ขอขอบคุณที่เยี่ยมชม Nature.com คุณกำลังใช้เบราว์เซอร์เวอร์ชันที่รองรับ CSS ได้จำกัด เพื่อประสบการณ์ที่ดีที่สุด เราขอแนะนำให้คุณใช้เบราว์เซอร์ที่อัปเดตแล้ว (หรือปิดใช้งานโหมดความเข้ากันได้ใน Internet Explorer) นอกจากนี้ เพื่อให้มั่นใจว่าจะได้รับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง เราจึงแสดงเว็บไซต์โดยไม่ใช้รูปแบบและ JavaScript
แสดงสไลด์ 3 สไลด์พร้อมกัน ใช้ปุ่ม Previous และ Next เพื่อเลื่อนดูสไลด์ 3 สไลด์พร้อมกัน หรือใช้ปุ่ม Slider ที่ท้ายสไลด์เพื่อเลื่อนดูสไลด์ 3 สไลด์พร้อมกัน
ในสภาพแวดล้อมน้ำจืด มักพบการกัดกร่อนที่เร่งขึ้นของคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิม การศึกษาการดำน้ำในถังเก็บน้ำจืดเป็นเวลา 22 เดือนได้ดำเนินการที่นี่โดยใช้เหล็กเก้าเกรด การกัดกร่อนที่เร่งขึ้นพบในเหล็กกล้าคาร์บอนและโครเมียมและเหล็กหล่อ ในขณะที่ในเหล็กกล้าไร้สนิมไม่พบการกัดกร่อนที่มองเห็นได้แม้จะผ่านไป 22 เดือนแล้วก็ตาม การวิเคราะห์ชุมชนจุลินทรีย์แสดงให้เห็นว่าในระหว่างการกัดกร่อนทั่วไป แบคทีเรียออกซิไดซ์ Fe(II) จะเพิ่มมากขึ้นในระยะเริ่มต้นของการกัดกร่อน แบคทีเรียลด Fe(III) ในระยะการพัฒนาการกัดกร่อน และแบคทีเรียลดซัลเฟตในระยะการกัดกร่อน ในระยะสุดท้ายของการกัดกร่อนของผลิตภัณฑ์ ในทางตรงกันข้าม แบคทีเรีย Beggiatocaea มีจำนวนมากเป็นพิเศษในเหล็กที่มีโครเมียม 9% ที่ถูกกัดกร่อนเฉพาะที่ องค์ประกอบของชุมชนจุลินทรีย์เหล่านี้ยังแตกต่างจากในน้ำและตัวอย่างตะกอนก้นทะเลอีกด้วย ดังนั้น เมื่อการกัดกร่อนดำเนินไป ชุมชนจุลินทรีย์จะเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างมาก และการเผาผลาญพลังงานของจุลินทรีย์ที่ต้องอาศัยธาตุเหล็กจะสร้างสภาพแวดล้อมที่สามารถเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของจุลินทรีย์อื่นๆ ได้
โลหะอาจเสื่อมสภาพและกัดกร่อนได้เนื่องจากปัจจัยทางกายภาพและเคมีต่างๆ เช่น ค่า pH อุณหภูมิ และความเข้มข้นของไอออน สภาพที่เป็นกรด อุณหภูมิสูง และความเข้มข้นของคลอไรด์ ส่งผลต่อการกัดกร่อนของโลหะโดยเฉพาะ1,2,3 จุลินทรีย์ในสภาพแวดล้อมตามธรรมชาติและสิ่งก่อสร้างมักส่งผลต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนของโลหะ ซึ่งเป็นพฤติกรรมที่แสดงออกในการกัดกร่อนของจุลินทรีย์ (MIC)4,5,6,7,8 MIC มักพบในสภาพแวดล้อม เช่น ท่อน้ำภายในอาคารและถังเก็บน้ำ ในรอยแยกของโลหะ และในดิน ซึ่งจะปรากฏขึ้นทันทีและพัฒนาอย่างรวดเร็ว ดังนั้น การติดตามและตรวจจับ MIC ในระยะเริ่มต้นจึงทำได้ยากมาก ดังนั้น การวิเคราะห์ MIC จึงมักดำเนินการหลังจากการกัดกร่อน มีรายงานกรณีศึกษา MIC จำนวนมากที่มักพบแบคทีเรียที่ลดซัลเฟต (SRB) ในผลิตภัณฑ์กัดกร่อน9,10,11,12,13 อย่างไรก็ตาม ยังไม่ชัดเจนว่า SRB มีส่วนทำให้เกิดการกัดกร่อนหรือไม่ เนื่องจากการตรวจจับนั้นขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์หลังการกัดกร่อน
เมื่อไม่นานมานี้ นอกจากแบคทีเรียที่ออกซิไดซ์ไอโอดีน21 แล้ว ยังมีรายงานจุลินทรีย์ที่ย่อยสลายเหล็กหลายชนิด เช่น SRB14 ที่ย่อยสลายเหล็ก มีเทนเจน15,16,17 แบคทีเรียที่ลดไนเตรต18 แบคทีเรียที่ออกซิไดซ์เหล็ก19 และอะซีโทเจน20 ในสภาพห้องปฏิบัติการแบบไม่ใช้ออกซิเจนหรือไมโครแอโรบิก จุลินทรีย์เหล่านี้ส่วนใหญ่จะกัดกร่อนเหล็กและเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีค่าวาลว์เป็นศูนย์ นอกจากนี้ กลไกการกัดกร่อนของจุลินทรีย์เหล่านี้ยังบ่งชี้ว่า มีเทนเจนที่กัดกร่อนเหล็กและ SRB ส่งเสริมการกัดกร่อนโดยการเก็บเกี่ยวอิเล็กตรอนจากเหล็กที่มีค่าวาลว์เป็นศูนย์โดยใช้ไฮโดรจีเนสนอกเซลล์และไซโตโครมมัลติฮีมตามลำดับ22,23 MIC แบ่งออกเป็น 2 ประเภท: (i) MIC ทางเคมี (CMIC) ซึ่งเป็นการกัดกร่อนทางอ้อมโดยสปีชีส์ที่จุลินทรีย์สร้างขึ้น และ (ii) MIC ทางไฟฟ้า (EMIC) ซึ่งเป็นการกัดกร่อนโดยตรงโดยการกำจัดอิเล็กตรอนของโลหะ24 ปฏิกิริยา EMIC ที่เกิดขึ้นจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอนนอกเซลล์ (EET) ถือเป็นเรื่องที่น่าสนใจมาก เนื่องจากจุลินทรีย์ที่มีคุณสมบัติ EET ก่อให้เกิดการกัดกร่อนได้เร็วกว่าจุลินทรีย์ที่ไม่มี EET ในขณะที่การตอบสนองที่จำกัดอัตราของ CMIC ภายใต้สภาวะที่ไม่มีออกซิเจนคือการผลิต H2 ผ่านการลดโปรตอน (H+) ปฏิกิริยา EMIC ดำเนินไปผ่านการเผาผลาญ EET ซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับการผลิต H2 กลไกของ EET ในจุลินทรีย์ต่างๆ เกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพของเชื้อเพลิงในเซลล์ของจุลินทรีย์และการสังเคราะห์ด้วยไฟฟ้า25,26,27,28,29 เนื่องจากสภาวะการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ที่กัดกร่อนเหล่านี้แตกต่างจากสภาวะในธรรมชาติ จึงไม่ชัดเจนว่ากระบวนการกัดกร่อนของจุลินทรีย์ที่สังเกตพบเหล่านี้สะท้อนถึงการกัดกร่อนในทางปฏิบัติหรือไม่ ดังนั้น จึงเป็นเรื่องยากที่จะสังเกตกลไก MIC ที่เกิดจากจุลินทรีย์ที่กัดกร่อนเหล่านี้ในสภาพแวดล้อมธรรมชาติ
การพัฒนาเทคโนโลยีการจัดลำดับดีเอ็นเอช่วยอำนวยความสะดวกในการศึกษาข้อมูลรายละเอียดของชุมชนจุลินทรีย์ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติและเทียม เช่น การจัดทำโปรไฟล์จุลินทรีย์ตามลำดับยีน 16S rRNA โดยใช้เครื่องจัดลำดับรุ่นใหม่ ได้ถูกใช้ในสาขาวิชานิเวศวิทยาจุลินทรีย์30,31 ,32 มีการตีพิมพ์ผลการศึกษา MIC จำนวนมากที่ให้รายละเอียดเกี่ยวกับชุมชนจุลินทรีย์ในดินและสภาพแวดล้อมทางทะเล13,33,34,35,36 นอกจาก SRB แล้ว ยังมีรายงานการเสริมสมรรถนะในแบคทีเรียที่ออกซิไดซ์ Fe(II) (FeOB) และแบคทีเรียที่ทำให้เกิดไนตริไฟเออร์ในตัวอย่างการกัดกร่อน เช่น FeOB เช่น Gallionella spp. และ Dechloromonas spp. และแบคทีเรียที่ทำให้เกิดไนตริไฟเออร์ เช่น Nitrospira spp. ในเหล็กที่มีคาร์บอนและทองแดงในสื่อดิน33 ในทำนองเดียวกัน ในสภาพแวดล้อมทางทะเล แบคทีเรียออกซิไดซ์เหล็กที่อยู่ในกลุ่ม Zetaproteobacteria และ Betaproteobacteria เติบโตอย่างรวดเร็วบนเหล็กกล้าคาร์บอน 36 เป็นเวลาหลายสัปดาห์ ข้อมูลเหล่านี้บ่งชี้ถึงการมีส่วนสนับสนุนของจุลินทรีย์เหล่านี้ต่อการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม ในการศึกษามากมาย ระยะเวลาและกลุ่มการทดลองยังมีจำกัด และมีการทราบเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับพลวัตของชุมชนจุลินทรีย์ระหว่างการกัดกร่อน
ที่นี่ เราตรวจสอบค่า MIC ของเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าโครเมียม เหล็กกล้าไร้สนิม และเหล็กหล่อโดยใช้การศึกษาการแช่ในสภาพแวดล้อมน้ำจืดที่มีออกซิเจนซึ่งมีประวัติเหตุการณ์ MIC ตัวอย่างถูกเก็บเมื่อ 1, 3, 6, 14 และ 22 เดือน และศึกษาอัตราการกัดกร่อนของโลหะและส่วนประกอบของจุลินทรีย์แต่ละชนิด ผลลัพธ์ของเราให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับพลวัตในระยะยาวของชุมชนจุลินทรีย์ระหว่างการกัดกร่อน
จากตารางที่ 1 จะเห็นได้ว่ามีการใช้โลหะ 9 ชนิดในการศึกษาครั้งนี้ โดยตัวอย่างโลหะแต่ละชนิดจำนวน 10 ตัวอย่างถูกจุ่มลงในสระน้ำจืด คุณภาพของน้ำที่ใช้ในกระบวนการมีดังนี้: Cl- 30 ppm, 20 mS m-1, Ca2+ 20 ppm, SiO2 20 ppm, ความขุ่น 1 ppm และ pH 7.4 ความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายในน้ำ (DO) ที่ด้านล่างของบันไดการสุ่มตัวอย่างอยู่ที่ประมาณ 8.2 ppm และอุณหภูมิของน้ำอยู่ระหว่าง 9 ถึง 23°C ตามฤดูกาล
ดังแสดงในรูปที่ 1 หลังจากแช่ในสภาพเหล็กหล่อ ASTM A283, ASTM A109 Condition #4/5, ASTM A179 และ ASTM A395 เป็นเวลา 1 เดือน พบว่ามีการกัดกร่อนสีน้ำตาลบนพื้นผิวเหล็กกล้าคาร์บอนในรูปแบบของการกัดกร่อนทั่วไป การสูญเสียน้ำหนักของชิ้นงานเหล่านี้เพิ่มขึ้นตามเวลา (ตารางเสริม 1) และอัตราการกัดกร่อนอยู่ที่ 0.13–0.16 มม. ต่อปี (รูปที่ 2) ในทำนองเดียวกัน การกัดกร่อนทั่วไปพบในเหล็กที่มีปริมาณโครเมียมต่ำ (1% และ 2.25%) โดยมีอัตราการกัดกร่อนประมาณ 0.13 มม./ปี (รูปที่ 1 และ 2) ในทางตรงกันข้าม เหล็กที่มีโครเมียม 9% จะแสดงการกัดกร่อนเฉพาะที่เกิดขึ้นในช่องว่างที่เกิดจากปะเก็น อัตราการกัดกร่อนของตัวอย่างนี้คือประมาณ 0.02 มม./ปี ซึ่งต่ำกว่าเหล็กที่มีการกัดกร่อนทั่วไปอย่างมาก ในทางตรงกันข้าม สเตนเลสชนิด 304 และ -316 ไม่ปรากฏการกัดกร่อนที่มองเห็นได้ โดยมีอัตราการกัดกร่อนโดยประมาณที่น้อยกว่า 0.001 มม. ต่อตารางเมตร ในทางตรงกันข้าม สเตนเลสชนิด 304 และ -316 ไม่ปรากฏการกัดกร่อนที่มองเห็นได้ โดยมีอัตราการเร่งโดยประมาณที่น้อยกว่า 0.001 มม. ต่อตารางเมตร Напротив, нержавеющие стали типов 304 и 316 не проявляют видимой коррозии, при этом расчетная скорость коррозии составляет <0,001 мм/год. ในทางตรงกันข้าม สแตนเลสประเภท 304 และ 316 ไม่มีการกัดกร่อนที่มองเห็นได้ โดยมีอัตราการกัดกร่อนโดยประมาณน้อยกว่า 0.001 มม./ปี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 скоростью коррозии <0,001 มมม/โกด. ในทางตรงกันข้าม เหล็กกล้าไร้สนิมประเภท 304 และ -316 ไม่แสดงการกัดกร่อนที่มองเห็นได้ โดยมีอัตราการกัดกร่อนตามการออกแบบที่น้อยกว่า 0.001 มม./ปี
ภาพที่แสดงเป็นภาพมหภาคของแต่ละตัวอย่าง (ความสูง 50 มม. × ความกว้าง 20 มม.) ก่อนและหลังการขจัดตะกรัน 1 เมตร 1 เดือน; 3 เมตร 3 เดือน; 6 เมตร 6 เดือน; 14 เมตร 14 เดือน; 22 เมตร 22 เดือน; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, สภาพ 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, เหล็ก 1% Cr; เหล็ก 3C, เหล็ก 2.25% Cr; เหล็ก 9C, เหล็ก 9% Cr; S6, สแตนเลส 316; S8, สแตนเลสประเภท 304
อัตราการกัดกร่อนคำนวณโดยใช้การสูญเสียน้ำหนักและเวลาในการแช่ S, ASTM A283, SP, ASTM A109, ชุบแข็ง 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, เหล็ก 1% Cr, 3C, เหล็ก 2.25% Cr, 9C, เหล็ก 9% Cr, S6, สแตนเลสชนิด 316; S8, สแตนเลสชนิด 304
รูปที่ 1 ยังแสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนของเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าโครเมียมต่ำ และเหล็กหล่อจะพัฒนาขึ้นอีกหลังจากแช่เป็นเวลา 3 เดือน อัตราการกัดกร่อนโดยรวมลดลงทีละน้อยเหลือ 0.07 ~ 0.08 มม./ปี หลังจากผ่านไป 22 เดือน (รูปที่ 2) นอกจากนี้ อัตราการกัดกร่อนของเหล็กกล้าโครเมียม 2.25% ยังต่ำกว่าชิ้นงานที่กัดกร่อนอื่นๆ เล็กน้อย ซึ่งบ่งชี้ว่าโครเมียมสามารถยับยั้งการกัดกร่อนได้ นอกจากการกัดกร่อนทั่วไปแล้ว ตามมาตรฐาน ASTM A179 ยังพบการกัดกร่อนเฉพาะที่หลังจากผ่านไป 22 เดือน โดยมีความลึกของการกัดกร่อนประมาณ 700 ไมโครเมตร (รูปที่ 3) อัตราการกัดกร่อนเฉพาะที่ซึ่งคำนวณโดยใช้ความลึกของการกัดกร่อนและระยะเวลาในการแช่คือ 0.38 มม./ปี ซึ่งเร็วกว่าการกัดกร่อนทั่วไปประมาณ 5 เท่า อัตราการกัดกร่อนของโลหะผสม ASTM A395 อาจประเมินต่ำเกินไป เนื่องจากผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนไม่สามารถขจัดตะกรันออกได้หมดหลังจากแช่น้ำเป็นเวลา 14 หรือ 22 เดือน อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างควรน้อยที่สุด นอกจากนี้ ยังพบหลุมเล็กๆ จำนวนมากในเหล็กโครเมียมต่ำที่กัดกร่อน
ภาพเต็ม (แถบมาตราส่วน: 10 มม.) และการกัดกร่อนเฉพาะจุด (แถบมาตราส่วน: 500 µm) ของ ASTM A179 และเหล็ก Cr 9% ที่ความลึกสูงสุดโดยใช้กล้องจุลทรรศน์เลเซอร์แบบดู 3 มิติ วงกลมสีแดงในภาพเต็มแสดงถึงการกัดกร่อนเฉพาะจุดที่วัดได้ ภาพเต็มของเหล็ก Cr 9% จากด้านหลังแสดงในรูปที่ 1
ดังแสดงในรูปที่ 2 สำหรับเหล็กที่มีโครเมียม 9% ไม่พบการกัดกร่อนภายใน 3-14 เดือน และอัตราการกัดกร่อนแทบจะเป็นศูนย์ อย่างไรก็ตาม พบการกัดกร่อนเฉพาะจุดหลังจาก 22 เดือน (รูปที่ 3) โดยมีอัตราการกัดกร่อน 0.04 มม./ปี ซึ่งคำนวณโดยใช้การสูญเสียน้ำหนัก ความลึกสูงสุดของการกัดกร่อนเฉพาะจุดคือ 1,260 ไมโครเมตร และอัตราการกัดกร่อนเฉพาะจุดที่ประมาณโดยใช้ความลึกของการกัดกร่อนและระยะเวลาการแช่ (22 เดือน) คือ 0.68 มม./ปี เนื่องจากไม่ทราบจุดที่แน่ชัดว่าการกัดกร่อนเริ่มต้นเมื่อใด อัตราการกัดกร่อนจึงอาจสูงกว่านี้
ในทางตรงกันข้าม ไม่พบการกัดกร่อนที่มองเห็นได้บนสเตนเลสสตีลแม้จะแช่ไว้เป็นเวลา 22 เดือน แม้ว่าจะสังเกตเห็นอนุภาคสีน้ำตาลจำนวนหนึ่งบนพื้นผิวก่อนการขจัดตะกรัน (รูปที่ 1) แต่อนุภาคเหล่านี้เกาะติดแน่นและไม่ใช่ผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อน เนื่องจากโลหะปรากฏขึ้นอีกครั้งบนพื้นผิวสเตนเลสสตีลหลังจากขจัดตะกรันออกไป อัตราการกัดกร่อนจึงแทบจะเป็นศูนย์
ได้มีการดำเนินการจัดลำดับแอมพลิคอนเพื่อทำความเข้าใจความแตกต่างและพลวัตของชุมชนจุลินทรีย์ในช่วงเวลาต่างๆ ในผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนและไบโอฟิล์มบนพื้นผิวโลหะ ในน้ำและตะกอน มีการรับข้อมูลทั้งหมด 4,160,012 รายการ โดยมีช่วงตั้งแต่ 31,328 ถึง 124,183 รายการ
ดัชนีแชนนอนของตัวอย่างน้ำที่เก็บจากแหล่งน้ำและบ่อน้ำมีช่วงตั้งแต่ 5.47 ถึง 7.45 (รูปที่ 4a) เนื่องจากน้ำแม่น้ำที่ผ่านการบำบัดถูกนำมาใช้เป็นน้ำเพื่อการอุตสาหกรรม ชุมชนจุลินทรีย์จึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตามฤดูกาล ในทางตรงกันข้าม ดัชนีแชนนอนของตัวอย่างตะกอนก้นแม่น้ำอยู่ที่ประมาณ 9 ซึ่งสูงกว่าดัชนีของตัวอย่างน้ำอย่างมีนัยสำคัญ ในทำนองเดียวกัน ตัวอย่างน้ำมีดัชนี Chao1 ที่คำนวณได้และหน่วยอนุกรมวิธานปฏิบัติการ (OTU) ที่สังเกตได้ต่ำกว่าตัวอย่างตะกอน (รูปที่ 4b, c) ความแตกต่างเหล่านี้มีความสำคัญทางสถิติ (การทดสอบ Tukey-Kramer; ค่า p < 0.01, รูปที่ 4d) ซึ่งบ่งชี้ว่าชุมชนจุลินทรีย์ในตัวอย่างตะกอนมีความซับซ้อนมากกว่าชุมชนจุลินทรีย์ในตัวอย่างน้ำ ความแตกต่างเหล่านี้มีความสำคัญทางสถิติ (การทดสอบ Tukey-Kramer; ค่า p < 0.01, รูปที่ 4d) ซึ่งบ่งชี้ว่าชุมชนจุลินทรีย์ในตัวอย่างตะกอนมีความซับซ้อนมากกว่าในตัวอย่างน้ำ Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), что указывает на то, что микробные сообщества в образцах донных отложений более сложны, чем в образцах воды. ความแตกต่างเหล่านี้มีความสำคัญทางสถิติ (การทดสอบ Tukey-Kramer; ค่า p <0.01, รูปที่ 4d) ซึ่งบ่งชี้ว่าชุมชนจุลินทรีย์ในตัวอย่างตะกอนมีความซับซ้อนมากกว่าในตัวอย่างน้ำ这些差异具有统计学意义（Tukey-Kramer 检验;p 值< 0.01，上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 ， 上 4d） 表明 沉积物样本 中 的 微生物 中 中 的群落更。。。。。。。。。 Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, рис. 4d), что позволяет предположить, что микробные сообщества в образцах донных отложений были более сложными, чем в образцах воды. ความแตกต่างเหล่านี้มีความสำคัญทางสถิติ (การทดสอบ Tukey-Kramer; ค่า p <0.01, รูปที่ 4d) แสดงให้เห็นว่าชุมชนจุลินทรีย์ในตัวอย่างตะกอนมีความซับซ้อนมากกว่าในตัวอย่างน้ำเนื่องจากน้ำในแอ่งน้ำล้นจะมีการหมุนเวียนอย่างต่อเนื่อง และตะกอนจะตกตะกอนอยู่ที่ก้นแอ่งโดยไม่มีการรบกวนทางกล ความแตกต่างในความหลากหลายของจุลินทรีย์นี้ควรสะท้อนถึงระบบนิเวศในแอ่งน้ำ
ดัชนี Shannon, หน่วยอนุกรมวิธานปฏิบัติการที่สังเกต (OTU) และดัชนีการดูดซับ Chao1 (n = 6) และแอ่ง (n = 5) น้ำตะกอน (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) และ 9% (9 C: n = 5) เหล็กกล้า Cr เช่นเดียวกับเหล็กกล้าไร้สนิมชนิด 316 (S6: n = 5) และ -304 (S8: n = 5) แสดงเป็นแผนภูมิกล่องและแผนภูมิหนวด d ค่า p สำหรับดัชนี Shannon และ Chao1 ที่ได้จากการใช้ ANOVA และการทดสอบการเปรียบเทียบหลายแบบของ Tukey-Kramer พื้นหลังสีแดงแสดงถึงคู่ที่มีค่า p น้อยกว่า 0.05 พื้นหลังสีแดงแสดงถึงคู่ที่มีค่า p น้อยกว่า 0.05 Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. พื้นหลังสีแดงแสดงถึงคู่ที่มีค่า p น้อยกว่า 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. พื้นหลังสีแดงแสดงถึงคู่ที่มีค่า p น้อยกว่า0.05เส้นตรงกลางกล่อง ด้านบนและด้านล่างของกล่อง และหนวดแสดงถึงค่ามัธยฐาน ค่าเปอร์เซ็นไทล์ที่ 25 และ 75 และค่าต่ำสุดและค่าสูงสุดตามลำดับ
ดัชนีแชนนอนสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าโครเมียมต่ำ และเหล็กหล่อ มีลักษณะคล้ายกับดัชนีสำหรับตัวอย่างน้ำ (รูปที่ 4a) ในทางตรงกันข้าม ดัชนีแชนนอนของตัวอย่างสแตนเลสมีค่าสูงกว่าดัชนีของเหล็กที่กัดกร่อนอย่างมีนัยสำคัญ (ค่า p < 0.05 รูปที่ 4d) และใกล้เคียงกับดัชนีของตะกอน ในทางตรงกันข้าม ดัชนีแชนนอนของตัวอย่างสแตนเลสมีค่าสูงกว่าดัชนีของเหล็กที่กัดกร่อนอย่างมีนัยสำคัญ (ค่า p < 0.05 รูปที่ 4d) และใกล้เคียงกับดัชนีของตะกอน Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у корродированных сталей (значения p) <0,05, рис. 4d), и аналогичны индексам отложений. ในทางตรงกันข้าม ดัชนีแชนนอนของตัวอย่างสแตนเลสจะสูงกว่าดัชนีของเหล็กที่ถูกกัดกร่อนอย่างมีนัยสำคัญ (ค่า p < 0.05, รูปที่ 4d) และมีความคล้ายคลึงกับดัชนีการสะสม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，上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，上4d），与沉积物〸 Напротив, индекс Шеннона образцов из нержавеющей стали был значительно выше, чем у корродированной стали (значение p <0,05, рис. 4d), как и у отложений. ในทางตรงกันข้าม ดัชนีแชนนอนของตัวอย่างสแตนเลสมีค่าสูงกว่าดัชนีแชนนอนของเหล็กที่ถูกกัดกร่อนอย่างมีนัยสำคัญ (ค่า p < 0.05, รูปที่ 4d) เช่นเดียวกับการสะสมในทางตรงกันข้าม ดัชนีแชนนอนสำหรับเหล็กที่มีโครเมียม 9% อยู่ในช่วง 6.95 ถึง 9.65 ค่าเหล่านี้สูงกว่ามากในตัวอย่างที่ไม่กัดกร่อนที่ 1 และ 3 เดือน เมื่อเทียบกับในตัวอย่างที่ถูกกัดกร่อนที่ 6, 14 และ 22 เดือน (รูปที่ 4a) นอกจากนี้ ดัชนี Chao1 และ OTU ที่สังเกตได้ของเหล็ก 9% Cr มีค่าสูงกว่าดัชนีของเหล็กที่เกิดการกัดกร่อนและตัวอย่างน้ำ และต่ำกว่าดัชนีของเหล็กที่ไม่เกิดการกัดกร่อนและตัวอย่างตะกอน (รูปที่ 4b, c) และความแตกต่างก็มีความสำคัญทางสถิติ (ค่า p < 0.01, รูปที่ 4d) นอกจากนี้ ดัชนี Chao1 และ OTU ที่สังเกตได้ของเหล็ก 9% Cr มีค่าสูงกว่าดัชนีของเหล็กที่เกิดการกัดกร่อนและตัวอย่างน้ำ และต่ำกว่าดัชนีของเหล็กที่ไม่เกิดการกัดกร่อนและตัวอย่างตะกอน (รูปที่ 4b, c) และความแตกต่างก็มีความสำคัญทางสถิติ (ค่า p < 0.01, รูปที่ 4d)นอกจากนี้ ค่า Chao1 และ OTU ที่สังเกตได้ของเหล็กที่มีโครเมียม 9% สูงกว่าค่า OTU ของเหล็กที่มีการกัดกร่อนและมีน้ำ และต่ำกว่าค่า OTU ของเหล็กที่ไม่กัดกร่อนและมีตะกอน (รูปที่ 4b, c) และความแตกต่างก็มีความสำคัญทางสถิติด้วย(p-значения <0,01, рис. 4d) (ค่า p <0.01, รูปที่ 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（上4b，c），差异具有统计学意义（p 值< 0.01，รูปภาพ4d）。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 （ภาพ 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0.01 ภาพพื้นหลัง ภาพพื้นหลังภาพ Кроме того, индекс Chao1 и наблюдаемые OTU стали с содержанием 9 % Cr были выше, чем у корродированных и водных образцов, и ниже, чем у некорродированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), а разница была статистически значимой (p- значение < 0,01, рис. 4ก) นอกจากนี้ ดัชนี Chao1 และ OTU ที่สังเกตได้ของเหล็ก 9% Cr สูงกว่าดัชนีของตัวอย่างที่กัดกร่อนและมีน้ำ และต่ำกว่าดัชนีของตัวอย่างที่ไม่กัดกร่อนและมีตะกอน (รูปที่ 4b,c) และความแตกต่างก็มีความสำคัญทางสถิติ (ค่า p < 0.01, รูปที่ 4d)ผลลัพธ์เหล่านี้บ่งชี้ว่าความหลากหลายของจุลินทรีย์ในผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนต่ำกว่าในไบโอฟิล์มบนโลหะที่ไม่กัดกร่อน
รูปที่ 5a แสดงกราฟการวิเคราะห์พิกัดหลัก (PCoA) โดยอิงตามระยะทางที่ไม่ได้ถ่วงน้ำหนักของ UniFrac สำหรับตัวอย่างทั้งหมด โดยสังเกตพบคลัสเตอร์หลักสามคลัสเตอร์ ชุมชนจุลินทรีย์ในตัวอย่างน้ำมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญจากชุมชนอื่น ชุมชนจุลินทรีย์ในตะกอนยังรวมถึงชุมชนสเตนเลสสตีลด้วย ในขณะที่ชุมชนจุลินทรีย์เหล่านี้พบได้ทั่วไปในตัวอย่างการกัดกร่อน ในทางตรงกันข้าม แผนที่เหล็กที่มีโครเมียม 9% แบ่งออกเป็นคลัสเตอร์ที่ไม่กัดกร่อนและคลัสเตอร์ที่กัดกร่อน ดังนั้น ชุมชนจุลินทรีย์บนพื้นผิวโลหะและผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนจึงแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากชุมชนจุลินทรีย์ในน้ำ
กราฟการวิเคราะห์พิกัดหลัก (PCoA) อิงตามระยะทาง UniFrac ที่ไม่ได้ถ่วงน้ำหนักในตัวอย่างทั้งหมด (a) น้ำ (b) และโลหะ (c) วงกลมจะเน้นที่แต่ละกลุ่ม เส้นทางจะแสดงด้วยเส้นที่เชื่อมช่วงเวลาการสุ่มตัวอย่างแบบอนุกรม 1 เมตร 1 เดือน 3 เมตร 3 เดือน 6 ​​เมตร 6 เดือน 14 เมตร 14 เดือน 22 เมตร 22 เดือน S, ASTM A283; SP, ASTM A109, สภาพ 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, เหล็ก 1% Cr; เหล็ก 3C, เหล็ก 2.25% Cr; เหล็ก 9C, เหล็ก 9% Cr; S6, สแตนเลส 316; S8, สแตนเลสประเภท 304
เมื่อจัดเรียงตามลำดับเวลา กราฟ PCoA ของตัวอย่างน้ำจะจัดเรียงเป็นวงกลม (รูปที่ 5b) การเปลี่ยนแปลงของวงจรนี้อาจสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล
นอกจากนี้ ยังพบเพียงคลัสเตอร์สองคลัสเตอร์ (กัดกร่อนและไม่กัดกร่อน) บนกราฟ PCoA ของตัวอย่างโลหะ ซึ่ง (ยกเว้นเหล็กโครเมียม 9%) การเปลี่ยนแปลงของชุมชนจุลินทรีย์จาก 1 เดือนเป็น 22 เดือนก็สังเกตได้เช่นกัน (รูปที่ 5c) นอกจากนี้ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในตัวอย่างกัดกร่อนมีมากกว่าในตัวอย่างที่ไม่กัดกร่อน จึงมีความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงในชุมชนจุลินทรีย์และความก้าวหน้าของการกัดกร่อน ในตัวอย่างเหล็กที่มีโครเมียม 9% พบชุมชนจุลินทรีย์สองประเภท ได้แก่ จุดที่ 1 และ 6 เดือน ซึ่งอยู่ใกล้กับสเตนเลสสตีล และจุดอื่นๆ (3, 14 และ 22 เดือน) ซึ่งอยู่ใกล้กับเหล็กที่กัดกร่อน 1 เดือนและคูปองที่ใช้สำหรับการสกัด DNA ที่ 6 เดือนไม่กัดกร่อน ในขณะที่คูปองที่ 3, 14 และ 22 เดือนกัดกร่อน (รูปเสริม 1) ดังนั้น ชุมชนจุลินทรีย์ในตัวอย่างที่ถูกกัดกร่อนจึงแตกต่างไปจากชุมชนจุลินทรีย์ในน้ำ ตะกอน และตัวอย่างที่ไม่กัดกร่อน และเปลี่ยนแปลงไปตามความคืบหน้าของการกัดกร่อน
ประเภทหลักของชุมชนจุลินทรีย์ที่สังเกตพบในตัวอย่างน้ำ ได้แก่ โปรตีโอแบคทีเรีย (30.1–73.5%) แบคทีเรีย Bacteroidetes (6.3–48.6%) แบคทีเรีย Planctomycetota (0.4–19.6%) และแบคทีเรีย Actinobacteria (0–17.7%) โดยความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของแบคทีเรียเหล่านี้แตกต่างกันไปในแต่ละตัวอย่าง (รูปที่ 6) ตัวอย่างเช่น ความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของแบคทีเรีย Bacteroidetes ในน้ำบ่อสูงกว่าในน้ำที่แยกจากน้ำ ความแตกต่างนี้อาจได้รับอิทธิพลจากระยะเวลาที่น้ำอยู่ในถังพักน้ำล้น แบคทีเรียประเภทเหล่านี้ยังพบในตัวอย่างตะกอนก้นบ่อด้วย แต่ความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของแบคทีเรียเหล่านี้แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญจากตัวอย่างน้ำ นอกจากนี้ ปริมาณสัมพัทธ์ของแบคทีเรีย Acidobacteriota (8.7–13.0%) แบคทีเรีย Chloroflexi (8.1–10.2%) แบคทีเรีย Nitrospirota (4.2–4.4%) และแบคทีเรีย Desulfobacterota (1.5–4.4%) %) สูงกว่าในตัวอย่างน้ำ เนื่องจาก Desulfobacterota เกือบทั้งหมดเป็น SRB37 สภาพแวดล้อมในตะกอนจึงต้องเป็นแบบไม่มีออกซิเจน แม้ว่า Desulfobacterota อาจมีอิทธิพลต่อการกัดกร่อน แต่ความเสี่ยงน่าจะต่ำมาก เนื่องจากความอุดมสมบูรณ์สัมพันธ์ในน้ำสระว่ายน้ำน้อยกว่า 0.04% แม้ว่า Desulfobacterota อาจมีอิทธิพลต่อการกัดกร่อน แต่ความเสี่ยงน่าจะต่ำมาก เนื่องจากความอุดมสมบูรณ์สัมพันธ์ในน้ำสระว่ายน้ำน้อยกว่า 0.04% хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск дольное быть чрезвычайно низким, поскольку их относительное содержание воде бассейна составляет <0,04%. แม้ว่า Desulfobacterota อาจมีผลต่อการกัดกร่อน แต่ความเสี่ยงน่าจะต่ำมาก เนื่องจากปริมาณสัมพันธ์ในน้ำสระว่ายน้ำคือ <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%。 Риск должен быть крайне низким, поскольку их относительное содержание в воде бассейна составляет <0,04%. แม้ว่าสารประเภท Desulfobacillus จะส่งผลต่อการกัดกร่อนได้ แต่ความเสี่ยงนั้นน่าจะต่ำมาก เนื่องจากปริมาณสัมพันธ์ในน้ำสระว่ายน้ำนั้นน้อยกว่า 0.04%
RW และ Air เป็นตัวอย่างน้ำจากแหล่งรับน้ำและแอ่งตามลำดับ ตะกอน-C, -E, -W เป็นตัวอย่างตะกอนที่เก็บจากจุดศูนย์กลางของก้นแอ่ง รวมถึงจากด้านตะวันออกและตะวันตก 1 เมตร 1 เดือน; 3 เมตร 3 เดือน; 6 เมตร 6 เดือน; 14 เมตร 14 เดือน; 22 เมตร 22 เดือน; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, สภาพ 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, เหล็ก 1% Cr; เหล็ก 3C, เหล็ก 2.25% Cr; เหล็ก 9C, เหล็ก 9% Cr; S6, สแตนเลส 316; S8, สแตนเลสประเภท 304
ในระดับสกุล พบแบคทีเรียที่ยังไม่จำแนกประเภทที่อยู่ในวงศ์ Trichomonadaceae เช่นเดียวกับ Neosphingosine, Pseudomonas และ Flavobacterium ในสัดส่วนที่สูงขึ้นเล็กน้อย (6–19%) ในทุกฤดูกาล ในฐานะองค์ประกอบหลักรอง สัดส่วนของแบคทีเรียเหล่านี้แตกต่างกันไป (รูปที่ 1) . 7a และ b) ในสาขาของแม่น้ำ มีแบคทีเรีย Flavobacterium, Pseudovibrio และ Rhodoferrobacter ในปริมาณที่มากกว่าในฤดูหนาวเท่านั้น ในทำนองเดียวกัน พบแบคทีเรีย Pseudovibrio และ Flavobacterium ในปริมาณที่สูงขึ้นในน้ำฤดูหนาวของแอ่งน้ำ ดังนั้น ชุมชนจุลินทรีย์ในตัวอย่างน้ำจึงแตกต่างกันไปตามฤดูกาล แต่ไม่ได้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงในช่วงระยะเวลาการศึกษา
a น้ำบริโภค b น้ำสระว่ายน้ำ c ASTM A283, d ASTM A109 อุณหภูมิ #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2.25% Cr และ i 9% Cr เหล็กกล้า Type-316 และสเตนเลส K-304
โปรตีโอแบคทีเรียเป็นองค์ประกอบหลักในทุกตัวอย่าง แต่ความอุดมสมบูรณ์สัมพันธ์ของโปรตีโอแบคทีเรียในตัวอย่างที่ถูกกัดกร่อนลดลงเมื่อการกัดกร่อนดำเนินไป (รูปที่ 6) ในตัวอย่าง ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 และ 1% และ 2.25% Cr ความอุดมสมบูรณ์สัมพันธ์ของโปรตีโอแบคทีเรียลดลงจาก 89.1%, 85.9%, 89.6%, 79.5%, 84.8%, 83.8% เป็น 43.3%, 52.2%, 50.0%, 41.9%, 33.8% และ 31.3% ตามลำดับ ในทางตรงกันข้าม ความอุดมสมบูรณ์สัมพันธ์ของ Desulfobacterota จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจาก <0.1% เป็น 12.5–45.9% เมื่อการกัดกร่อนดำเนินไป ในทางตรงกันข้าม ความอุดมสมบูรณ์สัมพันธ์ของ Desulfobacterota จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจาก <0.1% เป็น 12.5–45.9% เมื่อการกัดกร่อนดำเนินไป ตัวอย่างเช่น относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% до 12,5–45,9% по мере развития коррозии. ในทางตรงกันข้าม ความอุดมสมบูรณ์สัมพันธ์ของ Desulfobacterota จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจาก <0.1% เป็น 12.5–45.9% ขณะที่การกัดกร่อนดำเนินไป相反，随着腐蚀的进ส่วนขยาย，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ส่วนขยาย，脱硫杆菌的相对丰度从<0.1% ตัวอย่างเช่น относительная численность Desulfobacillus постепенно увеличивалась с <0,1% до 12,5–45,9% по мере развития коррозии. ในทางตรงกันข้าม ความอุดมสมบูรณ์สัมพันธ์ของ Desulfobacillus เพิ่มขึ้นทีละน้อยจาก <0.1% เป็น 12.5–45.9% เมื่อการกัดกร่อนดำเนินไปดังนั้น เมื่อการกัดกร่อนดำเนินไป Proteobactereira จะถูกแทนที่ด้วย Desulfobacterota
ในทางตรงกันข้าม ไบโอฟิล์มบนสเตนเลสสตีลที่ไม่ถูกกัดกร่อนจะมีแบคทีเรียชนิดต่างๆ ในสัดส่วนที่เท่ากัน ได้แก่ โปรตีโอแบคทีเรีย (29.4–34.1%) แพลงค์โตไมซีโตต้า (11.7–18.8%) ไนโตรสไปโรต้า (2.9–20.9%) แอซิโดแบคทีเรีย (8.6–18.8%) แบคเทอรอยโดต้า (3.1–9.2%) และคลอโรเฟล็กซี (2.1–8.8%) พบว่าสัดส่วนของไนโตรสไปโรต้าในตัวอย่างสเตนเลสสตีลเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ (รูปที่ 6) อัตราส่วนเหล่านี้ใกล้เคียงกับอัตราส่วนในตัวอย่างตะกอน ซึ่งสอดคล้องกับกราฟ PCoA ที่แสดงในรูปที่ 5a
ในตัวอย่างเหล็กที่มีโครเมียม 9% พบว่ามีชุมชนจุลินทรีย์ 2 ประเภท คือ ชุมชนจุลินทรีย์อายุ 1 เดือนและ 6 เดือน ซึ่งคล้ายคลึงกับชุมชนจุลินทรีย์ในตัวอย่างตะกอนก้นทะเล ในขณะที่สัดส่วนของโปรติโอแบคทีเรียในตัวอย่างการกัดกร่อน 3, 14 และ 22 เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ ชุมชนจุลินทรีย์ทั้งสองกลุ่มในตัวอย่างเหล็กที่มีโครเมียม 9% ยังสอดคล้องกับคลัสเตอร์แบบแยกในแปลง PCoA ที่แสดงในรูปที่ 5c อีกด้วย
ในระดับสกุล พบ OTU มากกว่า 2,000 ตัวที่ประกอบด้วยแบคทีเรียและอาร์เคียที่ไม่ได้รับการกำหนด ในระดับสกุล พบ OTU มากกว่า 2,000 ตัวที่ประกอบด้วยแบคทีเรียและอาร์เคียที่ไม่ได้รับการกำหนดในระดับสกุล พบว่ามี OTU มากกว่า 2,000 ตัวที่มีแบคทีเรียและอาร์เคียที่ไม่สามารถระบุชนิดได้ในระดับสกุล พบ OTU มากกว่า 2,000 แห่งที่มีแบคทีเรียและอาร์เคียที่ไม่ระบุชนิด ในจำนวนนี้ เราเน้นที่ OTU จำนวน 10 แห่งที่มีประชากรจำนวนมากในแต่ละตัวอย่าง ซึ่งครอบคลุม 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% และ 21.8-45.1% ใน ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, เหล็กกล้า Cr 1%, 2.25% และ 9% และเหล็กกล้าไร้สนิมประเภท 316 และ -304
พบว่าโมโนลิธที่ผ่านการดีคลอรีเนตซึ่งมีคุณสมบัติออกซิไดซ์ Fe(II) มีปริมาณค่อนข้างสูงในตัวอย่างการกัดกร่อน เช่น ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 และเหล็กที่มีโครเมียม 1% และ 2.25% ในระยะเริ่มต้นของการกัดกร่อน (1 เดือนและ 3 เดือน รูปที่ 7c-h) สัดส่วนของดีคลอโรโมนัสลดลงเมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งสอดคล้องกับการลดลงของโปรตีโอแบคทีเรีย (รูปที่ 6) นอกจากนี้ สัดส่วนของ Dechloromonas ในไบโอฟิล์มของตัวอย่างที่ไม่กัดกร่อนนั้นน้อยกว่า 1% นอกจากนี้ สัดส่วนของ Dechloromonas ในไบโอฟิล์มของตัวอย่างที่ไม่กัดกร่อนนั้นน้อยกว่า 1% Кроме того, доля Dechloromonas в биопленках на некорродированных образцах составляет <1%. นอกจากนี้ สัดส่วนของ Dechloromonas ในไบโอฟิล์มบนตัวอย่างที่ไม่กัดกร่อนคือ น้อยกว่า 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%. นอกจากนี้ สัดส่วนของ Dechloromonas ในไบโอฟิล์มของตัวอย่างที่ไม่กัดกร่อนยังน้อยกว่า 1%ดังนั้น ในบรรดาผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อน Dechloromonas จึงมีความเข้มข้นอย่างมากในระยะเริ่มต้นของการกัดกร่อน
ในทางตรงกันข้าม ใน ASTM A179, ASTM A109 ที่อบชุบด้วย #4/5, ASTM A179, ASTM A395 และเหล็กที่มีโครเมียม 1% และ 2.25% สัดส่วนของชนิด SRB Desulfovibrio เพิ่มขึ้นในที่สุดหลังจาก 14 และ 22 เดือน (รูปที่ 7c–h) Desulfofibrion มีค่าต่ำมากหรือไม่พบในระยะเริ่มต้นของการกัดกร่อนในตัวอย่างน้ำ (รูปที่ 7a, b) และในไบโอฟิล์มที่ไม่กัดกร่อน (รูปที่ 7j, j) สิ่งนี้บ่งชี้ได้อย่างชัดเจนว่า Desulfovibrio ชอบสภาพแวดล้อมของผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนที่เกิดขึ้น แม้ว่าจะไม่ส่งผลต่อการกัดกร่อนในระยะเริ่มต้นก็ตาม
แบคทีเรียที่ลด Fe(III) (RRB) เช่น Geobacter และ Geothrix พบในผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนในระยะกลางของการกัดกร่อน (6 และ 14 เดือน) แต่สัดส่วนของระยะปลาย (22 เดือน) ของการกัดกร่อนนั้นสูงกว่าในแบคทีเรียเหล่านี้ ค่อนข้างต่ำ (รูปที่ 7c) สกุล Sideroxydans ที่มีคุณสมบัติออกซิเดชันของ Fe(II) แสดงพฤติกรรมที่คล้ายกัน (รูปที่ 7f) ดังนั้นสัดส่วนของ FeOB, IRB และ SRB จึงสูงกว่าในตัวอย่างที่กัดกร่อนเท่านั้น ซึ่งบ่งชี้ได้อย่างชัดเจนว่าการเปลี่ยนแปลงในชุมชนจุลินทรีย์เหล่านี้มีความเกี่ยวข้องกับความก้าวหน้าของการกัดกร่อน
ในเหล็กที่มีโครเมียม 9% กัดกร่อนหลังจาก 3, 14 และ 22 เดือน พบว่ามีสมาชิกในตระกูล Beggiatoacea ในสัดส่วนที่สูงขึ้น (8.5–19.6%) ซึ่งสามารถแสดงคุณสมบัติออกซิไดซ์ด้วยซัลเฟอร์ และพบไซเดอรอกซิแดน (8.4–13.7%) (รูปที่ 1) ) 7i) นอกจากนี้ ยังพบ Thiomonas ซึ่งเป็นแบคทีเรียออกซิไดซ์ด้วยซัลเฟอร์ (SOB) ในจำนวนที่สูงขึ้น (3.4% และ 8.8%) ที่ 3 และ 14 เดือน ในทางกลับกัน พบแบคทีเรียไนเตรตที่ลดไนเตรตอย่างไนโตรสไปรา (12.9%) ในตัวอย่างที่ยังไม่กัดกร่อนอายุ 6 เดือน นอกจากนี้ ยังพบไนโตรสไปราในสัดส่วนที่เพิ่มขึ้นในไบโอฟิล์มบนสแตนเลสหลังจากการจุ่ม (รูปที่ 7j,k) ดังนั้น ชุมชนจุลินทรีย์ของเหล็กกล้าโครเมียม 9% ที่ไม่กัดกร่อนอายุ 1 และ 6 เดือนจึงคล้ายคลึงกับชุมชนจุลินทรีย์ในไบโอฟิล์มสเตนเลส นอกจากนี้ ชุมชนจุลินทรีย์ของเหล็กกล้าโครเมียม 9% ที่เกิดการกัดกร่อนเมื่ออายุ 3, 14 และ 22 เดือนยังแตกต่างจากผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนของเหล็กกล้าคาร์บอนและโครเมียมต่ำและเหล็กหล่ออีกด้วย
การกัดกร่อนมักจะเกิดขึ้นในน้ำจืดช้ากว่าน้ำทะเลเนื่องจากความเข้มข้นของไอออนคลอไรด์ส่งผลต่อการกัดกร่อนของโลหะ อย่างไรก็ตาม สเตนเลสบางชนิดอาจกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมน้ำจืด38,39 นอกจากนี้ MIC ถูกสงสัยในตอนแรกเนื่องจากพบวัสดุกัดกร่อนในสระน้ำจืดที่ใช้ในการศึกษานี้ก่อนหน้านี้ ในการศึกษาการแช่ในระยะยาว พบการกัดกร่อนในรูปแบบต่างๆ ชุมชนจุลินทรีย์สามประเภท และการเปลี่ยนแปลงของชุมชนจุลินทรีย์ในผลิตภัณฑ์กัดกร่อน
น้ำจืดที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้เป็นถังปิดสำหรับน้ำเทคนิคที่นำมาจากแม่น้ำที่มีองค์ประกอบทางเคมีที่ค่อนข้างเสถียรและอุณหภูมิของน้ำที่เปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลตั้งแต่ 9 ถึง 23 °C ดังนั้นความผันผวนตามฤดูกาลของชุมชนจุลินทรีย์ในตัวอย่างน้ำอาจเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ นอกจากนี้ ชุมชนจุลินทรีย์ในน้ำในสระก็ค่อนข้างแตกต่างจากในน้ำที่ป้อนเข้า (รูปที่ 5b) น้ำในสระจะถูกแทนที่อย่างต่อเนื่องเนื่องจากน้ำล้น ดังนั้น DO จึงยังคงอยู่ที่ ~8.2 ppm แม้จะอยู่ที่ความลึกปานกลางระหว่างผิวอ่างและก้นอ่าง ในทางตรงกันข้าม สภาพแวดล้อมของตะกอนควรเป็นแบบไม่มีอากาศ เนื่องจากตะกอนจะตกตะกอนและยังคงอยู่ที่ก้นอ่างเก็บน้ำ และจุลินทรีย์ในตะกอน (เช่น CRP) ก็ควรแตกต่างจากจุลินทรีย์ในน้ำเช่นกัน (รูปที่ 6) เนื่องจากคูปองในสระอยู่ห่างจากตะกอนมากขึ้น จึงสัมผัสกับน้ำจืดได้เฉพาะในระหว่างการศึกษาการแช่ในสภาวะที่มีอากาศเท่านั้น
การกัดกร่อนโดยทั่วไปเกิดขึ้นในเหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าโครเมียมต่ำ และเหล็กหล่อในสภาพแวดล้อมน้ำจืด (รูปที่ 1) เนื่องจากวัสดุเหล่านี้ไม่ทนต่อการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม อัตราการกัดกร่อน (0.13 มม. ต่อปี) ภายใต้สภาวะน้ำจืดที่ไม่มีสิ่งมีชีวิตนั้นสูงกว่าในงานวิจัยก่อนหน้านี้40 (0.04 มม. ต่อปี) และเทียบได้กับอัตราการกัดกร่อน (0.02–0.76 มม. ต่อปี) เมื่อมีจุลินทรีย์อยู่ 1) คล้ายกับสภาวะน้ำจืด40,41,42 อัตราการกัดกร่อนที่เร่งขึ้นนี้เป็นลักษณะเฉพาะของ MIC
นอกจากนี้ หลังจากแช่ไว้เป็นเวลา 22 เดือน พบว่าโลหะหลายชนิดเกิดการกัดกร่อนเฉพาะจุดภายใต้ผลิตภัณฑ์การกัดกร่อน (รูปที่ 3) โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อัตราการกัดกร่อนเฉพาะจุดที่สังเกตได้ใน ASTM A179 เร็วกว่าการกัดกร่อนทั่วไปประมาณ 5 เท่า นอกจากนี้ ยังพบการกัดกร่อนรูปแบบผิดปกติและอัตราการกัดกร่อนที่เร่งขึ้นนี้ในการกัดกร่อนที่เกิดขึ้นกับวัตถุเดียวกันด้วย ดังนั้น การแช่ที่ทำในการศึกษานี้จึงสะท้อนถึงการกัดกร่อนในทางปฏิบัติ
ในบรรดาโลหะที่ศึกษา เหล็กกล้าที่มีโครเมียม 9% แสดงให้เห็นการกัดกร่อนที่รุนแรงที่สุด โดยมีความลึกของการกัดกร่อนที่ >1.2 มม. ซึ่งน่าจะเป็นระดับ MIC เนื่องจากการกัดกร่อนที่เร่งขึ้นและการกัดกร่อนในรูปแบบที่ผิดปกติ ในบรรดาโลหะที่ศึกษา เหล็กกล้าที่มีโครเมียม 9% แสดงให้เห็นการกัดกร่อนที่รุนแรงที่สุด โดยมีความลึกของการกัดกร่อนที่ >1.2 มม. ซึ่งน่าจะเป็นระดับ MIC เนื่องจากการกัดกร่อนที่เร่งขึ้นและการกัดกร่อนในรูปแบบที่ผิดปกติ Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глубиной коррозии> 1,2 мм, что, вероятно, является МИК из-за ускоренной коррозии и аномальной формы коррозии. ในบรรดาโลหะที่ตรวจสอบ เหล็กที่มีโครเมียม 9% แสดงให้เห็นการกัดกร่อนรุนแรงที่สุด โดยมีความลึกของการกัดกร่อนมากกว่า 1.2 มม. ซึ่งน่าจะเป็นค่า MIC เนื่องมาจากการกัดกร่อนที่เร่งตัวขึ้นและการกัดกร่อนในรูปแบบที่ผิดปกติอยู่ที่所研究的金属中，9% Cr 钢的腐蚀最为严重，腐蚀深度>1.2 มม.，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 коррози >1,2 мм, скорее всего, МИК из-за ускоренных и аномальных форм коррозии. ในบรรดาโลหะที่ศึกษา เหล็กที่มีโครเมียม 9% เกิดการกัดกร่อนรุนแรงที่สุด โดยมีความลึกของการกัดกร่อนมากกว่า 1.2 มม. ซึ่งมีแนวโน้มสูงสุดเป็นประเภท MIC เนื่องมาจากการกัดกร่อนที่เร่งตัวขึ้นและในรูปแบบที่ผิดปกติเนื่องจากเหล็กกล้าที่มีโครเมียม 9% ถูกใช้ในงานที่อุณหภูมิสูง จึงมีการศึกษาพฤติกรรมการกัดกร่อนของเหล็กกล้าดังกล่าวมาก่อนแล้ว43,44 แต่ยังไม่มีการรายงานค่า MIC สำหรับโลหะชนิดนี้มาก่อน เนื่องจากจุลินทรีย์จำนวนมาก ยกเว้นพวกไฮเปอร์เทอร์โมไฟล์ จะไม่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (>100 °C) ดังนั้น MIC ในเหล็กที่มีโครเมียม 9% จึงอาจไม่ต้องสนใจในกรณีดังกล่าว เนื่องจากจุลินทรีย์จำนวนมาก ยกเว้นพวกไฮเปอร์เทอร์โมไฟล์ จะไม่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (>100 °C) ดังนั้น จึงอาจละเลยค่า MIC ในเหล็กที่มีโครเมียม 9% ในกรณีดังกล่าว МИК в стали с 9% Cr в таких случаях можно не учитывать. เนื่องจากจุลินทรีย์หลายชนิด ยกเว้นพวกไฮเปอร์เทอร์โมไฟล์ จะไม่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง (>100°C) ดังนั้น จึงสามารถละเลยค่า MIC ในเหล็กที่มีโครเมียม 9% ได้ในกรณีดังกล่าว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. โครเมียม 9% (>100 °C) Поскольку многие микроорганизмы, кроме гипертермофилов, не проявляют активности в высокотемпературных средах (>100 °С), МПК в стали с 9% Cr в данном случае можно не учитывать. เนื่องจากจุลินทรีย์หลายชนิด ยกเว้นพวกไฮเปอร์เทอร์โมไฟล์ ไม่แสดงกิจกรรมในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิสูง (>100 °C) จึงสามารถละเว้น MIC ในเหล็กที่มีโครเมียม 9% ในกรณีนี้ได้อย่างไรก็ตาม เมื่อใช้เหล็กกล้า 9% Cr ในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิปานกลาง จะต้องมีการใช้มาตรการต่างๆ เพื่อลด MIC
มีการสังเกตเห็นชุมชนจุลินทรีย์ต่างๆ และการเปลี่ยนแปลงในตะกอนของวัสดุที่ไม่กัดกร่อนและในผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนในไบโอฟิล์มเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำ นอกเหนือจากการกัดกร่อนที่เร่งขึ้น (รูปที่ 5-7) ซึ่งบ่งชี้ได้อย่างชัดเจนว่าการกัดกร่อนนี้เป็นไมโครโฟน Ramirez และคณะ13 รายงานการเปลี่ยนแปลง 3 ขั้นตอน (FeOB => SRB/IRB = > SOB) ในระบบนิเวศจุลินทรีย์ทางทะเลในช่วง 6 เดือน ซึ่งไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ผลิตได้จาก SRB ที่ผ่านการเสริมสมรรถนะรองอาจมีส่วนสนับสนุนการเสริมสมรรถนะของ SOB ในที่สุด Ramirez และคณะ13 รายงานการเปลี่ยนแปลง 3 ขั้นตอน (FeOB => SRB/IRB => SOB) ในระบบนิเวศจุลินทรีย์ในทะเลในช่วงเวลา 6 เดือน ซึ่งไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ผลิตได้จาก SRB ที่ได้รับการเสริมสมรรถนะรองอาจมีส่วนสนับสนุนการเสริมสมรรถนะของ SOB ในที่สุด Ramirez et al.13 сообщают о трехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме в течение 6 месяцев, когда сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Ramirez และคณะ13 รายงานการเปลี่ยนแปลงสามขั้นตอน (FeOB => SRB/IRB => SOB) ในระบบนิเวศจุลินทรีย์ในทะเลในช่วงเวลา 6 เดือน ซึ่งไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ผลิตจากการเพิ่มความเข้มข้นรองของ SRB สามารถมีส่วนสนับสนุนการเพิ่มความเข้มข้นของ SOB ได้ในที่สุด 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 ร้องไห้ 的富集。 Ramirez et al.13 сообщили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме в течение 6 месяцев, в котором сероводород, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, может в конечном итоге способствовать การกล่าวหา SOB. Ramirez และคณะ13 รายงานการเปลี่ยนแปลงสามขั้นตอน (FeOB => SRB/IRB => SOB) ในระบบนิเวศจุลินทรีย์ในทะเลในช่วงระยะเวลา 6 เดือน ซึ่งไฮโดรเจนซัลไฟด์ที่ผลิตจากการเสริมสมรรถนะรอง SRB อาจมีส่วนทำให้เกิดการเสริมสมรรถนะของ SOB ในที่สุดMcBeth และ Emerson36 รายงานการเสริมสมรรถนะขั้นต้นใน FeOB ในทำนองเดียวกัน การเสริมสมรรถนะของ FeOB ในช่วงแรกของการกัดกร่อนได้รับการสังเกตในการศึกษานี้ แต่การเปลี่ยนแปลงของจุลินทรีย์พร้อมกับความก้าวหน้าของการกัดกร่อนที่สังเกตได้ในคาร์บอนและเหล็กกล้า Cr 1% และ 2.25% และเหล็กหล่อในช่วง 22 เดือนคือ FeOB => IRB = > SRB (รูปที่ 7 และ 8) ในทำนองเดียวกัน การเสริมสมรรถนะของ FeOB ในช่วงแรกของการกัดกร่อนได้รับการสังเกตในการศึกษานี้ แต่การเปลี่ยนแปลงของจุลินทรีย์พร้อมกับความก้าวหน้าของการกัดกร่อนที่สังเกตได้ในคาร์บอนและเหล็กกล้า Cr 1% และ 2.25% และเหล็กหล่อในช่วง 22 เดือนคือ FeOB => IRB => SRB (รูปที่ 7 และ 8) Точно так же в этом исследовании наблюдается обогащение FeOB на ранней стадии коррозии, но микробные изменения по мере прогрессирования коррозии, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 месяцев, представляют собой FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 и 8) ในทำนองเดียวกัน ในการศึกษานี้ พบว่ามีการเพิ่มความเข้มข้นของ FeOB ในระยะเริ่มต้นของการกัดกร่อน แต่มีการเปลี่ยนแปลงของจุลินทรีย์ในขณะที่การกัดกร่อนดำเนินไป โดยสังเกตได้ในคาร์บอน เหล็กกล้าที่มีโครเมียม 1% และ 2.25% และเหล็กหล่อในช่วง 22 เดือน ซึ่งได้แก่ FeOB => IRB => SRB (รูปที่ 7 และ 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ส่วนขยาย而变化是FeOB => IRB => SRB（จิน7 และ 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ส่วนขยาย 而 变化 FEOB => IRB => SRB（จิน7和8）。 Аналогичным образом, в этом исследовании наблюдалось обогащение FeOB на ранних стадиях коррозии, но микробиологические изменения, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 месяцев, были FeOB => IRB => SRB (7 และ 8) ในทำนองเดียวกัน การเสริมสมรรถนะของ FeOB ในระยะเริ่มต้นของการกัดกร่อนได้รับการสังเกตในการศึกษานี้ แต่การเปลี่ยนแปลงทางจุลชีววิทยาที่สังเกตได้ในคาร์บอนและเหล็กกล้า Cr 1% และ 2.25% และเหล็กหล่อในช่วง 22 เดือนคือ FeOB => IRB => SRB (รูปที่ 7 และ 8)SRB สามารถสะสมได้ง่ายในสภาพแวดล้อมของน้ำทะเลเนื่องจากมีความเข้มข้นของซัลเฟตไอออนสูง แต่การเพิ่มความเข้มข้นในสภาพแวดล้อมของน้ำจืดจะล่าช้าเนื่องจากความเข้มข้นของซัลเฟตไอออนต่ำ มีรายงานบ่อยครั้งเกี่ยวกับการเพิ่มความเข้มข้นของ SRB ในน้ำทะเล10,12,45
คาร์บอนอินทรีย์และไนโตรเจนผ่านการเผาผลาญพลังงานที่ขึ้นอยู่กับ Fe(II) เหล็กออกไซด์ (เซลล์สีแดง [Dechloromonas sp.] และสีเขียว [Sideroxydans sp.]) และแบคทีเรียที่ลด Fe(III) (เซลล์สีเทา [Geothrix sp. และ Geobacter sp. ]) ในระยะเริ่มต้นของการกัดกร่อน จากนั้นแบคทีเรียที่ลดซัลเฟตแบบไม่ใช้ออกซิเจน (SRP) และจุลินทรีย์เฮเทอโรโทรฟิกจะเพิ่มความเข้มข้นของขั้นตอนการกัดกร่อนที่สมบูรณ์โดยการบริโภคสารอินทรีย์ที่สะสมอยู่ ข การเปลี่ยนแปลงในชุมชนจุลินทรีย์บนโลหะที่ทนต่อการกัดกร่อน เซลล์สีม่วง สีน้ำเงิน สีเหลือง และสีขาวแสดงถึงแบคทีเรียจากวงศ์ Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea และอื่นๆ ตามลำดับ
เมื่อพิจารณาถึงการเปลี่ยนแปลงในชุมชนจุลินทรีย์และการเสริมสมรรถนะ SRB ที่เป็นไปได้ FeOB มีความสำคัญในระยะเริ่มต้นของการกัดกร่อน และ Dechloromonas สามารถรับพลังงานในการเจริญเติบโตได้จากการเกิดออกซิเดชันของ Fe(II) จุลินทรีย์สามารถอยู่รอดได้ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มีธาตุรอง แต่จะไม่เติบโตแบบเอ็กซ์โพเนนเชียล อย่างไรก็ตาม แอ่งน้ำที่ใช้ในการศึกษานี้คือแอ่งน้ำล้นที่มีอัตราไหลเข้า 20 ม3/ชม. ซึ่งจะจ่ายธาตุรองที่มีไอออนอนินทรีย์อย่างต่อเนื่อง ในระยะเริ่มต้นของการกัดกร่อน ไอออนของเหล็กจะถูกปล่อยออกมาจากเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กหล่อ และ FeOB (เช่น Dechloromonas) ใช้ไอออนเหล่านี้เป็นแหล่งพลังงาน คาร์บอน ฟอสเฟต และไนโตรเจนในปริมาณเล็กน้อยที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์จะต้องมีอยู่ในน้ำที่ใช้ในการผลิตในรูปแบบของสารอินทรีย์และอนินทรีย์ ดังนั้น ในสภาพแวดล้อมน้ำจืดนี้ FeOB จะถูกเสริมสมรรถนะบนพื้นผิวโลหะ เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กหล่อในตอนแรก ในเวลาต่อมา IRB สามารถเติบโตและใช้สารอินทรีย์และออกไซด์ของเหล็กเป็นแหล่งพลังงานและตัวรับอิเล็กตรอนปลายทางตามลำดับ ในผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนที่โตเต็มที่ สภาวะที่ไม่มีออกซิเจนซึ่งเสริมด้วยไนโตรเจนควรถูกสร้างขึ้นเนื่องมาจากการเผาผลาญของ FeOB และ IRB ดังนั้น SRB จึงสามารถเติบโตได้อย่างรวดเร็วและแทนที่ FeOB และ IRB (รูปที่ 8a)
เมื่อไม่นานนี้ Tang และคณะได้รายงานการกัดกร่อนของสเตนเลสสตีลโดย Geobacter ferroreducens ในสภาพแวดล้อมน้ำจืดอันเนื่องมาจากการถ่ายโอนอิเล็กตรอนโดยตรงจากเหล็กไปยังจุลินทรีย์46 เมื่อพิจารณาถึง EMIC การมีส่วนสนับสนุนของจุลินทรีย์ที่มีคุณสมบัติ EET ถือเป็นสิ่งสำคัญ SRB, FeOB และ IRB เป็นสายพันธุ์จุลินทรีย์หลักในผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนในการศึกษานี้ ซึ่งควรมีลักษณะ EET ดังนั้น จุลินทรีย์ที่ทำงานทางเคมีไฟฟ้าเหล่านี้จึงสามารถมีส่วนสนับสนุนการกัดกร่อนผ่าน EET ได้ และองค์ประกอบของชุมชนจุลินทรีย์จะเปลี่ยนแปลงไปภายใต้อิทธิพลของสายพันธุ์ไอออนิกต่างๆ เมื่อผลิตภัณฑ์การกัดกร่อนเกิดขึ้น ในทางตรงกันข้าม ชุมชนจุลินทรีย์ในเหล็กที่มีโครเมียม 9% แตกต่างจากเหล็กชนิดอื่น (รูปที่ 8b) หลังจากผ่านไป 14 เดือน นอกจากการเสริมด้วย FeOB แล้ว ยังมีการเสริมด้วย Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea และ Thiomonas อีกด้วย (รูปที่ 7i) การเปลี่ยนแปลงนี้แตกต่างอย่างเห็นได้ชัดจากการเปลี่ยนแปลงของวัสดุกัดกร่อนอื่นๆ เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน และอาจได้รับอิทธิพลจากไอออนที่มีโครเมียมสูงที่ละลายในระหว่างการกัดกร่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Thiomonas ไม่เพียงแต่มีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ด้วยกำมะถันเท่านั้น แต่ยังมีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ด้วย Fe(II) ระบบ EET และความทนทานต่อโลหะหนัก48,49 ซึ่งสามารถเสริมประสิทธิภาพได้เนื่องจากกิจกรรมออกซิเดชันของ Fe(II) และ/หรือการบริโภคอิเล็กตรอนของโลหะโดยตรง ในการศึกษาครั้งก่อน พบว่า Beggiatoacea มีปริมาณค่อนข้างสูงในไบโอฟิล์มที่มี Cu โดยใช้ระบบตรวจสอบไบโอฟิล์มแบบไม่ต่อเนื่อง ซึ่งบ่งชี้ว่าแบคทีเรียเหล่านี้อาจต้านทานโลหะที่เป็นพิษ เช่น Cu และ Cr อย่างไรก็ตาม แหล่งพลังงานที่ Beggiatoacea ต้องการเพื่อเติบโตในสภาพแวดล้อมนี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด
การศึกษาครั้งนี้รายงานการเปลี่ยนแปลงในชุมชนจุลินทรีย์ระหว่างการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมน้ำจืด ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน ชุมชนจุลินทรีย์จะแตกต่างกันในประเภทของโลหะ นอกจากนี้ ผลการศึกษาของเรายังยืนยันถึงความสำคัญของ FeOB ในระยะเริ่มต้นของการกัดกร่อน เนื่องจากการเผาผลาญพลังงานของจุลินทรีย์ที่ขึ้นอยู่กับเหล็กจะส่งเสริมการก่อตัวของสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยสารอาหารที่เอื้อต่อจุลินทรีย์อื่นๆ เช่น SRB เพื่อลด MIC ในสภาพแวดล้อมน้ำจืด จำเป็นต้องจำกัดการเสริม FeOB และ IRB
ในการศึกษาครั้งนี้ โลหะเก้าชนิดถูกนำมาใช้และแปรรูปเป็นแท่งขนาด 50 × 20 × 1–5 มม. (ความหนาสำหรับเหล็ก ASTM 395 และโครเมียม 1%, 2.25% และ 9% คือ 5 มม. ความหนาสำหรับ ASTM A283 และ ASTM A179 คือ 3 มม.) มม.; ASTM A109 Temper 4/5 และสเตนเลสสตีลชนิด 304 และ 316 ความหนา 1 มม.) พร้อมรูขนาด 4 มม. สองรู เหล็กโครเมียมได้รับการขัดด้วยกระดาษทรายและโลหะอื่นๆ ได้รับการขัดด้วยกระดาษทรายเบอร์ 600 ก่อนจุ่ม ตัวอย่างทั้งหมดได้รับการทำให้เป็นคลื่นเสียงด้วยเอธานอล 99.5% ทำให้แห้งและชั่งน้ำหนัก ตัวอย่างโลหะแต่ละชนิดจำนวน 10 ตัวอย่างถูกนำมาใช้เพื่อคำนวณอัตราการกัดกร่อนและวิเคราะห์ไมโครไบโอม ตัวอย่างแต่ละชิ้นได้รับการตรึงในลักษณะบันไดด้วยแท่ง PTFE และตัวเว้นระยะ (φ 5 × 30 มม. รูปเสริม 2)
สระว่ายน้ำมีปริมาตร 1,100 ลูกบาศก์เมตรและความลึกประมาณ 4 เมตร ปริมาณน้ำไหลเข้า 20 ม3/ชม. น้ำล้นถูกปล่อยออก และคุณภาพน้ำไม่ผันผวนตามฤดูกาล (รูปเสริม 3) บันไดเก็บตัวอย่างถูกปล่อยลงบนลวดเหล็กยาว 3 ม. ซึ่งแขวนไว้ตรงกลางถัง บันได 2 ชุดถูกนำออกจากสระว่ายน้ำเมื่อครบ 1, 3, 6, 14 และ 22 เดือน ตัวอย่างจากบันไดหนึ่งชุดจะถูกใช้เพื่อวัดการสูญเสียน้ำหนักและคำนวณอัตราการกัดกร่อน ในขณะที่ตัวอย่างจากบันไดอีกชุดหนึ่งจะถูกใช้สำหรับวิเคราะห์ไมโครไบโอม ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในถังแช่จะถูกวัดใกล้ผิวน้ำและก้นถัง รวมถึงตรงกลาง โดยใช้เซ็นเซอร์วัดออกซิเจนที่ละลายในถัง (InPro6860i, Mettler Toledo, โคลัมบัส, โอไฮโอ, สหรัฐอเมริกา)
ผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนและไบโอฟิล์มบนตัวอย่างจะถูกกำจัดออกโดยการขูดด้วยที่ขูดพลาสติกหรือเช็ดด้วยสำลี แล้วจึงทำความสะอาดด้วยเอธานอล 99.5% โดยใช้อ่างอัลตราโซนิก จากนั้นแช่ตัวอย่างในสารละลายของคลาร์กตาม ASTM G1-0351 ชั่งน้ำหนักตัวอย่างทั้งหมดหลังจากการอบแห้งเสร็จสิ้น คำนวณอัตราการกัดกร่อน (มม./ปี) สำหรับแต่ละตัวอย่างโดยใช้สูตรต่อไปนี้:
โดยที่ K คือค่าคงที่ (8.76 × 104), T คือเวลาในการสัมผัส (ชั่วโมง), A คือพื้นที่ผิวทั้งหมด (ซม.2), W คือการสูญเสียมวล (ก.), D คือความหนาแน่น (ก. ซม.–3)
หลังจากชั่งน้ำหนักตัวอย่างแล้ว จะได้รับภาพ 3 มิติของตัวอย่างหลายตัวอย่างโดยใช้กล้องจุลทรรศน์เลเซอร์วัด 3 มิติ (LEXT OLS4000, โอลิมปัส, โตเกียว, ประเทศญี่ปุ่น)