Vă mulțumim că ați vizitat Nature.com. Folosiți o versiune de browser cu suport CSS limitat. Pentru o experiență optimă, vă recomandăm să utilizați un browser actualizat (sau să dezactivați Modul de compatibilitate în Internet Explorer). În plus, pentru a asigura suport continuu, afișăm site-ul fără stiluri și JavaScript.
Afișează un carusel cu trei diapozitive simultan. Folosește butoanele Anterior și Următor pentru a parcurge trei diapozitive simultan sau folosește butoanele cursorului de la final pentru a parcurge trei diapozitive simultan.
În mediile cu apă dulce, se observă adesea coroziunea accelerată a oțelurilor carbon și inoxidabile. A fost efectuat un studiu de scufundări în rezervoare de apă dulce, cu durata de 22 de luni, utilizând nouă clase de oțel. Coroziunea accelerată a fost observată la oțelurile carbon și crom și la fontă, în timp ce la oțelul inoxidabil nu s-a observat nicio coroziune vizibilă nici măcar după 22 de luni. O analiză a comunității microbiene a arătat că, în timpul coroziunii generale, bacteriile oxidante Fe(II) s-au îmbogățit în stadiul incipient al coroziunii, bacteriile reducătoare de Fe(III), în stadiul de dezvoltare a coroziunii, iar bacteriile reducătoare de sulfat, în stadiul de coroziune, în stadiul final al coroziunii produsului. Dimpotrivă, bacteriile Beggiatocaea au fost deosebit de numeroase în oțelul cu 9% Cr supus coroziunii localizate. Aceste compoziții ale comunităților microbiene au diferit, de asemenea, de cele din probele de apă și sedimente de fund. Astfel, pe măsură ce coroziunea progresează, comunitatea microbiană suferă schimbări dramatice, iar metabolismul energetic microbian dependent de fier creează un mediu care poate îmbogăți alte microorganisme.
Metalele se pot deteriora și coroda din cauza diverșilor factori de mediu fizici și chimici, cum ar fi pH-ul, temperatura și concentrația de ioni. Condițiile acide, temperaturile ridicate și concentrațiile de clorură afectează în special coroziunea metalelor1,2,3. Microorganismele din mediile naturale și construite influențează adesea uzura și coroziunea metalelor, un comportament exprimat prin coroziunea microbiană (CMI)4,5,6,7,8. CMI se găsește adesea în medii precum țevile interioare și rezervoarele de stocare, în crăpăturile metalice și în sol, unde apare brusc și se dezvoltă rapid. Prin urmare, monitorizarea și detectarea timpurie a CMI sunt foarte dificile, așa că analiza CMI se efectuează de obicei după coroziune. Au fost raportate numeroase studii de caz CMI în care bacteriile reducătoare de sulfat (SRB) au fost frecvent găsite în produsele de coroziune9,10,11,12,13. Cu toate acestea, rămâne neclar dacă SRB-urile contribuie la inițierea coroziunii, deoarece detectarea lor se bazează pe analiza post-coroziune.
Recent, pe lângă bacteriile oxidante de iod21, au fost raportate diverse microorganisme care degradează fierul, cum ar fi SRB14 care degradează fierul, metanogenii15,16,17, bacteriile reducătoare de nitrați18, bacteriile oxidante de fier19 și acetogenii20. În condiții de laborator anaerobe sau microaerobe, majoritatea acestora corodează fierul zero-valent și oțelul carbon. În plus, mecanismele lor de coroziune sugerează că metanogenii și SRB-urile corozive de fier promovează coroziunea prin recoltarea de electroni din fierul nul-valent folosind hidrogenaze extracelulare și respectiv citocromi multiemici22,23. MIC-urile sunt împărțite în două tipuri: (i) MIC chimic (CMIC), care este coroziunea indirectă de către speciile produse microbian și (ii) MIC electric (EMIC), care este coroziunea directă prin epuizarea electronilor metalului24. EMIC facilitat de transferul extracelular de electroni (EET) este de mare interes deoarece microorganismele cu proprietăți EET provoacă o coroziune mai rapidă decât microorganismele non-EET. În timp ce răspunsul limitator al vitezei CMIC în condiții anaerobe este producerea de H2 prin reducerea protonilor (H+), EMIC are loc prin metabolismul EET, care este independent de producerea de H2. Mecanismul EET în diverse microorganisme este legat de performanța combustibilului celular microbian și de electrobiosinteză25,26,27,28,29. Deoarece condițiile de cultură pentru aceste microorganisme corozive diferă de cele din mediul natural, nu este clar dacă aceste procese de coroziune microbiană observate reflectă coroziunea în practică. Prin urmare, este dificil de observat mecanismul MIC indus de aceste microorganisme corozive în mediul natural.
Dezvoltarea tehnologiei de secvențiere a ADN-ului a facilitat studiul detaliilor comunităților microbiene în medii naturale și artificiale, de exemplu, profilarea microbiană bazată pe secvența genei ARNr 16S folosind secvențiatori de nouă generație a fost utilizată în domeniul ecologiei microbiene30,31,32. Numeroase studii MIC au fost publicate care au detaliat comunitățile microbiene în mediile solului și marine13,33,34,35,36. Pe lângă SRB, a fost raportată și îmbogățirea cu bacterii oxidante Fe(II) (FeOB) și nitrificatoare în probele de coroziune, de exemplu FeOB, cum ar fi Gallionella spp. și Dechloromonas spp., și bacterii nitrificatoare, cum ar fi Nitrospira. spp., în oțelurile carbon și cupru din mediile solului33. În mod similar, în mediul marin, colonizarea rapidă a bacteriilor oxidante de fier aparținând claselor Zetaproteobacteria și Betaproteobacteria a fost observată timp de câteva săptămâni pe oțelul carbon36. Aceste date indică contribuția acestor microorganisme la coroziune. Cu toate acestea, în multe studii, durata și grupurile experimentale sunt limitate și se cunosc puține lucruri despre dinamica comunităților microbiene în timpul coroziunii.
Aici, investigăm valorile minime de coroziune (CMI) ale oțelului carbon, oțelului crom, oțelului inoxidabil și fontei utilizând studii de imersie într-un mediu aerob cu apă dulce, cu un istoric de evenimente CMI. Probele au fost prelevate la 1, 3, 6, 14 și 22 de luni și a fost studiată rata de coroziune a fiecărui metal și component microbian. Rezultatele noastre oferă o perspectivă asupra dinamicii pe termen lung a comunităților microbiene în timpul coroziunii.
După cum se arată în Tabelul 1, în acest studiu au fost utilizate nouă metale. Zece probe din fiecare material au fost imersate într-un bazin cu apă dulce. Calitatea apei de proces este următoarea: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, turbiditate 1 ppm și pH 7,4. Concentrația de oxigen dizolvat (OD) la baza scării de eșantionare a fost de aproximativ 8,2 ppm, iar temperatura apei a variat între 9 și 23°C în funcție de sezon.
După cum se arată în Figura 1, după 1 lună de imersie în medii de fontă ASTM A283, ASTM A109 Condiția #4/5, ASTM A179 și ASTM A395, s-au observat produse de coroziune maro pe suprafața oțelului carbon sub formă de coroziune generalizată. Pierderea în greutate a acestor specimene a crescut în timp (Tabelul suplimentar 1), iar rata de coroziune a fost de 0,13–0,16 mm pe an (Fig. 2). În mod similar, coroziunea generală a fost observată la oțelurile cu conținut scăzut de Cr (1% și 2,25%), cu o rată de coroziune de aproximativ 0,13 mm/an (Figurile 1 și 2). În schimb, oțelul cu 9% Cr prezintă coroziune localizată care apare în golurile formate de garnituri. Rata de coroziune a acestei probe este de aproximativ 0,02 mm/an, ceea ce este semnificativ mai mică decât cea a oțelului cu coroziune generalizată. În schimb, oțelurile inoxidabile de tip 304 și 316 nu prezintă coroziune vizibilă, cu rate de coroziune estimate de <0,001 mm y⁻¹. În schimb, oțelurile inoxidabile de tip 304 și 316 nu prezintă coroziune vizibilă, cu rate de accelerație estimate de <0,001 mm y⁻¹. Напротив, нержавеющие стали типов 304 и 316 не проявляют видимой коррозии, при эттом расчстом расчтом расющие коррозии составляет <0,001 мм/год. În schimb, oțelurile inoxidabile de tipurile 304 și 316 nu prezintă coroziune vizibilă, cu o rată de coroziune estimată de <0,001 mm/an.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 и -316 не показали видимой коррозии с расчетной скористной скорозали видимой <0,001 мм/год. În schimb, oțelurile inoxidabile de tip 304 și -316 nu au prezentat coroziune vizibilă, cu o rată de coroziune proiectată de <0,001 mm/an.
Sunt prezentate imagini macroscopice ale fiecărei probe (înălțime 50 mm × lățime 20 mm) înainte și după detartrare. 1 metru, 1 lună; 3 metri, 3 luni; 6 metri, 6 luni; 14 metri, 14 luni; 22 metri, 22 luni; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, condiție 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, oțel 1% Cr; oțel 3C, oțel 2,25% Cr; oțel 9C, oțel 9% Cr; S6, oțel inoxidabil 316; S8, oțel inoxidabil tip 304.
Rata de coroziune a fost calculată folosind pierderea în greutate și timpul de imersie. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, călit 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, oțel 1% Cr, 3 C, oțel 2,25% Cr, 9 C, oțel 9% Cr, S6, oțel inoxidabil tip 316; S8, oțel inoxidabil tip 304.
În fig. 1 se arată, de asemenea, că produsele de coroziune ale oțelului carbon, oțelului cu conținut scăzut de Cr și fontei se dezvoltă în continuare după imersie timp de 3 luni. Rata generală de coroziune a scăzut treptat la 0,07 ~ 0,08 mm/an după 22 de luni (Figura 2). În plus, rata de coroziune a oțelului cu conținut scăzut de crom a fost ușor mai mică decât a altor specimene corodate, indicând faptul că Cr poate inhiba coroziunea. Pe lângă coroziunea generală, conform ASTM A179, s-a observat coroziune localizată după 22 de luni, cu o adâncime de coroziune de aproximativ 700 µm (Fig. 3). Rata de coroziune locală, calculată folosind adâncimea de coroziune și timpul de imersie, este de 0,38 mm/an, ceea ce este de aproximativ 5 ori mai rapidă decât coroziunea generală. Rata de coroziune a aliajului ASTM A395 poate fi subestimată, deoarece produsele de coroziune nu îndepărtează complet depunerile de crustă după 14 sau 22 de luni de imersie în apă. Cu toate acestea, diferența ar trebui să fie minimă. În plus, s-au observat multe gropițe mici în oțelul corodat cu conținut scăzut de crom.
Imagine completă (bare de scală: 10 mm) și coroziune localizată (bare de scală: 500 µm) a oțelului ASTM A179 și oțelului cu conținut de 9% Cr la adâncime maximă, utilizând un microscop laser cu vizualizare 3D. Cercurile roșii din imaginea completă indică coroziunea localizată măsurată. O vedere completă a oțelului cu conținut de 9% Cr din verso este prezentată în Figura 1.
După cum se arată în fig. 2, pentru oțelul cu 9% Cr, nu s-a observat nicio coroziune în decurs de 3-14 luni, iar rata de coroziune a fost practic zero. Cu toate acestea, coroziune localizată a fost observată după 22 de luni (Figura 3), cu o rată de coroziune de 0,04 mm/an calculată folosind pierderea în greutate. Adâncimea maximă de coroziune localizată este de 1260 µm, iar rata de coroziune localizată estimată folosind adâncimea de coroziune și timpul de imersie (22 de luni) este de 0,68 mm/an. Deoarece punctul exact în care începe coroziunea nu este cunoscut, rata de coroziune poate fi mai mare.
În schimb, nu s-a observat nicio coroziune vizibilă pe oțelul inoxidabil, chiar și după 22 de luni de imersie. Deși s-au observat câteva particule maronii pe suprafață înainte de detartrare (Fig. 1), acestea erau slab atașate și nu erau produse de coroziune. Deoarece metalul reapare pe suprafața oțelului inoxidabil după îndepărtarea depunerilor, rata de coroziune este practic zero.
Secvențierea ampliconilor a fost efectuată pentru a înțelege diferențele și dinamica comunităților microbiene în timp în produsele de coroziune și biofilmele de pe suprafețele metalice, în apă și sedimente. Au fost primite un total de 4.160.012 citiri, cu un interval de la 31.328 la 124.183 de citiri.
Indicii Shannon ai probelor de apă prelevate din prizele de apă și iazuri au variat între 5,47 și 7,45 (Fig. 4a). Deoarece apa râului recuperată este utilizată ca apă industrială, comunitatea microbiană se poate schimba sezonier. În schimb, indicele Shannon al probelor de sedimente de fund a fost de aproximativ 9, ceea ce este semnificativ mai mare decât cel al probelor de apă. În mod similar, probele de apă au avut indici Chao1 calculați și unități taxonomice operaționale (OTU) observate mai mici decât probele de sedimente (Fig. 4b, c). Aceste diferențe sunt semnificative statistic (testul Tukey-Kramer; valori p < 0,01, Fig. 4d), indicând faptul că comunitățile microbiene din probele de sedimente sunt mai complexe decât cele din probele de apă. Aceste diferențe sunt semnificative statistic (testul Tukey-Kramer; valori p < 0,01, Fig. 4d), indicând faptul că comunitățile microbiene din probele de sedimente sunt mai complexe decât cele din probele de apă. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), уктан 4d), то, что микробные сообщества в образцах донных отложений более сложны, чем в озоцах зоцах. Aceste diferențe sunt semnificative statistic (testul Tukey-Kramer; valori p <0,01, Fig. 4d), indicând faptul că comunitățile microbiene din probele de sedimente sunt mai complexe decât în ​​probele de apă.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夂这些 差异 具有 统计学 （tukey-kramer 检验 ； p 值 <0,01 ， 图 4d） 表明 沉积物 沉积物样朮物样朮物样朮中 中 的 群落更。。。。。。。。。 Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, тори), позволяет предположить, что микробные сообщества в образцах донных отложений былий былие бщества чем в образцах воды. Aceste diferențe au fost semnificative statistic (testul Tukey-Kramer; valoare p <0,01, Fig. 4d), sugerând că comunitățile microbiene din probele de sedimente au fost mai complexe decât în ​​probele de apă.Întrucât apa din bazinul de preaplin se reînnoiește constant, iar sedimentele se depun pe fundul bazinului fără perturbări mecanice, această diferență în diversitatea microbiană ar trebui să reflecte ecosistemul din bazin.
a Indicele Shannon, b Unitatea taxonomică operațională observată (OTU) și c Indicele de absorbție Chao1 (n=6) și bazinul (n=5) Apă, sedimente (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), oțeluri Cr 1% (1 C: n=5), 2,25% (3 C: n = 5) și 9% (9 C: n = 5), precum și oțeluri inoxidabile de tip 316 (S6: n = 5) și -304 (S8: n = 5) sunt prezentate sub formă de diagrame în formă de cutie și cu mustăți. d Valorile p pentru indicii Shannon și Chao1 obținuți folosind testele de comparație multiplă ANOVA și Tukey-Kramer. Fundalurile roșii reprezintă perechi cu valori p < 0,05. Fundalurile roșii reprezintă perechi cu valori p < 0,05. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Fundalurile roșii reprezintă perechi cu valori 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. Fundalurile roșii reprezintă perechi cu valori p <0,05.Linia din mijlocul casetei, partea superioară și inferioară a casetei și mustățile reprezintă mediana, percentilele 25 și 75, respectiv valorile minime și maxime.
Indicii Shannon pentru oțelul carbon, oțelul cu conținut scăzut de crom și fontă au fost similari cu cei pentru probele de apă (Fig. 4a). În schimb, indicii Shannon ai probelor de oțel inoxidabil sunt semnificativ mai mari decât cei ai oțelurilor corodate (valori p < 0,05, Fig. 4d) și similari cu cei ai sedimentelor. În schimb, indicii Shannon ai probelor de oțel inoxidabil sunt semnificativ mai mari decât cei ai oțelurilor corodate (valori p < 0,05, Fig. 4d) și similari cu cei ai sedimentelor. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, черм у кыроцовнивеющей стали сталей (значения p <0,05, рис. 4d), и аналогичны индексам отложений. În schimb, indicii Shannon ai specimenelor din oțel inoxidabil sunt semnificativ mai mari decât cei ai oțelurilor corodate (valori p < 0,05, Fig. 4d) și sunt similari cu indicii de depunere.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, черомрод выше, черомрод стали (значение p <0,05, рис. 4d), как и у отложений. În schimb, indicele Shannon al specimenelor din oțel inoxidabil a fost semnificativ mai mare decât cel al oțelului corodat (valoare p < 0,05, Fig. 4d), la fel ca și depunerea.În schimb, indicele Shannon pentru oțelurile cu 9% Cr a variat între 6,95 și 9,65. Aceste valori au fost mult mai mari la probele necorodate la 1 și 3 luni decât la probele corodate la 6, 14 și 22 de luni (Fig. 4a). În plus, indicii Chao1 și OTU-urile observate pentru oțelurile cu 9% Cr sunt mai mari decât cei ai probelor corodate și ai probelor de apă și mai mici decât cei ai probelor necorodate și ai probelor de sedimente (Fig. 4b, c), iar diferențele sunt semnificative statistic (valori p < 0,01, Fig. 4d). În plus, indicii Chao1 și OTU-urile observate pentru oțelurile cu 9% Cr sunt mai mari decât cei ai probelor corodate și ai probelor de apă și mai mici decât cei ai probelor necorodate și ai probelor de sedimente (Fig. 4b, c), iar diferențele sunt semnificative statistic (valori p < 0,01, Fig. 4d).În plus, valorile Chao1 și OTU observate ale oțelurilor cu 9% Cr sunt mai mari decât cele ale probelor corodate și apoase și mai mici decât cele ale probelor necorodate și sedimentare (Fig. 4b, c), iar diferențele sunt semnificative statistic.(p-значения <0,01, рис. 4d). (valori 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 腐蚓沉积物 （图 图 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0,01 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 ，   ， ， ， ， 4d）. Кроме того, индекс Chao1 и наблюдаемые OTU стали с содержанием 9 % Cr были выше, чем у коранхдием 9 % образцов, и ниже, чем у некорродированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), а разтнацласстнацов значимой (p- значение < 0,01, рис. 4г). În plus, indicele Chao1 și OTU observat pentru oțelul cu 9% Cr au fost mai mari decât cele ale probelor corodate și apoase și mai mici decât cele ale probelor necorodate și sedimentare (Fig. 4b,c), iar diferența a fost semnificativă statistic (valoare p < 0,01, Fig. 4d).Aceste rezultate indică faptul că diversitatea microbiană din produșii de coroziune este mai mică decât în ​​biofilmele de pe metalele necorodate.
În fig. 5a este prezentat un grafic al Analizei Coordonatelor Principale (PCoA) bazat pe distanța neponderată UniFrac pentru toate probele, cu trei clustere majore observate. Comunitățile microbiene din probele de apă au fost semnificativ diferite de alte comunități. Comunitățile microbiene din sedimente au inclus și comunități de oțel inoxidabil, în timp ce acestea au fost răspândite în probele de coroziune. În schimb, harta oțelului cu 9% Cr este împărțită în clustere corodate și necorodate. În consecință, comunitățile microbiene de pe suprafețele metalice și de pe produsele de coroziune sunt semnificativ diferite de cele din apă.
Analiza coordonatelor principale (PCoA) este reprezentată grafic pe baza distanțelor UniFrac neponderate în toate probele (a), apă (b) și metale (c). Cercurile evidențiază fiecare cluster. Traiectoriile sunt reprezentate prin linii care leagă perioadele de eșantionare în serie. 1 metru, 1 lună; 3 metri, 3 luni; 6 metri, 6 luni; 14 metri, 14 luni; 22 metri, 22 luni; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, condiția 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, oțel 1% Cr; oțel 3C, oțel 2,25% Cr; oțel 9C, oțel 9% Cr; S6, oțel inoxidabil 316; S8, oțel inoxidabil tip 304.
Aranjate în ordine cronologică, graficele PCoA ale probelor de apă au fost într-un aranjament circular (Fig. 5b). Această tranziție de ciclu poate reflecta schimbările sezoniere.
În plus, pe graficele PCoA ale probelor metalice s-au observat doar două clustere (corodate și necorodate), unde (cu excepția oțelului cu 9% crom) s-a observat și o deplasare a comunității microbiene de la 1 la 22 de luni (Fig. 5c). În plus, deoarece tranzițiile în probele corodate au fost mai mari decât în ​​probele necorodate, a existat o corelație între modificările comunităților microbiene și progresia coroziunii. În probele de oțel cu 9% Cr, au fost relevate două tipuri de comunități microbiene: puncte la 1 și 6 luni, situate în apropierea oțelului inoxidabil, și altele (3, 14 și 22 de luni), situate în puncte apropiate de oțelul corodat. Cupoanele de la 1 lună și cele utilizate pentru extracția ADN-ului la 6 luni nu au fost corodate, în timp ce cupoanele de la 3, 14 și 22 de luni au fost corodate (Figura suplimentară 1). Prin urmare, comunitățile microbiene din probele corodate au diferit de cele din probele de apă, sedimente și necorodate și s-au modificat pe măsură ce coroziunea a progresat.
Principalele tipuri de comunități microbiene observate în probele de apă au fost Proteobacteria (30,1–73,5%), Bacteroidetes (6,3–48,6%), Planctomycetota (0,4–19,6%) și Actinobacteria (0–17,7%), abundența lor relativă a variat de la o probă la alta (Fig. 6); de exemplu, abundența relativă a Bacteroidetes în apa din iaz a fost mai mare decât în ​​apa din extract. Această diferență poate fi influențată de timpul de rezidență al apei în rezervorul de preaplin. Aceste tipuri au fost observate și în probele de sedimente de fund, dar abundența lor relativă a diferit semnificativ de cea din probele de apă. În plus, conținutul relativ de Acidobacteriota (8,7–13,0%), Chloroflexi (8,1–10,2%), Nitrospirota (4,2–4,4%) și Desulfobacterota (1,5–4,4%) a fost mai mare decât în ​​probele de apă. Deoarece aproape toate speciile de Desulfobacterota sunt SRB37, mediul din sediment trebuie să fie anaerob. Deși Desulfobacteriota ar putea influența coroziunea, riscul ar trebui să fie extrem de scăzut, deoarece abundențele lor relative în apa din piscină sunt <0,04%. Deși Desulfobacteriota ar putea influența coroziunea, riscul ar trebui să fie extrem de scăzut, deoarece abundențele lor relative în apa din piscină sunt <0,04%. Хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск должен быть чрезвычайно низкичайно низким, поскуьь относительное содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Deși Desulfobacterota poate avea un efect asupra coroziunii, riscul ar trebui să fie extrem de scăzut, deoarece abundența lor relativă în apa din piscină este <0,04%.尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池水中在池水中对丰%中皀<0.00. <0,04%. Хотя тип Desulfobacillus может влиять на коррозию, риск должен быть крайне низким, посколзким, посколхтоку ьниольтоку ю содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Deși tipul Desulfobacillus poate influența coroziunea, riscul ar trebui să fie extrem de scăzut, deoarece abundența sa relativă în apa din piscină este <0,04%.
RW și Aer reprezintă probe de apă din priza de apă și, respectiv, din bazin. Sediment-C, -E, -W sunt probe de sedimente prelevate din centrul fundului bazinului, precum și de pe laturile de est și vest. 1 metru, 1 lună; 3 metri, 3 luni; 6 metri, 6 luni; 14 metri, 14 luni; 22 metri, 22 luni; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, condiția 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, oțel 1% Cr; oțel 3C, oțel 2,25% Cr; oțel 9C, oțel 9% Cr; S6, oțel inoxidabil 316; S8, oțel inoxidabil tip 304.
La nivel de gen, o proporție puțin mai mare (6–19%) de bacterii neclasificate aparținând familiei Trichomonadaceae, precum și Neosphingosine, Pseudomonas și Flavobacterium, a fost observată în toate anotimpurile. Ca și componente principale minore, ponderile acestora variază (Fig. 1). . 7a și b). În afluenți, abundența relativă a Flavobacterium, Pseudovibrio și Rhodoferrobacter a fost mai mare doar iarna. În mod similar, un conținut mai mare de Pseudovibrio și Flavobacterium a fost observat în apa de iarnă a bazinului. Astfel, comunitățile microbiene din probele de apă au variat în funcție de anotimp, dar nu au suferit modificări drastice în perioada de studiu.
a Apă de admisie, b Apă din piscină, c ASTM A283, d ASTM A109 temperatură #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2,25% Cr și i oțel 9% Cr, j oțel tip 316 și oțel inoxidabil K-304.
Proteobacteriile au fost principalii constituenți în toate probele, dar abundența lor relativă în probele corodate a scăzut pe măsură ce coroziunea a progresat (Fig. 6). În probele ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 și 1% și 2,25% Cr, abundența relativă a proteobacteriilor a scăzut de la 89,1%, 85,9%, 89,6%, 79,5%, 84,8%, 83,8%, 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% și respectiv 31,3%. În schimb, abundențele relative de Desulfobacterota cresc treptat de la <0,1% la 12,5–45,9% odată cu progresia coroziunii. În schimb, abundențele relative de Desulfobacterota cresc treptat de la <0,1% la 12,5–45,9% odată cu progresia coroziunii. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% până la 12,5–45,9% порамер пора коррозии. În schimb, abundența relativă a Desulfobacterota crește treptat de la <0,1% la 12,5–45,9% pe măsură ce coroziunea progresează.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% până la 12,5–45,9% постепенно коррозии. În schimb, abundența relativă a Desulfobacillus a crescut treptat de la <0,1% la 12,5–45,9% pe măsură ce coroziunea a progresat.Astfel, pe măsură ce coroziunea a progresat, Proteobactereira a fost înlocuită de Desulfobacterota.
În schimb, biofilmele de pe oțelul inoxidabil necorodat conțineau aceleași proporții de bacterii diferite. 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%) și Chloroflexi (2,1–8,8%). S-a constatat că proporția de Nitrospirota în probele de oțel inoxidabil a crescut treptat (Fig. 6). Aceste rapoarte sunt similare cu cele din probele de sedimente, ceea ce corespunde graficului PCoA prezentat în Fig. 5a.
În probele de oțel care conțin 9% Cr, s-au observat două tipuri de comunități microbiene: comunitățile microbiene la 1 lună și 6 luni au fost similare cu cele din probele de sedimente de fund, în timp ce proporția de proteobacterii din probele de coroziune 3, 14 și 22 a crescut semnificativ. În plus, aceste două comunități microbiene din probele de oțel cu 9% Cr au corespuns unor clustere divizate în graficul PCoA prezentat în Fig. 5c.
La nivel de gen, au fost observate >2000 de OTU-uri care conțin bacterii și archaea neatribuite. La nivel de gen, au fost observate >2000 de OTU-uri care conțin bacterii și archaea neatribuite.La nivel de gen, au fost observate peste 2000 de OTU-uri care conțin bacterii și archaea neidentificate.La nivel de gen, au fost observate peste 2000 de OTU-uri conținând bacterii și archaea nespecificate. Dintre acestea, ne-am concentrat pe 10 OTU-uri cu o populație mare în fiecare probă. Acestea acoperă 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% și 21,8-45,1% în oțelurile ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, oțeluri cu 1%, 2,25% și 9% Cr și oțeluri inoxidabile tip 316 și -304.
Un conținut relativ ridicat de monoliți declorinați cu proprietăți oxidante de Fe(II) a fost observat în probe de coroziune precum ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 și oțeluri cu 1% și 2,25% Cr. în stadiu incipient de coroziune (1 lună și 3 luni, Fig. 7c-h). Proporția de Dechloromonas a scăzut în timp, ceea ce a corespuns scăderii numărului de Proteobacterii (Fig. 6). În plus, proporțiile de Dechloromonas în biofilmele de pe probele necorodate sunt <1%. În plus, proporțiile de Dechloromonas în biofilmele de pe probele necorodate sunt <1%. Кроме того, доля Dechloromonas в биопленках на некорродированных образцах составляет <1%. În plus, proporția de Dechloromonas în biofilmele de pe specimenele necorodate este <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%. În plus, proporția de Dechloromonas din biofilmul specimenelor necorodate a fost <1%.Prin urmare, printre produsele de coroziune, Dechloromonas este îmbogățit semnificativ într-un stadiu incipient al coroziunii.
În schimb, în ​​oțelurile ASTM A179, ASTM A109 revenit #4/5, ASTM A179, ASTM A395 și oțelurile cu 1% și 2,25% Cr, proporția speciilor SRB Desulfovibrio a crescut în cele din urmă după 14 și 22 de luni (Fig. 7c-h). Desulfofibrionul a fost foarte scăzut sau nu a fost detectat în stadiile incipiente ale coroziunii, în probele de apă (Fig. 7a, b) și în biofilmele necorodate (Fig. 7j, j). Acest lucru sugerează cu tărie că Desulfovibrio preferă mediul în care se formează produșii de coroziune, deși aceștia nu afectează coroziunea în stadiile incipiente ale coroziunii.
Bacteriile reducătoare de Fe(III) (RRB), cum ar fi Geobacter și Geothrix, au fost găsite în produșii de coroziune în stadiile medii ale coroziunii (6 și 14 luni), dar proporția stadiilor târzii (22 de luni) de coroziune este relativ mai mare la acestea (Fig. 7c, eh). Genul Sideroxydans cu proprietăți de oxidare a Fe(II) a prezentat un comportament similar (Fig. 7f), astfel încât proporția de FeOB, IRB și SRB a fost mai mare doar în probele corodate. Acest lucru sugerează cu tărie că modificările acestor comunități microbiene sunt asociate cu progresia coroziunii.
În oțelul cu 9% Cr corodat după 3, 14 și 22 de luni, s-a observat o proporție mai mare de membri ai familiei Beggiatoacea (8,5–19,6%), care pot prezenta proprietăți de oxidare a sulfului, și s-au observat sideroxidani (8,4–13,7%) (Fig. 1). 7i) În plus, Thiomonas, o bacterie oxidantă a sulfului (SOB), a fost găsită în număr mai mare (3,4% și 8,8%) la 3 și 14 luni. În schimb, bacteria reducătoare de nitrați Nitrospira (12,9%) a fost observată în probe necorodate, vechi de 6 luni. O proporție crescută de Nitrospira a fost observată și în biofilmele de pe oțelul inoxidabil după imersare (Fig. 7j,k). Astfel, comunitățile microbiene ale oțelurilor cu 9% Cr, necorodate, vechi de 1 și 6 luni, au fost similare cu cele din biofilmele de oțel inoxidabil. În plus, comunitățile microbiene ale oțelului cu 9% Cr corodate la 3, 14 și 22 de luni au diferit de produsele de coroziune ale oțelurilor cu carbon și crom scăzut și ale fontei.
Dezvoltarea coroziunii este de obicei mai lentă în apa dulce decât în ​​apa de mare, deoarece concentrația ionilor de clorură afectează coroziunea metalului. Cu toate acestea, unele oțeluri inoxidabile se pot coroda în medii cu apă dulce38,39. În plus, inițial s-a suspectat coroziunea microbiană inhibitorie (CMI), deoarece materialul corodat fusese observat anterior în piscina cu apă dulce utilizată în acest studiu. În studiile de imersie pe termen lung, s-au observat diverse forme de coroziune, trei tipuri de comunități microbiene și o modificare a comunităților microbiene din produsele de coroziune.
Mediul de apă dulce utilizat în acest studiu este un rezervor închis pentru apă tehnică prelevată dintr-un râu cu o compoziție chimică relativ stabilă și o schimbare sezonieră a temperaturii apei cuprinsă între 9 și 23 °C. Prin urmare, fluctuațiile sezoniere ale comunităților microbiene din probele de apă pot fi asociate cu schimbările de temperatură. În plus, comunitatea microbiană din apa din bazin a fost oarecum diferită de cea din apa de intrare (Fig. 5b). Apa din bazin este înlocuită constant din cauza revărsării. În consecință, dizolvarea dizolvată (DO) a rămas la ~8,2 ppm chiar și la adâncimi intermediare între suprafața bazinului și fund. Dimpotrivă, mediul sedimentului ar trebui să fie anaerob, deoarece acesta se tasează și rămâne pe fundul rezervorului, iar flora microbiană din acesta (cum ar fi CRP) ar trebui să difere și ea de flora microbiană din apă (Fig. 6). Deoarece cupoanele din bazin erau mai departe de sedimente, acestea au fost expuse la apă dulce doar în timpul studiilor de imersie în condiții aerobe.
Coroziunea generală apare la oțelul carbon, oțelul cu conținut scăzut de crom și fontă în medii cu apă dulce (Figura 1) deoarece aceste materiale nu sunt rezistente la coroziune. Cu toate acestea, rata de coroziune (0,13 mm an-1) în condiții abiotice de apă dulce a fost mai mare decât în ​​studiile anterioare40 (0,04 mm an-1) și a fost comparabilă cu rata de coroziune (0,02–0,76 mm an-1) în prezența microorganismelor1) Similar cu condițiile de apă dulce40,41,42. Această rată accelerată de coroziune este o caracteristică a coroziunii minime (MIC).
În plus, după 22 de luni de imersie, s-a observat coroziune localizată în mai multe metale sub produșii de coroziune (Fig. 3). În special, rata de coroziune localizată observată în ASTM A179 este de aproximativ cinci ori mai rapidă decât coroziunea generală. Această formă neobișnuită de coroziune și rata accelerată de coroziune au fost observate și în cazul coroziunii care apare pe același obiect. Astfel, imersia efectuată în acest studiu reflectă coroziunea în practică.
Printre metalele studiate, oțelul cu 9% Cr a prezentat cea mai severă coroziune, cu o adâncime de coroziune >1,2 mm, ceea ce este probabil o valoare minimă inhibitorie (MIC) din cauza coroziunii accelerate și a formei anormale de coroziune. Printre metalele studiate, oțelul cu 9% Cr a prezentat cea mai severă coroziune, cu o adâncime de coroziune >1,2 mm, ceea ce este probabil o valoare minimă inhibitorie (MIC) din cauza coroziunii accelerate și a formei anormale de coroziune. Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глуби с глуби с глуз, 2 мироз что, вероятно, является МИК из-за ускоренной коррозии и аномальной формы коррозии. Printre metalele examinate, oțelul cu 9% Cr a prezentat cea mai severă coroziune, cu o adâncime de coroziune >1,2 mm, care este probabil limita minimă de coroziune (MIC) datorită coroziunii accelerate și unei forme anormale de coroziune.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 коррой кор, Средировала сталь всего, МИК из-за ускоренных и аномальных форм коррозии. Dintre metalele studiate, oțelul cu 9% Cr s-a corodat cel mai sever, cu o adâncime de coroziune >1,2 mm, cel mai probabil o intensitate minimă a coroziunii (MIC) din cauza formelor accelerate și anormale de coroziune.Deoarece oțelul cu 9% Cr este utilizat în aplicații la temperaturi înalte, comportamentul său la coroziune a fost studiat anterior43,44, dar nu a fost raportată anterior nicio valoare minimă inhibitorie (CMI) pentru acest metal. Deoarece numeroase microorganisme, cu excepția hipertermofilelor, sunt inactive într-un mediu cu temperatură ridicată (>100 °C), concentrația minimă inhibitorie (CMI) în oțelul cu 9% Cr poate fi ignorată în astfel de cazuri. Deoarece numeroase microorganisme, cu excepția hipertermofilelor, sunt inactive într-un mediu cu temperatură ridicată (>100 °C), concentrația minimă inhibitorie (CMI) în oțelul cu 9% Cr poate fi ignorată în astfel de cazuri. Поскольку многие микроорганизмы, за исключением гипертермофилов, неактивны в высоктивны высоктивны высокотермне0> °С), МИК в стали с 9% Cr в таких случаях можно не учитывать. Întrucât multe microorganisme, cu excepția hipertermofilelor, sunt inactive într-un mediu cu temperatură ridicată (>100°C), concentrația minimă inhibitorie (CMI) în oțel cu 9% Cr poate fi ignorată în astfel de cazuri.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) Поскольку многие микроорганизмы, кроме гипертермофилов, не проявляют активности высорнехдестрмофилов (>100 °С), МПК в стали с 9% Cr в данном случае можно не учитывать. Întrucât multe microorganisme, cu excepția hipertermofilelor, nu prezintă activitate în medii cu temperaturi ridicate (>100 °C), concentrația minimă inhibitorie (CMI) în oțel cu 9% Cr poate fi ignorată în acest caz.Totuși, atunci când oțelul cu 9% Cr este utilizat într-un mediu cu temperatură medie, trebuie luate diverse măsuri pentru a reduce valoarea minimă admisibilă (MIC).
Diverse comunități microbiene și modificările acestora au fost observate în depozitele de material necorodat și în produșii de coroziune din biofilme în comparație cu apa, pe lângă coroziunea accelerată (Fig. 5-7), ceea ce sugerează cu tărie că această coroziune este un microfon. Ramirez și colab.13 raportează o tranziție în 3 etape (FeOB => SRB/IRB = > SOB) într-un ecosistem microbian marin pe parcursul a 6 luni, în care hidrogenul sulfurat produs de SRB îmbogățit secundar poate contribui în final la îmbogățirea SOB. Ramirez și colab.13 raportează o tranziție în 3 etape (FeOB => SRB/IRB => SOB) într-un ecosistem microbian marin pe parcursul a 6 luni, când hidrogenul sulfurat produs de SRB îmbogățit secundar poate contribui în final la îmbogățirea SOB. Ramirez și colab.13 сообщают о трехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме в системе в в системе когда сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способстающении SRB SOB. Ramirez și colab.13 raportează o tranziție în trei etape (FeOB => SRB/IRB => SOB) în ecosistemul microbian marin pe o perioadă de 6 luni, în care hidrogenul sulfurat generat din îmbogățirea secundară cu SRB poate contribui în final la îmbogățirea cu 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 => 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 系统 中 的 䘉 暄 个 转 暄 个转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 r srb/IRB) ， 其中变 其中变硫化氢 可能 最终 有助于 sob 的富集。 Ramirez et al.13 сообщили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме экосистеме 6 месяцев, в котором сероводород, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, мвогоктонь способствовать обогащению SOB. Ramirez și colab.13 au raportat o tranziție în trei etape (FeOB => SRB/IRB => SOB) în ecosistemul microbian marin pe o perioadă de 6 luni, în care hidrogenul sulfurat produs din îmbogățirea secundară cu SRB poate contribui în cele din urmă la îmbogățirea cu SOB.McBeth și Emerson36 au raportat o îmbogățire primară în FeOB. În mod similar, în acest studiu se observă îmbogățirea cu FeOB în timpul fazei incipiente de coroziune, dar modificările microbiene odată cu progresia coroziunii observate în oțelurile cu carbon și 1% și 2,25% Cr și fontă pe parcursul a 22 luni reprezintă FeOB => IRB = > SRB (Fig. 7 și 8). În mod similar, în acest studiu se observă îmbogățirea cu FeOB în timpul fazei incipiente de coroziune, dar modificările microbiene odată cu progresia coroziunii observate în oțelurile cu carbon și 1% și 2,25% Cr și fontă pe parcursul a 22 luni reprezintă FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 și 8). Точно так же в этом исследовании наблюдается обогащение FeOB на ранней стадии коррози коррозии наблюдается обогащение FeOB изменения по мере прогрессирования коррозии, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr суг сталч сталя течение 22 месяцев, представляют собой FeOB => IRB => SRB (рис. 7 и 8). În mod similar, în acest studiu se observă îmbogățirea cu FeOB într-un stadiu incipient al coroziunii, însă modificările microbiene pe măsură ce coroziunea progresează, observate la oțelurile cu carbon și 1% și 2,25% Cr și la fontă pe o perioadă de 22 de luni, sunt FeOB => IRB => SRB (Figurile 7 și 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% 以富集，但在碳和1% 和2,25% 以忢2蚀迢2蚀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 和 1% Cr2.25% Cr2.25% 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 стадирях зокирях микробиологические изменения, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чунтевех и чунтевеч 2 месяцев, были FeOB => IRB => SRB (рис. 7 и 8). În mod similar, în acest studiu s-a observat îmbogățirea cu FeOB în stadiile incipiente ale coroziunii, dar modificările microbiologice observate la oțelurile cu carbon și 1% și 2,25% Cr, precum și la fontă, pe parcursul a 22 de luni, au fost FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 și 8).SRB-urile se pot acumula ușor în mediile cu apă de mare din cauza concentrațiilor ridicate de ioni de sulfat, dar îmbogățirea lor în mediile cu apă dulce este întârziată de concentrațiile scăzute de ioni de sulfat. Îmbogățirea cu SRB în apa de mare a fost raportată frecvent10,12,45.
a Carbon organic și azot prin intermediul metabolismului energetic dependent de Fe(II) cu oxid de fier (celule roșii [Dechloromonas sp.] și verzi [Sideroxydans sp.]) și bacterii reducătoare de Fe(III) (celule gri [Geothrix sp. și Geobacter sp.]) într-un stadiu incipient al coroziunii, apoi bacteriile anaerobe reducătoare de sulfat (SRP) și microorganismele heterotrofe îmbogățesc stadiul matur al coroziunii prin consumul materiei organice acumulate. b Modificări ale comunităților microbiene de pe metalele rezistente la coroziune. Celulele violet, albastre, galbene și albe reprezintă bacterii din familiile Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea și, respectiv, altele.
În ceea ce privește schimbările din comunitatea microbiană și posibila îmbogățire cu SRB, FeOB este esențial în stadiul incipient al coroziunii, iar Dechloromonas își poate obține energia de creștere din oxidarea Fe(II). Microorganismele pot supraviețui în medii care conțin oligoelemente, dar nu vor crește exponențial. Cu toate acestea, bazinul de imersie utilizat în acest studiu este un bazin de preaplin, cu un debit de 20 m3/h, care furnizează continuu oligoelemente care conțin ioni anorganici. În stadiile incipiente ale coroziunii, ionii feroși sunt eliberați din oțelul carbon și fontă, iar FeOB-urile (cum ar fi Dechloromonas) le utilizează ca sursă de energie. Urme de carbon, fosfat și azot necesare pentru creșterea celulară trebuie să fie prezente în apa de proces sub formă de substanțe organice și anorganice. Prin urmare, în acest mediu cu apă dulce, FeOB este inițial îmbogățit pe suprafețe metalice, cum ar fi oțelul carbon și fonta. Ulterior, IRB-urile pot crește și pot utiliza materia organică și oxizii de fier ca surse de energie, respectiv acceptori terminali de electroni. În produsele de coroziune mature, ar trebui create condiții anaerobe îmbogățite cu azot datorită metabolismului FeOB și IRB. Prin urmare, SRB poate crește rapid și poate înlocui FeOB și IRB (Fig. 8a).
Recent, Tang și colab. au raportat coroziunea oțelului inoxidabil de către Geobacter ferroreducens în medii cu apă dulce, datorită transferului direct de electroni de la fier la microbi46. Având în vedere EMIC, contribuția microorganismelor cu proprietăți EET este critică. SRB, FeOB și IRB sunt principalele specii microbiene din produsele de coroziune din acest studiu, care ar trebui să aibă caracteristici EET. Prin urmare, aceste microorganisme electrochimic active pot contribui la coroziune prin EET, iar compoziția comunității lor se modifică sub influența diferitelor specii ionice pe măsură ce se formează produse de coroziune. Dimpotrivă, comunitatea microbiană din oțelul cu 9% Cr a diferit de alte oțeluri (Fig. 8b). După 14 luni, pe lângă îmbogățirea cu FeOB, au fost îmbogățite și alte tipuri de oțeluri precum Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea și Thiomonas (Fig. 7i). Această modificare este semnificativ diferită de cea a altor materiale corozive, cum ar fi oțelul carbon, și poate fi influențată de ionii bogați în crom dizolvați în timpul coroziunii. În mod special, Thiomonas nu are doar proprietăți de oxidare a sulfului, ci și proprietăți de oxidare a Fe(II), un sistem EET și toleranță la metalele grele48,49. Acestea pot fi îmbogățite datorită activității oxidative a Fe(II) și/sau consumului direct de electroni metalici. Într-un studiu anterior, s-a observat o abundență relativ mare de Beggiatoacea în biofilme pe Cu folosind un sistem discontinuu de monitorizare a biofilmelor, sugerând că aceste bacterii pot fi rezistente la metale toxice precum Cu și Cr. Cu toate acestea, sursa de energie necesară Beggiatoacea pentru a crește în acest mediu este necunoscută.
Acest studiu raportează modificări ale comunităților microbiene în timpul coroziunii în medii cu apă dulce. În același mediu, comunitățile microbiene au diferit în funcție de tipul de metal. În plus, rezultatele noastre confirmă importanța FeOB în stadiile incipiente ale coroziunii, deoarece metabolismul energetic microbian dependent de fier promovează formarea unui mediu bogat în nutrienți, favorizat de alte microorganisme, cum ar fi SRB. Pentru a reduce concentrația energetică minimă (MIC) în mediile cu apă dulce, îmbogățirea cu FeOB și IRB trebuie limitată.
În acest studiu au fost utilizate nouă metale, care au fost procesate în blocuri de 50 × 20 × 1–5 mm (grosime pentru oțelul ASTM 395 și 1%, 2,25% și 9% Cr: 5 mm; grosime pentru ASTM A283 și ASTM A179: 3 mm); ASTM A109 Temper 4/5 și oțel inoxidabil tip 304 și 316, grosime: 1 mm), cu două găuri de 4 mm. Oțelurile cu crom au fost lustruite cu șmirghel, iar alte metale au fost lustruite cu șmirghel cu granulație 600 înainte de imersare. Toate probele au fost sonicate cu etanol 99,5%, uscate și cântărite. Zece probe din fiecare metal au fost utilizate pentru calcularea ratei de coroziune și analiza microbiomului. Fiecare probă a fost fixată în formă de scară cu tije și distanțiere PTFE (φ 5 × 30 mm, Fig. suplimentară 2).
Piscina are un volum de 1100 metri cubi și o adâncime de aproximativ 4 metri. Debitul de apă a fost de 20 m3 h-1, preaplinul a fost eliberat, iar calitatea apei nu a fluctuat sezonier (Fig. suplimentară 3). Scara pentru probe este coborâtă pe un fir de oțel de 3 m suspendat în mijlocul rezervorului. Două seturi de scări au fost scoase din piscină la 1, 3, 6, 14 și 22 de luni. Probe de pe o scară au fost utilizate pentru a măsura pierderea în greutate și a calcula ratele de coroziune, în timp ce probe de pe o altă scară au fost utilizate pentru analiza microbiomului. Oxigenul dizolvat în rezervorul de imersie a fost măsurat în apropierea suprafeței și a fundului, precum și în mijloc, utilizând un senzor de oxigen dizolvat (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, SUA).
Produșii de coroziune și biofilmele de pe probe au fost îndepărtați prin răzuire cu o racletă din plastic sau ștergere cu un bețișor de bumbac, apoi curățați în etanol 99,5% folosind o baie cu ultrasunete. Probele au fost apoi imersate în soluția Clark în conformitate cu ASTM G1-0351. Toate probele au fost cântărite după uscare completă. Calculați rata de coroziune (mm/an) pentru fiecare probă folosind următoarea formulă:
unde K este o constantă (8,76 × 10⁴), T este timpul de expunere (h), A este aria suprafeței totale (cm²), W este pierderea de masă (g), D este densitatea (g cm–³).
După cântărirea probelor, s-au obținut imagini 3D ale mai multor probe folosind un microscop laser de măsurare 3D (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Japonia).