Hvala, ker ste obiskali Nature.com. Uporabljate različico brskalnika z omejeno podporo za CSS. Za najboljšo izkušnjo priporočamo uporabo posodobljenega brskalnika (ali onemogočanje načina združljivosti v Internet Explorerju). Poleg tega za zagotovitev stalne podpore spletno mesto prikazujemo brez slogov in JavaScripta.
Prikaže vrtiljak treh diapozitivov hkrati. Za premikanje med tremi diapozitivi hkrati uporabite gumba Prejšnji in Naslednji ali pa drsnike na koncu za premikanje med tremi diapozitivi hkrati.
V sladkovodnih okoljih pogosto opazimo pospešeno korozijo ogljikovih in nerjavnih jekel. Tukaj je bila izvedena 22-mesečna študija potapljanja v rezervoarjih za sladko vodo z uporabo devetih vrst jekla. Pospešeno korozijo so opazili pri ogljikovih in kromovih jeklih ter litem železu, medtem ko pri nerjavnem jeklu tudi po 22 mesecih ni bilo opaziti vidne korozije. Analiza mikrobne združbe je pokazala, da so bile med splošno korozijo Fe(II)-oksidirajoče bakterije obogatene v zgodnji fazi korozije, Fe(III)-redukirajoče bakterije v fazi razvoja korozije in sulfatno reducirajoče bakterije v fazi korozije v končni fazi korozije izdelka. Nasprotno pa so bile bakterije Beggiatocaea še posebej številne v jeklu z 9 % Cr, ki je bilo izpostavljeno lokalizirani koroziji. Te sestave mikrobnih združb so se razlikovale tudi od tistih v vzorcih vode in usedlin na dnu. Tako se mikrobna združba z napredovanjem korozije dramatično spremeni, od železa odvisna presnova energije mikrobov pa ustvari okolje, ki lahko obogati druge mikroorganizme.
Kovine se lahko poslabšajo in korodirajo zaradi različnih fizikalnih in kemičnih okoljskih dejavnikov, kot so pH, temperatura in koncentracija ionov. Kisli pogoji, visoke temperature in koncentracije kloridov še posebej vplivajo na korozijo kovin1,2,3. Mikroorganizmi v naravnem in grajenem okolju pogosto vplivajo na obrabo in korozijo kovin, kar se izraža v mikrobni koroziji (MIC)4,5,6,7,8. MIC se pogosto nahaja v okoljih, kot so notranje cevi in ​​rezervoarji za shranjevanje, v kovinskih razpokah in v tleh, kjer se pojavi nenadoma in hitro razvija. Zato je spremljanje in zgodnje odkrivanje MIC zelo težavno, zato se analiza MIC običajno izvaja po koroziji. Poročali so o številnih študijah primerov MIC, v katerih so bile sulfatno reducirajoče bakterije (SRB) pogosto najdene v produktih korozije9,10,11,12,13. Vendar pa ostaja nejasno, ali SRB prispevajo k nastanku korozije, saj njihovo odkrivanje temelji na analizi po koroziji.
V zadnjem času so poleg bakterij, ki oksidirajo jod21, poročali tudi o različnih mikroorganizmih, ki razgrajujejo železo, kot so SRB, ki razgrajuje železo14, metanogeni15,16,17, bakterije, ki reducirajo nitrate18, bakterije, ki oksidirajo železo19 in acetogeni20. V anaerobnih ali mikroaerobnih laboratorijskih pogojih večina od njih korodira ničvalentno železo in ogljikovo jeklo. Poleg tega njihovi korozijski mehanizmi kažejo, da metanogeni in SRB, ki korozirajo železo, spodbujajo korozijo z odvzemanjem elektronov iz ničvalentnega železa z uporabo zunajceličnih hidrogenaz oziroma multihemskih citokromov22,23. MIC se delijo na dve vrsti: (i) kemična MIC (CMIC), ki je posredna korozija zaradi mikrobno proizvedenih vrst, in (ii) električna MIC (EMIC), ki je neposredna korozija zaradi izčrpavanja elektronov iz kovine24. EMIC, ki jo omogoča zunajcelični prenos elektronov (EET), je zelo zanimiva, ker mikroorganizmi z lastnostmi EET povzročajo hitrejšo korozijo kot mikroorganizmi, ki niso EET. Medtem ko je hitrost omejitve odziva CMIC v anaerobnih pogojih proizvodnja H2 z redukcijo protonov (H+), EMIC poteka preko metabolizma EET, ki je neodvisen od proizvodnje H2. Mehanizem EET pri različnih mikroorganizmih je povezan z delovanjem mikrobnega celičnega goriva in elektrobiosinteze25,26,27,28,29. Ker se pogoji gojenja teh korozivnih mikroorganizmov razlikujejo od pogojev v naravnem okolju, ni jasno, ali ti opaženi procesi mikrobne korozije odražajo korozijo v praksi. Zato je mehanizem MIC, ki ga povzročajo ti korozivni mikroorganizmi, v naravnem okolju težko opazovati.
Razvoj tehnologije sekvenciranja DNK je olajšal preučevanje podrobnosti mikrobnih združb v naravnem in umetnem okolju, na primer, mikrobno profiliranje na podlagi zaporedja gena 16S rRNA z uporabo sekvencerjev nove generacije se uporablja na področju mikrobne ekologije30,31,32. Objavljene so bile številne študije MIC, ki podrobno opisujejo mikrobne združbe v tleh in morskem okolju13,33,34,35,36. Poleg SRB je bila v vzorcih korozije poročana tudi o obogatitvi z Fe(II)-oksidirajočimi (FeOB) in nitrificirajočimi bakterijami, npr. FeOB, kot sta Gallionella spp. in Dechloromonas spp., ter nitrificirajočimi bakterijami, kot je Nitrospira spp., v ogljikovih in bakreno vsebujočih jeklih v tleh33. Podobno je bila v morskem okolju na ogljikovem jeklu več tednov opažena hitra kolonizacija železovo oksidirajočih bakterij iz razredov Zetaproteobacteria in Betaproteobacteria36. Ti podatki kažejo na prispevek teh mikroorganizmov k koroziji. Vendar pa so v mnogih študijah trajanje in eksperimentalne skupine omejene, o dinamiki mikrobnih združb med korozijo pa je znanega le malo.
V tem članku raziskujemo minimalno inhibitorne vrednosti (MIK) ogljikovega jekla, kromovega jekla, nerjavečega jekla in litega železa z uporabo potopitvenih študij v aerobnem sladkovodnem okolju z zgodovino dogodkov MIC. Vzorci so bili odvzeti po 1, 3, 6, 14 in 22 mesecih ter preučena je bila stopnja korozije vsake kovine in mikrobne komponente. Naši rezultati omogočajo vpogled v dolgoročno dinamiko mikrobnih združb med korozijo.
Kot je prikazano v tabeli 1, je bilo v tej študiji uporabljenih devet kovin. Deset vzorcev vsakega materiala je bilo potopljenih v bazen s sladko vodo. Kakovost procesne vode je bila naslednja: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, motnost 1 ppm in pH 7,4. Koncentracija raztopljenega kisika (DO) na dnu vzorčne lestve je bila približno 8,2 ppm, temperatura vode pa se je sezonsko gibala od 9 do 23 °C.
Kot je prikazano na sliki 1, so bili po enem mesecu potopitve v okolja iz litega železa ASTM A283, ASTM A109 Condition #4/5, ASTM A179 in ASTM A395 na površini ogljikovega jekla opaženi rjavi korozijski produkti v obliki splošne korozije. Izguba teže teh vzorcev se je sčasoma povečevala (dodatna tabela 1), stopnja korozije pa je bila 0,13–0,16 mm na leto (slika 2). Podobno je bila splošna korozija opažena pri jeklih z nizko vsebnostjo Cr (1 % in 2,25 %) s stopnjo korozije približno 0,13 mm/leto (sliki 1 in 2). Nasprotno pa jeklo z 9 % Cr kaže lokalizirano korozijo, ki se pojavlja v režah, ki jih tvorijo tesnila. Stopnja korozije tega vzorca je približno 0,02 mm/leto, kar je bistveno manj kot pri jeklu s splošno korozijo. V nasprotju s tem nerjavna jekla tipa 304 in 316 ne kažejo vidne korozije, z ocenjeno hitrostjo korozije <0,001 mm y−1. V nasprotju s tem nerjavna jekla tipa 304 in 316 ne kažejo vidne korozije, z ocenjenimi stopnjami pospeška < 0,001 mm y−1. Nasprotno, nerjaveči stali tipi 304 in 316 ne kažejo vidne korozije, pri tem je izračunana hitrost korozije <0,001 mm/god. V nasprotju s tem nerjavna jekla tipov 304 in 316 ne kažejo vidne korozije, z ocenjeno stopnjo korozije <0,001 mm/leto.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。 Proti, nerjaveče jeklo tipa 304 in -316 ni pokazalo vidne korozije z izračunano hitrostjo korozije <0,001 mm/god. V nasprotju s tem nerjavna jekla tipa 304 in -316 niso pokazala vidne korozije s projektno hitrostjo korozije <0,001 mm/leto.
Prikazane so makroskopske slike vsakega vzorca (višina 50 mm × širina 20 mm) pred in po odstranjevanju vodnega kamna. 1 meter, 1 mesec; 3 metri, 3 mesece; 6 metrov, 6 mesecev; 14 metrov, 14 mesecev; 22 metrov, 22 mesecev; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, stanje 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, jeklo 1 % Cr; 3C jeklo, jeklo 2,25 % Cr; jeklo 9C, jeklo 9 % Cr; S6, nerjaveče jeklo 316; S8, nerjaveče jeklo tipa 304.
Stopnja korozije je bila izračunana z uporabo izgube teže in časa potopitve. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, kaljeno 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, jeklo 1 % Cr, 3 C, jeklo 2,25 % Cr, 9 C, jeklo 9 % Cr, S6, nerjaveče jeklo tipa 316; S8, nerjaveče jeklo tipa 304.
Na sliki 1 je tudi razvidno, da se korozijski produkti ogljikovega jekla, jekla z nizko vsebnostjo krom in litega železa po 3-mesečnem potapljanju še naprej razvijajo. Skupna stopnja korozije se je po 22 mesecih postopoma zmanjšala na 0,07 ~ 0,08 mm/leto (slika 2). Poleg tega je bila stopnja korozije jekla z 2,25 % kromom nekoliko nižja kot pri drugih korodiranih vzorcih, kar kaže, da lahko Cr zavira korozijo. Poleg splošne korozije je bila po standardu ASTM A179 po 22 mesecih opažena lokalizirana korozija z globino korozije približno 700 µm (slika 3). Lokalna stopnja korozije, izračunana z uporabo globine korozije in časa potopitve, je 0,38 mm/leto, kar je približno 5-krat hitreje kot splošna korozija. Stopnjo korozije zlitine ASTM A395 je mogoče podceniti, saj korozijski produkti po 14 ali 22 mesecih potopitve v vodo ne odstranijo popolnoma vodnega kamna. Vendar pa bi morala biti razlika minimalna. Poleg tega je bilo v korodiranem jeklu z nizko vsebnostjo kromom opaženih veliko majhnih jamic.
Celotna slika (merilo: 10 mm) in lokalizirana korozija (merilo: 500 µm) jekla ASTM A179 in 9 % Cr pri največji globini, posneta z laserskim 3D-mikroskopom. Rdeči krogi na celotni sliki označujejo izmerjeno lokalizirano korozijo. Celoten pogled na 9 % Cr jeklo z zadnje strani je prikazan na sliki 1.
Kot je prikazano na sliki 2, pri jeklu z 9 % Cr v obdobju 3–14 mesecev ni bilo opaziti korozije, stopnja korozije pa je bila praktično ničelna. Vendar pa je bila po 22 mesecih opažena lokalizirana korozija (slika 3) s stopnjo korozije 0,04 mm/leto, izračunano z uporabo izgube teže. Največja lokalizirana globina korozije je 1260 µm, lokalizirana stopnja korozije, ocenjena z uporabo globine korozije in časa potopitve (22 mesecev), pa je 0,68 mm/leto. Ker natančna točka začetka korozije ni znana, je lahko stopnja korozije višja.
Nasprotno pa na nerjavnem jeklu niti po 22 mesecih potopitve ni bilo opaziti vidne korozije. Čeprav so bili pred odstranjevanjem vodnega kamna na površini opazni nekaj rjavih delcev (slika 1), so bili ti slabo pritrjeni in niso bili produkti korozije. Ker se kovina po odstranitvi vodnega kamna ponovno pojavi na površini nerjavnega jekla, je stopnja korozije praktično nična.
Za razumevanje razlik in dinamike mikrobnih združb skozi čas v korozijskih produktih in biofilmih na kovinskih površinah, v vodi in usedlinah je bilo izvedeno sekvenciranje amplikonov. Prejetih je bilo skupno 4.160.012 odčitkov, v razponu od 31.328 do 124.183 odčitkov.
Shannonovi indeksi vzorcev vode, odvzetih iz vodnih zajemov in ribnikov, so se gibali od 5,47 do 7,45 (slika 4a). Ker se predelana rečna voda uporablja kot industrijska voda, se lahko mikrobna skupnost sezonsko spreminja. Nasprotno pa je bil Shannonov indeks vzorcev dna sedimentov približno 9, kar je bistveno več kot pri vzorcih vode. Podobno so imeli vzorci vode nižje izračunane indekse Chao1 in opažene operativne taksonomske enote (OTU) kot vzorci sedimentov (slika 4b, c). Te razlike so statistično značilne (Tukey-Kramerjev test; p-vrednosti < 0,01, slika 4d), kar kaže, da so mikrobne združbe v vzorcih sedimentov bolj kompleksne kot tiste v vzorcih vode. Te razlike so statistično značilne (Tukey-Kramerjev test; p-vrednosti ​​< 0,01, slika 4d), kar kaže, da so mikrobne združbe v vzorcih sedimentov bolj kompleksne kot tiste v vzorcih vode. Te razlike so statistično pomembne (kriterij Tjuki-Kramera; vrednosti p <0,01, slika 4d), kar kaže na to, da so mikrobne skupnosti v vzorcih teh odlokov bolj zapletene kot v vzorcih vode. Te razlike so statistično značilne (Tukey-Kramerjev test; p-vrednosti ​​<0,01, slika 4d), kar kaže, da so mikrobne združbe v vzorcih sedimentov bolj kompleksne kot v vzorcih vode.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。。。。。。。。。 Te razlike so bile statistično pomembne (merilo Tjuki-Kramera; p-pomen <0,01, slika 4d), kar omogoča domnevo, da so bile mikrobne skupnosti v vzorcih teh odlog bolj zapletene kot v vzorcih vode. Te razlike so bile statistično značilne (Tukey-Kramerjev test; p-vrednost <0,01, slika 4d), kar kaže na to, da so bile mikrobne združbe v vzorcih sedimentov bolj kompleksne kot v vzorcih vode.Ker se voda v prelivnem bazenu nenehno obnavlja in se usedline usedajo na dno bazena brez mehanskih motenj, bi morala ta razlika v mikrobni raznolikosti odražati ekosistem v bazenu.
a Shannonov indeks, b Opazovana operativna taksonomska enota (OTU) in c Indeks absorpcije Chao1 (n=6) in bazen (n=5) Voda, usedlina (n=3), ASTM A283 (S: n=5), ASTM A109 Temper #4/5 (SP: n=5), ASTM A179 (B: n=5), ASTM A395 (FC: n=5), 1 % (1 C: n=5), 2,25 % (3 C: n = 5) in 9 % (9 C: n = 5) Cr-jekla, kot tudi nerjavna jekla tipa 316 (S6: n = 5) in -304 (S8: n = 5) so prikazani kot škatlasti in laskasti diagrami. d p-vrednosti za Shannonov in Chao1 indeks, pridobljene z uporabo ANOVA in Tukey-Kramerjevih testov večkratne primerjave. Rdeča ozadja predstavljajo pare z vrednostmi p < 0,05. Rdeča ozadja predstavljajo pare z vrednostmi p < 0,05. Rdeči foni predstavljajo par s vrednostmi p <0,05. Rdeča ozadja predstavljajo pare z vrednostmi 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. Rdeči foni predstavljajo pare s p-pomeni <0,05. Rdeča ozadja predstavljajo pare z vrednostmi p < 0,05.Črta na sredini polja, zgornji in spodnji del polja ter brki predstavljajo mediano, 25. in 75. percentil ter najmanjšo in največjo vrednost.
Shannonovi indeksi za ogljikovo jeklo, jeklo z nizko vsebnostjo kroma in lito železo so bili podobni indeksom za vzorce vode (slika 4a). V nasprotju s tem so Shannonovi indeksi vzorcev nerjavnega jekla bistveno višji od indeksov korodiranih jekel (p-vrednosti < 0,05, slika 4d) in podobni indeksom sedimentov. V nasprotju s tem so Shannonovi indeksi vzorcev nerjavečega jekla bistveno višji od indeksov korodiranih jekel (p-vrednosti ​​< 0,05, slika 4d) in podobni indeksom sedimentov. Nasproti, indeksi Shennona vzorcih iz nerjavečega stališča so znatno višji, kot pri korodiranih jeklenih izdelkih (oznaka p <0,05, slika 4d), in podobni indeksi so odloženi. V nasprotju s tem so Shannonovi indeksi vzorcev nerjavnega jekla bistveno višji od indeksov korodiranih jekel (p-vrednosti ​​< 0,05, slika 4d) in so podobni indeksom nanosov.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 Nasprotno, indeks Shennona vzorca iz nerjavečega stališča je bil znatno višji kot pri korodiranem stalilu (pomen p <0,05, slika 4d), kot in v predloženem. V nasprotju s tem je bil Shannonov indeks vzorcev nerjavnega jekla bistveno višji kot pri korodiranem jeklu (vrednost p < 0,05, slika 4d), prav tako pa tudi nanos.V nasprotju s tem se je Shannonov indeks za jekla z 9 % Cr gibal od 6,95 do 9,65. Te vrednosti so bile pri nekorodiranih vzorcih po 1 in 3 mesecih precej višje kot pri korodiranih vzorcih po 6, 14 in 22 mesecih (slika 4a). Poleg tega so indeksi Chao1 in opazovane vrednosti OTU pri jeklih z 9 % Cr višji od tistih pri korodiranih in vodnih vzorcih ter nižji od tistih pri nekorodiranih in sedimentnih vzorcih (slika 4b, c), razlike pa so statistično značilne (p-vrednosti < 0,01, slika 4d). Poleg tega so indeksi Chao1 in opazovane vrednosti OTU pri jeklih z 9 % Cr višji od tistih pri korodiranih in vodnih vzorcih ter nižji od tistih pri nekorodiranih in usedlinskih vzorcih (slika 4b, c), razlike pa so statistično značilne (p-vrednosti < 0,01, slika 4d).Poleg tega sta Chao1 in opazovana OTU jekel z 9 % Cr višja kot pri korodiranih in vodnih vzorcih ter nižja kot pri nekorodiranih in sedimentnih vzorcih (slika 4b, c), razlike pa so statistično značilne.(p-pomen <0,01, slika 4d). (p-vrednosti ​​<0,01, slika 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). Poleg tega sta bila indeks Chao1 in opazovani OTU z vsebnostjo 9 % Cr višji, kot pri korodiranih in vodnih vzorcih, in nižji od nekorodiranih in osadnih vzorcev (ris. 4b,c), razlika pa je bila statistično pomembna (p- vrednost < 0,01, slika 4g). Poleg tega sta bila indeks Chao1 in opazovana OTU 9-odstotnega kromovega jekla višja kot pri korodiranih in vodnih vzorcih ter nižja kot pri nekorodiranih in sedimentnih vzorcih (slika 4b,c), razlika pa je bila statistično pomembna (p-vrednost < 0,01, slika 4d).Ti rezultati kažejo, da je mikrobna raznolikost v korozijskih produktih manjša kot v biofilmih na nekorodiranih kovinah.
Na sliki 5a je prikazan diagram glavne koordinatne analize (PCoA), ki temelji na neuteženi razdalji UniFrac za vse vzorce, s tremi glavnimi opaženimi skupinami. Mikrobne združbe v vzorcih vode so se bistveno razlikovale od drugih združb. Mikrobne združbe v sedimentih so vključevale tudi združbe nerjavečega jekla, medtem ko so bile v korozijskih vzorcih razširjene. Nasprotno pa je zemljevid jekla z 9 % Cr razdeljen na nekorodirane in korodirane skupine. Posledično se mikrobne združbe na kovinskih površinah in korozijskih produktih bistveno razlikujejo od tistih v vodi.
Graf glavne koordinatne analize (PCoA) na podlagi neuteženih razdalj UniFrac v vseh vzorcih (a), vodi (b) in kovinah (c). Krogi označujejo vsako skupino. Trajektorije so predstavljene s črtami, ki zaporedno povezujejo obdobja vzorčenja. 1 meter, 1 mesec; 3 metre, 3 mesece; 6 metrov, 6 mesecev; 14 metrov, 14 mesecev; 22 metrov, 22 mesecev; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, pogoj 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, jeklo 1 % Cr; 3C jeklo, jeklo 2,25 % Cr; jeklo 9C, jeklo 9 % Cr; S6, nerjaveče jeklo 316; S8, nerjaveče jeklo tipa 304.
Če so bili diagrami PCoA vzorcev vode razporejeni kronološko, so bili krožni (slika 5b). Ta ciklični prehod lahko odraža sezonske spremembe.
Poleg tega sta bila na PCoA diagramih kovinskih vzorcev opažena le dva grozda (korodirana in nekorodirana), kjer je bil (z izjemo 9-odstotnega kromovega jekla) opažen tudi premik mikrobne združbe od 1 do 22 mesecev (slika 5c). Poleg tega je obstajala korelacija med spremembami mikrobnih združb in napredovanjem korozije, ker so bili prehodi v korodiranih vzorcih večji kot v nekorodiranih. V jeklenih vzorcih z 9 % Cr sta bili odkriti dve vrsti mikrobnih združb: točke pri 1 in 6 mesecih, ki se nahajajo v bližini nerjavečega jekla, in druge (3, 14 in 22 mesecev), ki se nahajajo na točkah blizu korodiranega jekla. 1 mesec in kuponi, uporabljeni za ekstrakcijo DNK pri 6 mesecih, niso bili korodirani, medtem ko so kuponi pri 3, 14 in 22 mesecih korodirani (dodatna slika 1). Zato so se mikrobne združbe v korodiranih vzorcih razlikovale od tistih v vodi, usedlinah in nekorodiranih vzorcih ter so se spreminjale z napredovanjem korozije.
Glavne vrste mikrobnih združb, opažene v vzorcih vode, so bile Proteobacteria (30,1–73,5 %), Bacteroidetes (6,3–48,6 %), Planctomycetota (0,4–19,6 %) in Actinobacteria (0–17,7 %), njihova relativna številčnost se je razlikovala od vzorca do vzorca (slika 6), na primer relativna številčnost Bacteroidetes v vodi ribnika je bila višja kot v abstraktni vodi. Na to razliko lahko vpliva čas zadrževanja vode v prelivnem rezervoarju. Te vrste so bile opažene tudi v vzorcih dna sedimenta, vendar se je njihova relativna številčnost bistveno razlikovala od tiste v vzorcih vode. Poleg tega je bila relativna vsebnost Acidobacteriota (8,7–13,0 %), Chloroflexi (8,1–10,2 %), Nitrospirota (4,2–4,4 %) in Desulfobacterota (1,5–4,4 %) višja kot v vzorcih vode. Ker so skoraj vse vrste Desulfobacterota SRB37, mora biti okolje v sedimentu anaerobno. Čeprav Desulfobacterota lahko vpliva na korozijo, bi moralo biti tveganje izjemno nizko, saj je njihova relativna abundanca v bazenski vodi <0,04 %. Čeprav Desulfobacterota lahko vpliva na korozijo, bi moralo biti tveganje izjemno nizko, saj je njihova relativna abundanca v bazenski vodi <0,04 %. Čeprav Desulfobacterota morda vpliva na korozijo, mora biti tveganje izjemno nizko, saj je njihova relativna vsebnost v vodnem bazenu <0,04%. Čeprav lahko Desulfobacterota vpliva na korozijo, bi moralo biti tveganje izjemno nizko, saj je njihova relativna abundanca v bazenski vodi <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 %. Čeprav lahko tip Desulfobacillus vpliva na korozijo, mora biti tveganje izjemno nizko, saj je njihova relativna vsebnost v vodnem bazenu <0,04%. Čeprav lahko vrsta Desulfobacillus vpliva na korozijo, bi moralo biti tveganje izjemno nizko, saj je njihova relativna abundanca v bazenski vodi <0,04 %.
RW in zrak predstavljata vzorce vode iz zajetja vode oziroma bazena. Sediment-C, -E, -W so vzorci sedimentov, odvzeti iz sredine dna bazena, pa tudi z vzhodne in zahodne strani. 1 meter, 1 mesec; 3 metre, 3 mesece; 6 metrov, 6 mesecev; 14 metrov, 14 mesecev; 22 metrov, 22 mesecev; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, stanje 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, jeklo 1 % Cr; 3C jeklo, jeklo 2,25 % Cr; jeklo 9C, jeklo 9 % Cr; S6, nerjaveče jeklo 316; S8, nerjaveče jeklo tipa 304.
Na ravni rodu je bil v vseh letnih časih opažen nekoliko večji delež (6–19 %) nerazvrščenih bakterij iz družine Trichomonadaceae, pa tudi Neosphingosine, Pseudomonas in Flavobacterium. Kot manjše glavne komponente se njihovi deleži razlikujejo (slika 1). . 7a in b). V pritokih je bila relativna številčnost Flavobacterium, Pseudovibrio in Rhodoferrobacter višja le pozimi. Podobno je bila v zimski vodi porečja opažena višja vsebnost Pseudovibrio in Flavobacterium. Tako so se mikrobne združbe v vzorcih vode razlikovale glede na letni čas, vendar se v obdobju študije niso drastično spremenile.
a Dovodna voda, b Voda iz plavalnega bazena, c ASTM A283, d ASTM A109 temperatura št. 4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1 % Cr, h 2,25 % Cr in i 9 % Cr jeklo, j jeklo tipa 316 in nerjaveče jeklo K-304.
Proteobakterije so bile glavne sestavine v vseh vzorcih, vendar se je njihova relativna številčnost v korodiranih vzorcih zmanjševala z napredovanjem korozije (slika 6). V vzorcih ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 ter 1 % in 2,25 % Cr se je relativna številčnost proteobakterij zmanjšala z 89,1 %, 85,9 %, 89,6 %, 79,5 %, 84,8 %, 83,8 % na 43,3 %, 52,2 %, 50,0 %, 41,9 %, 33,8 % oziroma 31,3 %. V nasprotju s tem se relativna abundanca Desulfobacterota postopoma povečuje z <0,1 % na 12,5–45,9 % z napredovanjem korozije. V nasprotju s tem se relativna abundanca Desulfobacterota postopoma povečuje z <0,1 % na 12,5–45,9 % z napredovanjem korozije. Nasprotno, glede na vsebnost Desulfobacterota se postopoma povečuje z <0,1% do 12,5–45,9% pri razvoju korozije. V nasprotju s tem se relativna številčnost Desulfobacterota postopoma povečuje z <0,1 % na 12,5–45,9 %, ko korozija napreduje.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 % Nasproti, relativno število Desulfobacillus se je postopoma povečalo z <0,1% na 12,5–45,9% glede na stopnjo razvoja korozije. V nasprotju s tem se je relativna številčnost Desulfobacillusa postopoma povečevala z <0,1 % na 12,5–45,9 %, ko je korozija napredovala.Tako je z napredovanjem korozije bakterijo Proteobacteira nadomestila bakterija Desulfobacterota.
V nasprotju s tem so biofilmi na nekorodiranem nerjavnem jeklu vsebovali enake deleže različnih bakterij. 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 %) in Chloroflexi (2,1–8,8 %). Ugotovljeno je bilo, da se je delež Nitrospirota v vzorcih nerjavnega jekla postopoma povečeval (slika 6). Ta razmerja so podobna tistim v vzorcih sedimentov, kar ustreza diagramu PCoA, prikazanemu na sliki 5a.
V vzorcih jekla, ki vsebujejo 9 % Cr, sta bili opaženi dve vrsti mikrobnih združb: 1-mesečne in 6-mesečne mikrobne združbe so bile podobne tistim v vzorcih dna sedimenta, medtem ko se je delež proteobakterij v korozijskih vzorcih 3, 14 in 22 znatno povečal. Poleg tega sta ti dve mikrobni združbi v vzorcih jekla z 9 % Cr ustrezali razdeljenim grozdom na diagramu PCoA, prikazanem na sliki 5c.
Na ravni rodu je bilo opaženih >2000 OTU-jev, ki so vsebovali nedodeljene bakterije in arheje. Na ravni rodu je bilo opaženih >2000 OTU-jev, ki so vsebovali nedodeljene bakterije in arheje.Na ravni rodu je bilo opaženih več kot 2000 OTU-jev, ki vsebujejo neidentificirane bakterije in arheje.Na ravni rodu je bilo opaženih več kot 2000 OTU-jev, ki vsebujejo nespecificirane bakterije in arheje. Med njimi smo se osredotočili na 10 OTU-jev z visoko populacijo v vsakem vzorcu. To zajema 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 % in 21,8–45,1 % v jeklih ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1 %, 2,25 % in 9 % Cr jekla ter nerjavna jekla tipa 316 in -304.
V korozijskih vzorcih, kot so ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 in jekla z 1 % in 2,25 % Cr, so opazili relativno visoko vsebnost dekloriranih monolitov z oksidacijskimi lastnostmi Fe(II). zgodnja faza korozije (1 mesec in 3 mesece, slika 7c-h). Delež bakterij Dechloromonas se je sčasoma zmanjševal, kar je ustrezalo zmanjšanju števila proteobakterij (slika 6). Poleg tega so deleži Dechloromonas v biofilmih na nekorodiranih vzorcih <1%. Poleg tega so deleži Dechloromonas v biofilmih na nekorodiranih vzorcih <1%. Poleg tega je delež Dechloromonas v bioplenkah na nekorodiranih vzorcih <1%. Poleg tega je delež Dechloromonas v biofilmih na nekorodiranih vzorcih <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 % Poleg tega je bil delež Dechloromonas v bioplenki nekorodiranih vzorcev <1%. Poleg tega je bil delež Dechloromonas v biofilmu nekorodiranih vzorcev <1 %.Zato je med produkti korozije Dechloromonas v zgodnji fazi korozije znatno obogaten.
V nasprotju s tem se je pri jeklih ASTM A179, ASTM A109 s popuščanjem št. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 in jeklih z 1 % in 2,25 % Cr delež vrst SRB Desulfovibrio končno povečal po 14 in 22 mesecih (slika 7c–h). Desulfovibrion je bil zelo nizek ali pa sploh ni bil zaznan v zgodnjih fazah korozije, v vzorcih vode (slika 7a, b) in v nekorodiranih biofilmih (slika 7j, j). To močno kaže, da Desulfovibrio raje živi v okolju nastalih korozijskih produktov, čeprav ti ne vplivajo na korozijo v zgodnjih fazah korozije.
Fe(III)-reducirajoče bakterije (RRB), kot sta Geobacter in Geothrix, so bile najdene v korozijskih produktih v srednjih fazah korozije (6 in 14 mesecev), vendar je delež poznih (22 mesecev) faz korozije v njih relativno nizek (slika 7c, eh). Rod Sideroxydans z lastnostmi oksidacije Fe(II) je pokazal podobno vedenje (slika 7f), zato je bil delež FeOB, IRB in SRB višji le v korodiranih vzorcih. To močno kaže na to, da so spremembe v teh mikrobnih združbah povezane s napredovanjem korozije.
V jeklu z 9 % Cr, korodiranem po 3, 14 in 22 mesecih, so opazili večji delež članov družine Beggiatoacea (8,5–19,6 %), ki lahko kažejo lastnosti oksidacije žvepla, in sideroksidane (8,4–13,7 %) (slika 1). 7i) Poleg tega so Thiomonas, bakterija, ki oksidira žveplo (SOB), našli v večjem številu (3,4 % in 8,8 %) po 3 in 14 mesecih. Nasprotno pa so v 6 mesecev starih nekorodiranih vzorcih opazili bakterije Nitrospira (12,9 %), ki reducirajo nitrate. Povečan delež Nitrospire so opazili tudi v biofilmih na nerjavnem jeklu po potapljanju (slika 7j,k). Tako so bile mikrobne združbe 1 in 6 mesecev starih nekorodiranih jekel z 9 % Cr podobne tistim v biofilmih nerjavnega jekla. Poleg tega so se mikrobne združbe 9-odstotnega kromovega jekla, korodiranega po 3, 14 in 22 mesecih, razlikovale od korozijskih produktov ogljikovih in nizkokromovih jekel ter litega železa.
Razvoj korozije je v sladki vodi običajno počasnejši kot v morski vodi, ker koncentracija kloridnih ionov vpliva na korozijo kovine. Vendar pa lahko nekatera nerjavna jekla korodirajo v sladkovodnih okoljih38,39. Poleg tega se je sprva sumilo na MIC, saj je bil korodiran material predhodno opažen v bazenu s sladko vodo, uporabljenem v tej študiji. V dolgotrajnih študijah potopitve so opazili različne oblike korozije, tri vrste mikrobnih združb in spremembo mikrobnih združb v produktih korozije.
Sladkovodni medij, uporabljen v tej študiji, je zaprt rezervoar za tehnično vodo, odvzeto iz reke, z relativno stabilno kemično sestavo in sezonskim spreminjanjem temperature vode od 9 do 23 °C. Zato so lahko sezonska nihanja mikrobnih združb v vzorcih vode povezana s spremembami temperature. Poleg tega se je mikrobna združba v vodi bazena nekoliko razlikovala od tiste v vhodni vodi (slika 5b). Voda v bazenu se zaradi prelivanja nenehno nadomešča. Posledično je raztopina kisika ostala pri ~8,2 ppm tudi na vmesnih globinah med površino bazena in dnom. Nasprotno, okolje sedimenta bi moralo biti anaerobno, saj se usede in ostane na dnu rezervoarja, mikrobna flora v njem (kot je CRP) pa bi se morala razlikovati tudi od mikrobne flore v vodi (slika 6). Ker so bili vzorci v bazenu dlje oddaljeni od sedimentov, so bili med študijami potopitve v aerobnih pogojih izpostavljeni le sladki vodi.
Do splošne korozije v ogljikovem jeklu, jeklu z nizko vsebnostjo kroma in litem železu v sladkovodnih okoljih (slika 1) pride, ker ti materiali niso odporni proti koroziji. Vendar pa je bila hitrost korozije (0,13 mm let-1) v abiotskih sladkovodnih pogojih višja kot v prejšnjih študijah40 (0,04 mm let-1) in primerljiva s hitrostjo korozije (0,02–0,76 mm let-1) v prisotnosti mikroorganizmov1) Podobno kot v sladkovodnih pogojih40,41,42. Ta pospešena hitrost korozije je značilnost MIC.
Poleg tega je bila po 22 mesecih potopitve pod produkti korozije pri več kovinah opažena lokalizirana korozija (slika 3). Zlasti lokalizirana hitrost korozije, opažena v standardu ASTM A179, je približno petkrat hitrejša od splošne korozije. Ta nenavadna oblika korozije in pospešena hitrost korozije sta bili opaženi tudi pri koroziji, ki se pojavlja na istem predmetu. Tako potopitev, izvedena v tej študiji, odraža korozijo v praksi.
Med preučevanimi kovinami je jeklo z 9 % kromom pokazalo najhujšo korozijo, z globino korozije > 1,2 mm, kar je verjetno posledica MIC zaradi pospešene korozije in nenormalne oblike korozije. Med preučevanimi kovinami je jeklo z 9 % kromom pokazalo najhujšo korozijo, z globino korozije > 1,2 mm, kar je verjetno posledica MIC zaradi pospešene korozije in nenormalne oblike korozije. Sredstva raziskanih kovinskih jekel z 9% Cr so pokazala najbolj močno korozijo z globino korozije> 1,2 mm, kar je verjetno MIK zaradi pospešene korozije in anomalne oblike korozije. Med pregledanimi kovinami je jeklo z 9 % Cr pokazalo najhujšo korozijo z globino korozije > 1,2 mm, kar je verjetno MIC zaradi pospešene korozije in nenormalne oblike korozije.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 Med raziskanimi kovinami je najbolj močno korodirano jeklo z 9 % Cr, z globino korozije >1,2 mm, bolj kot vsega, MIK iz-za pospešenih in anomalnih oblik korozije. Med preučevanimi kovinami je jeklo z 9 % Cr korodiralo najhuje, z globino korozije > 1,2 mm, najverjetneje zaradi MIC zaradi pospešenih in anomalnih oblik korozije.Ker se jeklo z 9 % kromom uporablja pri visokih temperaturah, je bilo njegovo korozijsko obnašanje že prej preučeno43,44, vendar za to kovino še ni bila zabeležena nobena vrednost MIC. Ker so številni mikroorganizmi, razen hipertermofilov, v okolju z visoko temperaturo (> 100 °C) neaktivni, lahko v takih primerih zanemarimo minimalno inhibitorno vrednost (MIC) v jeklu z 9 % kromom. Ker so številni mikroorganizmi, razen hipertermofilov, v okolju z visoko temperaturo (> 100 °C) neaktivni, lahko v takih primerih zanemarimo minimalno inhibitorno vrednost (MIC) v jeklu z 9 % kromom. Številni mikroorganizmi, zaradi hipertermofilov, neaktivni v visokotemperaturnem okolju (>100 °C), MIK v stanju z 9% Cr v takih primerih ni mogoče upoštevati. Ker so številni mikroorganizmi, z izjemo hipertermofilov, neaktivni v okolju z visoko temperaturo (> 100 °C), lahko v takih primerih zanemarimo minimalno inhibitorno vrednost (MIK) v jeklu z 9 % Cr.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) Kolikor veliko mikroorganizmov, razen hipertermofilov, ne kaže aktivnosti v visokotemperaturnih okoljih (>100 °C), je MPK v 9% Cr v tem primeru ni mogoče upoštevati. Ker mnogi mikroorganizmi, razen hipertermofilov, ne kažejo aktivnosti v visokotemperaturnih okoljih (> 100 °C), lahko v tem primeru zanemarimo minimalno inhibitorno vrednost (MIK) v jeklu z 9 % Cr.Vendar pa je treba pri uporabi 9-odstotnega kromovega jekla v okolju s srednjo temperaturo sprejeti različne ukrepe za zmanjšanje MIC.
V usedlinah nekorodiranega materiala in v korozijskih produktih v biofilmih v primerjavi z vodo so bile opažene različne mikrobne združbe in njihove spremembe, poleg tega pa je bila korozija pospešena (slika 5-7), kar močno kaže na to, da gre pri tej koroziji za mikrofon. Ramirez in sod.13 poročajo o 3-stopenjskem prehodu (FeOB => SRB/IRB = > SOB) v morskem mikrobnem ekosistemu v 6 mesecih, pri čemer lahko vodikov sulfid, ki ga proizvaja sekundarno obogaten SRB, končno prispeva k obogatitvi SOB. Ramirez in sod.13 poročajo o 3-stopenjskem prehodu (FeOB => SRB/IRB => SOB) v morskem mikrobnem ekosistemu v 6 mesecih, ko lahko vodikov sulfid, ki ga proizvaja sekundarno obogaten SRB, končno prispeva k obogatitvi SOB. Ramirez et al.13 poročajo o treh stopnjah prehoda (FeOB => SRB/IRB => SOB) v morskem mikrobnem ekosistemu v 6 mesecih, ko se serovodorod tvori pri sekundarnem oboženju SRB, lahko, končno, omogoči obogatitev SOB. Ramirez in sod.13 poročajo o tristopenjskem prehodu (FeOB => SRB/IRB => SOB) v morskem mikrobnem ekosistemu v obdobju 6 mesecev, kjer lahko vodikov sulfid, ki nastane pri sekundarni obogatitvi s SRB, končno prispeva k obogatitvi s 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 so sporočili o tristopenjskem prehodu (FeOB => SRB/IRB => SOB) v morski mikrobni ekosistem v 6 mesecih, v katerem je serovodorod, ki nastane kot posledica sekundarnega obogatitve SRB, lahko na koncu končno omogoči obogatitev SOB. Ramirez in sod.13 so poročali o tristopenjskem prehodu (FeOB => SRB/IRB => SOB) v morskem mikrobnem ekosistemu v obdobju 6 mesecev, pri čemer lahko vodikov sulfid, ki nastane pri sekundarni obogatitvi s SRB, sčasoma prispeva k obogatitvi s SOB.McBeth in Emerson36 sta poročala o primarni obogatitvi v FeOB. Podobno je bila v tej študiji opažena obogatitev z FeOB v zgodnji fazi korozije, vendar so mikrobne spremembe z napredovanjem korozije, opažene v ogljikovih jeklih in jeklih z 1 % in 2,25 % Cr ter litini v 22 mesecih, FeOB => IRB = > SRB (sliki 7 in 8). Podobno je bila v tej študiji opažena obogatitev z FeOB v zgodnji fazi korozije, vendar so mikrobne spremembe z napredovanjem korozije, opažene pri ogljikovih jeklih in jeklih z 1 % in 2,25 % Cr ter litini v 22 mesecih, FeOB => IRB => SRB (sliki 7 in 8). Točno tako je v tej raziskavi opaziti obogatitev FeOB v zgodnji fazi korozije, ali mikrobne spremembe pri napredovanju merjenja korozije, opažene v vsebnosti ogljika in 1% in 2,25% Cr jeklenih in začutenih v 22 mesecih, predstavljajo FeOB => IRB = > SRB (ris. 7 in 8). Podobno je v tej študiji opažena obogatitev z FeOB v zgodnji fazi korozije, vendar so mikrobne spremembe med napredovanjem korozije, opažene pri ogljikovih in 1 % ter 2,25 % Cr jeklih ter litini v 22 mesecih, FeOB => IRB => SRB (sliki 7 in 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）。 Podobno, v tej raziskavi je bilo opaženo obogatitev FeOB v zgodnjih stadijih korozije, ali mikrobiološke spremembe, opažene v ogljikorodnih in 1% in 2,25% Cr staleh in čugune v 22 mesecih, so bile FeOB => IRB => SRB (ris. 7 in 8). Podobno je bila v tej študiji opažena obogatitev s FeOB v zgodnjih fazah korozije, vendar so bile mikrobiološke spremembe, opažene v ogljikovih jeklih in jeklih z 1 % in 2,25 % Cr ter litini v 22 mesecih, FeOB => IRB => SRB (sliki 7 in 8).SRB se lahko zaradi visokih koncentracij sulfatnih ionov zlahka kopičijo v morskem okolju, vendar je njihova obogatitev v sladkovodnem okolju zaradi nizkih koncentracij sulfatnih ionov upočasnjena. Obogatitev SRB v morski vodi je bila pogosto opisana10,12,45.
a Organski ogljik in dušik prek Fe(II)-odvisnega energijskega metabolizma železovega oksida (rdeče [Dechloromonas sp.] in zelene [Sideroxydans sp.] celice) in Fe(III) reducirajočih bakterij (sive celice [Geothrix sp. in Geobacter sp.]) v zgodnji fazi korozije, nato pa anaerobne sulfatno reducirajoče bakterije (SRP) in heterotrofni mikroorganizmi obogatijo zrelo fazo korozije z uživanjem nakopičene organske snovi. b Spremembe v mikrobnih združbah na kovinah, odpornih proti koroziji. Vijolične, modre, rumene in bele celice predstavljajo bakterije iz družin Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea in drugih.
Glede sprememb v mikrobni skupnosti in morebitne obogatitve s SRB je FeOB ključnega pomena v zgodnji fazi korozije, Dechloromonas pa lahko svojo rastno energijo pridobi iz oksidacije Fe(II). Mikroorganizmi lahko preživijo v medijih, ki vsebujejo elemente v sledovih, vendar ne rastejo eksponentno. Vendar pa je potopni bazen, uporabljen v tej študiji, prelivni bazen z dotokom 20 m3/h, ki neprekinjeno dovaja elemente v sledovih, ki vsebujejo anorganske ione. V zgodnjih fazah korozije se iz ogljikovega jekla in litega železa sproščajo železovi ioni, FeOB-i (kot je Dechloromonas) pa jih uporabljajo kot vir energije. Sledi ogljika, fosfata in dušika, potrebnih za rast celic, morajo biti prisotni v procesni vodi v obliki organskih in anorganskih snovi. Zato se v tem sladkovodnem okolju FeOB sprva obogati na kovinskih površinah, kot sta ogljikovo jeklo in lito železo. Nato lahko IRB rastejo in uporabljajo organske snovi in ​​železove okside kot vire energije oziroma terminalne akceptorje elektronov. V zrelih produktih korozije bi morali biti zaradi presnove FeOB in IRB ustvarjeni anaerobni pogoji, obogateni z dušikom. Zato lahko SRB hitro raste in nadomesti FeOB in IRB (slika 8a).
Nedavno so Tang in sodelavci poročali o koroziji nerjavnega jekla z bakterijo Geobacter ferroreducens v sladkovodnih okoljih zaradi neposrednega prenosa elektronov iz železa na mikrobe46. Glede na EMIC je prispevek mikroorganizmov z lastnostmi EET ključnega pomena. SRB, FeOB in IRB so glavne mikrobne vrste v korozijskih produktih v tej študiji, ki bi morale imeti značilnosti EET. Zato lahko ti elektrokemično aktivni mikroorganizmi prispevajo k koroziji prek EET, sestava njihove združbe pa se spreminja pod vplivom različnih ionskih vrst, ko nastajajo korozijski produkti. Nasprotno pa se je mikrobna združba v jeklu z 9 % Cr razlikovala od drugih jekel (slika 8b). Po 14 mesecih so bili poleg obogatitve s FeOB obogateni tudi Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea in Thiomonas (slika 7i). Ta sprememba se bistveno razlikuje od spremembe pri drugih korozivnih materialih, kot je ogljikovo jeklo, in nanjo lahko vplivajo ioni, bogati s kromom, ki se raztopijo med korozijo. Omeniti velja, da Thiomonas ne oksidira le žvepla, temveč tudi Fe(II) oksidira, ima EET sistem in toleranco na težke kovine48,49. Obogatijo se lahko zaradi oksidativne aktivnosti Fe(II) in/ali neposredne porabe kovinskih elektronov. V prejšnji študiji so v biofilmih na Cu z uporabo sistema za spremljanje diskontinuirnih biofilmov opazili relativno veliko število bakterij Beggiatoacea, kar kaže na to, da so te bakterije lahko odporne na strupene kovine, kot sta Cu in Cr. Vendar pa vir energije, ki ga Beggiatoacea potrebuje za rast v tem okolju, ni znan.
Ta študija poroča o spremembah v mikrobnih združbah med korozijo v sladkovodnih okoljih. V istem okolju so se mikrobne združbe razlikovale po vrsti kovine. Poleg tega naši rezultati potrjujejo pomen FeOB v zgodnjih fazah korozije, saj od železa odvisen mikrobni metabolizem spodbuja nastanek okolja, bogatega s hranili, ki ga imajo radi drugi mikroorganizmi, kot je SRB. Da bi zmanjšali minimalno inhibitorno koncentracijo (MIC) v sladkovodnih okoljih, je treba obogatitev s FeOB in IRB omejiti.
V tej študiji je bilo uporabljenih devet kovin, ki so bile obdelane v bloke velikosti 50 × 20 × 1–5 mm (debelina za jeklo ASTM 395 in 1 %, 2,25 % in 9 % Cr: 5 mm; debelina za ASTM A283 in ASTM A179: 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 ter nerjaveče jeklo tipa 304 in 316, debelina: 1 mm) z dvema luknjama premera 4 mm. Kromova jekla so bila pred potapljanjem polirana z brusnim papirjem, druge kovine pa z brusnim papirjem granulacije 600. Vsi vzorci so bili sonificirani z 99,5 % etanolom, posušeni in stehtani. Za izračun stopnje korozije in analizo mikrobioma je bilo uporabljenih deset vzorcev vsake kovine. Vsak vzorec je bil pritrjen na lestev s PTFE palicami in distančniki (φ 5 × 30 mm, dodatna slika 2).
Bazen ima prostornino 1100 kubičnih metrov in globino približno 4 metre. Dotok vode je bil 20 m3 h-1, preliv je bil sproščen, kakovost vode pa ni sezonsko nihala (dodatna slika 3). Vzorčna lestev je spuščena na 3 m jekleno žico, obešeno na sredini rezervoarja. Dva kompleta lestev sta bila iz bazena odstranjena po 1, 3, 6, 14 in 22 mesecih. Vzorci z ene lestve so bili uporabljeni za merjenje izgube teže in izračun stopnje korozije, vzorci z druge lestve pa za analizo mikrobioma. Raztopljeni kisik v potopnem rezervoarju je bil izmerjen blizu površine in dna ter na sredini z uporabo senzorja raztopljenega kisika (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, ZDA).
Korozijske produkte in biofilme na vzorcih smo odstranili s strganjem s plastičnim strgalom ali brisanjem z vatirano palčko, nato pa jih očistili v 99,5 % etanolu z uporabo ultrazvočne kopeli. Vzorce smo nato potopili v Clarkovo raztopino v skladu z ASTM G1-0351. Po končanem sušenju smo vse vzorce stehtali. Izračunajte hitrost korozije (mm/leto) za vsak vzorec z uporabo naslednje formule:
kjer je K konstanta (8,76 × 104), T čas osvetlitve (h), A skupna površina (cm2), W izguba mase (g), D gostota (g cm–3).
Po tehtanju vzorcev so bile z uporabo 3D merilnega laserskega mikroskopa (LEXT OLS4000, Olympus, Tokio, Japonska) pridobljene 3D slike več vzorcev.