Tack för att du besöker Nature.com. Du använder en webbläsarversion med begränsat CSS-stöd. För bästa möjliga upplevelse rekommenderar vi att du använder en uppdaterad webbläsare (eller inaktiverar kompatibilitetsläge i Internet Explorer). För att säkerställa fortsatt support visar vi dessutom webbplatsen utan stilar och JavaScript.
Visar en karusell med tre bilder samtidigt. Använd knapparna Föregående och Nästa för att bläddra igenom tre bilder åt gången, eller använd skjutreglageknapparna i slutet för att bläddra igenom tre bilder åt gången.
I sötvattensmiljöer observeras ofta accelererad korrosion av kol- och rostfria stål. En 22-månaders dykstudie i sötvattenstankar genomfördes här med nio stålkvaliteter. Accelererad korrosion observerades i kol- och kromstål och gjutjärn, medan ingen synlig korrosion observerades i rostfritt stål ens efter 22 månader. En analys av det mikrobiella samhället visade att under generell korrosion anrikades Fe(II)-oxiderande bakterier i det tidiga skedet av korrosionen, Fe(III)-reducerande bakterier i korrosionsutvecklingsstadiet och sulfatreducerande bakterier i korrosionsstadiet i det slutliga skedet av produktkorrosionen. Tvärtom var Beggiatocaea-bakterier särskilt talrika i stål med 9 % Cr som utsattes för lokal korrosion. Dessa sammansättningar av mikrobiella samhällen skilde sig också från de i vatten- och bottensedimentprover. Allt eftersom korrosionen fortskrider genomgår det mikrobiella samhället således dramatiska förändringar, och järnberoende mikrobiell energimetabolism skapar en miljö som kan berika andra mikroorganismer.
Metaller kan försämras och korrodera på grund av olika fysikaliska och kemiska miljöfaktorer såsom pH, temperatur och jonkoncentration. Sura förhållanden, höga temperaturer och kloridkoncentrationer påverkar särskilt korrosionen av metaller1,2,3. Mikroorganismer i naturliga och bebyggda miljöer påverkar ofta slitage och korrosion av metaller, ett beteende som uttrycks i mikrobiell korrosion (MIC)4,5,6,7,8. MIC finns ofta i miljöer som inomhusrör och lagringstankar, i metallsprickor och i jord, där det uppstår plötsligt och utvecklas snabbt. Därför är övervakning och tidig detektion av MIC mycket svårt, så MIC-analys utförs vanligtvis efter korrosion. Många MIC-fallstudier har rapporterats där sulfatreducerande bakterier (SRB) ofta hittades i korrosionsprodukter9,10,11,12,13. Det är dock fortfarande oklart om SRB bidrar till initieringen av korrosion, eftersom deras detektion baseras på analys efter korrosion.
Nyligen har, förutom jodoxiderande bakterier21, även olika järnnedbrytande mikroorganismer rapporterats, såsom järnnedbrytande SRB14, metanogener15,16,17, nitratreducerande bakterier18, järnoxiderande bakterier19 och acetogener20. Under anaeroba eller mikroaeroba laboratorieförhållanden korroderar de flesta av dem nollvärt järn och kolstål. Dessutom tyder deras korrosionsmekanismer på att järnkorrosiva metanogener och SRB främjar korrosion genom att skörda elektroner från nollvärt järn med hjälp av extracellulära hydrogenaser respektive multihemcytokromer22,23. MIC delas in i två typer: (i) kemisk MIC (CMIC), som är indirekt korrosion av mikrobiellt producerade arter, och (ii) elektrisk MIC (EMIC), som är direkt korrosion genom elektronutarmning av metallen24. EMIC som underlättas av extracellulär elektronöverföring (EET) är av stort intresse eftersom mikroorganismer med EET-egenskaper orsakar snabbare korrosion än icke-EET-mikroorganismer. Medan den hastighetsbegränsande responsen för CMIC under anaeroba förhållanden är H2-produktion via protonreduktion (H+), sker EMIC via EET-metabolism, vilken är oberoende av H2-produktion. Mekanismen för EET i olika mikroorganismer är relaterad till prestandan hos mikrobiellt cellulärt bränsle och elektrobiosyntes 25,26,27,28,29. Eftersom odlingsförhållandena för dessa korrosiva mikroorganismer skiljer sig från de i den naturliga miljön, är det inte klart om dessa observerade mikrobiella korrosionsprocesser återspeglar korrosion i praktiken. Därför är det svårt att observera MIC-mekanismen som induceras av dessa korrosiva mikroorganismer i den naturliga miljön.
Utvecklingen av DNA-sekvenseringsteknik har underlättat studier av detaljerna i mikrobiella samhällen i naturliga och artificiella miljöer, till exempel har mikrobiell profilering baserad på 16S rRNA-gensekvensen med hjälp av nya generationens sekvenserare använts inom mikrobiell ekologi30,31,32. Många MIC-studier har publicerats som har detaljerat beskrivit mikrobiella samhällen i jord- och marina miljöer13,33,34,35,36. Förutom SRB har anrikning av Fe(II)-oxiderande (FeOB) och nitrifierande bakterier i korrosionsprover, t.ex. FeOB, såsom Gallionella spp. och Dechloromonas spp., och nitrifierande bakterier, såsom Nitrospira, också rapporterats. spp., i kol- och kopparhaltiga stål i jordmedia33. På liknande sätt har snabb kolonisering av järnoxiderande bakterier som tillhör klasserna Zetaproteobacteria och Betaproteobacteria observerats i flera veckor på kolstål36 i den marina miljön. Dessa data indikerar dessa mikroorganismers bidrag till korrosion. I många studier är dock varaktigheten och experimentgrupperna begränsade, och lite är känt om dynamiken hos mikrobiella samhällen under korrosion.
Här undersöker vi MIC-värdena för kolstål, kromstål, rostfritt stål och gjutjärn med hjälp av nedsänkningsstudier i en aerob sötvattensmiljö med en historia av MIC-händelser. Prover togs vid 1, 3, 6, 14 och 22 månader och korrosionshastigheten för varje metall och mikrobiell komponent studerades. Våra resultat ger insikt i den långsiktiga dynamiken hos mikrobiella samhällen under korrosion.
Som visas i tabell 1 användes nio metaller i denna studie. Tio prover av varje material nedsänktes i en bassäng med färskvatten. Processvattnets kvalitet är följande: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, turbiditet 1 ppm och pH 7,4. Koncentrationen av löst syre (DO) längst ner på provtagningsstegen var cirka 8,2 ppm och vattentemperaturen varierade från 9 till 23 °C säsongsvis.
Som visas i figur 1, observerades bruna korrosionsprodukter på kolstålets yta i form av generaliserad korrosion efter 1 månads nedsänkning i gjutjärnsmiljöer enligt ASTM A283, ASTM A109 Condition #4/5, ASTM A179 och ASTM A395. Viktförlusten för dessa prover ökade med tiden (kompletterande tabell 1) och korrosionshastigheten var 0,13–0,16 mm per år (fig. 2). På liknande sätt har generell korrosion observerats i stål med lågt Cr-innehåll (1 % och 2,25 %) med en korrosionshastighet på cirka 0,13 mm/år (figur 1 och 2). Däremot uppvisar stål med 9 % Cr lokal korrosion som uppstår i spalter som bildas av packningar. Korrosionshastigheten för detta prov är cirka 0,02 mm/år, vilket är betydligt lägre än för stål med generell korrosion. Däremot uppvisar rostfria stål av typ 304 och 316 ingen synlig korrosion, med uppskattade korrosionshastigheter på <0,001 mm y⁻¹. Däremot uppvisar rostfria stål av typ 304 och 316 ingen synlig korrosion, med uppskattade accelerationshastigheter på <0,001 mm y⁻¹. Напротив, нержавеющие стали типов 304 och 316 не проявляют видимой коррозии, при эстом расчетная скорозии <0 001 мм/год. Däremot uppvisar rostfria stål av typerna 304 och 316 ingen synlig korrosion, med en uppskattad korrosionshastighet på <0,001 mm/år.相比之下，304 和-316 型不锈钢没有显示出可见的腐蚀，估计腐蚀速玀 0,001 mm.相比之下，304 和-316 型不锈钢没有显示出可见的腐蚀，估计腐蚀速玀 0,001 mm. Напротив, нержавеющие стали типа 304 och -316 не показали видимой коррозии с расчетной скоростью коррозим 0,001. Däremot uppvisade rostfria stål av typ 304 och -316 ingen synlig korrosion med en dimensionerande korrosionshastighet på <0,001 mm/år.
Här visas makroskopiska bilder av varje prov (höjd 50 mm × bredd 20 mm) före och efter avkalkning. 1 meter, 1 månad; 3 meter, 3 månader; 6 meter, 6 månader; 14 meter, 14 månader; 22 meter, 22 månader; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, skick 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, stål 1 % Cr; 3C stål, 2,25 % Cr stål; stål 9C, stål 9 % Cr; S6, 316 rostfritt stål; S8, typ 304 rostfritt stål.
Korrosionshastigheten beräknades med hjälp av viktförlust och nedsänkningstid. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, härdad 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, stål 1% Cr, 3C, stål 2,25% Cr, 9C, stål 9% Cr, S6, rostfritt stål typ 316; S8, rostfritt stål typ 304.
Figur 1 visar också att korrosionsprodukter av kolstål, lågkromstål och gjutjärn utvecklas ytterligare efter nedsänkning i vatten i 3 månader. Den totala korrosionshastigheten minskade gradvis till 0,07 ~ 0,08 mm/år efter 22 månader (Figur 2). Dessutom var korrosionshastigheten för 2,25 % Cr-stål något lägre än för andra korroderade prover, vilket indikerar att Cr kan hämma korrosion. Förutom generell korrosion observerades lokal korrosion efter 22 månader med ett korrosionsdjup på cirka 700 µm enligt ASTM A179 (Fig. 3). Den lokala korrosionshastigheten, beräknad med hjälp av korrosionsdjup och nedsänkningstid, är 0,38 mm/år, vilket är cirka 5 gånger snabbare än generell korrosion. Korrosionshastigheten för ASTM A395-legering kan underskattas eftersom korrosionsprodukter inte helt avlägsnar glödskal efter 14 eller 22 månaders nedsänkning i vatten. Skillnaden bör dock vara minimal. Dessutom observerades många små gropar i det korroderade lågkromstålet.
Helbild (skalstreck: 10 mm) och lokal korrosion (skalstreck: 500 µm) av ASTM A179 och 9 % Cr-stål på maximalt djup med ett 3D-lasermikroskop. De röda cirklarna i helbilden indikerar den uppmätta lokala korrosionen. En helbild av 9 % Cr-stålet från baksidan visas i figur 1.
Som visas i figur 2 observerades ingen korrosion inom 3–14 månader för stål med 9 % Cr, och korrosionshastigheten var praktiskt taget noll. Däremot observerades lokal korrosion efter 22 månader (figur 3) med en korrosionshastighet på 0,04 mm/år beräknad med hjälp av viktminskning. Det maximala lokaliserade korrosionsdjupet är 1260 µm och den lokaliserade korrosionshastigheten uppskattad med hjälp av korrosionsdjupet och nedsänkningstiden (22 månader) är 0,68 mm/år. Eftersom den exakta punkten där korrosionen börjar inte är känd kan korrosionshastigheten vara högre.
Däremot observerades ingen synlig korrosion på rostfritt stål ens efter 22 månaders nedsänkning. Även om några få bruna partiklar observerades på ytan före avkalkningen (Fig. 1), var de svagt fästa och var inte korrosionsprodukter. Eftersom metallen återkommer på den rostfria ytan efter att glödskalet har avlägsnats, är korrosionshastigheten praktiskt taget noll.
Amplikonsekvensering har utförts för att förstå skillnaderna och dynamiken hos mikrobiella samhällen över tid i korrosionsprodukter och biofilmer på metallytor, i vatten och sediment. Totalt 4 160 012 avläsningar mottogs, med ett intervall från 31 328 till 124 183 avläsningar.
Shannonindexen för vattenprover tagna från vattenintag och dammar varierade från 5,47 till 7,45 (Fig. 4a). Eftersom återvunnet flodvatten används som industrivatten kan det mikrobiella samhället förändras säsongsvis. Däremot var Shannonindexet för bottensedimentprover cirka 9, vilket är betydligt högre än för vattenprover. På liknande sätt hade vattenprover lägre beräknade Chao1-index och observerade operativa taxonomiska enheter (OTU) än sedimentprover (Fig. 4b, c). Dessa skillnader är statistiskt signifikanta (Tukey-Kramer-test; p-värden < 0,01, Fig. 4d), vilket indikerar att de mikrobiella samhällena i sedimentproverna är mer komplexa än de i vattenproverna. Dessa skillnader är statistiskt signifikanta (Tukey-Kramer-test; p-värden < 0,01, Fig. 4d), vilket indikerar att de mikrobiella samhällena i sedimentproverna är mer komplexa än de i vattenproverna. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), что указывает на то, сообщества в образцах донных отложений более сложны, чем в образцах воды. Dessa skillnader är statistiskt signifikanta (Tukey-Kramer-test; p-värden <0,01, Fig. 4d), vilket indikerar att de mikrobiella samhällena i sedimentprover är mer komplexa än i vattenprover.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曂复这些 差异 具有 统计学 （tukey-kramer 检验 ； p 值 <0,01 ， 图 4d） 表明 沉䧯物 样沉䧯物样有中 中 的 群落更。。。。。。。。。 Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-tidspunkt <0,01, рис. 4d), что позличет, позволя микробные сообщества в образцах донных отложений были более сложными, чем в образцах воды. Dessa skillnader var statistiskt signifikanta (Tukey-Kramer-test; p-värde <0,01, Fig. 4d), vilket tyder på att mikrobiella samhällen i sedimentprover var mer komplexa än i vattenprover.Eftersom vattnet i överflödesbassängen ständigt förnyas och sedimenten avsätts till botten av bassängen utan mekanisk störning, bör denna skillnad i mikrobiell mångfald återspegla ekosystemet i bassängen.
a Shannon-index, b Observerad operativ taxonomisk enhet (OTU), och c Chao1-upptagningsindex (n=6) och bassäng (n=5) Vatten, sediment (n=3), ASTM A283 (S: n=5), ASTM A109 Temper #4/5 (SP: n=5), ASTM A179 (B: n=5), ASTM A395 (FC: n=5), 1% (1 C: n=5), 2,25% (3 C: n = 5) och 9% (9 C: n = 5) Cr-stål, samt rostfria stål av typ 316 (S6: n = 5) och -304 (S8: n = 5) visas som lådformade och whisker-diagram. d p-värden för Shannon- och Chao1-indexen erhållna med ANOVA- och Tukey-Kramer-multipla jämförelsetester. De röda bakgrunderna representerar par med p-värden < 0,05. De röda bakgrunderna representerar par med p-värden < 0,05. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Röda bakgrunder representerar par med p-värden < 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. Röda bakgrunder representerar par med p-värden <0,05.Linjen i mitten av lådan, lådans över- och undersida samt morrhåren representerar median-, 25:e och 75:e percentilen, respektive minimi- och maximivärdena.
Shannon-indexen för kolstål, lågkromstål och gjutjärn liknade de för vattenprover (fig. 4a). Däremot är Shannon-indexen för proverna av rostfritt stål betydligt högre än de för de korroderade stålen (p-värden < 0,05, fig. 4d) och likartade med sedimentens. Däremot är Shannon-indexen för proverna av rostfritt stål betydligt högre än de för de korroderade stålen (p-värden < 0,05, fig. 4d) och likartade med sedimenten. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у корродированных сталей, <0 p. 0,5. 4d), och аналогичны индексам отложений. Däremot är Shannon-indexen för rostfria stålprover betydligt högre än de för korroderade stål (p-värden < 0,05, fig. 4d) och liknar avlagringsindex.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 корродированней за 0,5 p. 4d), как и у отложений. Däremot var Shannon-indexet för proverna av rostfritt stål signifikant högre än för det korroderade stålet (p-värde < 0,05, fig. 4d), liksom avlagringen.Däremot varierade Shannon-indexet för stål med 9 % Cr från 6,95 till 9,65. Dessa värden var mycket högre i icke-korroderade prover vid 1 och 3 månader än i korroderade prover vid 6, 14 och 22 månader (Fig. 4a). Dessutom är Chao1-indexen och de observerade OTU:erna för 9% Cr-stålen högre än de för de korroderade proverna och vattenproverna och lägre än de för de icke-korroderade proverna och sedimentproverna (Fig. 4b, c), och skillnaderna är statistiskt signifikanta (p-värden < 0,01, Fig. 4d). Dessutom är Chao1-indexen och de observerade OTU:erna för 9% Cr-stålen högre än de för de korroderade proverna och vattenproverna och lägre än de för de icke-korroderade proverna och sedimentproverna (Fig. 4b, c), och skillnaderna är statistiskt signifikanta (p-värden < 0,01, Fig. 4d).Dessutom är Chao1 och observerade OTU för stål med 9 % Cr högre än de för korroderade och vattenhaltiga prover och lägre än de för icke-korroderade och sedimentära prover (Fig. 4b, c), och skillnaderna är statistiskt signifikanta.(p-значения <0,01, рис. 4d). (p-värden <0,01, figur 4d).此外，9% Cr 钢的Chao1 指数和观察到的OTU高于腐蚀样品和水样，低于未腐蚀样品和沉积物样品（图4b，c），差异具有统计学意义（p值< 0,01，图4d）.此外 ， 9% CR 钢 Chao1 指数 和 观察 的 的 rtu 高于 腐蚀 样品 水样 ， 低亁 堒观外 堒沉积物 （图 图 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0,01 图 图 图 图 图 图 图 图， 後 ﾼ 图， ， ， ， ， 4d）. Кроме того, индекс Chao1 och наблюдаемые OTU стали с содержанием 9 % Cr för att vara tillgänglig, чем у корродированных и воц ниже, чем у некорродированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), а разница была статистически значически значимич,-0, 0,0 4г). Dessutom var Chao1-index och observerad OTU för 9 % Cr-stål högre än de för korroderade och vattenhaltiga prover och lägre än de för okorroderade och sedimentära prover (fig. 4b, c), och skillnaden var statistiskt signifikant (p-värde < 0,01, fig. 4d).Dessa resultat indikerar att den mikrobiella mångfalden i korrosionsprodukter är lägre än i biofilmer på okorroderade metaller.
Figur 5a visar ett PCoA-diagram (Principal Coordinate Analysis) baserat på ovägt UniFrac-avstånd för alla prover, med tre större kluster observerade. Mikrobiella samhällen i vattenproverna skilde sig signifikant från andra samhällen. De mikrobiella samhällena i sedimenten inkluderade även samhällen av rostfritt stål, medan de var utbredda i korrosionsproverna. Däremot är kartan över stål med 9 % Cr uppdelad i icke-korroderade och korroderade kluster. Följaktligen skiljer sig mikrobiella samhällen på metallytor och korrosionsprodukter signifikant från de i vatten.
Principalkoordinatanalys (PCoA)-diagram baserat på oviktade UniFrac-avstånd i alla prover (a), vatten (b) och metaller (c). Cirklar markerar varje kluster. Banorna representeras av linjer som förbinder provtagningsperioderna i serie. 1 meter, 1 månad; 3 meter, 3 månader; 6 meter, 6 månader; 14 meter, 14 månader; 22 meter, 22 månader; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, skick 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, stål 1% Cr; 3C stål, 2,25% Cr stål; stål 9C, stål 9% Cr; S6, 316 rostfritt stål; S8, typ 304 rostfritt stål.
PCoA-diagrammen för vattenproverna var arrangerade i kronologisk ordning och hade ett cirkulärt arrangemang (Fig. 5b). Denna cykelövergång kan återspegla säsongsförändringar.
Dessutom observerades endast två kluster (korroderade och icke-korroderade) på PCoA-diagrammen av metallprover, där (med undantag för 9 % kromstål) en förskjutning av mikrobiella samhällen från 1 till 22 månader också observerades (Fig. 5c). Eftersom övergångarna i korroderade prover var större än i icke-korroderade prover, fanns det dessutom en korrelation mellan förändringar i mikrobiella samhällen och korrosionsprogression. I stålprover med 9 % Cr avslöjades två typer av mikrobiella samhällen: punkter vid 1 och 6 månader, belägna nära rostfritt stål, och andra (3, 14 och 22 månader), belägna vid punkter nära korroderat stål. 1 månad och kuponger som användes för DNA-extraktion vid 6 månader korroderade inte, medan kuponger vid 3, 14 och 22 månader korroderade (kompletterande figur 1). Därför skilde sig mikrobiella samhällen i korroderade prover från de i vatten, sediment och icke-korroderade prover och förändrades allt eftersom korrosionen fortskred.
De huvudsakliga typerna av mikrobiella samhällen som observerades i vattenprover var Proteobacteria (30,1–73,5 %), Bacteroidetes (6,3–48,6 %), Planctomycetota (0,4–19,6 %) och Actinobacteria (0–17,7 %). Deras relativa förekomst varierade från prov till prov (Fig. 6). Till exempel var den relativa förekomsten av Bacteroidetes i dammvatten högre än i uttaget vatten. Denna skillnad kan påverkas av vattnets uppehållstid i överloppstanken. Dessa typer observerades också i bottensedimentprover, men deras relativa förekomst skilde sig avsevärt från den i vattenprover. Dessutom var den relativa halten av Acidobacteria (8,7–13,0 %), Chloroflexi (8,1–10,2 %), Nitrospirota (4,2–4,4 %) och Desulfobacterota (1,5–4,4 %) högre än i vattenprover. Eftersom nästan alla Desulfobacterota-arter är SRB37, måste miljön i sedimentet vara anaerob. Även om Desulfobacterota möjligen påverkar korrosion, borde risken vara extremt låg eftersom deras relativa förekomster i poolvattnet är <0,04 %. Även om Desulfobacterota möjligen påverkar korrosion, borde risken vara extremt låg eftersom deras relativa förekomster i poolvattnet är <0,04 %. Хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск должен быть чрезвычайно низким, поскольку ихотносанку ихотнос воде бассейна составляет <0,04%. Även om Desulfobacterota kan ha en effekt på korrosion, bör risken vara extremt låg eftersom deras relativa förekomst i poolvatten är <0,04 %.尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池它们在池水中倦縂。。0. <0,04 % Хотя тип Desulfobacillus может влиять на коррозию, риск должен быть крайне низким, поскольку их относиансительнов бассейна составляет <0,04%. Även om Desulfobacillus-typen kan påverka korrosion, bör risken vara extremt låg eftersom deras relativa förekomst i poolvatten är <0,04 %.
RW och Luft representerar vattenprover från vattenintaget respektive bassängen. Sediment-C, -E, -W är sedimentprover tagna från mitten av bassängens botten, samt från östra och västra sidorna. 1 meter, 1 månad; 3 meter, 3 månader; 6 meter, 6 månader; 14 meter, 14 månader; 22 meter, 22 månader; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, skick 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, stål 1% Cr; 3C stål, 2,25% Cr stål; stål 9C, stål 9% Cr; S6, 316 rostfritt stål; S8, typ 304 rostfritt stål.
På släktenivå observerades en något högre andel (6–19 %) oklassificerade bakterier som tillhör familjen Trichomonadaceae, samt Neosphingosine, Pseudomonas och Flavobacterium, under alla årstider. Som mindre huvudkomponenter varierar deras andelar (Fig. 1). . 7a och b). I bifloderna var den relativa förekomsten av Flavobacterium, Pseudovibrio och Rhodoferrobacter endast högre på vintern. På liknande sätt observerades en högre halt av Pseudovibrio och Flavobacterium i vintervattnet i avrinningsområdet. Således varierade mikrobiella samhällen i vattenprover beroende på säsong, men genomgick inga drastiska förändringar under studieperioden.
a Intagsvatten, b Simbassängvatten, c ASTM A283, d ASTM A109 temperatur #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1 % Cr, h 2,25 % Cr och i 9 % Cr-stål, j Typ-316 och rostfritt stål K-304.
Proteobakterier var huvudbeståndsdelarna i alla prover, men deras relativa förekomst i de korroderade proverna minskade allt eftersom korrosionen fortskred (Fig. 6). I proverna ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 och 1 % respektive 2,25 % Cr minskade den relativa förekomsten av proteobakterier från 89,1 %, 85,9 %, 89,6 %, 79,5 %, 84,8 %., 83,8 % är 43,3 %, 52,2 %, 50,0 %, 41,9 %, 33,8 % respektive 31,3 %. Däremot ökar de relativa förekomsterna av Desulfobacterota gradvis från <0,1 % till 12,5–45,9 % i takt med att korrosionen fortskrider. Däremot ökar de relativa förekomsterna av Desulfobacterota gradvis från <0,1 % till 12,5–45,9 % i takt med att korrosionen fortskrider. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1 % till 12,5–45,9 % по мере развити. Däremot ökar den relativa förekomsten av Desulfobacterota gradvis från <0,1 % till 12,5–45,9 % allt eftersom korrosionen fortskrider.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% till 12,5–45,9% för мере разквития. Däremot ökade den relativa förekomsten av Desulfobacillus gradvis från <0,1 % till 12,5–45,9 % i takt med att korrosionen fortskred.Således, allt eftersom korrosionen fortskred, ersattes Proteobacteira av Desulfobacterora.
Däremot innehöll biofilmer på okorroderat rostfritt stål samma proportioner av olika bakterier. Proteobakterier (29,4–34,1 %), Planctomycetota (11,7–18,8 %), Nitrospirota (2,9–20,9 %), Acidobacteria (8,6–18,8 %), Bacteroidota (3,1–9,2 %) och Chloroflexi (2,1–8,8 %). Det visade sig att andelen Nitrospirota i proverna av rostfritt stål gradvis ökade (Fig. 6). Dessa förhållanden liknar de i sedimentprover, vilket motsvarar PCoA-diagrammet som visas i Fig. 5a.
I stålprover innehållande 9 % Cr observerades två typer av mikrobiella samhällen: 1-månaders och 6-månaders mikrobiella samhällen liknade de i bottensedimentprover, medan andelen proteobakterier i korrosionsproverna 3, 14 och 22 ökade signifikant. månader Dessutom motsvarade dessa två mikrobiella samhällen i 9 % Cr-stålproverna delade kluster i PCoA-diagrammet som visas i figur 5c.
På släktnivå observerades >2000 OTU:er innehållande otilldelade bakterier och arkéer. På släktnivå observerades >2000 OTU:er innehållande otilldelade bakterier och arkéer.På släktenivå har över 2000 OTU:er observerats som innehåller oidentifierade bakterier och arkéer.På genusnivå har över 2000 OTU:er observerats innehållande ospecificerade bakterier och arkéer. Bland dem fokuserade vi på 10 OTU:er med en hög population i varje prov. Detta täcker 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 % och 21,8–45,1 % i ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1 %, 2,25 % och 9 % Cr-stål samt rostfria stål av typ 316 och -304.
En relativt hög halt av deklorerade monoliter med Fe(II)-oxiderande egenskaper har observerats i korrosionsprover såsom ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 och stål med 1 % respektive 2,25 % Cr i tidigt korrosionsstadium (1 månad och 3 månader, Fig. 7c-h). Andelen Dechloromonas minskade över tid, vilket motsvarade minskningen av Proteobacteria (Fig. 6). Dessutom är andelen Dechloromonas i biofilmerna på de icke-korroderade proverna <1%. Dessutom är andelen Dechloromonas i biofilmerna på de icke-korroderade proverna <1%. Кроме того, доля Dechloromonas в биопленках på некорродированных образцах составляет <1%. Dessutom är andelen Dechloromonas i biofilmer på okorroderade prover <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%. Dessutom var andelen Dechloromonas i biofilmen hos okorroderade prover <1 %.Därför är Dechloromonas, bland korrosionsprodukterna, betydligt anrikat i ett tidigt skede av korrosionen.
Däremot ökade andelen SRB Desulfovibrio-arter slutligen efter 14 och 22 månader i ASTM A179, ASTM A109 anlöpt #4/5, ASTM A179, ASTM A395 och stål med 1 % och 2,25 % Cr (Fig. 7c–h). Desulfofibrion var mycket låg eller detekterades inte i de tidiga stadierna av korrosion, i vattenprover (Fig. 7a, b) och i icke-korroderade biofilmer (Fig. 7j, j). Detta tyder starkt på att Desulfovibrio föredrar miljön för de bildade korrosionsprodukterna, även om de inte påverkar korrosionen i de tidiga stadierna av korrosion.
Fe(III)-reducerande bakterier (RRB), såsom Geobacter och Geothrix, hittades i korrosionsprodukter i korrosionsstadierna mitt i korrosionen (6 och 14 månader), men andelen sena (22 månader) korrosionsstadier är högre i dem, relativt låg (Fig. 7c, eh). Släktet Sideroxydans med Fe(II)-oxidationsegenskaper uppvisade ett liknande beteende (Fig. 7f), så andelen FeOB, IRB och SRB var endast högre i de korroderade proverna. Detta tyder starkt på att förändringar i dessa mikrobiella samhällen är förknippade med korrosionsprogression.
I stål med 9 % Cr korroderat efter 3, 14 och 22 månader observerades en högre andel medlemmar av Beggiatoacea-familjen (8,5–19,6 %), vilka kan uppvisa svaveloxiderande egenskaper, och sideroxidaner observerades (8,4–13,7 %) (Fig. 1). 7i) Dessutom hittades Thiomonas, en svaveloxiderande bakterie (SOB), i högre antal (3,4 % och 8,8 %) vid 3 och 14 månader. Däremot observerades nitratreducerande bakterier Nitrospira (12,9 %) i 6 månader gamla okorroderade prover. En ökad andel Nitrospira observerades också i biofilmer på rostfritt stål efter doppning (Fig. 7j,k). Således var de mikrobiella samhällena i 1- och 6 månader gamla okorroderade 9 % Cr-stål likartade med de i biofilmer av rostfritt stål. Dessutom skilde sig de mikrobiella samhällena i 9% Cr-stål som korroderade efter 3, 14 och 22 månader från korrosionsprodukterna från kol-, lågkromstål och gjutjärn.
Korrosionsutvecklingen är vanligtvis långsammare i sötvatten än i havsvatten eftersom koncentrationen av kloridjoner påverkar metallens korrosion. Vissa rostfria stål kan dock korrodera i sötvattenmiljöer38,39. Dessutom misstänktes initialt MIC eftersom korroderat material tidigare hade observerats i sötvattenbassängen som användes i denna studie. I långtidsstudier med nedsänkning observerades olika former av korrosion, tre typer av mikrobiella samhällen och en förändring i mikrobiella samhällen i korrosionsprodukter.
Sötvattenmediet som användes i denna studie är en sluten tank för tekniskt vatten taget från en flod med en relativt stabil kemisk sammansättning och en säsongsförändring i vattentemperaturen som sträcker sig från 9 till 23 °C. Därför kan säsongsvariationer i mikrobiella samhällen i vattenprover vara förknippade med temperaturförändringar. Dessutom skilde sig mikrobiella samhällen i bassängvattnet något från de i inloppsvattnet (Fig. 5b). Vattnet i bassängen ersätts ständigt på grund av överfyllning. Följaktligen förblev DO på ~8,2 ppm även på mellanliggande djup mellan bassängytan och botten. Tvärtom bör sedimentets miljö vara anaerob, eftersom det sedimenterar och stannar kvar på botten av reservoaren, och den mikrobiella floran i den (såsom CRP) bör också skilja sig från den mikrobiella floran i vattnet (Fig. 6). Eftersom kupongerna i bassängen var längre bort från sedimenten exponerades de endast för sötvatten under nedsänkningsstudier under aeroba förhållanden.
Allmän korrosion förekommer i kolstål, lågkromstål och gjutjärn i sötvattensmiljöer (Figur 1) eftersom dessa material inte är korrosionsbeständiga. Korrosionshastigheten (0,13 mm år-1) under abiotiska sötvattensförhållanden var dock högre än i tidigare studier40 (0,04 mm år-1) och var jämförbar med korrosionshastigheten (0,02–0,76 mm år-1) i närvaro av mikroorganismer1) Liknande sötvattensförhållanden40,41,42. Denna accelererade korrosionshastighet är ett kännetecken för MIC.
Dessutom observerades lokal korrosion i flera metaller under korrosionsprodukterna efter 22 månaders nedsänkning (Fig. 3). I synnerhet är den lokala korrosionshastigheten som observerats i ASTM A179 ungefär fem gånger snabbare än generell korrosion. Denna ovanliga form av korrosion och accelererade korrosionshastighet har också observerats i korrosion som uppstår på samma objekt. Således återspeglar den nedsänkning som utförts i denna studie korrosion i praktiken.
Bland de studerade metallerna uppvisade 9% Cr-stål den allvarligaste korrosionen, med ett korrosionsdjup på >1,2 mm, vilket sannolikt är MIC på grund av den accelererade korrosionen och den onormala formen av korrosion. Bland de studerade metallerna uppvisade 9% Cr-stål den allvarligaste korrosionen, med ett korrosionsdjup på >1,2 mm, vilket sannolikt är MIC på grund av den accelererade korrosionen och den onormala formen av korrosion. Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глубиной коррозии> 1,2 м,м, является МИК из-за ускоренной коррозии и аномальной формы коррозии. Bland de undersökta metallerna uppvisade stål med 9 % Cr den allvarligaste korrosionen med ett korrosionsdjup >1,2 mm, vilket troligen är MIC på grund av accelererad korrosion och en onormal form av korrosion.在所研究的金属中，9% Cr 钢的腐蚀最为严重，腐蚀深度>1.2 mm，由于加速腐蚀和异常腐蚀形式，很可能是MIC。在所研究的金属中，9% Cr Среди исследованных металлов наиболее сильно корродировала сталь с 9% Cr, с глубиной коррозии >1,2 мм, Мего, всего ускоренных и аномальных форм коррозии. Bland de studerade metallerna korroderade stål med 9 % Cr allvarligast, med ett korrosionsdjup på >1,2 mm, troligen MIC på grund av accelererade och anomala former av korrosion.Eftersom 9 % Cr-stål används i högtemperaturapplikationer har dess korrosionsbeteende studerats tidigare43,44 men ingen MIC har tidigare rapporterats för denna metall. Eftersom många mikroorganismer, förutom hypertermofiler, är inaktiva i en högtemperaturmiljö (>100 °C), kan MIC i 9 % Cr-stål ignoreras i sådana fall. Eftersom många mikroorganismer, förutom hypertermofiler, är inaktiva i en högtemperaturmiljö (>100 °C), kan MIC i 9 % Cr-stål ignoreras i sådana fall. Поскольку многие микроорганизмы, за исключением гипертермофилов, неактивны в высокотемпературной среде (>10 °МС), 9% Cr в таких случаях можно не учитывать. Eftersom många mikroorganismer, med undantag för hypertermofiler, är inaktiva i en högtemperaturmiljö (>100 °C), kan MIC i stål med 9 % Cr ignoreras i sådana fall.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-tetra(>100 °C) Поскольку многие микроорганизмы, кроме гипертермофилов, не проявляют активности in высокотемпературных ср. стали с 9% Cr в данном случае можно не учитывать. Eftersom många mikroorganismer, förutom hypertermofiler, inte uppvisar aktivitet i högtemperaturmiljöer (>100 °C), kan MIC i stål med 9 % Cr ignoreras i detta fall.Men när 9 % Cr-stål används i en miljö med medeltemperatur måste olika åtgärder vidtas för att minska MIC.
Olika mikrobiella samhällen och deras förändringar observerades i avlagringar av okorroderat material och i korrosionsprodukter i biofilmer jämfört med vatten, utöver accelererad korrosion (Fig. 5-7), vilket starkt tyder på att denna korrosion är en mikrofon. Ramirez et al.13 rapporterar en 3-stegsövergång (FeOB => SRB/IRB = > SOB) i ett marint mikrobiellt ekosystem över 6 månader, där vätesulfid producerad av sekundärt anrikad SRB slutligen kan bidra till anrikningen av SOB. Ramirez et al.13 rapporterar en 3-stegsövergång (FeOB => SRB/IRB => SOB) i ett marint mikrobiellt ekosystem över 6 månader, då vätesulfid producerad av sekundärt anrikad SRB slutligen kan bidra till anrikningen av SOB. Ramirez et al.13 samarbetar med en trехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) i морской микробной экосистеме в 6 tечеме, сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Ramirez et al.13 rapporterar en trestegsövergång (FeOB => SRB/IRB => SOB) i det marina mikrobiella ekosystemet under en period av 6 månader, där vätesulfid som genereras från sekundär SRB-anrikning slutligen kan bidra till SOB-anrikning. Ramirez 等人13 报告了一个超过6 个月的海洋微生物生态系统中的三步转变(FeOB => SRB(FeOB => SOB)，其中二次富集SRB 产生的硫化氢可能最终有助于SOB 的富集。Ramirez 等 人 13 报告 了 个 超过 超过 6 个 月 海洋 微生物 生态 系统 中 皬孏 转过 三转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 r srb/IRB) ， 公变产生 硫化氢 可能 最终 有助于 snyfta 的富集. Ramirez et al.13 samarbetar med en gränsöverskridande drift (FeOB => SRB/IRB => SOB) i den svenska marknaden under 6 veckoslut котором сероводород, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, может в конечном итого споют SOB. Ramirez et al.13 rapporterade en trestegsövergång (FeOB => SRB/IRB => SOB) i det marina mikrobiella ekosystemet under en period av 6 månader, där vätesulfid producerad från SRB-sekundäranrikning så småningom kan bidra till SOB-anrikning.McBeth och Emerson36 rapporterade primär anrikning i FeOB. På liknande sätt observeras anrikning av FeOB under den tidiga korrosionsfasen i denna studie, men de mikrobiella förändringarna med korrosionsprogressionen som observeras i kol- och 1% och 2,25% Cr-stål samt gjutjärn över 22 månader är FeOB => IRB = > SRB (fig. 7 och 8). På liknande sätt observeras anrikning av FeOB under den tidiga korrosionsfasen i denna studie, men de mikrobiella förändringarna med korrosionsprogressionen som observeras i kol- och 1% och 2,25% Cr-stål samt gjutjärn över 22 månader är FeOB => IRB => SRB (fig. 7 och 8). Точно так же в этом исследовании наблюдается обогащение FeOB на ранней стадии коррозии, но микробенмые изменые прогрессирования коррозии, наблюдаемые в углеродистых и 1% och 2,25% Cr сталях чугуне в течение 22 месясяц собой FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 och 8). På liknande sätt observeras i denna studie anrikning av FeOB i ett tidigt skede av korrosionen, men mikrobiella förändringar allt eftersom korrosionen fortskrider, observerade i kolstål och 1 % och 2,25 % Cr-stål samt gjutjärn över 22 månader, är FeOB => IRB => SRB (Figur 7 och 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 钿22佻个月的铸铁中观察到的微生物随着腐蚀的进展而变化是FeOB => IRB => SRB（图 。8）同样 ， 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 ， 但 碳 和 和 咅 咇 锟 斤 拷 25 % Cr 2,5 % Cr. 22 个 的 铸铁 中 到 的 微生物 腐蚀 的 进展 而 变化 FEOB => IRB => SRB（图7和8）。 Аналогичным образом, в этом исследовании наблюдалось обогащение FeOB på ранних стадиях коррозии, но микрозиен наблюдаемые в углеродистых и 1% och 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 месяцев, eller FeOB => IRB => SRB (рис.). På liknande sätt observerades FeOB-anrikning i de tidiga stadierna av korrosion i denna studie, men de mikrobiologiska förändringar som observerades i kolstål och 1 % och 2,25 % Cr-stål samt gjutjärn under 22 månader var FeOB => IRB => SRB (fig. 7 och 8).SRB kan lätt ackumuleras i havsvattenmiljöer på grund av höga sulfatjonkoncentrationer, men deras anrikning i sötvattenmiljöer fördröjs av låga sulfatjonkoncentrationer. SRB-anrikning i havsvatten har ofta rapporterats10,12,45.
a Organiskt kol och kväve via Fe(II)-beroende energimetabolism järnoxid (röda [Dechloromonas sp.] och gröna [Sideroxydans sp.] celler) och Fe(III)-reducerande bakterier (grå celler [Geothrix sp. och Geobacter sp.]) i ett tidigt skede av korrosionen, därefter berikar anaeroba sulfatreducerande bakterier (SRP) och heterotrofa mikroorganismer det mogna korrosionsstadiet genom att konsumera det ackumulerade organiska materialet. b Förändringar i mikrobiella samhällen på korrosionsbeständiga metaller. Violetta, blå, gula och vita celler representerar bakterier från familjerna Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea respektive andra.
Med avseende på förändringar i mikrobiella samhällen och eventuell SRB-anrikning är FeOB avgörande i korrosionsstadiets tidiga skede, och Dechloromonas kan få sin tillväxtenergi från Fe(II)-oxidation. Mikroorganismer kan överleva i medier som innehåller spårämnen, men de kommer inte att växa exponentiellt. Den pool som användes i denna studie är dock en överfyllningsbassäng med ett inflöde på 20 m3/h, som kontinuerligt tillför spårämnen som innehåller oorganiska joner. I korrosionsstadiets tidiga skeden frigörs järnjoner från kolstål och gjutjärn, och FeOB (såsom Dechloromonas) använder dem som energikälla. Spårmängder av kol, fosfat och kväve som krävs för celltillväxt måste finnas i processvattnet i form av organiska och oorganiska ämnen. Därför anrikas FeOB initialt på metallytor som kolstål och gjutjärn i denna sötvattensmiljö. Därefter kan IRB växa och använda organiskt material respektive järnoxider som energikällor respektive terminala elektronacceptorer. I mogna korrosionsprodukter bör anaeroba förhållanden berikade med kväve skapas på grund av metabolismen av FeOB och IRB. Därför kan SRB snabbt växa och ersätta FeOB och IRB (fig. 8a).
Nyligen rapporterade Tang et al. korrosion av rostfritt stål orsakad av Geobacter ferroreducens i sötvattensmiljöer på grund av direkt elektronöverföring från järn till mikrober46. Med tanke på EMIC är bidraget från mikroorganismer med EET-egenskaper avgörande. SRB, FeOB och IRB är de huvudsakliga mikrobiella arterna i korrosionsprodukterna i denna studie, vilka bör ha EET-egenskaper. Därför kan dessa elektrokemiskt aktiva mikroorganismer bidra till korrosion genom EET, och sammansättningen av deras samhälle förändras under påverkan av olika jonarter när korrosionsprodukter bildas. Tvärtom skilde sig det mikrobiella samhället i stål med 9 % Cr från andra stål (Fig. 8b). Efter 14 månader, utöver anrikning med FeOB, anrikades även såsom Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea och Thiomonas (Fig. 7i). Denna förändring skiljer sig markant från den hos andra korrosiva material, såsom kolstål, och kan påverkas av kromrika joner som löses upp under korrosion. Det är värt att notera att Thiomonas inte bara har svaveloxiderande egenskaper, utan även Fe(II)-oxiderande egenskaper, ett EET-system och tungmetalltolerans48,49. De kan anrikas på grund av den oxiderande aktiviteten hos Fe(II) och/eller direkt konsumtion av metallelektroner. I en tidigare studie observerades en relativt hög förekomst av Beggiatoacea i biofilmer på Cu med hjälp av ett diskontinuerligt biofilmövervakningssystem, vilket tyder på att dessa bakterier kan vara resistenta mot giftiga metaller som Cu och Cr. Emellertid är energikällan som Beggiatoacea behöver för att växa i denna miljö okänd.
Denna studie rapporterar förändringar i mikrobiella samhällen under korrosion i sötvattensmiljöer. I samma miljö skilde sig mikrobiella samhällen åt i vilken typ av metall det var. Dessutom bekräftar våra resultat vikten av FeOB i de tidiga stadierna av korrosion, eftersom järnberoende mikrobiell energimetabolism främjar bildandet av en näringsrik miljö som gynnas av andra mikroorganismer som SRB. För att minska MIC i sötvattensmiljöer måste anrikning av FeOB och IRB begränsas.
Nio metaller användes i denna studie och bearbetades till block på 50 × 20 × 1–5 mm (tjocklek för ASTM 395-stål och 1 %, 2,25 % och 9 % Cr: 5 mm; tjocklek för ASTM A283 och ASTM A179: 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 och typ 304 och 316 rostfritt stål, tjocklek: 1 mm), med två 4 mm hål. Kromstål polerades med sandpapper och andra metaller polerades med 600-korns sandpapper före doppning. Alla prover sonikerades med 99,5 % etanol, torkades och vägdes. Tio prover av varje metall användes för beräkning av korrosionshastighet och mikrobiomanalys. Varje prov fixerades på en stegeform med PTFE-stavar och distanser (φ 5 × 30 mm, kompletterande figur 2).
Poolen har en volym på 1100 kubikmeter och ett djup på cirka 4 meter. Vatteninflödet var 20 m3 h-1, överflödet släpptes ut och vattenkvaliteten varierade inte säsongsmässigt (kompletterande figur 3). Provstegen sänktes ner på en 3 m stålvajer som hängde i mitten av tanken. Två uppsättningar stegar togs bort från poolen vid 1, 3, 6, 14 och 22 månader. Prover från en stege användes för att mäta viktminskning och beräkna korrosionshastigheter, medan prover från en annan stege användes för mikrobiomanalys. Löst syre i nedsänkningstanken mättes nära ytan och botten, samt i mitten, med hjälp av en sensor för löst syre (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, USA).
Korrosionsprodukter och biofilmer på proverna avlägsnades genom skrapning med en plastskrapa eller avtorkning med en bomullspinne och rengjordes sedan i 99,5 % etanol med hjälp av ett ultraljudsbad. Proverna doppades sedan i Clarks lösning i enlighet med ASTM G1-0351. Alla prover vägdes efter avslutad torkning. Beräkna korrosionshastigheten (mm/år) för varje prov med hjälp av följande formel:
där K är en konstant (8,76 × 104), T är exponeringstid (h), A är total yta (cm2), W är massförlust (g), D är densitet (g cm–3).
Efter vägning av proverna erhölls 3D-bilder av flera prover med hjälp av ett 3D-mätlasermikroskop (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Japan).