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Em ambientes de água doce, observa-se frequentemente a corrosão acelerada de aços carbono e inoxidáveis. Um estudo de imersão em tanque de água doce com duração de 22 meses foi conduzido utilizando nove tipos de aço. A corrosão acelerada foi observada em aços carbono e cromo e em ferro fundido, enquanto que no aço inoxidável nenhuma corrosão visível foi observada mesmo após 22 meses. Uma análise da comunidade microbiana mostrou que, durante a corrosão generalizada, bactérias oxidantes de Fe(II) foram enriquecidas no estágio inicial da corrosão, bactérias redutoras de Fe(III), no estágio de desenvolvimento da corrosão, e bactérias redutoras de sulfato, no estágio final da corrosão do produto. Por outro lado, bactérias do gênero Beggiatocaea foram especialmente numerosas no aço com 9% de Cr submetido à corrosão localizada. Essas composições das comunidades microbianas também diferiram daquelas encontradas em amostras de água e sedimentos do fundo. Assim, à medida que a corrosão progride, a comunidade microbiana sofre mudanças drásticas, e o metabolismo energético microbiano dependente de ferro cria um ambiente que pode enriquecer outros microrganismos.
Os metais podem deteriorar-se e corroer devido a diversos fatores ambientais físicos e químicos, como pH, temperatura e concentração iônica. Condições ácidas, altas temperaturas e concentrações de cloreto afetam particularmente a corrosão dos metais^1,2,3. Microorganismos em ambientes naturais e construídos frequentemente influenciam o desgaste e a corrosão de metais, um comportamento expresso na corrosão microbiana (CMI)^4,5,6,7,8. A CMI é frequentemente encontrada em ambientes como tubulações internas e tanques de armazenamento, em frestas metálicas e no solo, onde surge repentinamente e se desenvolve rapidamente. Portanto, o monitoramento e a detecção precoce da CMI são muito difíceis, sendo que a análise da CMI geralmente é realizada após a corrosão. Numerosos estudos de caso de CMI foram relatados, nos quais bactérias redutoras de sulfato (BRS) foram frequentemente encontradas em produtos de corrosão^{9,10,11,12,13}. No entanto, permanece incerto se as BRS contribuem para o início da corrosão, uma vez que sua detecção se baseia em análises pós-corrosão.
Recentemente, além das bactérias oxidantes de iodo21, vários microrganismos degradadores de ferro foram relatados, como bactérias redutoras de sulfato (BRS)14, metanogênicas15,16,17, bactérias redutoras de nitrato18, bactérias oxidantes de ferro19 e acetogênicas20. Em condições laboratoriais anaeróbicas ou microaeróbicas, a maioria deles corrói ferro zero-valente e aço carbono. Além disso, seus mecanismos de corrosão sugerem que metanogênicas e BRS corrosivas de ferro promovem a corrosão ao capturar elétrons do ferro zero-valente usando hidrogenases extracelulares e citocromos multi-heme, respectivamente22,23. As corrosãos microbianas (CMI) são divididas em dois tipos: (i) corrosão microbiana química (CMIC), que é a corrosão indireta por espécies produzidas microbiologicamente, e (ii) corrosão microbiana elétrica (CME), que é a corrosão direta por depleção de elétrons do metal24. A CME facilitada pela transferência extracelular de elétrons (TEE) é de grande interesse porque microrganismos com propriedades de TEE causam corrosão mais rápida do que microrganismos sem TEE. Embora a resposta limitante da taxa de corrosão microbiana induzida por fármacos (CMIC) em condições anaeróbicas seja a produção de H2 via redução de prótons (H+), a corrosão microbiana induzida por fármacos (EMIC) ocorre via metabolismo de transferência extracelular de elétrons (EET), que é independente da produção de H2. O mecanismo de EET em diversos microrganismos está relacionado ao desempenho do combustível celular microbiano e à eletrobiossíntese25,26,27,28,29. Como as condições de cultivo desses microrganismos corrosivos diferem daquelas encontradas no ambiente natural, não está claro se esses processos de corrosão microbiana observados refletem a corrosão na prática. Portanto, é difícil observar o mecanismo de corrosão microbiana induzida por esses microrganismos corrosivos no ambiente natural.
O desenvolvimento da tecnologia de sequenciamento de DNA facilitou o estudo detalhado das comunidades microbianas em ambientes naturais e artificiais. Por exemplo, o perfil microbiano baseado na sequência do gene 16S rRNA, utilizando sequenciadores de nova geração, tem sido empregado no campo da ecologia microbiana30,31,32. Numerosos estudos de comunidades microbianas foram publicados, detalhando as comunidades microbianas em solos e ambientes marinhos13,33,34,35,36. Além das bactérias redutoras de sulfato (BRS), o enriquecimento de bactérias oxidantes de ferro (FeOB) e nitrificantes em amostras de corrosão, como FeOB, como Gallionella spp. e Dechloromonas spp., e bactérias nitrificantes, como Nitrospira spp., também foi relatado em aços carbono e cobre em meios de solo33. De forma semelhante, no ambiente marinho, a rápida colonização por bactérias oxidantes de ferro pertencentes às classes Zetaproteobacteria e Betaproteobacteria foi observada por várias semanas em aço carbono36. Esses dados indicam a contribuição desses microrganismos para a corrosão. No entanto, em muitos estudos, a duração e os grupos experimentais são limitados, e pouco se sabe sobre a dinâmica das comunidades microbianas durante a corrosão.
Neste estudo, investigamos a corrosão microbiana (MIC) de aço carbono, aço cromo, aço inoxidável e ferro fundido por meio de imersão em um ambiente aeróbico de água doce com histórico de eventos de MIC. As amostras foram coletadas em 1, 3, 6, 14 e 22 meses, e a taxa de corrosão de cada metal e componente microbiano foi analisada. Nossos resultados fornecem informações sobre a dinâmica de longo prazo das comunidades microbianas durante a corrosão.
Conforme mostrado na Tabela 1, nove metais foram utilizados neste estudo. Dez amostras de cada material foram imersas em um tanque de água doce. A qualidade da água de processo é a seguinte: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, turbidez de 1 ppm e pH 7,4. A concentração de oxigênio dissolvido (OD) na base da escada de amostragem foi de aproximadamente 8,2 ppm e a temperatura da água variou de 9 a 23 °C sazonalmente.
Conforme mostrado na Figura 1, após 1 mês de imersão em ambientes de ferro fundido ASTM A283, ASTM A109 Condição #4/5, ASTM A179 e ASTM A395, observou-se a presença de produtos de corrosão marrom na superfície do aço carbono, na forma de corrosão generalizada. A perda de massa dessas amostras aumentou com o tempo (Tabela Suplementar 1) e a taxa de corrosão foi de 0,13–0,16 mm por ano (Figura 2). De forma semelhante, observou-se corrosão generalizada em aços com baixo teor de Cr (1% e 2,25%), com uma taxa de corrosão de aproximadamente 0,13 mm/ano (Figuras 1 e 2). Em contraste, o aço com 9% de Cr apresentou corrosão localizada nas folgas formadas pelas juntas. A taxa de corrosão dessa amostra foi de cerca de 0,02 mm/ano, significativamente menor do que a do aço com corrosão generalizada. Em contraste, os aços inoxidáveis ​​tipo 304 e 316 não apresentam corrosão visível, com taxas de corrosão estimadas em <0,001 mm ano−1. Em contraste, os aços inoxidáveis ​​tipo 304 e 316 não apresentam corrosão visível, com taxas de aceleração estimadas em <0,001 mm y−1. Na verdade, as configurações dos tipos 304 e 316 não são compatíveis com a corrupção, por causa disso, a varredura é feita составляет <0,001 мм/год. Em contrapartida, os aços inoxidáveis ​​dos tipos 304 e 316 não apresentam corrosão visível, com uma taxa de corrosão estimada em <0,001 mm/ano.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。 Напротив, нержавеющие стали типа 304 e -316 não показали видимой коррозии с расчетной скоростью коррозии <0,001 mm/год. Em contrapartida, os aços inoxidáveis ​​dos tipos 304 e 316 não apresentaram corrosão visível, com uma taxa de corrosão projetada de <0,001 mm/ano.
São apresentadas imagens macroscópicas de cada amostra (altura 50 mm × largura 20 mm) antes e depois da remoção da camada de incrustação. 1 metro, 1 mês; 3 metros, 3 meses; 6 metros, 6 meses; 14 metros, 14 meses; 22 metros, 22 meses; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, condição 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, aço 1% Cr; 3C, aço 2,25% Cr; 9C, aço 9% Cr; S6, aço inoxidável 316; S8, aço inoxidável tipo 304.
A taxa de corrosão foi calculada usando a perda de peso e o tempo de imersão. S, ASTM A283; SP, ASTM A109; endurecido 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, aço 1% Cr; 3C, aço 2,25% Cr; 9C, aço 9% Cr; S6, aço inoxidável tipo 316; S8, aço inoxidável tipo 304.
A Figura 1 também mostra que os produtos de corrosão do aço carbono, do aço com baixo teor de cromo e do ferro fundido se desenvolvem ainda mais após 3 meses de imersão. A taxa de corrosão geral diminuiu gradualmente para 0,07 a 0,08 mm/ano após 22 meses (Figura 2). Além disso, a taxa de corrosão do aço com 2,25% de cromo foi ligeiramente menor do que a das outras amostras corroídas, indicando que o cromo pode inibir a corrosão. Além da corrosão generalizada, de acordo com a norma ASTM A179, observou-se corrosão localizada após 22 meses, com uma profundidade de corrosão de cerca de 700 µm (Figura 3). A taxa de corrosão localizada, calculada usando a profundidade de corrosão e o tempo de imersão, é de 0,38 mm/ano, o que é cerca de 5 vezes mais rápida do que a corrosão generalizada. A taxa de corrosão da liga ASTM A395 pode estar subestimada, pois os produtos de corrosão não removem completamente a camada de óxido após 14 ou 22 meses de imersão em água. No entanto, a diferença deve ser mínima. Além disso, muitas pequenas cavidades foram observadas no aço com baixo teor de cromo corroído.
Imagem completa (escala: 10 mm) e corrosão localizada (escala: 500 µm) do aço ASTM A179 e do aço com 9% de cromo na profundidade máxima, utilizando um microscópio a laser com visualização 3D. Os círculos vermelhos na imagem completa indicam a corrosão localizada medida. Uma vista completa do aço com 9% de cromo pelo lado oposto é mostrada na Figura 1.
Como mostrado na figura 2, para o aço com 9% de Cr, nenhuma corrosão foi observada dentro de 3 a 14 meses, e a taxa de corrosão foi praticamente zero. No entanto, corrosão localizada foi observada após 22 meses (Figura 3), com uma taxa de corrosão de 0,04 mm/ano calculada a partir da perda de massa. A profundidade máxima de corrosão localizada é de 1260 µm e a taxa de corrosão localizada estimada usando a profundidade de corrosão e o tempo de imersão (22 meses) é de 0,68 mm/ano. Como o ponto exato em que a corrosão se inicia não é conhecido, a taxa de corrosão pode ser maior.
Em contraste, nenhuma corrosão visível foi observada no aço inoxidável mesmo após 22 meses de imersão. Embora algumas partículas marrons tenham sido observadas na superfície antes da remoção da camada de óxido (Fig. 1), elas estavam fracamente aderidas e não eram produtos de corrosão. Como o metal reaparece na superfície do aço inoxidável após a remoção da camada de óxido, a taxa de corrosão é praticamente zero.
O sequenciamento de amplicons foi realizado para compreender as diferenças e a dinâmica das comunidades microbianas ao longo do tempo em produtos de corrosão e biofilmes em superfícies metálicas, na água e em sedimentos. Um total de 4.160.012 sequências foram obtidas, variando de 31.328 a 124.183 sequências.
Os índices de Shannon das amostras de água coletadas em captações e lagoas variaram de 5,47 a 7,45 (Fig. 4a). Como a água de rio recuperada é utilizada como água industrial, a comunidade microbiana pode sofrer alterações sazonais. Em contraste, o índice de Shannon das amostras de sedimento de fundo foi de aproximadamente 9, significativamente maior do que o das amostras de água. Da mesma forma, as amostras de água apresentaram índices de Chao1 calculados e unidades taxonômicas operacionais (OTUs) observadas menores do que as amostras de sedimento (Fig. 4b, c). Essas diferenças são estatisticamente significativas (teste de Tukey-Kramer; valores p < 0,01, Fig. 4d), indicando que as comunidades microbianas nas amostras de sedimento são mais complexas do que aquelas nas amostras de água. Essas diferenças são estatisticamente significativas (teste de Tukey-Kramer; valores p < 0,01, Fig. 4d), indicando que as comunidades microbianas nas amostras de sedimento são mais complexas do que aquelas nas amostras de água. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, ris. 4d), что указывает на то, qual é o microfone que está sendo instalado em образцах донных отложений более сложны, чем в образцах воды. Essas diferenças são estatisticamente significativas (teste de Tukey-Kramer; valores de p < 0,01, Fig. 4d), indicando que as comunidades microbianas nas amostras de sedimento são mais complexas do que nas amostras de água.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。。。。。。。。。 Esta proporção é considerada estatística (criteriй Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, ris. 4d), что позволяет предположить, что микробные Certifique-se de que a solução mais adequada seja a melhor opção para você usar o líquido. Essas diferenças foram estatisticamente significativas (teste de Tukey-Kramer; valor p < 0,01, Fig. 4d), sugerindo que as comunidades microbianas nas amostras de sedimento eram mais complexas do que nas amostras de água.Como a água na bacia de transbordamento está em constante renovação e os sedimentos se depositam no fundo da bacia sem perturbação mecânica, essa diferença na diversidade microbiana deve refletir o ecossistema da bacia.
a) Índice de Shannon, b) Unidade taxonômica operacional (OTU) observada e c) Índice de absorção de Chao1 (n=6) e bacia (n=5). Água, sedimento (n=3), aços 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) e 9% (9 C: n = 5) de cromo, bem como aços inoxidáveis ​​tipo 316 (S6: n = 5) e -304 (S8: n = 5) são mostrados como gráficos de caixa e bigode. d) Valores de p para os índices de Shannon e Chao1 obtidos usando ANOVA e testes de comparação múltipla de Tukey-Kramer. Os fundos vermelhos representam pares com valores p < 0,05. Os fundos vermelhos representam pares com valores p < 0,05. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Os fundos vermelhos representam pares com valores p < 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. Os fundos vermelhos representam pares com valores p < 0,05.A linha no meio da caixa, a parte superior e inferior da caixa, e os bigodes representam a mediana, os percentis 25 e 75 e os valores mínimo e máximo, respectivamente.
Os índices de Shannon para aço carbono, aço com baixo teor de cromo e ferro fundido foram semelhantes aos das amostras de água (Fig. 4a). Em contrapartida, os índices de Shannon das amostras de aço inoxidável são significativamente maiores do que os dos aços corroídos (valores p < 0,05, Fig. 4d) e semelhantes aos dos sedimentos. Em contrapartida, os índices de Shannon das amostras de aço inoxidável são significativamente maiores do que os dos aços corroídos (valores p < 0,05, Fig. 4d) e semelhantes aos dos sedimentos. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у корродированных сталей (значения p <0,05, рис. 4d), и аналогичны индексам отложений. Em contraste, os índices de Shannon das amostras de aço inoxidável são significativamente maiores do que os dos aços corroídos (valores p < 0,05, Fig. 4d) e são semelhantes aos índices de depósito.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 корродированной стали (значение p <0,05, рис. 4d), как и у отложений. Em contrapartida, o índice de Shannon das amostras de aço inoxidável foi significativamente maior do que o do aço corroído (valor p < 0,05, Fig. 4d), assim como o depósito.Em contraste, o índice de Shannon para aços com 9% de Cr variou de 6,95 a 9,65. Esses valores foram muito maiores em amostras não corroídas em 1 e 3 meses do que em amostras corroídas em 6, 14 e 22 meses (Fig. 4a). Além disso, os índices Chao1 e os OTUs observados dos aços com 9% de Cr são maiores do que os das amostras corroídas e de água, e menores do que os das amostras não corroídas e de sedimento (Fig. 4b, c), e as diferenças são estatisticamente significativas (valores p < 0,01, Fig. 4d). Além disso, os índices Chao1 e os OTUs observados dos aços com 9% de Cr são maiores do que os das amostras corroídas e de água, e menores do que os das amostras não corroídas e de sedimento (Fig. 4b, c), e as diferenças são estatisticamente significativas (valores p < 0,01, Fig. 4d).Além disso, o índice Chao1 e a OTU observada dos aços com 9% de Cr são maiores do que os das amostras corroídas e aquosas e menores do que os das amostras não corroídas e sedimentares (Fig. 4b, c), e as diferenças são estatisticamente significativas.(p-значения <0,01, рис. 4d). (valores p < 0,01, Fig. 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). Além disso, indique Chao1 e наблюдаемые OTU está estável com 9% Cr que você precisa, que é корродированных e водных образцов, e não, чем у некорродированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), e разница была статистически значимой (p- значение < 0,01, risco 4г). Além disso, o índice Chao1 e o OTU observado do aço com 9% de Cr foram maiores do que os das amostras corroídas e aquosas e menores do que os das amostras não corroídas e sedimentares (Fig. 4b,c), e a diferença foi estatisticamente significativa (valor p < 0,01, Fig. 4d).Esses resultados indicam que a diversidade microbiana nos produtos de corrosão é menor do que nos biofilmes em metais não corroídos.
A Figura 5a mostra um gráfico de Análise de Coordenadas Principais (PCoA) baseado na distância não ponderada UniFrac para todas as amostras, com três agrupamentos principais observados. As comunidades microbianas nas amostras de água diferiram significativamente das demais comunidades. As comunidades microbianas nos sedimentos também incluíam comunidades de aço inoxidável, enquanto que nas amostras de corrosão estas eram amplamente distribuídas. Em contraste, o mapa do aço com 9% de Cr está dividido em agrupamentos de áreas não corroídas e corroídas. Consequentemente, as comunidades microbianas em superfícies metálicas e produtos de corrosão são significativamente diferentes daquelas encontradas na água.
Gráfico de análise de coordenadas principais (PCoA) baseado em distâncias UniFrac não ponderadas em todas as amostras (a), água (b) e metais (c). Os círculos destacam cada cluster. As trajetórias são representadas por linhas que conectam os períodos de amostragem em série. 1 metro, 1 mês; 3 metros, 3 meses; 6 metros, 6 meses; 14 metros, 14 meses; 22 metros, 22 meses; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, condição 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, aço 1% Cr; 3C, aço 2,25% Cr; 9C, aço 9% Cr; S6, aço inoxidável 316; S8, aço inoxidável tipo 304.
Quando organizadas em ordem cronológica, as curvas de PCoA das amostras de água apresentaram um formato circular (Fig. 5b). Essa transição cíclica pode refletir mudanças sazonais.
Além disso, apenas dois agrupamentos (corroído e não corroído) foram observados nos gráficos PCoA das amostras metálicas, onde (com exceção do aço com 9% de cromo) também foi observada uma mudança na comunidade microbiana de 1 a 22 meses (Fig. 5c). Ademais, como as transições nas amostras corroídas foram maiores do que nas não corroídas, houve uma correlação entre as mudanças nas comunidades microbianas e a progressão da corrosão. Nas amostras de aço com 9% de Cr, dois tipos de comunidades microbianas foram revelados: pontos em 1 e 6 meses, localizados próximos ao aço inoxidável, e outros (3, 14 e 22 meses), localizados em pontos próximos ao aço corroído. As amostras de 1 mês e os cupons usados ​​para extração de DNA aos 6 meses não estavam corroídos, enquanto os cupons de 3, 14 e 22 meses estavam corroídos (Figura Suplementar 1). Portanto, as comunidades microbianas nas amostras corroídas diferiram daquelas na água, no sedimento e nas amostras não corroídas, e mudaram conforme a corrosão progredia.
Os principais tipos de comunidades microbianas observadas nas amostras de água foram Proteobacteria (30,1–73,5%), Bacteroidetes (6,3–48,6%), Planctomycetota (0,4–19,6%) e Actinobacteria (0–17,7%), cuja abundância relativa variou de amostra para amostra (Fig. 6). Por exemplo, a abundância relativa de Bacteroidetes na água do lago foi maior do que na água captada. Essa diferença pode ser influenciada pelo tempo de residência da água no tanque de transbordamento. Esses tipos também foram observados em amostras de sedimento de fundo, mas sua abundância relativa diferiu significativamente daquela nas amostras de água. Além disso, o teor relativo de Acidobacteriota (8,7–13,0%), Chloroflexi (8,1–10,2%), Nitrospirota (4,2–4,4%) e Desulfobacterota (1,5–4,4%) foi maior do que nas amostras de água. Como quase todas as espécies de Desulfobacterota são SRB37, o ambiente no sedimento deve ser anaeróbico. Embora as Desulfobacterota possam influenciar a corrosão, o risco deve ser extremamente baixo, pois sua abundância relativa na água da piscina é inferior a 0,04%. Embora as Desulfobacterota possam influenciar a corrosão, o risco deve ser extremamente baixo, pois sua abundância relativa na água da piscina é inferior a 0,04%. Хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск должен быть чрезвычайно низким, поскольку их относительное содержание воде бассейна составляет <0,04%. Embora as Desulfobacterota possam ter um efeito na corrosão, o risco deve ser extremamente baixo, já que sua abundância relativa na água da piscina é inferior a 0,04%.尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池水中的相对丰度<0,04%。 <0,04%. Este tipo de Desulfobacillus pode ser perigoso para a corrosão, o risco de ser perigoso para a saúde, para a saúde e para a saúde содержание воде бассейна составляет <0,04%. Embora o tipo Desulfobacillus possa influenciar a corrosão, o risco deve ser extremamente baixo, visto que sua abundância relativa na água da piscina é inferior a 0,04%.
RW e Air representam amostras de água da captação e da bacia, respectivamente. Sediment-C, -E e -W são amostras de sedimentos coletadas no centro do fundo da bacia, bem como nas margens leste e oeste. 1 metro, 1 mês; 3 metros, 3 meses; 6 metros, 6 meses; 14 metros, 14 meses; 22 metros, 22 meses; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, condição 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, aço 1% Cr; 3C, aço 2,25% Cr; 9C, aço 9% Cr; S6, aço inoxidável 316; S8, aço inoxidável tipo 304.
Em nível de gênero, observou-se uma proporção ligeiramente maior (6–19%) de bactérias não classificadas pertencentes à família Trichomonadaceae, bem como Neosphingosine, Pseudomonas e Flavobacterium, em todas as estações do ano. Como componentes principais minoritários, suas proporções variam (Fig. 1). 7a e b). Nos afluentes, a abundância relativa de Flavobacterium, Pseudovibrio e Rhodoferrobacter foi maior apenas no inverno. Da mesma forma, observou-se um teor mais elevado de Pseudovibrio e Flavobacterium na água da bacia hidrográfica no inverno. Assim, as comunidades microbianas nas amostras de água variaram de acordo com a estação do ano, mas não sofreram alterações drásticas durante o período do estudo.
a Água de captação, b Água de piscina, c ASTM A283, d ASTM A109 temperatura #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2,25% Cr e i 9% Cr aço, j Tipo-316 e aço inoxidável K-304.
As proteobactérias foram os principais constituintes em todas as amostras, mas sua abundância relativa nas amostras corroídas diminuiu à medida que a corrosão progrediu (Fig. 6). Nas amostras ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 e 1% e 2,25% Cr, a abundância relativa de proteobactérias diminuiu de 89,1%, 85,9%, 89,6%, 79,5%, 84,8%, 83,8% para 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% e 31,3%, respectivamente. Em contrapartida, a abundância relativa de Desulfobacterota aumenta gradualmente de <0,1% para 12,5–45,9% com a progressão da corrosão. Em contrapartida, a abundância relativa de Desulfobacterota aumenta gradualmente de <0,1% para 12,5–45,9% com a progressão da corrosão. No entanto, a solução Desulfobacterota é amplamente divulgada por <0,1% até 12,5–45,9% por mais aumento de cor. Em contrapartida, a abundância relativa de Desulfobacterota aumenta gradualmente de <0,1% para 12,5–45,9% à medida que a corrosão progride.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% Por favor, use o Desulfobacillus após a propagação com <0,1% até 12,5–45,9% por mais tempo коррозии. Em contrapartida, a abundância relativa de Desulfobacillus aumentou gradualmente de <0,1% para 12,5–45,9% à medida que a corrosão progredia.Assim, com o avanço da corrosão, a Proteobacteria foi substituída pela Desulfobacterota.
Em contraste, os biofilmes em aço inoxidável não corroído continham as mesmas proporções de diferentes bactérias: 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%) e Chloroflexi (2,1–8,8%). Observou-se que a proporção de Nitrospirota nas amostras de aço inoxidável aumentou gradualmente (Fig. 6). Essas proporções são semelhantes às encontradas nas amostras de sedimento, o que corresponde ao gráfico PCoA mostrado na Fig. 5a.
Em amostras de aço contendo 9% de Cr, foram observados dois tipos de comunidades microbianas: as comunidades microbianas de 1 mês e 6 meses foram semelhantes às das amostras de sedimento de fundo, enquanto a proporção de proteobactérias nas amostras de corrosão de 3, 14 e 22 meses aumentou significativamente. Além disso, essas duas comunidades microbianas nas amostras de aço com 9% de Cr corresponderam a clusters separados no gráfico PCoA mostrado na Fig. 5c.
No nível de gênero, foram observadas mais de 2000 OTUs contendo bactérias e arqueas não classificadas. No nível de gênero, foram observadas mais de 2000 OTUs contendo bactérias e arqueas não classificadas.Em nível de gênero, foram observadas mais de 2000 OTUs contendo bactérias e arqueas não identificadas.Em nível de gênero, foram observadas mais de 2000 OTUs contendo bactérias e arqueas não especificadas. Entre elas, focamos em 10 OTUs com alta população em cada amostra. Isso abrange 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% e 21,8-45,1% em aços ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, aços com 1%, 2,25% e 9% de cromo e aços inoxidáveis ​​dos tipos 316 e 304.
Um teor relativamente alto de monólitos declorados com propriedades oxidantes de Fe(II) foi observado em amostras de corrosão, como ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 e aços com 1% e 2,25% de Cr, no estágio inicial de corrosão (1 mês e 3 meses, Fig. 7c-h). A proporção de Dechloromonas diminuiu ao longo do tempo, o que correspondeu à diminuição de Proteobacteria (Fig. 6). Além disso, a proporção de Dechloromonas nos biofilmes das amostras não corroídas é inferior a 1%. Além disso, a proporção de Dechloromonas nos biofilmes das amostras não corroídas é inferior a 1%. Além disso, para Dechloromonas em bioplенках на некорродированных образцах составляет <1%. Além disso, a proporção de Dechloromonas em biofilmes em amostras não corroídas é inferior a 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% Além disso, para Dechloromonas em bioplенке, o valor é <1%. Além disso, a proporção de Dechloromonas no biofilme de amostras não corroídas foi inferior a 1%.Portanto, entre os produtos da corrosão, a Dechloromonas se encontra significativamente enriquecida no estágio inicial da corrosão.
Em contraste, nos aços ASTM A179, ASTM A109 temperado #4/5, ASTM A179, ASTM A395 e nos aços com 1% e 2,25% de Cr, a proporção de espécies de Desulfovibrio, uma bactéria redutora de sulfato (BRS), aumentou após 14 e 22 meses (Fig. 7c–h). A desulfofibrina apresentou níveis muito baixos ou não foi detectada nos estágios iniciais da corrosão, tanto em amostras de água (Fig. 7a, b) quanto em biofilmes não corroídos (Fig. 7j). Isso sugere fortemente que a Desulfovibrio prefere o ambiente dos produtos de corrosão formados, embora não afete a corrosão nos estágios iniciais.
Bactérias redutoras de Fe(III) (RRB), como Geobacter e Geothrix, foram encontradas em produtos de corrosão nos estágios intermediários (6 e 14 meses), mas a proporção nos estágios tardios (22 meses) de corrosão é relativamente baixa (Fig. 7c, eh). O gênero Sideroxydans, com propriedades de oxidação de Fe(II), apresentou comportamento semelhante (Fig. 7f), de modo que a proporção de FeOB, IRB e SRB foi maior apenas nas amostras corroídas. Isso sugere fortemente que as alterações nessas comunidades microbianas estão associadas à progressão da corrosão.
Em aços com 9% de Cr corroídos após 3, 14 e 22 meses, observou-se uma maior proporção de membros da família Beggiatoacea (8,5–19,6%), que podem apresentar propriedades de oxidação de enxofre, e sideroxidans (8,4–13,7%) (Fig. 1). 7i) Além disso, Thiomonas, uma bactéria oxidante de enxofre (SOB), foi encontrada em maior número (3,4% e 8,8%) aos 3 e 14 meses. Em contraste, bactérias redutoras de nitrato, Nitrospira (12,9%), foram observadas em amostras não corroídas com 6 meses de idade. Uma proporção aumentada de Nitrospira também foi observada em biofilmes em aço inoxidável após imersão (Fig. 7j,k). Assim, as comunidades microbianas de aços com 9% de Cr não corroídos com 1 e 6 meses de idade foram semelhantes às encontradas em biofilmes de aço inoxidável. Além disso, as comunidades microbianas do aço com 9% de cromo corroído aos 3, 14 e 22 meses diferiram dos produtos de corrosão dos aços carbono e de baixo teor de cromo e do ferro fundido.
O desenvolvimento da corrosão geralmente é mais lento em água doce do que em água do mar, porque a concentração de íons cloreto afeta a corrosão do metal. No entanto, alguns aços inoxidáveis ​​podem corroer em ambientes de água doce38,39. Além disso, a corrosão microbiana (MIC) foi inicialmente suspeitada, pois material corroído já havia sido observado na piscina de água doce utilizada neste estudo. Em estudos de imersão de longo prazo, foram observadas várias formas de corrosão, três tipos de comunidades microbianas e uma alteração nas comunidades microbianas nos produtos de corrosão.
O meio de água doce utilizado neste estudo é um tanque fechado para água técnica proveniente de um rio com composição química relativamente estável e variação sazonal de temperatura entre 9 e 23 °C. Portanto, as flutuações sazonais nas comunidades microbianas nas amostras de água podem estar associadas a mudanças de temperatura. Além disso, a comunidade microbiana na água da piscina era um tanto diferente daquela na água de entrada (Fig. 5b). A água na piscina é constantemente renovada devido ao transbordamento. Consequentemente, o OD (oxigênio dissolvido) permaneceu em torno de 8,2 ppm mesmo em profundidades intermediárias entre a superfície e o fundo da bacia. Por outro lado, o ambiente do sedimento deve ser anaeróbio, uma vez que se deposita e permanece no fundo do reservatório, e a flora microbiana nele presente (como o CRP - Bactérias Resistentes ao Carboidrato) também deve diferir da flora microbiana na água (Fig. 6). Como os cupons na piscina estavam mais distantes dos sedimentos, eles foram expostos à água doce apenas durante os estudos de imersão em condições aeróbicas.
A corrosão generalizada ocorre em aço carbono, aço com baixo teor de cromo e ferro fundido em ambientes de água doce (Figura 1), pois esses materiais não são resistentes à corrosão. No entanto, a taxa de corrosão (0,13 mm ano⁻¹) em condições abióticas de água doce foi maior do que em estudos anteriores⁴⁰ (0,04 mm ano⁻¹) e comparável à taxa de corrosão (0,02–0,76 mm ano⁻¹) na presença de microrganismos.¹ Semelhante às condições de água doce⁴⁰,⁴¹,⁴² Essa taxa de corrosão acelerada é uma característica da corrosão microbiológica (MIC).
Além disso, após 22 meses de imersão, observou-se corrosão localizada em diversos metais sob os produtos de corrosão (Fig. 3). Em particular, a taxa de corrosão localizada observada no ASTM A179 é cerca de cinco vezes maior que a corrosão generalizada. Essa forma incomum de corrosão e a taxa de corrosão acelerada também foram observadas em casos de corrosão no mesmo objeto. Portanto, a imersão realizada neste estudo reflete a corrosão na prática.
Dentre os metais estudados, o aço com 9% de cromo apresentou a corrosão mais severa, com uma profundidade de corrosão superior a 1,2 mm, o que provavelmente se trata de corrosão microbiológica (MIC) devido à corrosão acelerada e à forma anormal de corrosão. Dentre os metais estudados, o aço com 9% de cromo apresentou a corrosão mais severa, com uma profundidade de corrosão superior a 1,2 mm, o que provavelmente se trata de corrosão microbiológica (MIC) devido à corrosão acelerada e à forma anormal de corrosão. Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глубиной коррозии> 1,2 mm, что, вероятно, является МИК não há corrosão e formatos anormais. Dentre os metais examinados, o aço com 9% de Cr apresentou a corrosão mais severa, com uma profundidade de corrosão superior a 1,2 mm, o que provavelmente se deve à corrosão microbiológica (MIC) resultante de corrosão acelerada e uma forma anormal de corrosão.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 Os metais isentos de corrosão são de 9% Cr, com uma cor sólida >1,2 mm, escore você, МИК из-за ускоренных и forma anormal corrompida. Dentre os metais estudados, o aço com 9% de Cr apresentou a corrosão mais severa, com uma profundidade de corrosão superior a 1,2 mm, provavelmente corrosão microbiológica (MIC) devido a formas aceleradas e anômalas de corrosão.Como o aço com 9% de Cr é usado em aplicações de alta temperatura, seu comportamento de corrosão foi estudado anteriormente43,44 mas nenhum MIC foi relatado anteriormente para este metal. Como numerosos microrganismos, com exceção dos hipertermófilos, são inativos em ambientes de alta temperatura (>100 °C), a MIC em aço com 9% de Cr pode ser ignorada nesses casos. Como numerosos microrganismos, com exceção dos hipertermófilos, são inativos em ambientes de alta temperatura (>100 °C), a MIC em aço com 9% de Cr pode ser ignorada nesses casos. Existem muitos microorganismos que podem ser ativados por hipertermoфилов, inativos no seu ambiente de trabalho (>100 °С), МИК no stali com 9% Cr em taких случаях можно не учитывать. Como muitos microrganismos, com exceção dos hipertermófilos, são inativos em ambientes de alta temperatura (>100°C), a MIC (Concentração Inibitória Mínima) em aço com 9% de Cr pode ser ignorada nesses casos.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 (>100 °C) Existem muitos microorganismos que não são ativados no seu computador (>100 °С), МПК em estado com 9% Cr em Essa situação não pode ser usada. Como muitos microrganismos, com exceção dos hipertermófilos, não apresentam atividade em ambientes de alta temperatura (>100 °C), a MIC no aço com 9% de Cr pode ser ignorada neste caso.No entanto, quando o aço com 9% de cromo é usado em um ambiente de temperatura média, várias medidas devem ser tomadas para reduzir a corrosão microbiológica.
Diversas comunidades microbianas e suas alterações foram observadas em depósitos de material não corroído e em produtos de corrosão em biofilmes em comparação com a água, além de corrosão acelerada (Fig. 5-7), sugerindo fortemente que essa corrosão é um microambiente. Ramirez et al.13 relatam uma transição de 3 etapas (FeOB => SRB/IRB => SOB) em um ecossistema microbiano marinho ao longo de 6 meses, em que o sulfeto de hidrogênio produzido por SRB secundariamente enriquecido pode finalmente contribuir para o enriquecimento de SOB. Ramirez et al.13 relatam uma transição de 3 etapas (FeOB => SRB/IRB => SOB) em um ecossistema microbiano marinho ao longo de 6 meses, quando o sulfeto de hidrogênio produzido por SRB secundariamente enriquecido pode finalmente contribuir para o enriquecimento de SOB. Ramirez et al.13 pesquisam sobre o método de transferência (FeOB => SRB/IRB => SOB) na pesquisa de microorganismos de Moscou 6 месяцев, когда сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Ramirez et al.13 relatam uma transição em três estágios (FeOB => SRB/IRB => SOB) no ecossistema microbiano marinho ao longo de um período de 6 meses, onde o sulfeto de hidrogênio gerado a partir do enriquecimento secundário de SRB pode finalmente contribuir para o enriquecimento de SOB. 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),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 的 三 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 转变 r srb/IRB) , 其中 次 富集 srb 产生硫化氢 可能 最终 有助于 sob 的富集。 Ramirez et al.13 pesquisaram o período de estresse (FeOB => SRB/IRB => SOB) na pesquisa microbiana de Moscou 6 месяцев, em котором сероводород, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, может в конечном итоге способствовать обогащению SOB. Ramirez et al.13 relataram uma transição em três etapas (FeOB => SRB/IRB => SOB) no ecossistema microbiano marinho ao longo de um período de 6 meses, no qual o sulfeto de hidrogênio produzido a partir do enriquecimento secundário de SRB pode eventualmente contribuir para o enriquecimento de SOB.McBeth e Emerson36 relataram enriquecimento primário em FeOB. De forma semelhante, o enriquecimento de FeOB durante a fase inicial de corrosão é observado neste estudo, mas as alterações microbianas com a progressão da corrosão observadas nos aços carbono e 1% e 2,25% Cr e no ferro fundido ao longo de 22 meses são FeOB => IRB => SRB (Figs. 7 e 8). De forma semelhante, o enriquecimento de FeOB durante a fase inicial de corrosão é observado neste estudo, mas as alterações microbianas com a progressão da corrosão observadas nos aços carbono e 1% e 2,25% Cr e no ferro fundido ao longo de 22 meses são FeOB => IRB => SRB (Figs. 7 e 8). Isso é o que está acontecendo no FeOB em uma estação de teste, sem micromicroscopia por mais proгрессирования коррозии, наблюдаемые в углеродистых e 1% e 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 meses, представляют собой FeOB => IRB => SRB (рис. 7 e 8). Da mesma forma, neste estudo observa-se um enriquecimento em FeOB em um estágio inicial de corrosão, mas as alterações microbianas à medida que a corrosão progride, observadas em aços carbono e aços com 1% e 2,25% de Cr e ferro fundido ao longo de 22 meses, são FeOB => IRB => SRB (Figuras 7 e 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 钢以及超过22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）。 Аналогичным образом, в этом исследовании наблюдалось обогащение FeOB на ранних стадиях коррозии, não microbiologia, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 meses, были FeOB => IRB => SRB (risos. 7 e 8). De forma semelhante, o enriquecimento de FeOB nos estágios iniciais da corrosão foi observado neste estudo, mas as alterações microbiológicas observadas em aços carbono e aços com 1% e 2,25% de Cr e ferro fundido ao longo de 22 meses foram FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 e 8).As bactérias redutoras de sulfato (BRS) podem se acumular facilmente em ambientes de água do mar devido às altas concentrações de íons sulfato, mas seu enriquecimento em ambientes de água doce é retardado pelas baixas concentrações de íons sulfato. O enriquecimento de BRS em água do mar tem sido frequentemente relatado10,12,45.
a) Carbono e nitrogênio orgânicos via metabolismo energético dependente de Fe(II) em óxido de ferro (células vermelhas [Dechloromonas sp.] e verdes [Sideroxydans sp.]) e bactérias redutoras de Fe(III) (células cinzas [Geothrix sp. e Geobacter sp.]) em um estágio inicial de corrosão; em seguida, bactérias anaeróbicas redutoras de sulfato (SRP) e microrganismos heterotróficos enriquecem o estágio maduro da corrosão consumindo a matéria orgânica acumulada. b) Mudanças nas comunidades microbianas em metais resistentes à corrosão. As células violetas, azuis, amarelas e brancas representam bactérias das famílias Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea e outras, respectivamente.
Com relação às mudanças na comunidade microbiana e ao possível enriquecimento de bactérias redutoras de sulfato (BRS), as bactérias oxidantes de ferro (FeOB) são cruciais no estágio inicial da corrosão, e a Dechloromonas pode obter sua energia de crescimento a partir da oxidação do Fe(II). Os microrganismos podem sobreviver em meios contendo oligoelementos, mas não crescem exponencialmente. No entanto, a bacia de dissipação utilizada neste estudo é uma bacia de transbordamento, com uma vazão de entrada de 20 m³/h, que fornece continuamente oligoelementos contendo íons inorgânicos. Nos estágios iniciais da corrosão, íons ferrosos são liberados do aço carbono e do ferro fundido, e as FeOBs (como a Dechloromonas) os utilizam como fonte de energia. Traços de carbono, fosfato e nitrogênio necessários para o crescimento celular devem estar presentes na água do processo na forma de substâncias orgânicas e inorgânicas. Portanto, neste ambiente de água doce, as FeOBs são inicialmente enriquecidas em superfícies metálicas como aço carbono e ferro fundido. Posteriormente, as bactérias redutoras de ferro (BRF) podem crescer e utilizar matéria orgânica e óxidos de ferro como fontes de energia e aceptores finais de elétrons, respectivamente. Em produtos de corrosão maduros, condições anaeróbicas enriquecidas com nitrogênio devem ser criadas devido ao metabolismo de FeOB e IRB. Portanto, SRB podem crescer rapidamente e substituir FeOB e IRB (Fig. 8a).
Recentemente, Tang et al. relataram a corrosão do aço inoxidável por Geobacter ferroreducens em ambientes de água doce devido à transferência direta de elétrons do ferro para os microrganismos46. Considerando a EMIC, a contribuição de microrganismos com propriedades de EET é crucial. SRB, FeOB e IRB são as principais espécies microbianas nos produtos de corrosão neste estudo, que devem apresentar características de EET. Portanto, esses microrganismos eletroquimicamente ativos podem contribuir para a corrosão por meio de EET, e a composição de sua comunidade se altera sob a influência de diversas espécies iônicas à medida que os produtos de corrosão são formados. Por outro lado, a comunidade microbiana no aço com 9% de Cr diferiu da de outros aços (Fig. 8b). Após 14 meses, além do enriquecimento com FeOB, também houve enriquecimento de Sideroxydans, SOB47, Beggiatoacea e Thiomonas (Fig. 7i). Essa mudança é marcadamente diferente da observada em outros materiais corrosivos, como o aço carbono, e pode ser influenciada por íons ricos em cromo dissolvidos durante a corrosão. Notavelmente, Thiomonas não possui apenas propriedades de oxidação de enxofre, mas também propriedades de oxidação de Fe(II), um sistema EET e tolerância a metais pesados48,49. Seu enriquecimento pode ser impulsionado pela atividade oxidativa de Fe(II) e/ou pelo consumo direto de elétrons metálicos. Em um estudo anterior, observou-se uma abundância relativamente alta de Beggiatoacea em biofilmes sobre Cu utilizando um sistema de monitoramento de biofilme descontínuo, sugerindo que essas bactérias podem ser resistentes a metais tóxicos como Cu e Cr. No entanto, a fonte de energia necessária para o crescimento de Beggiatoacea nesse ambiente é desconhecida.
Este estudo relata alterações nas comunidades microbianas durante a corrosão em ambientes de água doce. No mesmo ambiente, as comunidades microbianas diferiram de acordo com o tipo de metal. Além disso, nossos resultados confirmam a importância das bactérias oxidantes de ferro (FeOB) nos estágios iniciais da corrosão, uma vez que o metabolismo energético microbiano dependente de ferro promove a formação de um ambiente rico em nutrientes, favorecido por outros microrganismos, como as bactérias redutoras de sulfato (SRB). Para reduzir a corrosão microbiana (MIC) em ambientes de água doce, o enriquecimento de FeOB e bactérias redutoras de ferro (IRB) deve ser limitado.
Neste estudo, foram utilizados nove metais, processados ​​em blocos de 50 × 20 × 1–5 mm (espessura de 5 mm para o aço ASTM 395 e aços com 1%, 2,25% e 9% de cromo; espessura de 3 mm para os aços ASTM A283 e ASTM A179; espessura de 1 mm para os aços ASTM A109 Temper 4/5 e aços inoxidáveis ​​dos tipos 304 e 316), com dois furos de 4 mm. Os aços cromados foram polidos com lixa e os demais metais com lixa de grão 600 antes da imersão. Todas as amostras foram sonicadas com etanol 99,5%, secas e pesadas. Dez amostras de cada metal foram utilizadas para o cálculo da taxa de corrosão e análise do microbioma. Cada amostra foi fixada em forma de escada com hastes e espaçadores de PTFE (φ 5 × 30 mm, Figura Suplementar 2).
A piscina tem um volume de 1100 metros cúbicos e uma profundidade de cerca de 4 metros. A entrada de água era de 20 m³ h⁻¹, o excesso era liberado e a qualidade da água não apresentava flutuações sazonais (Figura Suplementar 3). A escada de amostragem é baixada sobre um cabo de aço de 3 m suspenso no meio do tanque. Dois conjuntos de escadas foram retirados da piscina aos 1, 3, 6, 14 e 22 meses. Amostras de uma escada foram utilizadas para medir a perda de peso e calcular as taxas de corrosão, enquanto amostras da outra escada foram utilizadas para análise do microbioma. O oxigênio dissolvido no tanque de imersão foi medido próximo à superfície e ao fundo, bem como no meio, utilizando um sensor de oxigênio dissolvido (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, EUA).
Os produtos de corrosão e biofilmes presentes nas amostras foram removidos por raspagem com uma espátula de plástico ou limpeza com um cotonete, e posteriormente limpos em etanol 99,5% utilizando um banho ultrassônico. As amostras foram então imersas em solução de Clark de acordo com a norma ASTM G1-0351. Todas as amostras foram pesadas após a secagem completa. Calcule a taxa de corrosão (mm/ano) para cada amostra utilizando a seguinte fórmula:
onde K é uma constante (8,76 × 104), T é o tempo de exposição (h), A é a área total da superfície (cm2), W é a perda de massa (g), D é a densidade (g cm–3).
Após a pesagem das amostras, imagens 3D de várias amostras foram obtidas utilizando um microscópio a laser de medição 3D (LEXT OLS4000, Olympus, Tóquio, Japão).