Nature.com saýtyna gireniňiz üçin sag boluň. Ulanýan brauzeriňiziň wersiýasynda CSS üçin çäkli goldaw bar. Iň gowy tejribe üçin täzelenen brauzer ulanmagyňyzy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de utgaşyklylyk režimini öçüriň). Şol bir wagtyň özünde, goldawy dowam etdirmegi üpjün etmek üçin saýty stillersiz we JavaScript-siz görkezeris.
Mikrob korroziýalary (MIC) köp pudaklarda uly ykdysady ýitgilere sebäp bolup bilýändigi üçin çynlakaý mesele bolup durýar. 2707 super dupleks polat (2707 HDSS) ajaýyp himiki garşylygy sebäpli deňiz gurşawynda ulanyldy. Şeýle-de bolsa, onuň MIC-e garşylygy tejribe arkaly görkezilmedi. Bu gözlegde deňiz aerob bakteriýasynyň Pseudomonas aeruginosa sebäpli 2707 HDSS-iň MIC häsiýeti öwrenildi. Elektrokimiki analiz 2216E gurşawynda Pseudomonas aeruginosa biofilminiň barlygynda korroziýa potensialynyň oňyn üýtgeşmesiniň we korroziýa tok dykyzlygynyň ýokarlanandygyny görkezdi. Rentgen fotoelektron spektroskopiýasy (XPS) analizi biofilmiň aşagyndaky nusganyň ýüzünde Cr mukdarynyň azalandygyny görkezdi. Çukurlaryň surat analizi P. aeruginosa biofilminiň 14 günlük inkubasiýa döwründe iň ýokary çukur çuňlugynyň 0,69 μm bolandygyny görkezdi. Bu kiçi bolsa-da, 2707 HDSS-iň ...-a doly garşy durmaýandygyny görkezýär. P. aeruginosa biofilmleriniň MIC-i.
Dupleks polatlar (DSS) dürli pudaklarda ajaýyp mehaniki häsiýetleriň we korroziýa garşylygynyň ajaýyp utgaşmasy sebäpli giňden ulanylýar1,2. Şeýle-de bolsa, ýerli çukurlaşmalar henizem bolýar we bu polatyň bitewüligine täsir edýär3,4.DSS mikrobial korroziýa (MIC) garşylykly däl5,6.DSS-iň ulanylyşynyň giň gerimli bolmagyna garamazdan, DSS-iň korroziýa garşylygynyň uzak möhletli ulanmak üçin ýeterlik däl gurşawlar henizem bar. Bu has ýokary korroziýa garşylygy bolan has gymmat materiallaryň gerekdigini aňladýar.Jeon we beýlekiler7 hatda super dupleks polatlaryň (SDSS) hem korroziýa garşylygy babatda käbir çäklendirmeleriň bardygyny anykladylar.Şonuň üçin käbir ulanylyşlarda has ýokary korroziýa garşylygy bolan super dupleks polatlar (HDSS) gerek bolýar.Bu bolsa ýokary derejede legirlenen HDSS-iň işlenip düzülmegine getirdi.
DSS-iň korroziýa garşylygy alfa we gamma fazalarynyň gatnaşygyna we ikinji fazanyň golaýyndaky Cr, Mo we W ýok edilen sebitleriň 8, 9, 10-a baglydyr. HDSS-de Cr, Mo we N11-iň ýokary mukdary bar, şonuň üçin ol ajaýyp korroziýa garşylygyna we agramy% Cr + 3.3 (gramy% Mo + 0.5 agramy% W) + 16 agramy% N12 bilen kesgitlenýän ýokary gymmatlyk (45-50) Çöküntülere garşylyk ekwiwalent sanyna (PREN) eýedir. Onuň ajaýyp korroziýa garşylygy takmynan 50% ferrit (α) we 50% austenit (γ) fazalaryny öz içine alýan deňagramly düzüme baglydyr, HDSS adaty DSS13-e garanyňda has gowy mehaniki häsiýetlere we ýokary garşylyga eýedir. Hloridiň korroziýa häsiýetleri. Gowylanan korroziýa garşylygy HDSS-iň deňiz gurşawy ýaly has korroziýa ediji hlorid gurşawlarynda ulanylmagyny giňeldýär.
MIC-ler nebit we gaz hem-de suw hojalyk ulgamlary ýaly köp pudaklarda uly mesele bolup durýar14. MIC ähli korroziýa zyýanynyň 20% -ni düzýär15. MIC köp gurşawda syn edilip bilinýän bioelektrohimiki korroziýadyr. Metall ýüzlerinde emele gelýän biofilmler elektrohimiki şertleri üýtgedýär we şeýdip korroziýa prosesine täsir edýär. MIC korroziýasynyň biofilmler sebäpli döreýändigine giňden ynanýarlar. Elektrogen mikroorganizmler metallary ýaşamak üçin dowamly energiýa almak üçin korroz edýärler17. Soňky MIC barlaglary EET-iň (hüjreden daşary elektron geçirijiligi) elektrogen mikroorganizmler tarapyndan döredilen MIC-de tizligi çäklendirýän faktordygyny görkezdi. Zhang we beýlekiler 18 elektron mediatorlarynyň Desulfovibrio sessificans öýjükleri bilen 304 poslamaýan polat arasyndaky elektron geçirijiligini çaltlaşdyrýandygyny we has agyr MIC hüjümine getirýändigini görkezdiler. Enning we beýlekiler 19 we Venzlaff we beýlekiler 20 korroziýa sulfat azaldyjy bakteriýalaryň (SRB) biofilmleriniň metal substratlardan elektronlary gönüden-göni özüne çekip bilýändigini we netijede güýçli çukurlaryň korroziýasyna sebäp bolýandygyny görkezdiler.
DSS-iň SRB, demir azaldyjy bakteriýalar (IRB) we ş.m. bolan gurşawlarda MIC-e duýgurdygy mälim. 21 Bu bakteriýalar biofilmleriň aşagynda DSS ýüzlerinde ýerli çukurlaryň döremegine sebäp bolýar22,23. DSS-den tapawutlylykda, HDSS24-iň MIC-i az belli.
Pseudomonas aeruginosa tebigatda giňden ýaýran gram-negatiw hereketli taýak şekilli bakteriýadyr25. Pseudomonas aeruginosa deňiz gurşawynda hem esasy mikrob topary bolup, polatda MIC döredýär. Pseudomonas korroziýa proseslerine ýakyndan gatnaşýar we bioplenka emele gelmeginde öňdebaryjy kolonizator hökmünde ykrar edilýär. Mahat we beýlekiler 28 we Ýuan we beýlekiler 29 Pseudomonas aeruginosa-nyň suwly gurşawda ýumşak polat we erginleriň korroziýa tizligini ýokarlandyrmaga meýillidigini görkezdiler.
Bu işiň esasy maksady elektrohimiki usullary, ýüzleý analitik usullary we korroziýa önümleriniň seljermesini ulanyp, deňiz aerob bakteriýasynyň Pseudomonas aeruginosa tarapyndan döreýän 2707 HDSS-iň MIC häsiýetlerini öwrenmekdi. 2707 HDSS-iň MIC häsiýetini öwrenmek üçin açyk zynjyr potensialyny (OCP), çyzykly polýarizasiýa garşylygyny (LPR), elektrohimiki impedans spektroskopiýasyny (EIS) we potensial dinamiki polýarizasiýany öz içine alýan elektrohimiki barlaglar geçirildi. Korroziýa edilen ýüzde himiki elementleri tapmak üçin energiýa dispersiýa spektrometriniň (EDS) seljermesi geçirildi. Mundan başga-da, Pseudomonas aeruginosa saklaýan deňiz gurşawynyň täsiri astynda oksid plýonkasynyň passiwasiýasynyň durnuklylygyny kesgitlemek üçin rentgen fotoelektron spektroskopiýasynyň (XPS) seljermesi ulanyldy. Çukuryň çuňlugy konfokal lazer skanerleme mikroskopynda (CLSM) ölçendi.
1-nji tablisada 2707 HDSS-iň himiki düzümi sanalýar. 2-nji tablisada 2707 HDSS-iň ajaýyp mehaniki häsiýetlere eýedigi we 650 MPa akym güýjüne eýedigi görkezilýär. 1-nji suratda ergin termiki işlenilen 2707 HDSS-iň optiki mikrostrukturasy görkezilýär. Ikinji fazalary bolmadyk austenit we ferrit fazalarynyň uzalan zolaklary takmynan 50% austenit we 50% ferrit fazalaryny öz içine alýan mikrostrukturada görünýär.
2a-njy suratda abiotik 2216E gurşawynda we P. aeruginosa bulonynda 37 °C-de 14 günläp 2707 HDSS üçin açyk zynjyr potensialy (Eocp) we täsir wagty maglumatlary görkezilýär. Bu Eocp-däki iň uly we möhüm üýtgeşmäniň ilkinji 24 sagadyň dowamynda bolup geçýändigini görkezýär. Iki ýagdaýda hem Eocp gymmatlyklary 16 sagadyň töwereginde -145 mV (SCE bilen deňeşdirilende) derejesine ýetdi we soňra ep-esli pese gaçdy, abiotik nusga we P üçin degişlilikde -477 mV (SCE bilen deňeşdirilende) we -236 mV (SCE bilen deňeşdirilende) derejesine ýetdi. Degişlilikde Pseudomonas aeruginosa kuponlary. 24 sagatdan soň, P. aeruginosa üçin 2707 HDSS-iň Eocp gymmaty -228 mV-da (SCE bilen deňeşdirilende) deňeşdirme boýunça durnukly boldy, biologik däl nusgalar üçin bolsa degişli gymmat takmynan -442 mV boldy (SCE bilen deňeşdirilende). P. aeruginosa-nyň barlygynda Eocp gaty pes boldy.
37 °C temperaturada abiotik gurşawda we Pseudomonas aeruginosa şorbasynda 2707 HDSS nusgasynyň elektrohimiki synagy:
(a) Eocp täsir wagtynyň funksiýasy hökmünde, (b) 14-nji gündäki polýarizasiýa egrileri, (c) Rp täsir wagtynyň funksiýasy hökmünde we (d) icorr täsir wagtynyň funksiýasy hökmünde.
3-nji tablisada abiotik gurşawa we Pseudomonas aeruginosa sanjym edilen gurşawa 14 günläp sezewar edilen 2707 HDSS nusgasynyň elektrohimiki korroziýa parametrleriniň gymmatlyklary sanalýar. Anod we katod egrileriniň tangensleri standart usullara laýyklykda korroziýa tokunyň dykyzlygyny (icorr), korroziýa potensialyny (Ecorr) we Tafel eňňitlerini (βα we βc) berýän kesişmelere ýetmek üçin ekstrapolýasiýa edildi30,31.
2b-nji suratda görkezilişi ýaly, P. aeruginosa egrisiniň ýokary süýşmegi abiotik egri bilen deňeşdirilende Ecorr-iň ýokarlanmagyna getirdi. Korroziýa tizligine proporsional bolan icorr gymmaty Pseudomonas aeruginosa nusgasynda biologik däl nusganyň dört esse (0,087 μA sm-2), 0,328 μA sm-2-ä çenli ýokarlandy.
LPR çalt korroziýa analizi üçin nusgawy weýran ediji däl elektrohimiki usuldyr. Şeýle hem, ol MIC32 öwrenmek üçin ulanyldy. 2c suratda polýarizasiýa garşylygy (Rp) täsir wagtynyň funksiýasy hökmünde görkezilýär. Ýokary Rp gymmaty az korroziýa diýmekdir. Ilkinji 24 sagadyň dowamynda 2707 HDSS-iň Rp abiotik nusgalar üçin 1955 kΩ sm2 we Pseudomonas aeruginosa nusgalary üçin 1429 kΩ sm2 iň ýokary gymmatyna ýetdi. 2c suratda şeýle hem Rp gymmatynyň bir günden soň çalt peselendigi we soňra indiki 13 günüň dowamynda deňeşdirme boýunça üýtgewsiz galandygy görkezilýär. Pseudomonas aeruginosa nusgasynyň Rp gymmaty takmynan 40 kΩ sm2, bu bolsa biologik däl nusganyň 450 kΩ sm2 gymmatyndan has pesdir.
Icorr gymmaty deň derejeli korroziýa tizligine proporsionaldyr. Onuň gymmatyny aşakdaky Stern-Geary deňlemesinden hasaplap bolýar,
Zou we beýlekiler 33-e laýyklykda, bu işde Tafel eňňit B-niň tipiki gymmaty 26 mV/dekabr diýlip kabul edildi. 2d-nji suratda biologik däl 2707 nusgasynyň ikorr gymmatynyň deňeşdirme boýunça durnukly galandygy, P. aeruginosa nusgasynyň bolsa ilkinji 24 sagatdan soň uly üýtgeýändigi görkezilýär. P. aeruginosa nusgalarynyň ikorr gymmatlary biologik däl gözegçilikden birnäçe esse ýokarydy. Bu meýil polýarizasiýa garşylygynyň netijelerine laýyk gelýär.
EIS, korrozirlenen serhetlerde elektrohimiki reaksiýalary häsiýetlendirmek üçin ulanylýan başga bir zyýansyz usuldyr. Abiotik gurşawa we Pseudomonas aeruginosa erginine sezewar edilen nusgalaryň impedans spektrleri we hasaplanan kuwwatlylyk gymmatlyklary, nusganyň ýüzünde emele gelen passiw plýonkanyň/bioplenkanyň Rb garşylygy, Rct zarýad geçiş garşylygy, Cdl elektrik goşa gatlakly kuwwatlylyk (EDL) we QCPE hemişelik faza elementi (CPE) parametrleri. Bu parametrler maglumatlary deň derejeli zynjyr (EEC) modelini ulanyp sazlamak arkaly has giňişleýin seljerildi.
3-nji suratda abiotik gurşawda we P. aeruginosa şorbasynda dürli inkubasiýa wagtlary üçin 2707 HDSS nusgasynyň tipik Nyquist grafikleri (a we b) we Bode grafikleri (a' we b') görkezilýär. Nyquist halkasynyň diametri Pseudomonas aeruginosa-nyň gatnaşmagynda kiçelýär. Bode grafiki (3b' surat) umumy impedansyň ululygynyň artýandygyny görkezýär. Relaksasiýa wagtynyň sabitligi baradaky maglumat faza maksimumlary bilen berlip bilner. 4-nji suratda monogatlakly (a) we ikigatlakly (b) fiziki gurluşlar we olara degişli EEC-ler görkezilýär. CPE EEC modeline girizildi. Onuň giriş we impedansy aşakdaky ýaly beýan edilýär:
2707 HDSS nusgasynyň impedans spektrini sazlamak üçin iki fiziki model we degişli deň derejeli zynjyrlar:
bu ýerde Y0 CPE-niň ululygy, j hyýaly san ýa-da (-1)1/2, ω burçluk ýygylygy we n birlikden kiçi CPE güýç indeksidir35. Zarýad geçiş garşylygynyň tersligi (ýagny 1/Rct) korroziýa tizligine gabat gelýär. Kiçi Rct has çalt korroziýa tizligini aňladýar27. 14 günlük inkubasiýadan soň, Pseudomonas aeruginosa nusgalarynyň Rct-si 32 kΩ sm2-e ýetdi, bu bolsa biologik däl nusgalaryň 489 kΩ sm2-sinden has kiçi (4-nji tablisa).
5-nji suratdaky CLSM we SEM suratlary 7 günden soň 2707 HDSS nusgasynyň ýüzündäki biofilm örtüginiň dykyzdygyny aýdyň görkezýär. Şeýle-de bolsa, 14 günden soň biofilm örtügi seýrek boldy we käbir öli öýjükler peýda boldy. 5-nji tablisada 7 we 14 gün P. aeruginosa täsirinden soň 2707 HDSS nusgalaryndaky biofilmiň galyňlygy görkezilýär. Biofilmiň iň ýokary galyňlygy 7 günden soň 23,4 μm-den 14 günden soň 18,9 μm-e çenli üýtgedi. Biofilmiň ortaça galyňlygy hem bu meýli tassyklady. Ol 7 günden soň 22,2 ± 0,7 μm-den 14 günden soň 17,8 ± 1,0 μm-e çenli azaldy.
(a) 7 günden soňky 3 ölçegli CLSM suraty, (b) 14 günden soňky 3 ölçegli CLSM suraty, (c) 7 günden soňky SEM suraty we (d) 14 günden soňky SEM suraty.
EDS 14 günläp P. aeruginosa täsirine sezewar edilen nusgalarda biofilmlerde we korroziýa önümlerinde himiki elementleri ýüze çykardy. 6-njy suratda biofilmlerde we korroziýa önümlerinde C, N, O we P-niň mukdarynyň açyk metallardakydan has ýokarydygy görkezilýär, sebäbi bu elementler biofilmler we olaryň metabolitleri bilen baglanyşyklydyr. Mikroblara diňe az mukdarda hrom we demir gerek. Nusgalaryň ýüzündäki biofilmde we korroziýa önümlerinde Cr we Fe-niň ýokary derejesi metal matrisasynyň korroziýa sebäpli elementlerini ýitirendigini görkezýär.
14 günden soň, 2216E gurşawynda P. aeruginosa bilen we onsuz çukurlaryň emele gelmegi syn edildi. Inkubasiýadan öň, nusganyň ýüzi tekiz we kemçiliksizdi (7a-njy surat). Inkubasiýadan we bioplenkany we korroziýa önümlerini aýyrandan soň, nusgalaryň ýüzündäki iň çuň çukurlar 7b we c suratlarynda görkezilişi ýaly CLSM-de barlandy. Biologik däl gözegçilik nusgalarynyň ýüzünde hiç hili açyk çukurlar tapylmady (çukuryň iň ýokary çuňlugy 0,02 μm). Pseudomonas aeruginosa tarapyndan döredilen iň ýokary çukur çuňlugy 7 günden soň 0,52 μm we 14 günden soň 0,69 μm boldy, bu bolsa 3 nusganyň ortaça iň ýokary çukur çuňlugyna esaslanýar (her nusga üçin iň ýokary çukur çuňlugynyň 10 gymmaty saýlandy) degişlilikde 0,42 ± 0,12 μm we 0,52 ± 0,15 μm-e ýetdi (5-nji tablisa). Bu çukur çuňlugynyň gymmatlyklary kiçi, ýöne möhümdir.
(a) Täsir etmezden öň, (b) abiotik gurşawda 14 gün we (c) Pseudomonas aeruginosa şorbasynda 14 gün.
8-nji suratda dürli nusga ýüzleriniň XPS spektrleri görkezilýär we her ýüz üçin seljerilen himiki düzümler 6-njy tablisada jemlenendir. 6-njy tablisada, P. aeruginosa-nyň gatnaşmagynda Fe we Cr-iň atom prosentleri (A we B nusgalary) biologik däl gözegçilik nusgalarynyňkydan (C we D nusgalary) has pesdi. P. aeruginosa nusgasy üçin Cr 2p ýadro derejesindäki spektral egri, degişlilikde Cr, Cr2O3, CrO3 we Cr(OH)3 bilen baglanyşykly bolup biljek 574.4, 576.6, 578.3 we 586.8 eV baglanyşyk energiýasy (BE) gymmatlyklary bolan dört pik komponentine laýyk getirildi (9a we b suratlar). Biologik däl nusgalar üçin Cr 2p ýadro derejesindäki spektrde 1-nji suratda Cr (BE üçin 573.80 eV) we Cr2O3 (BE üçin 575.90 eV) üçin iki esasy pik bar. degişlilikde 9c we d. Abiotik we P. aeruginosa nusgalarynyň arasyndaky iň täsirli tapawut biofilmiň aşagynda Cr6+ we Cr(OH)3-iň has ýokary deňeşdirme böleginiň (BE 586.8 eV) bolmagydyr.
2707 HDSS nusgasynyň ýüzüniň iki gurşawdaky giň XPS spektrleri degişlilikde 7 gün we 14 gündür.
(a) P. aeruginosa bilen 7 gün, (b) P. aeruginosa bilen 14 gün, (c) abiotik gurşawda 7 gün we (d) abiotik gurşawda 14 gün.
HDSS köp gurşawlarda ýokary derejede korroziýa garşylygyny görkezýär. Kim we beýlekiler 2 UNS S32707 HDSS-iň PREN-i 45-den ýokary bolan ýokary derejede legirlenen DSS hökmünde kesgitlenendigini habar berdiler. Bu işde 2707 HDSS nusgasynyň PREN bahasy 49 boldy. Bu onuň ýokary hrom mukdary we ýokary molibden we Ni derejeleri bilen baglanyşyklydyr, bu bolsa kislotaly we ýokary hlorid gurşawlarynda peýdalydyr. Mundan başga-da, deňagramly düzüm we kemçiliksiz mikrostruktura gurluş durnuklylygy we korroziýa garşylygy üçin peýdalydyr. Şeýle-de bolsa, ajaýyp himiki garşylygyna garamazdan, bu işde synag maglumatlary 2707 HDSS-iň P. aeruginosa biofilmleriniň MIC-ine doly garşy durmaýandygyny görkezýär.
Elektrokimiki netijeler P. aeruginosa şorbasyndaky 2707 HDSS-iň korroziýa tizliginiň 14 günden soň biologik däl gurşawa garanyňda ep-esli ýokarlanandygyny görkezdi. 2a-njy suratda, ilkinji 24 sagadyň dowamynda abiotik gurşawda we P. aeruginosa şorbasynda Eocp-iň azalandygy syn edildi. Soňra bioplenka nusganyň ýüzüni örtmegi tamamlandy we Eocp deňeşdirme boýunça durnukly bolýar36. Şeýle-de bolsa, biologik Eocp-iň derejesi biologik däl Eocp-den has ýokarydy. Bu tapawudyň P. aeruginosa bioplenkasynyň emele gelmegi bilen baglanyşyklydygyna ynanmaga esas bar. 2d-nji suratda, P. aeruginosa-nyň gatnaşmagynda, 2707 HDSS-iň icorr gymmaty 0,627 μA sm-2-e ýetdi, bu bolsa abiotik gözegçilikdäkiden (0,063 μA sm-2) has ýokarydy, bu bolsa EIS arkaly ölçenen Rct gymmatyna gabat gelýärdi. Ilkinji birnäçe günüň dowamynda P-däki impedans gymmatlary. aeruginosa şorbasy P. aeruginosa öýjükleriniň birikmegi we bioplenkalaryň emele gelmegi sebäpli artdy. Şeýle-de bolsa, bioplenka nusganyň ýüzüni doly örtende, impedans peselýär. Bioplenkalaryň we bioplenka metabolitleriniň emele gelmegi sebäpli ilki gorag gatlagyna hüjüm edilýär. Şonuň üçin wagtyň geçmegi bilen korroziýa garşylygy peseldi we P. aeruginosanyň birikmegi ýerli korroziýa sebäp boldy. Abiotik gurşawlardaky tendensiýalar tapawutlydy. Biologik däl gözegçilikdäki korroziýa garşylygy P. aeruginosa şorbasyna sezewar edilen nusgalaryň degişli gymmatyndan has ýokarydy. Mundan başga-da, abiotik nusgalar üçin 2707 HDSS-iň Rct gymmaty 14-nji günde 489 kΩ sm2-e ýetdi, bu bolsa P. aeruginosa-nyň barlygynda Rct gymmatyndan (32 kΩ sm2) 15 esse köpdi. Şonuň üçin 2707 HDSS steril gurşawda ajaýyp korroziýa garşylygyna eýedir, ýöne P. aeruginosa bioplenkalarynyň MIC hüjümine garşylykly däl.
Bu netijeleri 2b-nji suratdaky polýarizasiýa egrilerinden hem görmek bolýar. Anod şahalanmasy Pseudomonas aeruginosa bioplenkasynyň emele gelmegine we metal oksidlenme reaksiýalaryna degişli edildi. Şol bir wagtyň özünde katod reaksiýasy kislorodyň reduksiýasydyr. P. aeruginosa-nyň bolmagy korroziýa tokunyň dykyzlygyny ep-esli artdyrdy, abiotik gözegçilikden takmynan bir dereje ýokary. Bu P. aeruginosa bioplenkasynyň 2707 HDSS-iň ýerli korroziýasyny artdyrýandygyny görkezýär. Ýuan we beýlekiler29 70/30 Cu-Ni garyndysynyň korroziýa tokunyň dykyzlygynyň P. aeruginosa bioplenkasynyň täsiri astynda ýokarlanandygyny anykladylar. Bu Pseudomonas aeruginosa bioplenkalary tarapyndan kislorodyň reduksiýasynyň biokatalizine bagly bolup biler. Bu gözegçilik bu işde 2707 HDSS-iň MIC-ni hem düşündirip biler. Aerob bioplenkalarynyň aşagynda hem kislorod az bolup biler. Şonuň üçin metalyň ýüzüni kislorod bilen gaýtadan passiwleşdirmegiň başarnyksyzlygy bu işde MIC-e goşant goşýan faktor bolup biler.
Dikinson we beýlekiler 38 himiki we elektrohimiki reaksiýalaryň tizligine nusganyň ýüzündäki oturymly bakteriýalaryň metabolik işjeňliginiň we korroziýa önümleriniň tebigatynyň gönüden-göni täsir edip biljekdigini aýtdylar. 5-nji suratda we 5-nji tablisada görkezilişi ýaly, öýjük sany we bioplenkanyň galyňlygy 14 günden soň azaldy. Muny 14 günden soň 2707 HDSS-iň ýüzündäki oturymly öýjükleriň köpüsiniň 2216E gurşawynda iýmit maddalarynyň azalmagy ýa-da 2707 HDSS matrisasyndan zäherli metal ionlarynyň çykmagy sebäpli ölendigi bilen düşündirip bolýar. Bu tapgyrlaýyn tejribeleriň çäklendirilmegidir.
Bu işde, P. aeruginosa bioplenkasy 2707 HDSS ýüzünde bioplenkanyň aşagyndaky Cr we Fe-niň ýerli azalmagyna ýardam etdi (6-njy surat). 6-njy tablisada, D nusgasynda Fe we Cr-iň azalmagy, C nusgasy bilen deňeşdirilende, P. aeruginosa bioplenkasy sebäpli erän Fe we Cr-iň ilkinji 7 günden soň hem dowam edendigini görkezýär. 2216E gurşawy deňiz gurşawyny simulýasiýa etmek üçin ulanylýar. Ol tebigy deňiz suwundaky bilen deňeşdirip boljak 17700 ppm Cl- öz içine alýar. 17700 ppm Cl--iň bolmagy XPS arkaly seljerilen 7 we 14 günlük abiotik nusgalarda Cr-iň azalmagynyň esasy sebäbi boldy. P. aeruginosa nusgalary bilen deňeşdirilende, abiotik nusgalarda Cr-iň eremegi 2707 HDSS-iň abiotik gurşawdaky güýçli Cl− garşylygy sebäpli has az boldy. 9-njy suratda passiwasiýa plyonkasynda Cr6+-iň bolmagy görkezilýär. Ol aýrylmaga gatnaşyp biler. Çen we Kleýtonyň teklip edişine görä, P. aeruginosa biofilmleri tarapyndan polat ýüzlerinden Cr.
Bakteriýalaryň ösmegi sebäpli, ösdürip ýetişdirmekden öň we soň gurşawyň pH gymmatlyklary degişlilikde 7,4 we 8,2 boldy. Şonuň üçin, P. aeruginosa biofilminiň aşagynda, köpçülikleýin gurşawda pH-nyň deňeşdirme boýunça ýokary bolmagy sebäpli organiki kislotalaryň korroziýasynyň bu işe goşant goşmagy mümkin däl. Biologik däl gözegçilik gurşawyň pH derejesi 14 günlük synag döwründe düýpli üýtgemedi (ilkinji 7,4-den soňky 7,5-e çenli). Inkubasiýadan soň sanjym gurşawynda pH-nyň ýokarlanmagy P. aeruginosa-nyň metabolik işjeňligi bilen baglanyşyklydy we synag zolaklary bolmadyk ýagdaýynda pH-a şol bir täsir edýändigi anyklandy.
7-nji suratda görkezilişi ýaly, P. aeruginosa biofilminiň döreden iň uly çukur çuňlugy 0,69 μm boldy, bu bolsa abiotik gurşawyňkydan (0,02 μm) has ulydy. Bu ýokarda beýan edilen elektrohimiki maglumatlara laýyk gelýär. 0,69 μm çukur çuňlugy şol bir şertlerde 2205 DSS üçin habar berlen 9,5 μm gymmatyndan on esse azdyr. Bu maglumatlar 2707 HDSS-iň 2205 DSS bilen deňeşdirilende has gowy MIC garşylygyny görkezýändigini görkezýär. Bu geň galdyrmaly däl, sebäbi 2707 HDSS has ýokary hrom mukdaryna eýe bolup, zyýanly ikinji çökündileri bolmadyk deňagramly faza gurluşy sebäpli has uzak wagtlap passiwasiýany üpjün edýär, bu bolsa P. aeruginosa-nyň passiwleşmegini we tutulmagyň başlangyç nokatlaryny kynlaşdyrýar.
Netijede, abiotik gurşawlarda az mukdarda çukurlaşma bilen deňeşdirilende, P. aeruginosa şorbasynda 2707 HDSS-iň ýüzünde MIC çukurlaşmasy tapyldy. Bu iş 2707 HDSS-iň 2205 DSS-e garanyňda MIC-e has gowy garşylyk görkezýändigini, ýöne P. aeruginosa biofilmi sebäpli MIC-e doly garşy durmaýandygyny görkezýär. Bu netijeler deňiz gurşawy üçin laýyk poslamaýan polatlary saýlamaga we hyzmat ediş möhletini çaklamaga kömek edýär.
2707 HDSS üçin kupon Hytaýyň Şenýan şäherindäki Demirgazyk-Gündogar Uniwersitetiniň (NEU) Metallurgiýa Mekdebi tarapyndan berilýär. 2707 HDSS-iň element düzümi NEU Materiallary seljermek we synag bölümi tarapyndan seljerilen 1-nji tablisada görkezilen. Ähli nusgalar 1 sagatlap 1180 °C temperaturada ergin bilen işlenildi. Korroziýa synagyndan öň, ýokarky açyk ýüzüniň meýdany 1 sm2 bolan teňňe şekilli 2707 HDSS kremniý karbid kagyzy bilen 2000 grit çenli jylaňlandy we soňra 0,05 μm Al2O3 poroşok suspenziýasy bilen jylaňlandy. Gapdallary we aşagy inert boýag bilen goralýar. Guradylandan soň, nusgalar steril deionlaşdyrylan suw bilen ýuwuldy we 75% (g/g) etanol bilen 0,5 sagatlap sterilleşdirildi. Soňra olar ulanmazdan öň 0,5 sagatlap ultramelewşe (UB) şöhlesinde howada guradyldy.
Deňiz Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 ştammy Hytaýyň Sýamen deňiz medeniýetini ýygnamak merkezinden (MCCC) satyn alyndy. Pseudomonas aeruginosa 37°C-de 250 ml kolbalarda we 500 ml elektrohimiki aýna öýjüklerinde Marine 2216E suwuk gurşawyny (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Hytaý) ulanyp aerobik usulda ösdürilip ýetişdirildi. Ortaça gurşaw (g/L): 19.45 NaCl, 5.98 MgCl2, 3.24 Na2SO4, 1.8 CaCl2, 0.55 KCl, 0.16 Na2CO3, 0.08 KBr, 0.034 SrCl2, 0.08 SrBr2, 0.022 H3BO3, 0.004 NaSiO3, 0016 NH3, 0016 NH3, 0016 NaH2PO4, 5.0 pepton, 1.0 aşhana ekstrakty we 0.1 demir sitrat. Sanjymdan öň 121°C-de 20 minutlap awtoklawlaň. 400X ulaldyşda ýagtylyk mikroskopynyň aşagynda gemositometr ulanyp, oturan we plankton öýjüklerini sanaň. Sanjymdan derrew soň plankton Pseudomonas aeruginosa-nyň başlangyç öýjük konsentrasiýasy takmynan 106 öýjük/ml boldy.
Elektrokimiki synaglar ortaça göwrümi 500 ml bolan klassiki üç elektrodly aýna öýjükde geçirildi. Platina list we doýgun kalomel elektrody (SCE) reaktora duz köprüleri bilen doldurylan Luggin kapillýarlary arkaly birikdirildi, olar degişlilikde garşy we gözegçilik elektrodlary hökmünde hyzmat edýärdi. Iş elektrodlaryny ýasamak üçin her nusga rezin örtükli mis sim berkidildi we epoksi bilen örtüldi, iş elektrody üçin takmynan 1 sm2 açyk bir taraply ýüz meýdany galdy. Elektrokimiki ölçegler wagtynda nusgalar 2216E gurşawa ýerleşdirildi we suw wannasynda yzygiderli inkubasiýa temperaturasynda (37 °C) saklandy. OCP, LPR, EIS we potensial dinamiki polýarizasiýa maglumatlary Autolab potensiostaty (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., ABŞ) ulanyp ölçeldi. LPR synaglary -5 we 5 mV aralygynda Eocp bilen 0,125 mV s-1 skanirleme tizliginde we 1 Hz nusga alyş ýygylygynda ýazyldy. EIS ýygylyk aralygynda sinus tolkun bilen geçirildi. 0,01-den 10,000 Hz-e çenli, durnukly ýagdaýda Eocp-de 5 mV ulanylýan naprýaženiýe ulanylyp. Potensial süpürmeden öň, elektrodlar durnukly erkin korroziýa potensialynyň gymmatyna ýetýänçä açyk zynjyr režiminde boldular. Soňra polýarizasiýa egrileri 0,166 mV/s skanirleme tizliginde Eocp-e garşy -0,2-den 1,5 V-a çenli geçirildi. Her synag P. aeruginosa bilen we P. aeruginosa-syz 3 gezek gaýtalandy.
Metallografik analiz üçin nusgalar 2000 grit çygly SiC kagyzy bilen mehaniki usulda jylaňlandy we soňra optiki gözegçilik üçin 0,05 μm Al2O3 poroşok suspenziýasy bilen has-da jylaňlandy. Metallografik analiz optiki mikroskop arkaly geçirildi. Nusgalar 10 agramlyk % kaliý gidroksid ergini bilen 43 oýulyp alyndy.
Inkubasiýadan soň, nusgalar 3 gezek fosfat-buferli duzly ergin (PBS) ergini (pH 7.4 ± 0.2) bilen ýuwuldy we soňra bioplenkalary berkitmek üçin 10 sagatlap 2.5% (g/g) glutaraldegid bilen berkidildi. Soňra howada guradylmazdan öň etanolyň gradusly seriýasy (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% we 100% g/g) bilen suwsuzlandyryldy. Ahyrsoňy, SEM synlamasy üçin geçirijiligi üpjün etmek maksady bilen nusganyň ýüzi altyn plyonka bilen sepilýär. SEM suratlary her nusganyň ýüzünde iň oturymly P. aeruginosa öýjükleri bolan nokatlara gönükdirildi. Himiki elementleri tapmak üçin EDS analizini geçiriň. Çukuryň çuňlugyny ölçemek üçin Zeiss konfokal lazer skanerleme mikroskopy (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Germaniýa) ulanyldy. Bioplenkanyň aşagyndaky korroziýa çukurlaryny synlamak üçin synag bölegi ilki Hytaýyň Milli standartlaryna laýyklykda arassalanyldy. Synag böleginiň ýüzündäki korroziýa önümlerini we bioplenkany aýyrmak üçin standart (CNS) GB/T4334.4-2000.
Rentgen fotoelektron spektroskopiýasy (XPS, ESCALAB250 ýüzleý analiz ulgamy, Thermo VG, ABŞ) analizi monohromatik rentgen çeşmesini (1500 eV energiýa we 150 W kuwwatlylykdaky alýumin Kα liniýasy) ulanyp, standart şertlerde –1350 eV giň baglanyşyk energiýasy diapazonynda geçirildi. Ýokary çözgütli spektrler 50 eV geçiş energiýasy we 0,2 eV ädim ölçegi ulanylyp ýazylyp alyndy.
Inkubasiýa edilen nusgalar aýryldy we 15 s45 dowamynda PBS (pH 7.4 ± 0.2) bilen ýuwaşlyk bilen çaýkaldy. Nusgalardaky bioplenkalaryň bakteriýalaryň ýaşaýşyny synlamak üçin bioplenkalar LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Ýugene, OR, ABŞ) arkaly boýaldy. Toplumda iki sany fluorescent boýag bar: ýaşyl fluorescent SYTO-9 boýagy we gyzyl fluorescent propidium iodid (PI) boýagy. CLSM-de fluorescent ýaşyl we gyzyl reňkli nokatlar degişlilikde diri we öli öýjükleri aňladýar. Boýamak üçin 3 μl SYTO-9 we 3 μl PI erginini öz içine alýan 1 ml garyndy otagyň temperaturasynda (23 oC) garaňkyda 20 minutlap inkubasiýa edildi. Soňra boýalan nusgalar Nikon CLSM enjamy (C2 Plus, Nikon, Ýaponiýa) ulanylyp, iki tolkun uzynlygynda (diri öýjükler üçin 488 nm we öli öýjükler üçin 559 nm) syn edildi. Bioplenkanyň galyňlygy 3 ölçegli skanirleme režiminde ölçeldi.
Bu makalany nähili sitirlemeli: Li, H. we beýlekiler. Deňiz Pseudomonas aeruginosa biofilm tarapyndan 2707 super dupleks polatdan ýasalan mikrob korroziýa.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. we Zucchi, F. Tiosulfatyň gatnaşmagynda hlorid ergininde LDX 2101 dupleks polatdan ýasalan polatyň stres korroziýa krekingi.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS we Park, YS Super dupleks polat kebşirlemeleriniň çukurlaryň korroziýa garşylygyna erginiň ýylylyk bilen işlenilmeginiň we gorag gazyndaky azotyň täsiri. coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Şi, X., Avçi, R., Geýzer, M. we Lewandowski, Z. 316L poslanmaýan polatda mikrobial we elektrohimiki taýdan döredilen çukurjyklaryň korroziýasynyň deňeşdirme himiki barlagy. coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG we Xiao, K. Hloridiň gatnaşmagynda dürli pH-ly aşgarly erginlerde 2205 dupleks polatdan ýasalan polatyň elektrohimiki häsiýeti. Elektrochim.Žurnal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Deňiz biofilmleriniň korroziýa täsiri: gysgaça syn. Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).