Takk for at du besøker Nature.com. Du bruker en nettleserversjon med begrenset CSS-støtte. For best mulig opplevelse anbefaler vi at du bruker en oppdatert nettleser (eller deaktiverer kompatibilitetsmodus i Internet Explorer). I tillegg, for å sikre kontinuerlig støtte, viser vi nettstedet uten stiler og JavaScript.
Viser en karusell med tre lysbilder samtidig. Bruk Forrige- og Neste-knappene for å gå gjennom tre lysbilder om gangen, eller bruk glidebryterknappene på slutten for å gå gjennom tre lysbilder om gangen.
I ferskvannsmiljøer observeres ofte akselerert korrosjon av karbon- og rustfritt stål. En 22-måneders dykkerstudie i ferskvannstanker ble utført her med ni stålkvaliteter. Akselerert korrosjon ble observert i karbon- og kromstål og støpejern, mens det i rustfritt stål ikke ble observert synlig korrosjon selv etter 22 måneder. En analyse av det mikrobielle samfunnet viste at under generell korrosjon var Fe(II)-oksiderende bakterier anriket i det tidlige stadiet av korrosjonen, Fe(III)-reduserende bakterier i korrosjonsutviklingsstadiet og sulfatreduserende bakterier i korrosjonsstadiet i det siste stadiet av produktkorrosjon. Tvert imot var Beggiatocaea-bakterier spesielt tallrike i stål med 9 % Cr utsatt for lokalisert korrosjon. Disse sammensetningene av mikrobielle samfunn skilte seg også fra de i vann- og bunnsedimentprøver. Etter hvert som korrosjonen utvikler seg, gjennomgår det mikrobielle samfunnet dramatiske endringer, og jernavhengig mikrobiell energimetabolisme skaper et miljø som kan berike andre mikroorganismer.
Metaller kan forringes og korrodere på grunn av ulike fysiske og kjemiske miljøfaktorer som pH, temperatur og ionkonsentrasjon. Sure forhold, høye temperaturer og kloridkonsentrasjoner påvirker spesielt korrosjonen av metaller1,2,3. Mikroorganismer i naturlige og bygde miljøer påvirker ofte slitasje og korrosjon av metaller, en oppførsel som uttrykkes i mikrobiell korrosjon (MIC)4,5,6,7,8. MIC finnes ofte i miljøer som innendørs rør og lagringstanker, i metallsprekker og i jord, hvor det oppstår plutselig og utvikler seg raskt. Derfor er overvåking og tidlig deteksjon av MIC-er svært vanskelig, så MIC-analyse utføres vanligvis etter korrosjon. Det er rapportert en rekke MIC-casestudier der sulfatreduserende bakterier (SRB) ofte ble funnet i korrosjonsprodukter9,10,11,12,13. Det er imidlertid fortsatt uklart om SRB-er bidrar til initiering av korrosjon, siden deteksjonen deres er basert på analyse etter korrosjon.
Nylig har det i tillegg til jodoksiderende bakterier21 blitt rapportert om diverse jernnedbrytende mikroorganismer, som jernnedbrytende SRB14, metanogener15,16,17, nitratreduserende bakterier18, jernoksiderende bakterier19 og acetogener20. Under anaerobe eller mikroaerobe laboratorieforhold korroderer de fleste av dem nullvalent jern og karbonstål. I tillegg tyder korrosjonsmekanismene deres på at jernkorrosive metanogener og SRB-er fremmer korrosjon ved å høste elektroner fra nullvalent jern ved hjelp av henholdsvis ekstracellulære hydrogenaser og multihemcytokromer22,23. MIC-er er delt inn i to typer: (i) kjemisk MIC (CMIC), som er indirekte korrosjon av mikrobielt produserte arter, og (ii) elektrisk MIC (EMIC), som er direkte korrosjon ved elektronuttømming av metallet24. EMIC tilrettelagt av ekstracellulær elektronoverføring (EET) er av stor interesse fordi mikroorganismer med EET-egenskaper forårsaker raskere korrosjon enn ikke-EET-mikroorganismer. Mens den hastighetsbegrensende responsen til CMIC under anaerobe forhold er H2-produksjon via protonreduksjon (H+), foregår EMIC via EET-metabolisme, som er uavhengig av H2-produksjon. Mekanismen til EET i ulike mikroorganismer er relatert til ytelsen til mikrobielt cellulært drivstoff og elektrobiosyntese 25,26,27,28,29. Fordi kulturbetingelsene for disse korrosive mikroorganismene er forskjellige fra de i det naturlige miljøet, er det ikke klart om disse observerte mikrobielle korrosjonsprosessene gjenspeiler korrosjon i praksis. Derfor er det vanskelig å observere MIC-mekanismen indusert av disse korrosive mikroorganismene i det naturlige miljøet.
Utviklingen av DNA-sekvenseringsteknologi har gjort det mulig å studere detaljene i mikrobielle samfunn i naturlige og kunstige miljøer. For eksempel har mikrobiell profilering basert på 16S rRNA-gensekvensen ved bruk av nye generasjons sekvenserere blitt brukt innen mikrobiell økologi30,31,32. Tallrike MIC-studier har blitt publisert som har detaljert beskrevet mikrobielle samfunn i jord- og marine miljøer13,33,34,35,36. I tillegg til SRB er det også rapportert om anrikning av Fe(II)-oksiderende (FeOB) og nitrifiserende bakterier i korrosjonsprøver, f.eks. FeOB, som Gallionella spp. og Dechloromonas spp., og nitrifiserende bakterier, som Nitrospira, i karbon- og kobberholdige ståltyper i jordmedier33. Tilsvarende har man i det marine miljøet observert rask kolonisering av jernoksiderende bakterier som tilhører klassene Zetaproteobacteria og Betaproteobacteria i flere uker på karbonstål36. Disse dataene indikerer disse mikroorganismenes bidrag til korrosjon. I mange studier er imidlertid varigheten og forsøksgruppene begrenset, og det er lite kjent om dynamikken i mikrobielle samfunn under korrosjon.
Her undersøker vi MIC-ene til karbonstål, kromstål, rustfritt stål og støpejern ved hjelp av nedsenkingsstudier i et aerobt ferskvannsmiljø med en historie med MIC-hendelser. Prøver ble tatt etter 1, 3, 6, 14 og 22 måneder, og korrosjonshastigheten til hvert metall og mikrobiell komponent ble studert. Resultatene våre gir innsikt i den langsiktige dynamikken til mikrobielle samfunn under korrosjon.
Som vist i tabell 1 ble ni metaller brukt i denne studien. Ti prøver av hvert materiale ble nedsenket i et basseng med ferskvann. Prosessvannskvaliteten er som følger: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, turbiditet 1 ppm og pH 7,4. Konsentrasjonen av oppløst oksygen (DO) nederst på prøvetakingsstigen var omtrent 8,2 ppm, og vanntemperaturen varierte fra 9 til 23 °C sesongmessig.
Som vist i figur 1, ble det observert brune korrosjonsprodukter på karbonståloverflaten i form av generalisert korrosjon etter 1 måned med nedsenking i støpejernsmiljøer i henhold til ASTM A283, ASTM A109 betingelse nr. 4/5, ASTM A179 og ASTM A395. Vekttapet for disse prøvene økte over tid (tilleggstabell 1), og korrosjonshastigheten var 0,13–0,16 mm per år (figur 2). Tilsvarende er generell korrosjon observert i stål med lavt Cr-innhold (1 % og 2,25 %) med en korrosjonshastighet på omtrent 0,13 mm/år (figur 1 og 2). I motsetning til dette viser stål med 9 % Cr lokalisert korrosjon som oppstår i hull dannet av pakninger. Korrosjonshastigheten for denne prøven er omtrent 0,02 mm/år, noe som er betydelig lavere enn for stål med generell korrosjon. I motsetning til dette viser rustfritt stål av type 304 og 316 ingen synlig korrosjon, med estimerte korrosjonsrater på <0,001 mm y⁻¹. I motsetning til dette viser rustfritt stål av type 304 og 316 ingen synlig korrosjon, med estimerte akselerasjonsrater på <0,001 mm y⁻¹. Напротив, нержавеющие стали типов 304 og 316 не проявляют видимой коррозии, при эстом расчетнаия сскорозии <0,001 мм/год. I motsetning til dette viser rustfritt stål av typene 304 og 316 ingen synlig korrosjon, med en estimert korrosjonshastighet på <0,001 mm/år.相比之下，304 和-316 型不锈钢没有显示出可见的腐蚀，估计腐蚀速玀 0,001 mm.相比之下，304 和-316 型不锈钢没有显示出可见的腐蚀，估计腐蚀速玀 0,001 mm. Напротив, нержавеющие стали типа 304 og -316 не показали видимой коррозии с расчетной скоростью коррозим 0,001. I motsetning til dette viste rustfritt stål av type 304 og -316 ingen synlig korrosjon med en designkorrosjonshastighet på <0,001 mm/år.
Det vises makroskopiske bilder av hver prøve (høyde 50 mm × bredde 20 mm) før og etter avkalking. 1 meter, 1 måned; 3 meter, 3 måneder; 6 meter, 6 måneder; 14 meter, 14 måneder; 22 meter, 22 måneder; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, betingelse 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, stål 1 % Cr; 3C stål, 2,25 % Cr stål; stål 9C, stål 9 % Cr; S6, 316 rustfritt stål; S8, type 304 rustfritt stål.
Korrosjonshastigheten ble beregnet ved hjelp av vekttap og nedsenkingstid. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, herdet 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, stål 1 % Cr, 3 C, stål 2,25 % Cr, 9 C, stål 9 % Cr, S6, type 316 rustfritt stål; S8, type 304 rustfritt stål.
Figur 1 viser også at korrosjonsprodukter av karbonstål, lavkromstål og støpejern utvikles ytterligere etter nedsenking i vann i 3 måneder. Den totale korrosjonshastigheten minket gradvis til 0,07 ~ 0,08 mm/år etter 22 måneder (figur 2). I tillegg var korrosjonshastigheten for 2,25 % Cr-stål litt lavere enn andre korroderte prøver, noe som indikerer at Cr kan hemme korrosjon. I tillegg til generell korrosjon ble det i henhold til ASTM A179 observert lokal korrosjon etter 22 måneder med en korrosjonsdybde på omtrent 700 µm (figur 3). Den lokale korrosjonshastigheten, beregnet ved hjelp av korrosjonsdybde og nedsenkingstid, er 0,38 mm/år, som er omtrent 5 ganger raskere enn generell korrosjon. Korrosjonshastigheten for ASTM A395-legering kan undervurderes, ettersom korrosjonsprodukter ikke fjerner skall fullstendig etter 14 eller 22 måneder med nedsenking i vann. Forskjellen bør imidlertid være minimal. I tillegg ble det observert mange små groper i det korroderte lavkromstålet.
Fullbilde (målestokk: 10 mm) og lokalisert korrosjon (målestokk: 500 µm) av ASTM A179 og 9 % Cr-stål ved maksimal dybde ved bruk av et 3D-lasermikroskop. De røde sirklene i fullbildet indikerer den målte lokaliserte korrosjonen. Figur 1 viser en fullstendig visning av 9 % Cr-stålet fra baksiden.
Som vist i figur 2, ble det ikke observert noen korrosjon innen 3–14 måneder for stål med 9 % Cr, og korrosjonsraten var praktisk talt null. Imidlertid ble det observert lokalisert korrosjon etter 22 måneder (figur 3) med en korrosjonsrate på 0,04 mm/år beregnet ved hjelp av vekttap. Maksimal lokalisert korrosjonsdybde er 1260 µm, og den lokaliserte korrosjonsraten estimert ved hjelp av korrosjonsdybde og nedsenkingstid (22 måneder) er 0,68 mm/år. Fordi det nøyaktige punktet der korrosjonen starter ikke er kjent, kan korrosjonsraten være høyere.
I motsetning til dette ble det ikke observert noen synlig korrosjon på rustfritt stål, selv etter 22 måneders nedsenking. Selv om noen få brune partikler ble observert på overflaten før avkalking (fig. 1), var de svakt festet og var ikke korrosjonsprodukter. Siden metallet dukker opp igjen på overflaten av rustfritt stål etter at avskallingen er fjernet, er korrosjonsraten praktisk talt null.
Amplikonsekvensering er utført for å forstå forskjellene og dynamikken i mikrobielle samfunn over tid i korrosjonsprodukter og biofilmer på metalloverflater, i vann og sedimenter. Totalt 4 160 012 avlesninger ble mottatt, med et spenn fra 31 328 til 124 183 avlesninger.
Shannon-indeksene for vannprøver tatt fra vanninntak og dammer varierte fra 5,47 til 7,45 (fig. 4a). Siden gjenvunnet elvevann brukes som industrivann, kan det mikrobielle samfunnet endre seg sesongmessig. Shannon-indeksen for bunnsedimentprøver var derimot omtrent 9, noe som er betydelig høyere enn for vannprøver. Tilsvarende hadde vannprøver lavere beregnede Chao1-indekser og observerte operative taksonomiske enheter (OTU-er) enn sedimentprøver (fig. 4b, c). Disse forskjellene er statistisk signifikante (Tukey-Kramer-test; p-verdier < 0,01, fig. 4d), noe som indikerer at mikrobielle samfunn i sedimentprøvene er mer komplekse enn de i vannprøvene. Disse forskjellene er statistisk signifikante (Tukey-Kramer-test; p-verdier < 0,01, fig. 4d), noe som indikerer at mikrobielle samfunn i sedimentprøvene er mer komplekse enn de i vannprøvene. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), что указывает на то, сообщества в образцах донных отложений более сложны, чем в образцах воды. Disse forskjellene er statistisk signifikante (Tukey-Kramer-test; p-verdier <0,01, fig. 4d), noe som indikerer at mikrobielle samfunn i sedimentprøver er mer komplekse enn i vannprøver.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这些 差异 具有 统计学 （tukey-kramer 检验 ； p 值 <0.01 ， 图 4d） 表明 沉䧯物 砷有䧯物 有中 中 的 群落更。。。。。。。。。 Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-tidspunkt <0,01, рис. 4d), что позличет, позволяч микробные сообщества в образцах донных отложений были более сложными, чем в образцах воды. Disse forskjellene var statistisk signifikante (Tukey-Kramer-test; p-verdi <0,01, fig. 4d), noe som tyder på at mikrobielle samfunn i sedimentprøver var mer komplekse enn i vannprøver.Siden vannet i overløpsbassenget stadig fornyes og sedimenter legger seg til bunns i bassenget uten mekanisk forstyrrelse, bør denne forskjellen i mikrobielt mangfold gjenspeile økosystemet i bassenget.
a Shannon-indeks, b Observert operasjonell taksonomisk enhet (OTU), og c Chao1-opptaksindeks (n=6) og basseng (n=5) Vann, 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) og 9% (9 C: n = 5) Cr-stål, samt rustfritt stål av type 316 (S6: n = 5) og -304 (S8: n = 5) vises som boksformede og hårstråformede diagrammer. d p-verdier for Shannon- og Chao1-indeksene oppnådd ved bruk av ANOVA- og Tukey-Kramer multiple sammenligningstester. De røde bakgrunnene representerer par med p-verdier < 0,05. De røde bakgrunnene representerer par med p-verdier < 0,05. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Røde bakgrunner representerer par med p-verdier < 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。 Красные фоны представляют пары с p-значениями <0,05. Røde bakgrunner representerer par med p-verdier <0,05.Linjen midt i boksen, toppen og bunnen av boksen, og værhårene representerer median-, 25. og 75. persentil, og henholdsvis minimums- og maksimumsverdiene.
Shannon-indeksene for karbonstål, lavkromstål og støpejern var lik de for vannprøver (fig. 4a). I motsetning til dette er Shannon-indeksene for prøvene av rustfritt stål betydelig høyere enn for de korroderte ståltypene (p-verdier < 0,05, fig. 4d) og ligner på sedimentene. I motsetning til dette er Shannon-indeksene for prøvene av rustfritt stål betydelig høyere enn for de korroderte stålprøvene (p-verdier < 0,05, fig. 4d) og liknende som for sedimentene. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у корродированных сталей, <0 p. 0,5. 4d), og аналогичны индексам отложений. I motsetning til dette er Shannon-indeksene for prøver av rustfritt stål betydelig høyere enn for korroderte stål (p-verdier < 0,05, fig. 4d) og ligner på avsetningsindeksene.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 корродированиноз стированина (p. 0,5 p. 4d), как и у отложений. I motsetning til dette var Shannon-indeksen for prøvene av rustfritt stål betydelig høyere enn for det korroderte stålet (p-verdi < 0,05, fig. 4d), i likhet med avsetningen.I motsetning til dette varierte Shannon-indeksen for stål med 9 % Cr fra 6,95 til 9,65. Disse verdiene var mye høyere i ikke-korroderte prøver etter 1 og 3 måneder enn i korroderte prøver etter 6, 14 og 22 måneder (fig. 4a). Videre er Chao1-indeksene og observerte OTU-er for 9 % Cr-stål høyere enn for de korroderte prøvene og vannprøvene, og lavere enn for de ikke-korroderte prøvene og sedimentprøvene (fig. 4b, c), og forskjellene er statistisk signifikante (p-verdier < 0,01, fig. 4d). Videre er Chao1-indeksene og observerte OTU-er for 9 % Cr-stål høyere enn for de korroderte prøvene og vannprøvene, og lavere enn for de ikke-korroderte prøvene og sedimentprøvene (fig. 4b, c), og forskjellene er statistisk signifikante (p-verdier < 0,01, fig. 4d).I tillegg er Chao1 og observerte OTU for stål med 9 % Cr høyere enn for korroderte og vandige prøver og lavere enn for ikke-korroderte og sedimentære prøver (fig. 4b, c), og forskjellene er statistisk signifikante.(p-значения <0,01, рис. 4d). (p-verdier <0,01, figur 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 ， 低亁 堒跚沉积物 （图 图 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0.01 图 图 图 图 图 图 图 图 图 徾， 图 ， ， ， ， ， ， 4d）. Кроме того, индекс Chao1 и наблюдаемые OTU стали с содержанием 9 % Cr были выше, чем у корродированных и воц ниже, чем у некорродированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), а разница была статистически сначически сначими,-0,-0. 4г). I tillegg var Chao1-indeksen og den observerte OTU-en for 9 % Cr-stål høyere enn for korroderte og vandige prøver og lavere enn for ukorroderte og sedimentære prøver (fig. 4b, c), og forskjellen var statistisk signifikant (p-verdi < 0,01, fig. 4d).Disse resultatene indikerer at det mikrobielle mangfoldet i korrosjonsprodukter er lavere enn i biofilmer på ukorroderte metaller.
Figur 5a viser et plott av hovedkoordinatanalyse (PCoA) basert på uvektet UniFrac-avstand for alle prøver, med tre hovedklynger observert. Mikrobielle samfunn i vannprøvene var signifikant forskjellige fra andre samfunn. Mikrobielle samfunn i sedimentene inkluderte også rustfrie stålsamfunn, mens de var utbredt i korrosjonsprøvene. I motsetning til dette er kartet over stål med 9 % Cr delt inn i ikke-korroderte og korroderte klynger. Følgelig er mikrobielle samfunn på metalloverflater og korrosjonsprodukter signifikant forskjellige fra de i vann.
Principal coordinate analysis (PCoA) plott basert på uvektede UniFrac-avstander i alle prøver (a), vann (b) og metaller (c). Sirkler markerer hver klynge. Banene er representert av linjer som forbinder prøvetakingsperiodene i serie. 1 meter, 1 måned; 3 meter, 3 måneder; 6 meter, 6 måneder; 14 meter, 14 måneder; 22 meter, 22 måneder; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, betingelse 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, stål 1% Cr; 3C stål, 2,25% Cr stål; stål 9C, stål 9% Cr; S6, 316 rustfritt stål; S8, type 304 rustfritt stål.
PCoA-plottene for vannprøvene var ordnet i kronologisk rekkefølge, i en sirkulær ordning (fig. 5b). Denne syklusovergangen kan gjenspeile sesongmessige endringer.
I tillegg ble det bare observert to klynger (korroderte og ikke-korroderte) på PCoA-plottene av metallprøver, hvor det (med unntak av 9 % kromstål) også ble observert en forskyvning av det mikrobielle samfunnet fra 1 til 22 måneder (fig. 5c). Siden overgangene i korroderte prøver var større enn i ikke-korroderte prøver, var det i tillegg en korrelasjon mellom endringer i mikrobielle samfunn og korrosjonsprogresjon. I stålprøver med 9 % krom ble det avdekket to typer mikrobielle samfunn: punkter ved 1 og 6 måneder, lokalisert nær rustfritt stål, og andre (3, 14 og 22 måneder), lokalisert på punkter nær korrodert stål. 1 måned og kuponger brukt til DNA-ekstraksjon ved 6 måneder var ikke korroderte, mens kuponger ved 3, 14 og 22 måneder var korroderte (tilleggsfigur 1). Derfor skilte de mikrobielle samfunnene i korroderte prøver seg fra de i vann, sediment og ikke-korroderte prøver, og endret seg etter hvert som korrosjonen utviklet seg.
De viktigste typene mikrobielle samfunn observert i vannprøver var Proteobacteria (30,1–73,5 %), Bacteroidetes (6,3–48,6 %), Planctomycetota (0,4–19,6 %) og Actinobacteria (0–17,7 %). Deres relative forekomst varierte fra prøve til prøve (fig. 6). For eksempel var den relative forekomsten av Bacteroidetes i damvann høyere enn i abstrakt vann. Denne forskjellen kan påvirkes av oppholdstiden til vannet i overløpstanken. Disse typene ble også observert i bunnsedimentprøver, men deres relative forekomst skilte seg betydelig fra vannprøvene. I tillegg var det relative innholdet av Acidobacteria (8,7–13,0 %), Chloroflexi (8,1–10,2 %), Nitrospirota (4,2–4,4 %) og Desulfobactera (1,5–4,4 %) høyere enn i vannprøver. Siden nesten alle Desulfobactera-arter er SRB37, må miljøet i sedimentet være anaerobt. Selv om Desulfobacterota muligens påvirker korrosjon, burde risikoen være ekstremt lav fordi deres relative forekomst i bassengvannet er <0,04 %. Selv om Desulfobacterota muligens påvirker korrosjon, burde risikoen være ekstremt lav fordi deres relative forekomst i bassengvannet er <0,04 %. Хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск должен быть чрезвычайно низким, поскольку ихостносим воде бассейна составляет <0,04%. Selv om Desulfobacterota kan ha en effekt på korrosjon, bør risikoen være ekstremt lav ettersom deres relative forekomst i bassengvann er <0,04 %.尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池它们在池水中倦縰帀倚炰. <0,04 % Хотя тип Desulfobacillus может влиять на коррозию, риск должен быть крайне низким, поскольку их относиансительнов бассейна составляет <0,04%. Selv om Desulfobacillus-typen kan påvirke korrosjon, bør risikoen være ekstremt lav ettersom den relative forekomsten i bassengvann er <0,04 %.
RW og Air representerer vannprøver fra henholdsvis vanninntaket og bassenget. Sediment-C, -E, -W er sedimentprøver tatt fra midten av bunnen av bassenget, samt fra øst- og vestsiden. 1 meter, 1 måned; 3 meter, 3 måneder; 6 meter, 6 måneder; 14 meter, 14 måneder; 22 meter, 22 måneder; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, betingelse 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, stål 1 % Cr; 3C stål, 2,25 % Cr stål; stål 9C, stål 9 % Cr; S6, 316 rustfritt stål; S8, type 304 rustfritt stål.
På slektsnivå ble det observert en litt høyere andel (6–19 %) av uklassifiserte bakterier som tilhører familien Trichomonadaceae, samt Neosphingosine, Pseudomonas og Flavobacterium, i alle årstider. Som mindre hovedkomponenter varierer andelene deres (fig. 1). . 7a og b). I sideelvene var den relative forekomsten av Flavobacterium, Pseudovibrio og Rhodoferrobacter bare høyere om vinteren. Tilsvarende ble det observert et høyere innhold av Pseudovibrio og Flavobacterium i vintervannet i nedbørfeltet. Dermed varierte mikrobielle samfunn i vannprøver avhengig av årstid, men gjennomgikk ikke drastiske endringer i løpet av studieperioden.
a Inntaksvann, b Svømmebassengvann, c ASTM A283, d ASTM A109 temperatur #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1 % Cr, h 2,25 % Cr og i 9 % Cr stål, j Type-316 og rustfritt stål K-304.
Proteobakterier var hovedbestanddelene i alle prøvene, men deres relative forekomst i de korroderte prøvene minket etter hvert som korrosjonen utviklet seg (fig. 6). I prøvene ASTM A179, ASTM A109 Temp. nr. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 og 1 % og 2,25 % Cr, minket den relative forekomsten av proteobakterier fra henholdsvis 89,1 %, 85,9 %, 89,6 %, 79,5 %, 84,8 %., 83,8 % er 43,3 %, 52,2 %, 50,0 %, 41,9 %, 33,8 % og 31,3 %. I motsetning til dette øker den relative forekomsten av Desulfobacterota gradvis fra <0,1 % til 12,5–45,9 % med korrosjonens utvikling. I motsetning til dette øker den relative forekomsten av Desulfobacterota gradvis fra <0,1 % til 12,5–45,9 % med korrosjonens utvikling. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% til 12,5–45,9% for мерераизвити. I kontrast øker den relative forekomsten av Desulfobacterota gradvis fra <0,1 % til 12,5–45,9 % etter hvert som korrosjonen utvikler seg.相反，随着腐蚀的进展，脱硫杆菌的相对丰度从<0,1% 逐渐增加到12,5-45,9%。相反，随着腐蚀的进展，脱硫杆菌的相对丰度从<0,1 % Напротив, относительная численность Desulfobacillus постепенно увеличивалась с <0,1 % til 12,5–45,9 % for мере развития. I kontrast økte den relative forekomsten av Desulfobacillus gradvis fra <0,1 % til 12,5–45,9 % etter hvert som korrosjonen utviklet seg.Etter hvert som korrosjonen utviklet seg, ble Proteobactereira erstattet av Desulfobacterora.
I motsetning til dette inneholdt biofilmer på ukorrodert rustfritt stål de samme andelene av forskjellige bakterier. Proteobakterier (29,4–34,1 %), Planctomycetota (11,7–18,8 %), Nitrospirota (2,9–20,9 %), Acidobacteria (8,6–18,8 %), Bacteroidota (3,1–9,2 %) og Chloroflexi (2,1–8,8 %). Det ble funnet at andelen Nitrospirota i prøvene av rustfritt stål gradvis økte (fig. 6). Disse forholdstallene ligner på de i sedimentprøvene, noe som tilsvarer PCoA-plottet vist i fig. 5a.
I stålprøver som inneholdt 9 % Cr ble det observert to typer mikrobielle samfunn: 1-måneders og 6-måneders mikrobielle samfunn var lik de i bunnsedimentprøvene, mens andelen proteobakterier i korrosjonsprøvene 3, 14 og 22 økte betydelig. måneder I tillegg tilsvarte disse to mikrobielle samfunnene i 9 % Cr-stålprøvene delte klynger i PCoA-plottet vist i figur 5c.
På slektenivå ble det observert >2000 OTU-er som inneholdt utilordnede bakterier og arkea. På slektenivå ble det observert >2000 OTU-er som inneholdt utilordnede bakterier og arkea.På slektenivå er over 2000 OTU-er observert som inneholder uidentifiserte bakterier og arkea.På slektsnivå er det observert over 2000 OTU-er som inneholder uspesifiserte bakterier og arkea. Blant dem fokuserte vi på 10 OTU-er med en høy populasjon i hver prøve. Dette dekker 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 % og 21,8–45,1 % i ASTM A179, ASTM A109 Temp. nr. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1 %, 2,25 % og 9 % Cr-stål og rustfritt stål av type 316 og -304.
Et relativt høyt innhold av deklorerte monolitter med Fe(II)-oksiderende egenskaper er observert i korrosjonsprøver som ASTM A179, ASTM A109 Temp. nr. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 og stål med 1 % og 2,25 % Cr i tidlig korrosjonsstadium (1 måned og 3 måneder, fig. 7c-h). Andelen Dechloromonas minket over tid, noe som tilsvarte nedgangen i Proteobacteria (fig. 6). Videre er andelene av Dechloromonas i biofilmene på de ikke-korroderte prøvene <1 %. Videre er andelene av Dechloromonas i biofilmene på de ikke-korroderte prøvene <1 %. Кроме того, доля Dechloromonas в биопленках på некорродированных образцах составляет <1%. I tillegg er andelen Dechloromonas i biofilmer på ukorroderte prøver <1 %.此外，未腐蚀样品的生物膜中脱氯单胞菌的比例<1%。此外，未腐蚀样品的生物膜中脱氯单胞菌的比例 < 1 % Кроме того, доля Dechloromonas в биопленке некорродированных образцов была <1%. I tillegg var andelen Dechloromonas i biofilmen av ukorroderte prøver <1 %.Derfor er Dechloromonas blant korrosjonsproduktene betydelig anriket i et tidlig stadium av korrosjonen.
I motsetning til dette økte andelen SRB Desulfovibrio-arter endelig etter 14 og 22 måneder i ASTM A179, ASTM A109 herdet #4/5, ASTM A179, ASTM A395 og stål med 1 % og 2,25 % Cr (fig. 7c–h). Desulfofibrion var svært lav eller ikke påvist i de tidlige stadiene av korrosjon, i vannprøver (fig. 7a, b) og i ikke-korroderte biofilmer (fig. 7j, j). Dette tyder sterkt på at Desulfovibrio foretrekker miljøet til de dannede korrosjonsproduktene, selv om de ikke påvirker korrosjonen i de tidlige stadiene av korrosjon.
Fe(III)-reduserende bakterier (RRB), som Geobacter og Geothrix, ble funnet i korrosjonsprodukter i de midterste stadiene av korrosjonen (6 og 14 måneder), men andelen sene (22 måneder) stadier av korrosjon er høyere i dem, relativt lav (fig. 7c, eh). Slekten Sideroxydans med Fe(II)-oksidasjonsegenskaper viste lignende oppførsel (fig. 7f), så andelen FeOB, IRB og SRB var bare høyere i de korroderte prøvene. Dette tyder sterkt på at endringer i disse mikrobielle samfunnene er assosiert med korrosjonsprogresjon.
I stål med 9 % Cr korrodert etter 3, 14 og 22 måneder ble det observert en høyere andel medlemmer av Beggiatoacea-familien (8,5–19,6 %), som kan vise svoveloksiderende egenskaper, og sideroksidaner ble observert (8,4–13,7 %) (fig. 1). 7i) I tillegg ble Thiomonas, en svoveloksiderende bakterie (SOB), funnet i høyere antall (3,4 % og 8,8 %) etter 3 og 14 måneder. I motsetning til dette ble nitratreduserende bakterier Nitrospira (12,9 %) observert i 6 måneder gamle ukorroderte prøver. En økt andel Nitrospira ble også observert i biofilmer på rustfritt stål etter dypping (fig. 7j,k). Dermed var de mikrobielle samfunnene i 1 og 6 måneder gamle ukorroderte 9 % Cr-stål lik de i biofilmer av rustfritt stål. I tillegg skilte de mikrobielle samfunnene i 9 % Cr-stål som korroderte etter 3, 14 og 22 måneder seg fra korrosjonsproduktene til karbon- og lavkromstål og støpejern.
Korrosjonsutviklingen er vanligvis langsommere i ferskvann enn i sjøvann fordi konsentrasjonen av kloridioner påvirker korrosjonen av metallet. Imidlertid kan noen rustfrie ståltyper korrodere i ferskvannsmiljøer38,39. I tillegg ble det opprinnelig mistenkt MIC, ettersom korrodert materiale tidligere hadde blitt observert i ferskvannsbassenget som ble brukt i denne studien. I langtidsstudier med nedsenking ble det observert ulike former for korrosjon, tre typer mikrobielle samfunn og en endring i mikrobielle samfunn i korrosjonsprodukter.
Ferskvannsmediet som ble brukt i denne studien er en lukket tank for teknisk vann hentet fra en elv med en relativt stabil kjemisk sammensetning og en sesongmessig endring i vanntemperaturen som varierer fra 9 til 23 °C. Derfor kan sesongmessige svingninger i mikrobielle samfunn i vannprøver være assosiert med temperaturendringer. I tillegg var det mikrobielle samfunnet i bassengvannet noe forskjellig fra det i innløpsvannet (fig. 5b). Vannet i bassenget blir stadig erstattet på grunn av overløp. Følgelig forble DO på ~8,2 ppm selv på mellomliggende dybder mellom bassengoverflaten og bunnen. Tvert imot bør sedimentmiljøet være anaerobt, siden det legger seg og forblir på bunnen av reservoaret, og den mikrobielle floraen i det (som CRP) bør også avvike fra den mikrobielle floraen i vannet (fig. 6). Siden kupongene i bassenget var lenger unna sedimentene, ble de bare eksponert for ferskvann under nedsenkingsstudier under aerobe forhold.
Generell korrosjon forekommer i karbonstål, lavkromstål og støpejern i ferskvannsmiljøer (figur 1) fordi disse materialene ikke er korrosjonsbestandige. Korrosjonshastigheten (0,13 mm år-1) under abiotiske ferskvannsforhold var imidlertid høyere enn i tidligere studier40 (0,04 mm år-1) og var sammenlignbar med korrosjonshastigheten (0,02–0,76 mm år-1) i nærvær av mikroorganismer1). Ligner på ferskvannsforhold40,41,42. Denne akselererte korrosjonshastigheten er et kjennetegn ved MIC.
I tillegg ble det observert lokal korrosjon i flere metaller under korrosjonsproduktene etter 22 måneder med nedsenking (fig. 3). Spesielt er den lokaliserte korrosjonshastigheten observert i ASTM A179 omtrent fem ganger raskere enn generell korrosjon. Denne uvanlige formen for korrosjon og akselererte korrosjonshastigheten er også observert i korrosjon som oppstår på samme objekt. Dermed gjenspeiler nedsenkingen som ble utført i denne studien korrosjon i praksis.
Blant de studerte metallene viste 9 % Cr-stål den mest alvorlige korrosjonen, med en korrosjonsdybde på >1,2 mm, som sannsynligvis er MIC på grunn av akselerert korrosjon og unormal form for korrosjon. Blant de studerte metallene viste 9 % Cr-stål den mest alvorlige korrosjonen, med en korrosjonsdybde på >1,2 mm, som sannsynligvis er MIC på grunn av akselerert korrosjon og unormal form for korrosjon. Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глубиной корозии> 1,2 м,м,р. является МИК из-за ускоренной коррозии и аномальной формы коррозии. Blant metallene som ble undersøkt, viste stål med 9 % Cr den mest alvorlige korrosjonen med en korrosjonsdybde >1,2 mm, som sannsynligvis er MIC på grunn av akselerert korrosjon og en unormal form for korrosjon.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 корродировала сталь с 9% Cr, с глубиной коррозии >1,2 мм, скего, всего ускоренных и аномальных форм коррозии. Blant de studerte metallene korroderte stål med 9 % Cr mest alvorlig, med en korrosjonsdybde på >1,2 mm, mest sannsynlig MIC på grunn av akselererte og anomale former for korrosjon.Fordi 9 % Cr-stål brukes i høytemperaturapplikasjoner, har korrosjonsoppførselen blitt studert tidligere43,44, men ingen MIC er tidligere rapportert for dette metallet. Ettersom en rekke mikroorganismer, med unntak av hypertermofiler, er inaktive i et miljø med høy temperatur (>100 °C), kan MIC i 9 % Cr-stål ignoreres i slike tilfeller. Ettersom en rekke mikroorganismer, med unntak av hypertermofiler, er inaktive i et miljø med høy temperatur (>100 °C), kan MIC i 9 % Cr-stål ignoreres i slike tilfeller. Поскольку многие микроорганизмы, за исключением гипертермофилов, неактивны высокотемпературной среде (>10 °СИМ), 9% Cr в таких случаях можно не учитывать. Siden mange mikroorganismer, med unntak av hypertermofiler, er inaktive i et miljø med høy temperatur (>100 °C), kan MIC i stål med 9 % Cr ignoreres i slike tilfeller.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-gass (>100 °C) Поскольку многие микроорганизмы, кроме гипертермофилов, не проявляют активности в высокотемпературных ср. стали с 9% Cr в данном случае можно не учитывать. Siden mange mikroorganismer, bortsett fra hypertermofiler, ikke viser aktivitet i miljøer med høy temperatur (>100 °C), kan MIC i stål med 9 % Cr ignoreres i dette tilfellet.Når 9 % Cr-stål brukes i et miljø med middels temperatur, må det imidlertid iverksettes ulike tiltak for å redusere MIC.
Ulike mikrobielle samfunn og deres endringer ble observert i avsetninger av ukorrodert materiale og i korrosjonsprodukter i biofilmer sammenlignet med vann, i tillegg til akselerert korrosjon (fig. 5-7), noe som sterkt tyder på at denne korrosjonen er en mikrofon. Ramirez et al.13 rapporterer en 3-trinns overgang (FeOB => SRB/IRB = > SOB) i et marint mikrobielt økosystem over 6 måneder, hvor hydrogensulfid produsert av sekundært anriket SRB til slutt kan bidra til anrikingen av SOB. Ramirez et al.13 rapporterer en 3-trinns overgang (FeOB => SRB/IRB => SOB) i et marint mikrobielt økosystem over 6 måneder, når hydrogensulfid produsert av sekundært anriket SRB til slutt kan bidra til anrikingen av SOB. Ramirez et al.13 samarbeider med trехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) i морской микробной экосистеме в 6 tечеме сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Ramirez et al.13 rapporterer en tretrinns overgang (FeOB => SRB/IRB => SOB) i det marine mikrobielle økosystemet over en periode på 6 måneder, hvor hydrogensulfid generert fra SRB sekundæranrikning til slutt kan bidra til SOB-anrikning. 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 => 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 中 皬口 蘬过 三转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 r srb/IRB) ， 公中产生 硫化氢 可能 最终 有助于 hulke 的富集. Ramirez et al.13 сообщили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) i морской микробной экосистеме в 6 течениве котором сероводород, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, может в конечном итого спою SOB. Ramirez et al.13 rapporterte en tretrinns overgang (FeOB => SRB/IRB => SOB) i det marine mikrobielle økosystemet over en periode på 6 måneder, der hydrogensulfid produsert fra sekundær SRB-anriking til slutt kan bidra til SOB-anriking.McBeth og Emerson36 rapporterte primær anrikning i FeOB. Tilsvarende observeres anrikning av FeOB i den tidlige korrosjonsfasen i denne studien, men de mikrobielle endringene med korrosjonsprogresjonen observert i karbon- og 1 % og 2,25 % Cr-stål og støpejern over 22 måneder er FeOB => IRB = > SRB (fig. 7 og 8). Tilsvarende observeres anrikning av FeOB i den tidlige korrosjonsfasen i denne studien, men de mikrobielle endringene med korrosjonsprogresjonen observert i karbon- og 1 % og 2,25 % Cr-stål og støpejern over 22 måneder er FeOB => IRB => SRB (fig. 7 og 8). Точно так же в этом исследовании наблюдается обогащение FeOB на ранней стадии коррозии, но микробенмые измоные прогрессирования коррозии, наблюдаемые в углеродистых и 1% og 2,25% Cr сталях чугуне в течение 22 месясяц собой FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 og 8). På samme måte observeres det i denne studien anrikning av FeOB på et tidlig stadium av korrosjonen, men mikrobielle endringer etter hvert som korrosjonen utvikler seg, observert i karbon og 1 % og 2,25 % Cr-stål og støpejern over 22 måneder, er FeOB => IRB => SRB (figur 7 og 8).同样，在本研究中观察到早期腐蚀阶段FeOB 的富集，但在碳和1% 和2,25% Cr 钢2䶻臿钢主个月的铸铁中观察到的微生物随着腐蚀的进展而变化是FeOB => IRB => SRB（图 。8）同样 ， 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 ， 但 碳 和 和 咅 锟 斤 拷 25 % Cr 2,5 % Cr. 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）。 Аналогичным образом, в этом исследовании наблюдалось обогащение FeOB på ранних стадиях коррозии, но микрозиен, но микрозия наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 месяцев, eller FeOB => IRB => SRB (rис.). Tilsvarende ble FeOB-anriking observert i de tidlige stadiene av korrosjon i denne studien, men de mikrobiologiske endringene som ble observert i karbon og 1 % og 2,25 % Cr-stål og støpejern over 22 måneder var FeOB => IRB => SRB (fig. 7 og 8).SRB-er kan lett akkumuleres i sjøvannsmiljøer på grunn av høye sulfationkonsentrasjoner, men anrikningen av dem i ferskvannsmiljøer forsinkes av lave sulfationkonsentrasjoner. SRB-anriking i sjøvann har blitt rapportert ofte10,12,45.
a Organisk karbon og nitrogen via Fe(II)-avhengig energimetabolisme jernoksid (røde [Dechloromonas sp.] og grønne [Sideroxydans sp.] celler) og Fe(III)-reduserende bakterier (grå celler [Geothrix sp. og Geobacter sp.]) i et tidlig stadium av korrosjonen, deretter beriker anaerobe sulfatreduserende bakterier (SRP) og heterotrofe mikroorganismer det modne korrosjonsstadiet ved å konsumere det akkumulerte organiske materialet. b Endringer i mikrobielle samfunn på korrosjonsbestandige metaller. Fiolette, blå, gule og hvite celler representerer bakterier fra familiene Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea og andre.
Med hensyn til endringer i det mikrobielle samfunnet og mulig SRB-anrikning, er FeOB kritisk i den tidlige fasen av korrosjon, og Dechloromonas kan få sin vekstenergi fra Fe(II)-oksidasjon. Mikroorganismer kan overleve i medier som inneholder sporstoffer, men de vil ikke vokse eksponentielt. Imidlertid er stupebassenget som ble brukt i denne studien et overløpsbasseng, med en tilstrømning på 20 m3/t, som kontinuerlig tilfører sporstoffer som inneholder uorganiske ioner. I de tidlige stadiene av korrosjon frigjøres jernholdige ioner fra karbonstål og støpejern, og FeOB-er (som Dechloromonas) bruker dem som energikilde. Spormengder av karbon, fosfat og nitrogen som kreves for cellevekst må være tilstede i prosessvann i form av organiske og uorganiske stoffer. Derfor, i dette ferskvannsmiljøet, anrikes FeOB i utgangspunktet på metalloverflater som karbonstål og støpejern. Deretter kan IRB-er vokse og bruke organisk materiale og jernoksider som henholdsvis energikilder og terminale elektronakseptorer. I modne korrosjonsprodukter bør anaerobe forhold beriket med nitrogen skapes på grunn av metabolismen av FeOB og IRB. Derfor kan SRB raskt vokse og erstatte FeOB og IRB (fig. 8a).
Nylig rapporterte Tang et al. korrosjon av rustfritt stål forårsaket av Geobacter ferroreducens i ferskvannsmiljøer på grunn av direkte elektronoverføring fra jern til mikrober46. Med tanke på EMIC er bidraget fra mikroorganismer med EET-egenskaper kritisk. SRB, FeOB og IRB er de viktigste mikrobielle artene i korrosjonsproduktene i denne studien, som bør ha EET-karakteristikker. Derfor kan disse elektrokjemisk aktive mikroorganismene bidra til korrosjon gjennom EET, og sammensetningen av samfunnet deres endres under påvirkning av ulike ioniske arter når korrosjonsprodukter dannes. Tvert imot skilte det mikrobielle samfunnet i stål med 9 % Cr seg fra andre ståltyper (fig. 8b). Etter 14 måneder, i tillegg til anriking med FeOB, ble også Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea og Thiomonas anriket (fig. 7i). Denne endringen er markant forskjellig fra andre korrosive materialer, som karbonstål, og kan påvirkes av kromrike ioner som oppløses under korrosjon. Det er verdt å merke seg at Thiomonas ikke bare har svoveloksiderende egenskaper, men også Fe(II)-oksiderende egenskaper, et EET-system og tungmetalltoleranse48,49. De kan anrikes på grunn av den oksidative aktiviteten til Fe(II) og/eller direkte forbruk av metallelektroner. I en tidligere studie ble det observert en relativt høy forekomst av Beggiatoacea i biofilmer på Cu ved bruk av et diskontinuerlig biofilmovervåkingssystem, noe som tyder på at disse bakteriene kan være resistente mot giftige metaller som Cu og Cr. Imidlertid er energikilden som Beggiatoacea trenger for å vokse i dette miljøet ukjent.
Denne studien rapporterer endringer i mikrobielle samfunn under korrosjon i ferskvannsmiljøer. I det samme miljøet varierte mikrobielle samfunn i metalltype. I tillegg bekrefter resultatene våre viktigheten av FeOB i de tidlige stadiene av korrosjon, ettersom jernavhengig mikrobiell energimetabolisme fremmer dannelsen av et næringsrikt miljø som favoriseres av andre mikroorganismer som SRB. For å redusere MIC i ferskvannsmiljøer må FeOB- og IRB-anrikning begrenses.
Ni metaller ble brukt i denne studien og bearbeidet til blokker på 50 × 20 × 1–5 mm (tykkelse for ASTM 395-stål og 1 %, 2,25 % og 9 % Cr: 5 mm; tykkelse for ASTM A283 og ASTM A179: 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 og type 304 og 316 rustfritt stål, tykkelse: 1 mm), med to 4 mm hull. Kromstål ble polert med sandpapir, og andre metaller ble polert med 600-korns sandpapir før dypping. Alle prøvene ble sonikert med 99,5 % etanol, tørket og veid. Ti prøver av hvert metall ble brukt til beregning av korrosjonshastighet og mikrobiomanalyse. Hver prøve ble festet på en stigeform med PTFE-stenger og avstandsstykker (φ 5 × 30 mm, tilleggsfigur 2).
Bassenget har et volum på 1100 kubikkmeter og en dybde på omtrent 4 meter. Vanntilstrømningen var 20 m3 t-1, overløpet ble sluppet ut, og vannkvaliteten svingte ikke sesongmessig (Tilleggsfigur 3). Prøvestigen senkes ned på en 3 m stålwire hengt opp midt i tanken. To sett med stiger ble fjernet fra bassenget etter 1, 3, 6, 14 og 22 måneder. Prøver fra én stige ble brukt til å måle vekttap og beregne korrosjonshastigheter, mens prøver fra en annen stige ble brukt til mikrobiomanalyse. Oppløst oksygen i nedsenkingstanken ble målt nær overflaten og bunnen, samt i midten, ved hjelp av en sensor for oppløst oksygen (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, USA).
Korrosjonsprodukter og biofilmer på prøvene ble fjernet ved å skrape med en plastskrape eller tørke av med en bomullspinne, og deretter rengjort i 99,5 % etanol ved bruk av et ultralydbad. Prøvene ble deretter nedsenket i Clarks løsning i samsvar med ASTM G1-0351. Alle prøvene ble veid etter at tørkingen var fullført. Beregn korrosjonshastigheten (mm/år) for hver prøve ved å bruke følgende formel:
hvor K er en konstant (8,76 × 104), T er eksponeringstid (t), A er totalt overflateareal (cm2), W er massetap (g), D er tetthet (g cm–3).
Etter veiing av prøvene ble det tatt 3D-bilder av flere prøver ved hjelp av et 3D-målelasermikroskop (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Japan).