemonsters gerapporteerd, bijvoorbeeld FeOB, zoals Gallionella spp. en Dechloromonas spp., en nitrificerende bacteriën, zoals Nitrospira, in koolstof- en koperhoudende staalsoorten in bodemmedia33. Evenzo is in het mariene milieu gedurende enkele weken een snelle kolonisatie van ijzeroxiderende bacteriën, behorend tot de klassen Zetaproteobacteria en Betaproteobacteria, waargenomen op koolstofstaal 36 . Deze gegevens wijzen op de bijdrage van deze micro-organismen aan corrosie. In veel studies zijn de duur en de experimentele groepen echter beperkt, en is er weinig bekend over de dynamiek van microbiële gemeenschappen tijdens corrosie.
Hier onderzoeken we de MIC's van koolstofstaal, chroomstaal, roestvrij staal en gietijzer met behulp van immersiestudies in een aerobe zoetwateromgeving met een geschiedenis van MIC-gebeurtenissen. Monsters werden genomen na 1, 3, 6, 14 en 22 maanden en de corrosiesnelheid van elk metaal en elke microbiële component werd bestudeerd. Onze resultaten bieden inzicht in de langetermijndynamiek van microbiële gemeenschappen tijdens corrosie.
Zoals weergegeven in tabel 1, werden in deze studie negen metalen gebruikt. Tien monsters van elk materiaal werden ondergedompeld in een plas zoet water. De kwaliteit van het proceswater is als volgt: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, troebelheid 1 ppm en pH 7,4. De concentratie opgeloste zuurstof (DO) onderaan de monsterladder was ongeveer 8,2 ppm en de watertemperatuur varieerde seizoensgebonden van 9 tot 23 °C.
Zoals weergegeven in figuur 1, werden na 1 maand onderdompeling in omgevingen met ASTM A283, ASTM A109 Conditie #4/5, ASTM A179 en ASTM A395 gietijzer, bruine corrosieproducten waargenomen op het koolstofstaaloppervlak in de vorm van algemene corrosie. Het gewichtsverlies van deze monsters nam toe met de tijd (aanvullende tabel 1) en de corrosiesnelheid bedroeg 0,13–0,16 mm per jaar (figuur 2). Algemene corrosie is eveneens waargenomen bij staalsoorten met een laag Cr-gehalte (1% en 2,25%), met een corrosiesnelheid van ongeveer 0,13 mm/jaar (figuren 1 en 2). Staal met 9% Cr vertoont daarentegen lokale corrosie die optreedt in openingen gevormd door pakkingen. De corrosiesnelheid van dit monster bedraagt ​​ongeveer 0,02 mm/jaar, wat aanzienlijk lager is dan die van staal met algemene corrosie. Daarentegen vertonen roestvast staaltype 304 en 316 geen zichtbare corrosie, met geschatte corrosiesnelheden van <0,001 mm y−1. Daarentegen vertonen roestvast staaltype 304 en 316 geen zichtbare corrosie, met geschatte versnellingssnelheden van <0,001 mm y−1. Als u de 304 en 316 niet in uw woning kunt plaatsen, kunt u deze optie gebruiken скорость коррозии составляет <0,001 мм/год. Daarentegen vertonen de roestvaste staalsoorten 304 en 316 geen zichtbare corrosie, met een geschatte corrosiesnelheid van <0,001 mm/jaar.相比之下,304 和-316 型不锈钢没有显示出可见的腐蚀,估计腐蚀速率<0,001 mm y−1。相比之下,304 和-316 型不锈钢没有显示出可见的腐蚀,估计腐蚀速率<0,001 mm y−1。 U kunt de waarde 304 en -316 niet gebruiken met een kredietkaart коррозии <0,001 мм/год. Daarentegen vertoonden de roestvaste staalsoorten 304 en -316 geen zichtbare corrosie, met een ontwerpcorrosiesnelheid van <0,001 mm/jaar.
Er worden macroscopische afbeeldingen van elk monster (hoogte 50 mm × breedte 20 mm) getoond voor en na het ontkalken. 1 meter, 1 maand; 3 meter, 3 maanden; 6 meter, 6 maanden; 14 meter, 14 maanden; 22 meter, 22 maanden; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, conditie 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, staal 1% Cr; 3C-staal, 2,25% Cr-staal; staal 9C, staal 9% Cr; S6, roestvrij staal 316; S8, roestvrij staal type 304.
De corrosiesnelheid werd berekend met behulp van gewichtsverlies en onderdompelingstijd. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, gehard 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, staal 1% Cr, 3C, staal 2,25% Cr, 9C, staal 9% Cr, S6, roestvrij staal type 316; S8, roestvrij staal type 304.
Figuur 1 laat ook zien dat corrosieproducten van koolstofstaal, staal met een laag Cr-gehalte en gietijzer zich verder ontwikkelen na onderdompeling gedurende 3 maanden. De algehele corrosiesnelheid nam geleidelijk af tot 0,07 ~ 0,08 mm/jaar na 22 maanden (Figuur 2). Bovendien was de corrosiesnelheid van staal met 2,25% Cr iets lager dan die van andere gecorrodeerde monsters, wat aangeeft dat Cr corrosie kan remmen. Naast algemene corrosie werd volgens ASTM A179 na 22 maanden lokale corrosie waargenomen met een corrosiediepte van ongeveer 700 µm (Figuur 3). De lokale corrosiesnelheid, berekend met behulp van de corrosiediepte en onderdompelingstijd, is 0,38 mm/jaar, wat ongeveer 5 keer sneller is dan algemene corrosie. De corrosiesnelheid van ASTM A395-legering kan worden onderschat, omdat corrosieproducten de aanslag na 14 of 22 maanden onderdompeling in water niet volledig verwijderen. Het verschil zou echter minimaal moeten zijn. Bovendien werden er veel kleine putjes in het gecorrodeerde chroomarme staal waargenomen.
Volledig beeld (schaalbalk: 10 mm) en gelokaliseerde corrosie (schaalbalk: 500 µm) van ASTM A179 en 9% Cr-staal op maximale diepte, gemeten met een 3D-lasermicroscoop. De rode cirkels in het volledige beeld geven de gemeten gelokaliseerde corrosie aan. Een volledig beeld van het 9% Cr-staal vanaf de achterkant is te zien in figuur 1.
Zoals weergegeven in figuur 2, werd voor staal met 9% Cr binnen 3-14 maanden geen corrosie waargenomen en was de corrosiesnelheid vrijwel nul. Na 22 maanden werd echter wel lokale corrosie waargenomen (figuur 3), met een corrosiesnelheid van 0,04 mm/jaar, berekend op basis van gewichtsverlies. De maximale lokale corrosiediepte is 1260 µm en de geschatte lokale corrosiesnelheid, gebaseerd op de corrosiediepte en immersietijd (22 maanden), is 0,68 mm/jaar. Omdat het exacte punt waarop corrosie begint niet bekend is, kan de corrosiesnelheid hoger zijn.
Daarentegen werd er geen zichtbare corrosie waargenomen op roestvrij staal, zelfs niet na 22 maanden onderdompeling. Hoewel er vóór het verwijderen van de aanslag enkele bruine deeltjes op het oppervlak te zien waren (fig. 1), waren deze zwak gehecht en waren het geen corrosieproducten. Omdat het metaal na het verwijderen van de aanslag weer op het roestvrijstalen oppervlak verschijnt, is de corrosiesnelheid vrijwel nul.
Amplicon-sequencing is uitgevoerd om de verschillen en dynamiek van microbiële gemeenschappen in de loop van de tijd te begrijpen in corrosieproducten en biofilms op metaaloppervlakken, in water en sedimenten. In totaal werden 4.160.012 reads ontvangen, met een bereik van 31.328 tot 124.183 reads.
De Shannon-index van watermonsters uit waterinlaten en vijvers varieerde van 5,47 tot 7,45 (Fig. 4a). Omdat gezuiverd rivierwater als industrieel water wordt gebruikt, kan de microbiële gemeenschap seizoensgebonden veranderen. De Shannon-index van bodemsedimentmonsters was daarentegen ongeveer 9, wat aanzienlijk hoger is dan die van watermonsters. Evenzo hadden watermonsters lagere berekende Chao1-indexen en waargenomen operationele taxonomische eenheden (OTU's) dan sedimentmonsters (Fig. 4b, c). Deze verschillen zijn statistisch significant (Tukey-Kramer-toets; p-waarden < 0,01, figuur 4d) en geven aan dat de microbiële gemeenschappen in de sedimentmonsters complexer zijn dan die in de watermonsters. Deze verschillen zijn statistisch significant (Tukey-Kramer-toets; p-waarden < 0,01, figuur 4d) en geven aan dat de microbiële gemeenschappen in de sedimentmonsters complexer zijn dan die in de watermonsters. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), что als u dit wilt, kunt u het beste in Als u dit wilt doen, kunt u dit in de juiste stand doen. Deze verschillen zijn statistisch significant (Tukey-Kramer-toets; p-waarden < 0,01, figuur 4d) en geven aan dat de microbiële gemeenschappen in sedimentmonsters complexer zijn dan in watermonsters.这些差异具有统计学意义（Tukey-Kramer 检验；p 值< 0,01，图4d），表明沉积物样本中的微生物群落比水样中的微生物群落更复杂。这些 差异 具有 统计学 (tukey-kramer 检验; p 值 <0,01, 图 4d) 表明 沉积物样本 中 的 微生物中中的群落更。。。。。。。。。 Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, рис. 4d), het is een goed idee om dit te doen Als u een van de volgende zaken wilt doen, kunt u dit in uw huis doen. Deze verschillen waren statistisch significant (Tukey-Kramer-toets; p-waarde <0,01, figuur 4d), wat erop wijst dat de microbiële gemeenschappen in sedimentmonsters complexer zijn dan in watermonsters.Omdat het water in het overloopbekken voortdurend wordt ververst en sedimenten zonder mechanische verstoring naar de bodem van het bekken zinken, zou dit verschil in microbiële diversiteit een weerspiegeling moeten zijn van het ecosysteem in het bekken.
a Shannon-index, b Waargenomen operationele taxonomische eenheid (OTU), en c Chao1-opname-index (n=6) en bekken (n=5) Water, sediment (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) en 9% (9 C: n = 5) Cr-staalsoorten, evenals roestvast staal van het type 316 (S6: n = 5) en -304 (S8: n = 5) worden weergegeven als doos- en snorhaardiagrammen. d p-waarden voor de Shannon- en Chao1-indices verkregen met behulp van ANOVA en Tukey-Kramer-meervoudige vergelijkingstests. De rode achtergronden vertegenwoordigen paren met p-waarden < 0,05. De rode achtergronden stellen paren voor met p-waarden < 0,05. De gemiddelde waarde is p <0,05. Rode achtergronden vertegenwoordigen paren met p-waarden < 0,05.红色背景代表p 值< 0,05 的对。红色背景代表p 值< 0,05 的对。 Gebruik een waarde met een p-waarde <0,05. Rode achtergronden vertegenwoordigen paren met p-waarden < 0,05.De lijn in het midden van het kader, de boven- en onderkant van het kader en de snorharen stellen respectievelijk de mediaan, het 25e en 75e percentiel en de minimum- en maximumwaarden voor.
De Shannon-indices voor koolstofstaal, staal met een laag chroomgehalte en gietijzer waren vergelijkbaar met die voor watermonsters (Fig. 4a). Daarentegen zijn de Shannon-indices van de roestvrijstalen monsters aanzienlijk hoger dan die van de gecorrodeerde staalsoorten (p-waarden < 0,05, figuur 4d) en vergelijkbaar met die van de sedimenten. Daarentegen zijn de Shannon-indices van de roestvrijstalen monsters aanzienlijk hoger dan die van de gecorrodeerde staalsoorten (p-waarden < 0,05, figuur 4d) en vergelijkbaar met die van de sedimenten. Als u een probleem heeft met het gebruik van een product, dan is dat het geval корродированных сталей (значения p <0,05, рис. 4d), en аналогичны индексам отложений. Daarentegen zijn de Shannon-indices van roestvrijstalen monsters aanzienlijk hoger dan die van gecorrodeerde staalsoorten (p-waarden < 0,05, figuur 4d) en vergelijkbaar met afzettingsindices.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 Als u een probleem heeft met uw bedrijf, dan is dit het geval корродированной стали (значение p <0,05, рис. 4d), как en у onleesbaar. Daarentegen was de Shannon-index van de roestvrijstalen monsters aanzienlijk hoger dan die van het gecorrodeerde staal (p-waarde < 0,05, figuur 4d), en dat gold ook voor de afzetting.Daarentegen varieerde de Shannon-index voor staalsoorten met 9% Cr van 6,95 tot 9,65. Deze waarden waren veel hoger bij niet-gecorrodeerde monsters na 1 en 3 maanden dan bij gecorrodeerde monsters na 6, 14 en 22 maanden (Fig. 4a). Bovendien zijn de Chao1-indices en de waargenomen OTU's van de 9% Cr-staalsoorten hoger dan die van de gecorrodeerde en watermonsters en lager dan die van de niet-gecorrodeerde en sedimentmonsters (Fig. 4b, c). De verschillen zijn statistisch significant (p-waarden < 0,01, Fig. 4d). Bovendien zijn de Chao1-indices en de waargenomen OTU's van de 9% Cr-staalsoorten hoger dan die van de gecorrodeerde en watermonsters en lager dan die van de niet-gecorrodeerde en sedimentmonsters (Fig. 4b, c). De verschillen zijn statistisch significant (p-waarden < 0,01, Fig. 4d).Bovendien zijn de Chao1 en de waargenomen OTU van staalsoorten met 9% Cr hoger dan die van gecorrodeerde en waterige monsters en lager dan die van niet-gecorrodeerde en sedimentaire monsters (Fig. 4b, c). De verschillen zijn statistisch significant.(p-значения <0,01, рис. 4d). (p-waarden <0,01, figuur 4d).此外，9% Cr 钢的Chao1 指数和观察到的OTU高于腐蚀样品和水样，低于未腐蚀样品和沉积物样品（图4b，c），差异具有统计学意义（p值< 0,01，图4d）。此外, 9% CR 钢 Chao1 指数 和 观察 的 的 rtu 高于 腐蚀 样品 水样 ， 低于 腐蚀 样品 和 沉积物(图 图 4b, c) 差异 统计学 意义 (p 值 <0,01 图 图 图 图 图 图 图 图 , , , , , , ， ， ， ， 4d）。 Waar het om gaat, is Chao1 en OTU met een percentage van 9% Cr, dat is goed корродированных en водных образцов, en ниже, чем у некорродированных en осадочных образцов (рис. 4b,c), азница была статистически значимой (p- значение < 0,01, рис. Bovendien waren de Chao1-index en de waargenomen OTU van 9% Cr-staal hoger dan die van gecorrodeerde en waterige monsters en lager dan die van niet-gecorrodeerde en sedimentaire monsters (Fig. 4b,c). Het verschil was statistisch significant (p-waarde < 0,01, Fig. 4d).Deze resultaten geven aan dat de microbiële diversiteit in corrosieproducten lager is dan in biofilms op niet-gecorrodeerde metalen.
Figuur 5a toont een Principal Coordinate Analysis (PCoA)-diagram op basis van een ongewogen UniFrac-afstand voor alle monsters, met drie belangrijke waargenomen clusters. De microbiële gemeenschappen in watermonsters verschilden significant van andere gemeenschappen. De microbiële gemeenschappen in de sedimenten omvatten ook roestvrijstalen gemeenschappen, terwijl ze wijdverspreid waren in de corrosiemonsters. De kaart van staal met 9% Cr is daarentegen verdeeld in niet-gecorrodeerde en gecorrodeerde clusters. Bijgevolg verschillen de microbiële gemeenschappen op metaaloppervlakken en corrosieproducten significant van die in water.
Hoofdcoördinatenanalyse (PCoA) gebaseerd op ongewogen UniFrac-afstanden in alle monsters (a), water (b) en metalen (c). Cirkels markeren elke cluster. De trajecten worden weergegeven door lijnen die de bemonsteringsperioden in reeksen verbinden. 1 meter, 1 maand; 3 meter, 3 maanden; 6 meter, 6 maanden; 14 meter, 14 maanden; 22 meter, 22 maanden; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, conditie 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, staal 1% Cr; 3C, staal 2,25% Cr; staal 9C, staal 9% Cr; S6, roestvrij staal 316; S8, roestvrij staal type 304.
In chronologische volgorde waren de PCoA-plots van de watermonsters cirkelvormig gerangschikt (Fig. 5b). Deze cyclusovergang kan seizoensveranderingen weerspiegelen.
Bovendien werden slechts twee clusters (gecorrodeerd en niet-gecorrodeerd) waargenomen op de PCoA-plots van metaalmonsters, waar (met uitzondering van 9% chroomstaal) ook een verschuiving van de microbiële gemeenschap van 1 naar 22 maanden werd waargenomen (Fig. 5c). Omdat de overgangen in gecorrodeerde monsters groter waren dan in niet-gecorrodeerde monsters, was er bovendien een correlatie tussen veranderingen in microbiële gemeenschappen en corrosieprogressie. In staalmonsters met 9% Cr werden twee soorten microbiële gemeenschappen onthuld: punten op 1 en 6 maanden, gelegen in de buurt van roestvrij staal, en andere (3, 14 en 22 maanden), gelegen op punten dicht bij gecorrodeerd staal. Coupons van 1 maand en die gebruikt werden voor DNA-extractie op 6 maanden waren niet gecorrodeerd, terwijl coupons op 3, 14 en 22 maanden wel gecorrodeerd waren (Aanvullende figuur 1). Daarom verschilden de microbiële gemeenschappen in gecorrodeerde monsters van die in water, sediment en niet-gecorrodeerde monsters en veranderden ze naarmate de corrosie vorderde.
De belangrijkste typen microbiële gemeenschappen die in watermonsters werden waargenomen, waren Proteobacteria (30,1–73,5%), Bacteroidetes (6,3–48,6%), Planctomycetota (0,4–19,6%) en Actinobacteria (0 –17,7%), hun relatieve abundantie varieerde van monster tot monster (Fig. 6), bijvoorbeeld, de relatieve abundantie van Bacteroidetes in vijverwater was hoger dan in abstract water. Dit verschil kan worden beïnvloed door de verblijftijd van het water in de overlooptank. Deze typen werden ook waargenomen in bodemsedimentmonsters, maar hun relatieve abundantie verschilde significant van die in watermonsters. Bovendien was het relatieve gehalte van Acidobacteriota (8,7–13,0%), Chloroflexi (8,1–10,2%), Nitrospirota (4,2–4,4%) en Desulfobacterota (1,5–4,4%) %) hoger dan in watermonsters. Omdat bijna alle Desulfobacterota-soorten SRB37 zijn, moet de omgeving in het sediment anaëroob zijn. Hoewel Desulfobacterota mogelijk corrosie beïnvloeden, zou het risico extreem laag moeten zijn omdat hun relatieve hoeveelheden in het zwembadwater <0,04% bedragen. Hoewel Desulfobacterota mogelijk corrosie beïnvloeden, zou het risico extreem laag moeten zijn omdat hun relatieve hoeveelheden in het zwembadwater <0,04% bedragen. Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск должен быть чрезвычайно низким, поскольку en wat u in uw huis kunt doen gehalte <0,04%. Hoewel Desulfobacterota effect kan hebben op corrosie, is het risico extreem laag omdat hun relatieve overvloed in zwembadwater <0,04% bedraagt.Minder dan 0,04%. <0,04%. Desulfobacillus heeft een sterke invloed op de werking van het lichaam, of op andere manieren относительное содержание in воде бассейна gehalte <0,04%. Hoewel het type Desulfobacillus corrosie kan veroorzaken, is het risico extreem laag omdat hun relatieve overvloed in zwembadwater <0,04% bedraagt.
RW en Air vertegenwoordigen watermonsters uit respectievelijk de waterinlaat en het bassin. Sediment-C, -E, -W zijn sedimentmonsters genomen uit het midden van de bodem van het bassin, evenals van de oost- en westzijde. 1 meter, 1 maand; 3 meter, 3 maanden; 6 meter, 6 maanden; 14 meter, 14 maanden; 22 meter, 22 maanden; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, conditie 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, staal 1% Cr; 3C, staal 2,25% Cr; staal 9C, staal 9% Cr; S6, roestvrij staal 316; S8, roestvrij staal type 304.
Op genusniveau werd in alle seizoenen een iets hoger aandeel (6-19%) van niet-geclassificeerde bacteriën uit de familie Trichomonadaceae waargenomen, evenals Neosphingosine, Pseudomonas en Flavobacterium. Als kleinere hoofdcomponenten variëren hun aandelen (Fig. 1). (7a en b). In de zijrivieren was de relatieve abundantie van Flavobacterium, Pseudovibrio en Rhodoferrobacter alleen in de winter hoger. Evenzo werd een hoger gehalte van Pseudovibrio en Flavobacterium waargenomen in het winterwater van het bekken. De microbiële gemeenschappen in watermonsters varieerden dus afhankelijk van het seizoen, maar ondergingen geen drastische veranderingen gedurende de onderzoeksperiode.
a Inlaatwater, b Zwembadwater, c ASTM A283, d ASTM A109 temperatuur #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2,25% Cr, en i 9% Cr staal, j Type-316 en roestvrij staal K-304.
Proteobacteriën waren de belangrijkste bestanddelen in alle monsters, maar hun relatieve overvloed in de gecorrodeerde monsters nam af naarmate de corrosie vorderde (fig. 6). In de monsters ASTM A179, ASTM A109 Temp. nr. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 en 1% en 2,25% Cr daalde de relatieve overvloed van proteobacteriën van respectievelijk 89,1%, 85,9%, 89,6%, 79,5% en 84,8%. , 83,8% is 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% en 31,3%. Daarentegen neemt de relatieve abundantie van Desulfobacterota geleidelijk toe van <0,1% tot 12,5–45,9% naarmate de corrosie vordert. Daarentegen neemt de relatieve abundantie van Desulfobacterota geleidelijk toe van <0,1% tot 12,5–45,9% naarmate de corrosie vordert. Desulfobacterota kunnen zich ontwikkelen tot <0,1% tot 12,5–45,9% развития коррозии. Daarentegen neemt de relatieve abundantie van Desulfobacterota geleidelijk toe van <0,1% tot 12,5–45,9% naarmate de corrosie vordert.相反，随着腐蚀的进展，脱硫杆菌的相对丰度从<0,1% 逐渐增加到12,5-45,9%。Minder dan 0,1% Desulfobacillus heeft een gemiddelde waarde van <0,1% tot 12,5–45,9% tot nu toe развития коррозии. Daarentegen nam de relatieve abundantie van Desulfobacillus geleidelijk toe van <0,1% tot 12,5–45,9% naarmate de corrosie vorderde.Naarmate de corrosie vorderde, werd Proteobactereira vervangen door Desulfobacterota.
Biofilms op ongecorrodeerd roestvrij staal bevatten daarentegen dezelfde verhoudingen van verschillende bacteriën: 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%) en Chloroflexi (2,1-8,8%). Het bleek dat het aandeel Nitrospirota in de roestvrijstalen monsters geleidelijk toenam (Fig. 6). Deze verhoudingen zijn vergelijkbaar met die in sedimentmonsters, wat overeenkomt met de PCoA-grafiek in Fig. 5a.
In staalmonsters met 9% Cr werden twee typen microbiële gemeenschappen waargenomen: de microbiële gemeenschappen van 1 maand en 6 maanden waren vergelijkbaar met die in monsters van bodemsedimenten, terwijl het aandeel proteobacteriën in corrosiemonsters 3, 14 en 22 aanzienlijk toenam. maanden Bovendien kwamen deze twee microbiële gemeenschappen in de staalmonsters met 9% Cr overeen met gesplitste clusters in de PCoA-grafiek die is weergegeven in Afb. 5c.
Op genusniveau werden >2000 OTU's waargenomen die niet-toegewezen bacteriën en archaea bevatten. Op genusniveau werden >2000 OTU's waargenomen die niet-toegewezen bacteriën en archaea bevatten.Op genusniveau zijn meer dan 2000 OTU's waargenomen die onbekende bacteriën en archaea bevatten.Op genusniveau zijn meer dan 2000 OTU's waargenomen met niet-gespecificeerde bacteriën en archaea. We hebben ons gericht op 10 OTU's met een hoge populatie in elk monster. Dit omvat 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% en 21,8-45,1% in ASTM A179, ASTM A109 Temp. nr. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1%, 2,25% en 9% Cr-staalsoorten en roestvrij staalsoorten van type 316 en -304.
Een relatief hoog gehalte aan gedechloreerde monolieten met Fe(II)-oxiderende eigenschappen is waargenomen in corrosiemonsters zoals ASTM A179, ASTM A109 Temp. nr. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 en staalsoorten met 1% en 2,25% Cr in een vroeg stadium van corrosie (1 maand en 3 maanden, figuur 7c-h). Het aandeel Dechloromonas nam in de loop van de tijd af, wat overeenkwam met de afname van Proteobacteria (figuur 6). Bovendien bedragen de percentages Dechloromonas in de biofilms op de niet-gecorrodeerde monsters <1%. Bovendien bedragen de percentages Dechloromonas in de biofilms op de niet-gecorrodeerde monsters <1%. Waar het om gaat, is dat Dechloromonas in een laag percentage van <1% zit. Bovendien bedraagt ​​het aandeel Dechloromonas in biofilms op niet-gecorrodeerde monsters <1%.Minder dan 1%.Minder dan 1% Waar het om gaat, is dat Dechloromonas in een laag percentage van <1% zit. Bovendien bedroeg het aandeel Dechloromonas in de biofilm van niet-gecorrodeerde monsters <1%.Daarom is Dechloromonas onder de corrosieproducten al in een vroeg stadium van corrosie aanzienlijk verrijkt.
Daarentegen nam in ASTM A179, ASTM A109 getemperd #4/5, ASTM A179, ASTM A395 en staalsoorten met 1% en 2,25% Cr het aandeel SRB Desulfovibrio-species uiteindelijk toe na 14 en 22 maanden (Fig. 7c-h). Desulfofibrion was zeer laag of niet detecteerbaar in de vroege stadia van corrosie, in watermonsters (Fig. 7a, b) en in niet-gecorrodeerde biofilms (Fig. 7j, j). Dit suggereert sterk dat Desulfovibrio de omgeving van de gevormde corrosieproducten prefereert, hoewel ze geen invloed hebben op corrosie in de vroege stadia van corrosie.
Fe(III)-reducerende bacteriën (RRB), zoals Geobacter en Geothrix, werden aangetroffen in corrosieproducten in de middelste corrosiestadia (6 en 14 maanden), maar het aandeel in de late corrosiestadia (22 maanden) is daarin relatief laag (Fig. 7c, eh). Het geslacht Sideroxydans met Fe(II)-oxidatie-eigenschappen vertoonde een vergelijkbaar gedrag (Fig. 7f), dus het aandeel FeOB, IRB en SRB was alleen hoger in de gecorrodeerde monsters. Dit suggereert sterk dat veranderingen in deze microbiële gemeenschappen verband houden met corrosieprogressie.
In staal met 9% Cr gecorrodeerd na 3, 14 en 22 maanden, werd een hoger percentage leden van de familie Beggiatoacea (8,5–19,6%) waargenomen, die zwaveloxiderende eigenschappen kunnen vertonen, en werden sideroxidans waargenomen (8,4–13,7%) (Fig. 1). ). 7i) Daarnaast werd Thiomonas, een zwaveloxiderende bacterie (SOB), in hogere aantallen (3,4% en 8,8%) gevonden op 3 en 14 maanden. Daarentegen werden nitraatreducerende bacteriën Nitrospira (12,9%) waargenomen in 6 maanden oude niet-gecorrodeerde monsters. Een verhoogd percentage Nitrospira werd ook waargenomen in biofilms op roestvrij staal na onderdompeling (Fig. 7j,k). De microbiële gemeenschappen van 1 en 6 maanden oud, ongecorrodeerd staal met 9% Cr waren dus vergelijkbaar met die in biofilms van roestvrij staal. Bovendien verschilden de microbiële gemeenschappen van staal met 9% Cr, gecorrodeerd na 3, 14 en 22 maanden, van de corrosieproducten van koolstofstaal, staal met een laag chroomgehalte en gietijzer.
Corrosieontwikkeling verloopt doorgaans langzamer in zoet water dan in zeewater, omdat de concentratie chloride-ionen de corrosie van het metaal beïnvloedt. Sommige soorten roestvast staal kunnen echter corroderen in zoetwateromgevingen38,39. Bovendien werd aanvankelijk MIC vermoed, aangezien er eerder gecorrodeerd materiaal was waargenomen in het zoetwaterbassin dat in deze studie werd gebruikt. In studies met langdurige immersie werden verschillende vormen van corrosie, drie soorten microbiële gemeenschappen en een verandering in microbiële gemeenschappen in corrosieproducten waargenomen.
Het zoetwatermedium dat in deze studie werd gebruikt, is een gesloten tank voor technisch water afkomstig uit een rivier met een relatief stabiele chemische samenstelling en een seizoensgebonden verandering in watertemperatuur variërend van 9 tot 23 °C. Seizoensgebonden fluctuaties in microbiële gemeenschappen in watermonsters kunnen daarom verband houden met temperatuurveranderingen. Bovendien verschilde de microbiële gemeenschap in het zwembadwater enigszins van die in het toevoerwater (Fig. 5b). Het water in het zwembad wordt voortdurend vervangen door overstromingen. Als gevolg hiervan bleef de DO op ~8,2 ppm, zelfs op tussenliggende diepten tussen het oppervlak van het bassin en de bodem. Daarentegen zou de omgeving van het sediment anaëroob moeten zijn, aangezien het bezinkt en op de bodem van het reservoir blijft, en de microbiële flora daarin (zoals CRP) zou ook moeten verschillen van de microbiële flora in het water (Fig. 6). Omdat de coupons in het zwembad verder van de sedimenten verwijderd waren, werden ze alleen tijdens immersiestudies onder aerobe omstandigheden aan zoet water blootgesteld.
Algemene corrosie treedt op in koolstofstaal, staal met een laag chroomgehalte en gietijzer in zoetwateromgevingen (Figuur 1), omdat deze materialen niet corrosiebestendig zijn. De corrosiesnelheid (0,13 mm per jaar) onder abiotische zoetwateromstandigheden was echter hoger dan in eerdere studies40 (0,04 mm per jaar) en vergelijkbaar met de corrosiesnelheid (0,02–0,76 mm per jaar) in de aanwezigheid van micro-organismen1) vergelijkbaar met zoetwateromstandigheden40,41,42. Deze versnelde corrosiesnelheid is kenmerkend voor MIC.
Bovendien werd na 22 maanden onderdompeling lokale corrosie waargenomen in verschillende metalen onder de corrosieproducten (fig. 3). De lokale corrosiesnelheid die in ASTM A179 wordt waargenomen, is met name ongeveer vijf keer sneller dan algemene corrosie. Deze ongebruikelijke vorm van corrosie en versnelde corrosiesnelheid zijn ook waargenomen bij corrosie op hetzelfde object. De onderdompeling die in deze studie is uitgevoerd, weerspiegelt dus corrosie in de praktijk.
Van de bestudeerde metalen vertoonde staal met 9% Cr de meest ernstige corrosie, met een corrosiediepte van >1,2 mm. Dit is waarschijnlijk MIC vanwege de versnelde corrosie en de abnormale vorm van corrosie. Van de bestudeerde metalen vertoonde staal met 9% Cr de meest ernstige corrosie, met een corrosiediepte van >1,2 mm. Dit is waarschijnlijk MIC vanwege de versnelde corrosie en de abnormale vorm van corrosie. De kredietwaardigheid van 9% Cr is lager dan die van de kredietinstelling коррозии> 1,2 мм, что, вероятно, является МИК of u kunt uw creditcards en andere creditcards gebruiken. Van de onderzochte metalen vertoonde staal met 9% Cr de meest ernstige corrosie, met een corrosiediepte >1,2 mm. Dit is waarschijnlijk de MIC als gevolg van versnelde corrosie en een abnormale vorm van corrosie.1,2 mm, 由于加速腐蚀和异常腐蚀形式,很可能是MIC。在所研的金属中,9% Cr Het gebruik van een krediet met een Cr-waarde van 9%, met een hoge kredietwaardigheid >1,2 мм, скорее всего, МИК из-за ускоренных en de werking ervan. Van de bestudeerde metalen corrodeerde staal met 9% Cr het sterkst, met een corrosiediepte van >1,2 mm. Dit was hoogstwaarschijnlijk MIC als gevolg van versnelde en afwijkende vormen van corrosie.Omdat staal met 9% Cr wordt gebruikt bij hoge temperaturen, is het corrosiegedrag ervan eerder onderzocht43,44, maar er is nog nooit een MIC voor dit metaal gerapporteerd. Omdat veel micro-organismen, met uitzondering van hyperthermofielen, inactief zijn in een omgeving met een hoge temperatuur (>100 °C), kan de MIC in 9% Cr-staal in dergelijke gevallen worden verwaarloosd. Omdat veel micro-organismen, met uitzondering van hyperthermofielen, inactief zijn in een omgeving met hoge temperaturen (>100 °C), kan de MIC in 9% Cr-staal in dergelijke gevallen worden verwaarloosd. Als u een product wilt kopen, kunt u het beste kiezen voor temperatuur (>100 °С), met een temperatuur van 9% Cr in Het is niet mogelijk om dit te doen. Omdat veel micro-organismen, met uitzondering van hyperthermofielen, inactief zijn in een omgeving met hoge temperaturen (>100°C), kan de MIC in staal met 9% Cr in dergelijke gevallen worden verwaarloosd.嗜热菌外,许多微生物在高温环境(>100 °C)因此在这种情况下可以忽略9% Cr 钢中的MIC。 9% Cr (>100 °C) Als u een probleem heeft met het gebruik van een product, kunt u dit niet doen watertemperatuur (>100 °С), МПК in стали с 9% Cr Het is niet mogelijk om dit te doen. Omdat veel micro-organismen, met uitzondering van hyperthermofielen, niet actief zijn in omgevingen met hoge temperaturen (>100 °C), kan de MIC in staal met 9% Cr in dit geval worden verwaarloosd.Wanneer echter 9% Cr-staal in een omgeving met gemiddelde temperatuur wordt gebruikt, moeten verschillende maatregelen worden genomen om de MIC te verlagen.
Er werden verschillende microbiële gemeenschappen en hun veranderingen waargenomen in afzettingen van ongecorrodeerd materiaal en in corrosieproducten in biofilms vergeleken met water, naast versnelde corrosie (Fig. 5-7), wat sterk suggereert dat deze corrosie een microfoon is. Ramirez et al.13 rapporteren een overgang van 3 stappen (FeOB => SRB/IRB = > SOB) in een marien microbieel ecosysteem over 6 maanden, waarbij waterstofsulfide geproduceerd door secundair verrijkt SRB uiteindelijk kan bijdragen aan de verrijking van SOB. Ramirez et al.13 rapporteren een overgang van 3 stappen (FeOB => SRB/IRB => SOB) in een marien microbieel ecosysteem over een periode van 6 maanden, waarbij waterstofsulfide, geproduceerd door secundair verrijkt SRB, uiteindelijk kan bijdragen aan de verrijking van SOB. Ramirez et al.13 hebben een onderzoek ingesteld (FeOB => SRB/IRB => SOB) in een poging 6 месяцев, когда сероводород, образующийся Als u de SRB wilt gebruiken, kunt u SOB gebruiken. Ramirez et al.13 rapporteren een overgang in drie fasen (FeOB => SRB/IRB => SOB) in het mariene microbiële ecosysteem over een periode van 6 maanden, waarbij waterstofsulfide, gegenereerd door secundaire SRB-verrijking, uiteindelijk kan bijdragen aan SOB-verrijking. Ramirez 等人13 报告了一个超过6 个月的海洋微生物生态系统中的三步转变(FeOB => SRB/IRB => SOB)Ramirez is 13 jaar oud en 6 jaar oud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) Dit is het geval 可能 最终 有助于 snik 的富集。 Ramirez et al.13 hebben een onderzoek ingesteld (FeOB => SRB/IRB => SOB) in een poging om течение 6 maanden, in котором сероводород, als u in de SRB wilt investeren, kunt u zich in de situatie van de SRB bevinden обогащению SOB. Ramirez et al.13 rapporteerden een overgang in drie stappen (FeOB => SRB/IRB => SOB) in het mariene microbiële ecosysteem over een periode van 6 maanden, waarbij waterstofsulfide, geproduceerd door secundaire SRB-verrijking, uiteindelijk kan bijdragen aan SOB-verrijking.McBeth en Emerson36 rapporteerden primaire verrijking in FeOB. Op soortgelijke wijze is in deze studie een verrijking van FeOB waargenomen tijdens de vroege corrosiefase, maar de microbiële veranderingen die met het voortschrijden van de corrosie zijn waargenomen in de koolstof- en 1% en 2,25% Cr-staalsoorten en gietijzer gedurende 22 maanden zijn FeOB => IRB = > SRB (Fig. 7 en 8). Op soortgelijke wijze is in deze studie een verrijking van FeOB waargenomen tijdens de vroege corrosiefase, maar de microbiële veranderingen die met het voortschrijden van de corrosie zijn waargenomen in de koolstof- en 1% en 2,25% Cr-staalsoorten en gietijzer gedurende 22 maanden zijn FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 en 8). Als u een FeOB-bedrijf op uw kredietkaart wilt, dan meer informatie прогрессирования коррозиии, наблюдаемые in углеродистых 1% en 2,25% Cr сталях en чугуне in 22 maanden, представляют собой FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 en 8). Op soortgelijke wijze werd in deze studie een verrijking van FeOB in een vroeg stadium van corrosie waargenomen, maar microbiële veranderingen naarmate de corrosie vordert, waargenomen in koolstofstaal en staal met 1% en 2,25% Cr en gietijzer gedurende 22 maanden, zijn FeOB => IRB => SRB (figuren 7 en 8).FeOB 的富集,但在碳和1% 和2,25% Cr 钢以及超过22 FeOB => IRB => SRB (图7 和8)。同样, 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集, 但 碳 和 和 1% 和 2,25% Cr 钢 超过22 个 的 铸铁 中 到 的 微生物 腐蚀 的 进展 而 变化 FEOB => IRB => SRB（图7和8）。 Als u een FeOB wilt gebruiken, kunt u deze op de juiste manier gebruiken коррозии, но микробиологические изменения, наблюдаемые in углеродистых en 1% en 2,25% Cr сталях en чугуне in 22 maanden, были FeOB => IRB => SRB (рис. 7 en 8). Op soortgelijke wijze werd in deze studie een verrijking met FeOB waargenomen in de vroege stadia van corrosie, maar de microbiologische veranderingen die werden waargenomen in koolstofstaal en staal met 1% en 2,25% Cr en in gietijzer gedurende 22 maanden waren FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 en 8).SRB's kunnen zich gemakkelijk ophopen in zeewateromgevingen vanwege de hoge concentraties sulfaationen, maar hun verrijking in zoetwateromgevingen wordt vertraagd door de lage concentraties sulfaationen. Verrijking van SRB's in zeewater is veelvuldig gerapporteerd10,12,45.
a Organische koolstof en stikstof via Fe(II)-afhankelijk energiemetabolisme: ijzeroxide (rode [Dechloromonas sp.] en groene [Sideroxydans sp.] cellen) en Fe(III)-reducerende bacteriën (grijze cellen [Geothrix sp. en Geobacter sp.]) in een vroeg stadium van corrosie, waarna anaërobe sulfaatreducerende bacteriën (SRP) en heterotrofe micro-organismen het volwassen stadium van corrosie verrijken door de geaccumuleerde organische stof te consumeren. b Veranderingen in microbiële gemeenschappen op corrosiebestendige metalen. Violette, blauwe, gele en witte cellen vertegenwoordigen bacteriën uit respectievelijk de families Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea en andere.
Met betrekking tot veranderingen in de microbiële gemeenschap en mogelijke SRB-verrijking is FeOB cruciaal in de vroege fase van corrosie, en Dechloromonas kan zijn groei-energie verkrijgen uit Fe(II)-oxidatie. Micro-organismen kunnen overleven in media met sporenelementen, maar ze groeien niet exponentieel. Het in deze studie gebruikte dompelbad is echter een overloopbekken met een instroom van 20 m³/u, dat continu sporenelementen met anorganische ionen aanvoert. In de vroege stadia van corrosie komen ferro-ionen vrij uit koolstofstaal en gietijzer, en FeOB's (zoals Dechloromonas) gebruiken deze als energiebron. Sporen van koolstof, fosfaat en stikstof die nodig zijn voor celgroei, moeten in het proceswater aanwezig zijn in de vorm van organische en anorganische stoffen. Daarom wordt FeOB in deze zoetwateromgeving aanvankelijk verrijkt op metaaloppervlakken zoals koolstofstaal en gietijzer. Vervolgens kunnen IRB's groeien en respectievelijk organische stof en ijzeroxiden gebruiken als energiebronnen en terminale elektronenacceptoren. In volwassen corrosieproducten zouden anaërobe, met stikstof verrijkte omstandigheden moeten ontstaan ​​door het metabolisme van FeOB en IRB. Hierdoor kan SRB snel groeien en FeOB en IRB vervangen (Fig. 8a).
Onlangs rapporteerden Tang et al. corrosie van roestvrij staal door Geobacter ferroreducens in zoetwateromgevingen als gevolg van directe elektronenoverdracht van ijzer naar microben46. Gezien EMIC is de bijdrage van micro-organismen met EET-eigenschappen cruciaal. SRB, FeOB en IRB zijn de belangrijkste microbiële soorten in de corrosieproducten in deze studie, die EET-eigenschappen zouden moeten hebben. Daarom kunnen deze elektrochemisch actieve micro-organismen bijdragen aan corrosie via EET, en verandert de samenstelling van hun gemeenschap onder invloed van verschillende ionensoorten naarmate corrosieproducten worden gevormd. Daarentegen verschilde de microbiële gemeenschap in staal met 9% Cr van andere staalsoorten (Fig. 8b). Na 14 maanden waren, naast verrijking met FeOB, ook Sideroxydans, SOB47, Beggiatoacea en Thiomonas verrijkt (Fig. 7i). Deze verandering verschilt aanzienlijk van die van andere corrosieve materialen, zoals koolstofstaal, en kan worden beïnvloed door chroomrijke ionen die tijdens de corrosie zijn opgelost. Thiomonas heeft niet alleen zwaveloxiderende eigenschappen, maar ook Fe(II), een EET-systeem en is bestand tegen zware metalen48,49. Ze kunnen verrijkt zijn door de oxidatieve activiteit van Fe(II) en/of door direct gebruik van metaalelektronen. In een eerdere studie werd een relatief hoge abundantie van Beggiatoacea waargenomen in biofilms op Cu met behulp van een discontinu biofilmmonitoringsysteem, wat suggereert dat deze bacteriën mogelijk resistent zijn tegen toxische metalen zoals Cu en Cr. De energiebron die Beggiatoacea nodig heeft om in deze omgeving te groeien, is echter onbekend.
Deze studie rapporteert veranderingen in microbiële gemeenschappen tijdens corrosie in zoetwateromgevingen. In dezelfde omgeving verschilden de microbiële gemeenschappen in het type metaal. Bovendien bevestigen onze resultaten het belang van FeOB in de vroege stadia van corrosie, aangezien het ijzerafhankelijke microbiële energiemetabolisme de vorming van een nutriëntenrijke omgeving bevordert die gunstig is voor andere micro-organismen, zoals SRB. Om MIC in zoetwateromgevingen te verminderen, moet de verrijking van FeOB en IRB worden beperkt.
Negen metalen werden in deze studie gebruikt en verwerkt tot blokken van 50 × 20 × 1–5 mm (dikte voor ASTM 395 staal en 1%, 2,25% en 9% Cr: 5 mm; dikte voor ASTM A283 en ASTM A179: 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 en Type 304 en 316 roestvrij staal, dikte: 1 mm), met twee gaten van 4 mm. Chroomstaal werd gepolijst met schuurpapier en andere metalen werden gepolijst met schuurpapier met korrel 600 voordat ze werden ondergedompeld. Alle monsters werden gesoniceerd met 99,5% ethanol, gedroogd en gewogen. Tien monsters van elk metaal werden gebruikt voor de berekening van de corrosiesnelheid en de analyse van het microbioom. Elk monster werd op een ladderachtige manier vastgezet met PTFE-staven en afstandhouders (φ 5 × 30 mm, aanvullende afbeelding 2).
Het bassin heeft een volume van 1100 kubieke meter en een diepte van ongeveer 4 meter. De watertoevoer bedroeg 20 m³/h-1, de overloop werd geloosd en de waterkwaliteit fluctueerde niet per seizoen (aanvullende figuur 3). De monsterladder wordt neergelaten op een 3 m lange staaldraad die in het midden van de tank hangt. Twee sets ladders werden na 1, 3, 6, 14 en 22 maanden uit het bassin verwijderd. Monsters van de ene ladder werden gebruikt om het gewichtsverlies te meten en de corrosiesnelheid te berekenen, terwijl monsters van de andere ladder werden gebruikt voor microbioomanalyse. Het opgeloste zuurstofgehalte in de dompeltank werd gemeten nabij het oppervlak en de bodem, evenals in het midden, met behulp van een opgeloste zuurstofsensor (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, VS).
Corrosieproducten en biofilms op de monsters werden verwijderd door schrapen met een plastic schraper of afvegen met een wattenstaafje, en vervolgens gereinigd in 99,5% ethanol met behulp van een ultrasoonbad. De monsters werden vervolgens ondergedompeld in Clark's oplossing volgens ASTM G1-0351. Alle monsters werden gewogen nadat ze volledig waren gedroogd. Bereken de corrosiesnelheid (mm/jaar) voor elk monster met behulp van de volgende formule:
waarbij K een constante is (8,76 × 104), T de belichtingstijd (h), A het totale oppervlak (cm2), W het massaverlies (g) en D de dichtheid (g cm–3).
Nadat de monsters waren gewogen, werden 3D-beelden van verschillende monsters gemaakt met behulp van een 3D-meetlasermicroscoop (LEXT OLS4000, Olympus, Tokio, Japan).