Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Gumagamit ka ng bersyon ng browser na may limitadong suporta sa CSS. Para sa pinakamahusay na karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer). Bilang karagdagan, upang matiyak ang patuloy na suporta, ipinapakita namin ang site nang walang mga estilo at JavaScript.
Nagpapakita ng isang carousel ng tatlong slide nang sabay-sabay. Gamitin ang mga button na Nakaraan at Susunod upang lumipat sa tatlong slide nang sabay-sabay, o gamitin ang mga button na slider sa dulo upang lumipat sa tatlong slide nang sabay-sabay.
Sa mga kapaligirang tubig-tabang, madalas na naoobserbahan ang pinabilis na kalawang ng carbon at hindi kinakalawang na asero. Isang 22-buwang pag-aaral sa pagsisid sa tangke ng tubig-tabang ang isinagawa rito gamit ang siyam na grado ng bakal. Naobserbahan ang pinabilis na kalawang sa mga carbon at chromium steel at cast iron, habang sa hindi kinakalawang na asero ay walang nakikitang kalawang na naobserbahan kahit na pagkatapos ng 22 buwan. Ipinakita ng isang pagsusuri sa komunidad ng mga mikrobyo na sa panahon ng pangkalahatang kalawang, ang Fe(II)-oxidizing bacteria ay pinayaman sa maagang yugto ng kalawang, ang Fe(III)-reducing bacteria, sa yugto ng pag-unlad ng kalawang, at ang sulfate-reducing bacteria, sa yugto ng kalawang. yugto sa huling yugto ng kalawang ng produkto. Sa kabaligtaran, ang Beggiatocaea bacteria ay lalong marami sa bakal na may 9% Cr na sumailalim sa lokalisadong kalawang. Ang mga komposisyong ito ng mga komunidad ng mikrobyo ay naiiba rin sa mga nasa tubig at mga sample ng sediment sa ilalim. Kaya, habang umuusad ang kalawang, ang komunidad ng mga mikrobyo ay sumasailalim sa mga dramatikong pagbabago, at ang metabolismo ng enerhiya ng mikrobyo na umaasa sa iron ay lumilikha ng isang kapaligiran na maaaring magpayaman sa iba pang mga mikroorganismo.
Ang mga metal ay maaaring masira at kalawangin dahil sa iba't ibang pisikal at kemikal na salik sa kapaligiran tulad ng pH, temperatura at konsentrasyon ng ion. Ang mga kondisyon ng asido, mataas na temperatura at konsentrasyon ng chloride ay partikular na nakakaapekto sa kalawang ng mga metal1,2,3. Ang mga mikroorganismo sa natural at built na kapaligiran ay kadalasang nakakaimpluwensya sa pagkasira at kalawang ng mga metal, isang pag-uugali na ipinapahayag sa microbial corrosion (MIC)4,5,6,7,8. Ang MIC ay kadalasang matatagpuan sa mga kapaligiran tulad ng mga panloob na tubo at mga tangke ng imbakan, sa mga siwang ng metal, at sa lupa, kung saan ito ay biglaang lumilitaw at mabilis na umuunlad. Samakatuwid, ang pagsubaybay at maagang pagtuklas ng mga MIC ay napakahirap, kaya ang pagsusuri ng MIC ay karaniwang isinasagawa pagkatapos ng kalawang. Maraming mga pag-aaral ng kaso ng MIC ang naiulat kung saan ang sulfate-reducing bacteria (SRB) ay madalas na matatagpuan sa mga produkto ng kalawang9,10,11,12,13. Gayunpaman, nananatiling hindi malinaw kung ang mga SRB ay nakakatulong sa pagsisimula ng kalawang, dahil ang kanilang pagtuklas ay batay sa pagsusuri pagkatapos ng kalawang.
Kamakailan lamang, bukod pa sa iodine-oxidizing bacteria21, iba't ibang iron-degrading microorganisms ang naiulat, tulad ng iron-degrading SRB14, methanogens15,16,17, nitrate-reducing bacteria18, iron-oxidizing bacteria19 at acetogens20. Sa ilalim ng anaerobic o microaerobic laboratory conditions, karamihan sa kanila ay kinakalawang ang zero-valent iron at carbon steel. Bukod pa rito, ang kanilang mga mekanismo ng corrosion ay nagmumungkahi na ang iron-corrosive methanogens at SRBs ay nagtataguyod ng corrosion sa pamamagitan ng pag-aani ng mga electron mula sa null-valent iron gamit ang extracellular hydrogenases at multiheme cytochromes, ayon sa pagkakabanggit22,23. Ang mga MIC ay nahahati sa dalawang uri: (i) chemical MIC (CMIC), na isang indirect corrosion ng mga microbially produced species, at (ii) electrical MIC (EMIC), na isang direct corrosion sa pamamagitan ng electron depletion ng metal24. Ang EMIC na pinadali ng extracellular electron transfer (EET) ay lubhang interesante dahil ang mga microorganism na may EET properties ay nagdudulot ng mas mabilis na corrosion kaysa sa mga non-EET microorganisms. Bagama't ang tugon na naglilimita sa bilis ng CMIC sa ilalim ng mga kondisyong anaerobic ay ang produksyon ng H2 sa pamamagitan ng pagbawas ng proton (H+), ang EMIC ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng metabolismo ng EET, na hindi nakadepende sa produksyon ng H2. Ang mekanismo ng EET sa iba't ibang mikroorganismo ay nauugnay sa pagganap ng microbial cellular fuel at electrobiosynthesis25,26,27,28,29. Dahil ang mga kondisyon ng kultura para sa mga corrosive microorganism na ito ay naiiba sa mga nasa natural na kapaligiran, hindi malinaw kung ang mga naobserbahang proseso ng microbial corrosion na ito ay sumasalamin sa corrosion sa pagsasagawa. Samakatuwid, mahirap obserbahan ang mekanismo ng MIC na dulot ng mga corrosive microorganism na ito sa natural na kapaligiran.
Ang pag-unlad ng teknolohiya ng DNA sequencing ay nagpadali sa pag-aaral ng mga detalye ng mga komunidad ng microbial sa natural at artipisyal na mga kapaligiran, halimbawa, ang microbial profiling batay sa 16S rRNA gene sequence gamit ang mga bagong henerasyong sequencer ay ginamit sa larangan ng microbial ecology30,31.,32. Maraming pag-aaral ng MIC ang nailathala na nagdetalye ng mga komunidad ng microbial sa mga kapaligiran ng lupa at dagat13,33,34,35,36. Bilang karagdagan sa SRB, naiulat din ang pagpapayaman sa Fe(II)-oxidizing (FeOB) at nitrifying bacteria sa mga sample ng corrosion, hal. FeOB, tulad ng Gallionella spp. at Dechloromonas spp., at nitrifying bacteria, tulad ng Nitrospira, spp., sa mga bakal na may carbon at tanso sa soil media33. Katulad nito, sa kapaligiran ng dagat, ang mabilis na kolonisasyon ng mga bacteria na may iron-oxidizing na kabilang sa mga klase na Zetaproteobacteria at Betaproteobacteria ay naobserbahan sa loob ng ilang linggo sa carbon steel36. Ang mga datos na ito ay nagpapahiwatig ng kontribusyon ng mga mikroorganismong ito sa corrosion. Gayunpaman, sa maraming pag-aaral, limitado ang tagal at mga grupong pang-eksperimento, at kaunti lamang ang nalalaman tungkol sa dinamika ng mga komunidad ng mikrobyo sa panahon ng kalawang.
Dito, sinisiyasat namin ang mga MIC ng carbon steel, chromium steel, stainless steel, at cast iron gamit ang mga pag-aaral sa paglulubog sa isang aerobic freshwater environment na may kasaysayan ng mga MIC event. Kinuha ang mga sample sa ika-1, ika-3, ika-6, ika-14 at ika-22 buwan at pinag-aralan ang corrosion rate ng bawat metal at microbial component. Ang aming mga resulta ay nagbibigay ng pananaw sa pangmatagalang dinamika ng mga microbial community sa panahon ng corrosion.
Gaya ng ipinapakita sa Talahanayan 1, siyam na metal ang ginamit sa pag-aaral na ito. Sampung sample ng bawat materyal ang inilubog sa isang pool ng tubig-tabang. Ang kalidad ng tubig sa proseso ay ang mga sumusunod: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, turbidity 1 ppm at pH 7.4. Ang konsentrasyon ng dissolved oxygen (DO) sa ilalim ng hagdan ng sampling ay humigit-kumulang 8.2 ppm at ang temperatura ng tubig ay mula 9 hanggang 23°C ayon sa panahon.
Gaya ng ipinapakita sa Figure 1, pagkatapos ng 1 buwang paglulubog sa ASTM A283, ASTM A109 Condition #4/5, ASTM A179, at ASTM A395 cast iron environments, naobserbahan ang mga brown na produkto ng corrosion sa ibabaw ng carbon steel sa anyo ng generalized corrosion. Ang pagbaba ng timbang ng mga ispesimen na ito ay tumaas sa paglipas ng panahon (Karagdagang Talahanayan 1) at ang corrosion rate ay 0.13–0.16 mm bawat taon (Fig. 2). Katulad nito, ang general corrosion ay naobserbahan sa mga bakal na may mababang nilalaman ng Cr (1% at 2.25%) na may corrosion rate na humigit-kumulang 0.13 mm/taon (Mga Figure 1 at 2). Sa kabaligtaran, ang bakal na may 9% Cr ay nagpapakita ng localized corrosion na nangyayari sa mga puwang na nabuo ng mga gasket. Ang corrosion rate ng sample na ito ay humigit-kumulang 0.02 mm/taon, na mas mababa nang malaki kaysa sa bakal na may general corrosion. Sa kabaligtaran, ang mga hindi kinakalawang na asero na type-304 at -316 ay hindi nagpapakita ng nakikitang kalawang, na may tinatayang antas ng kalawang na <0.001 mm y−1. Sa kabaligtaran, ang mga hindi kinakalawang na asero na type-304 at -316 ay hindi nagpapakita ng nakikitang kalawang, na may tinatayang bilis ng pagbilis na <0.001 mm y−1. Напротив, нержавеющие стали типов 304 и 316 не проявляют видимой коррозии, при этом расчетная скорозить корость корозии <0 мм/год. Sa kabaligtaran, ang mga Uri 304 at 316 na hindi kinakalawang na asero ay hindi nagpapakita ng nakikitang kalawang, na may tinatayang antas ng kalawang na <0.001 mm/taon.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−。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−。 Напротив, нержавеющие стали типа 304 at -316 не показали видимой коррозии с расчетной скоростью коррозии коррозии <0,000 Sa kabaligtaran, ang mga type 304 at -316 na stainless steel ay hindi nagpakita ng nakikitang kalawang na may design corrosion rate na <0.001 mm/taon.
Ang ipinapakita ay mga makroskopikong larawan ng bawat sample (taas na 50 mm×lapad na 20 mm) bago at pagkatapos ng pag-alis ng kaliskis. 1 metro, 1 buwan; 3 metro, 3 buwan; 6 metro, 6 na buwan; 14 metro, 14 na buwan; 22 metro, 22 buwan; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, kondisyon 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, bakal na 1% Cr; 3C bakal, 2.25% Cr bakal; bakal na 9C, bakal na 9% Cr; S6, 316 hindi kinakalawang na asero; S8, uri 304 hindi kinakalawang na asero.
Ang bilis ng kalawang ay kinalkula gamit ang pagbaba ng timbang at oras ng paglulubog. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, pinatigas na 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, bakal 1% Cr, 3 C, bakal 2.25% Cr, 9 C, bakal 9% Cr, S6, uri 316 hindi kinakalawang na asero; S8, uri 304 hindi kinakalawang na asero.
Ipinapakita rin sa fig. 1 na ang mga produktong kalawang ng carbon steel, low Cr steel, at cast iron ay lalong nabubuo pagkatapos ng paglulubog sa loob ng 3 buwan. Ang pangkalahatang antas ng kalawang ay unti-unting bumaba sa 0.07 ~ 0.08 mm/taon pagkatapos ng 22 buwan (Figure 2). Bukod pa rito, ang antas ng kalawang ng 2.25% Cr steel ay bahagyang mas mababa kaysa sa iba pang mga specimen na kinakalawang, na nagpapahiwatig na ang Cr ay maaaring pumigil sa kalawang. Bukod sa pangkalahatang kalawang, ayon sa ASTM A179, ang lokal na kalawang ay naobserbahan pagkatapos ng 22 buwan na may lalim ng kalawang na humigit-kumulang 700 µm (Fig. 3). Ang lokal na antas ng kalawang, na kinakalkula gamit ang lalim ng kalawang at oras ng paglulubog, ay 0.38 mm/taon, na humigit-kumulang 5 beses na mas mabilis kaysa sa pangkalahatang kalawang. Ang antas ng kalawang ng ASTM A395 alloy ay maaaring maliitin dahil ang mga produktong kalawang ay hindi ganap na nag-aalis ng kaliskis pagkatapos ng 14 o 22 buwan ng paglulubog sa tubig. Gayunpaman, ang pagkakaiba ay dapat na minimal. Bilang karagdagan, maraming maliliit na hukay ang naobserbahan sa kinakalawang na low chromium steel.
Buong imahe (scale bar: 10 mm) at lokalisadong kalawang (scale bar: 500 µm) ng ASTM A179 at 9% Cr na bakal sa pinakamataas na lalim gamit ang 3D viewing laser microscope. Ang mga pulang bilog sa buong imahe ay nagpapahiwatig ng nasukat na lokalisadong kalawang. Ang isang buong view ng 9% Cr na bakal mula sa likod ay ipinapakita sa Figure 1.
Gaya ng ipinapakita sa fig. 2, para sa bakal na may 9% Cr, walang nakitang kalawang sa loob ng 3-14 na buwan, at ang antas ng kalawang ay halos zero. Gayunpaman, ang lokalisadong kalawang ay naobserbahan pagkatapos ng 22 buwan (Figure 3) na may antas ng kalawang na 0.04 mm/taon na kinalkula gamit ang pagbaba ng timbang. Ang pinakamataas na lokalisadong lalim ng kalawang ay 1260 µm at ang lokalisadong antas ng kalawang na tinantya gamit ang lalim ng kalawang at oras ng paglulubog (22 buwan) ay 0.68 mm/taon. Dahil hindi alam ang eksaktong punto kung saan nagsisimula ang kalawang, maaaring mas mataas ang antas ng kalawang.
Sa kabaligtaran, walang nakikitang kalawang na naobserbahan sa hindi kinakalawang na asero kahit na pagkatapos ng 22 buwan ng paglulubog. Bagama't may ilang kayumangging partikulo na naobserbahan sa ibabaw bago ang pag-alis ng kaliskis (Larawan 1), ang mga ito ay mahina ang pagkakakabit at hindi mga produkto ng kalawang. Dahil muling lumilitaw ang metal sa ibabaw ng hindi kinakalawang na asero pagkatapos matanggal ang kaliskis, ang rate ng kalawang ay halos zero.
Isinagawa ang amplicon sequencing upang maunawaan ang mga pagkakaiba at dinamika ng mga komunidad ng mikrobyo sa paglipas ng panahon sa mga produkto ng kalawang at biofilm sa mga ibabaw ng metal, sa tubig at mga sediment. Isang kabuuang 4,160,012 na pagbasa ang natanggap, na may saklaw na 31,328 hanggang 124,183 na pagbasa.
Ang mga Shannon indices ng mga sample ng tubig na kinuha mula sa mga water intake at pond ay mula 5.47 hanggang 7.45 (Fig. 4a). Dahil ang reclaimed na tubig ng ilog ay ginagamit bilang industriyal na tubig, ang microbial community ay maaaring magbago ayon sa panahon. Sa kabaligtaran, ang Shannon index ng mga bottom sediment sample ay humigit-kumulang 9, na mas mataas nang malaki kaysa sa mga sample ng tubig. Katulad nito, ang mga sample ng tubig ay may mas mababang kalkuladong Chao1 indices at naobserbahang operational taxonomic units (OTUs) kaysa sa mga sediment sample (Fig. 4b, c). Ang mga pagkakaibang ito ay makabuluhan sa istatistika (pagsubok na Tukey-Kramer; p-values ​​< 0.01, Fig. 4d), na nagpapahiwatig na ang mga komunidad ng mikrobyo sa mga sample ng sediment ay mas kumplikado kaysa sa mga nasa mga sample ng tubig. Ang mga pagkakaibang ito ay makabuluhan sa istatistika (pagsubok na Tukey-Kramer; p-values ​​​​< 0.01, Fig. 4d), na nagpapahiwatig na ang mga komunidad ng mikrobyo sa mga sample ng sediment ay mas kumplikado kaysa sa mga nasa mga sample ng tubig. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), что указывает на то, чобто микро образцах донных отложений более сложны, чем в образцах воды. Ang mga pagkakaibang ito ay makabuluhan sa istatistika (pagsubok na Tukey-Kramer; mga halaga ng p <0.01, Fig. 4d), na nagpapahiwatig na ang mga komunidad ng mikrobyo sa mga sample ng sediment ay mas kumplikado kaysa sa mga sample ng tubig.这些差异具有统计学意义（Tukey-Kramer 检验；p 值< 0.01，图4d），表明沉积物样本中的微生物群落比水样中的微生物群落更复杂。这些 差异 具有 统计学 （tukey-kramer 检验 ； p 值 <0.01 ， 图 4d） 表明 沉积物样 沉积物样 的羮中中中 的 群落更 . . . . . . . Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, рис. 4d), что позволяет пимред, позволяет пимид сообщества в образцах донных отложений были более сложными, чем в образцах воды. Ang mga pagkakaibang ito ay makabuluhan sa istatistika (pagsubok na Tukey-Kramer; p-value <0.01, Fig. 4d), na nagmumungkahi na ang mga komunidad ng mikrobyo sa mga sample ng sediment ay mas kumplikado kaysa sa mga sample ng tubig.Dahil ang tubig sa overflow basin ay patuloy na nagbabago at ang mga sediment ay nananatili sa ilalim ng basin nang walang mekanikal na pagkagambala, ang pagkakaibang ito sa pagkakaiba-iba ng mga mikrobyo ay dapat na sumasalamin sa ecosystem sa basin.
a Indeks ng Shannon, b Naobserbahang operational taxonomic unit (OTU), at c Indeks ng pagsipsip ng Chao1 (n=6) at basin (n=5) Tubig, 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) at 9% (9 C: n = 5) na mga Cr-steel, pati na rin ang mga type 316 (S6: n = 5) at -304 (S8: n = 5) na hindi kinakalawang na asero ay ipinapakita bilang mga tsart na hugis kahon at whisker. Ang mga d p-value para sa mga indeks ng Shannon at Chao1 na nakuha gamit ang ANOVA at Tukey-Kramer multiple comparison test. Ang mga pulang background ay kumakatawan sa mga pares na may mga p-value na < 0.05. Ang mga pulang background ay kumakatawan sa mga pares na may mga p-value na < 0.05. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Ang mga pulang background ay kumakatawan sa mga pares na may mga p-value na < 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. Ang mga pulang background ay kumakatawan sa mga pares na may mga p-value na <0.05.Ang linya sa gitna ng kahon, ang itaas at ibaba ng kahon, at ang mga bigote ay kumakatawan sa median, ika-25 at ika-75 percentile, at ang minimum at maximum na mga halaga, ayon sa pagkakabanggit.
Ang mga Shannon indices para sa carbon steel, low chromium steel, at cast iron ay katulad ng sa mga sample ng tubig (Fig. 4a). Sa kabaligtaran, ang mga Shannon indices ng mga sample ng stainless-steel ay mas mataas nang malaki kaysa sa mga kinakalawang na bakal (p-values ​​< 0.05, Fig. 4d) at katulad ng sa mga sediment. Sa kabaligtaran, ang mga Shannon indices ng mga sample ng stainless-steel ay mas mataas nang malaki kaysa sa mga kinakalawang na bakal (p-values ​​​​< 0.05, Fig. 4d) at katulad ng sa mga sediment. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у корродированных сталей5, <0. и аналогичны индексам отложений. Sa kabaligtaran, ang mga Shannon indices ng mga ispesimen ng hindi kinakalawang na asero ay mas mataas nang malaki kaysa sa mga kinakalawang na asero (p-values ​​​​< 0.05, Fig. 4d) at katulad ng mga deposit indices.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，图与秋4d Напротив, индекс Шеннона образцов из нержавеющей стали был значительно выше, чем у корродированной стали был значительно выше, чем у корродированной стали, <4 как и у отложений. Sa kabaligtaran, ang Shannon index ng mga ispesimen ng hindi kinakalawang na asero ay mas mataas nang malaki kaysa sa kinakalawang na bakal (p value < 0.05, Fig. 4d), gayundin ang deposito.Sa kabaligtaran, ang Shannon index para sa mga bakal na may 9% Cr ay mula 6.95 hanggang 9.65. Ang mga halagang ito ay mas mataas sa mga ispesimen na hindi kinakalawang sa ika-1 at ika-3 buwan kaysa sa mga ispesimen na kinakalawang sa ika-6, ika-14 at ika-22 buwan (Larawan 4a). Bukod pa rito, ang mga Chao1 indices at naobserbahang OTUs ng 9% Cr steels ay mas mataas kaysa sa mga kinakalawang at water samples at mas mababa kaysa sa mga hindi kinakalawang at sediment samples (Fig. 4b, c), at ang mga pagkakaiba ay makabuluhan sa istatistika (p-values ​​< 0.01, Fig. 4d). Bukod pa rito, ang mga Chao1 indices at naobserbahang OTUs ng 9% Cr steels ay mas mataas kaysa sa mga kinakalawang at water samples at mas mababa kaysa sa mga hindi kinakalawang at sediment samples (Fig. 4b, c), at ang mga pagkakaiba ay statistically significant (p-values ​​​​< 0.01, Fig. 4d).Bukod pa rito, ang Chao1 at naobserbahang OTU ng mga bakal na may 9% Cr ay mas mataas kaysa sa mga kinakalawang at may tubig na mga sample at mas mababa kaysa sa mga hindi kinakalawang at sedimentary na mga sample (Fig. 4b, c), at ang mga pagkakaiba ay makabuluhan sa istatistika.(p-значения <0,01, рис. 4d). (mga p-value na <0.01, Larawan 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），差异具有中具有石0.01，图4d）.此外 ， 9% CR 钢 Chao1 指数 和 观察 的 的 rtu 高于 腐蚀 样品 水样 ， 低于 腐蚀 样品图 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0.01 图 图 图 图 图 图 图 图 ， ， ， ， ， ， ， ， ， . Кроме того, индекс Chao1 и наблюдаемые OTU стали с содержанием 9 % Cr были выше, чем у корродированных и вод,нижцо чем у некорродированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), а разница была статистически значимой (p- значение, < 0,01). Bukod pa rito, ang Chao1 index at ang naobserbahang OTU ng 9% Cr steel ay mas mataas kaysa sa mga kinakalawang at may tubig na sample at mas mababa kaysa sa mga hindi kinakalawang at sedimentary na sample (Fig. 4b,c), at ang pagkakaiba ay makabuluhan sa istatistika (p-value < 0.01, Fig. 4d).Ipinapahiwatig ng mga resultang ito na ang pagkakaiba-iba ng mikrobyo sa mga produkto ng kalawang ay mas mababa kaysa sa mga biofilm sa mga hindi kinakalawang na metal.
Sa fig. 5a, makikita ang isang Principal Coordinate Analysis (PCoA) plot batay sa UniFrac unweighted distance para sa lahat ng sample, na may tatlong pangunahing kumpol na naobserbahan. Ang mga komunidad ng mikrobyo sa mga sample ng tubig ay makabuluhang naiiba sa ibang mga komunidad. Kasama rin sa mga komunidad ng mikrobyo sa mga sediment ang mga komunidad ng hindi kinakalawang na asero, habang laganap ang mga ito sa mga sample ng kalawang. Sa kabaligtaran, ang mapa ng bakal na may 9% Cr ay nahahati sa mga kumpol na hindi kinakalawang at kinakalawang. Dahil dito, ang mga komunidad ng mikrobyo sa mga ibabaw ng metal at mga produkto ng kalawang ay makabuluhang naiiba sa mga nasa tubig.
Ang plot ng pagsusuri ng pangunahing koordinasyon (PCoA) ay batay sa mga hindi tinimbang na distansya ng UniFrac sa lahat ng mga sample (a), tubig (b), at mga metal (c). Itinatampok ng mga bilog ang bawat kumpol. Ang mga trajectory ay kinakatawan ng mga linyang nagdurugtong sa mga panahon ng sampling nang sunud-sunod. 1 metro, 1 buwan; 3 metro, 3 buwan; 6 metro, 6 na buwan; 14 metro, 14 na buwan; 22 metro, 22 buwan; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, kondisyon 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, bakal 1% Cr; 3C bakal, 2.25% Cr bakal; bakal 9C, bakal 9% Cr; S6, 316 hindi kinakalawang na asero; S8, uri 304 hindi kinakalawang na asero.
Kapag inayos ayon sa kronolohikal na pagkakasunod-sunod, ang mga PCoA plot ng mga sample ng tubig ay nasa isang pabilog na pagkakaayos (Larawan 5b). Ang pagbabagong ito ng siklo ay maaaring sumasalamin sa mga pana-panahong pagbabago.
Bukod pa rito, dalawang kumpol lamang (kinakalawang at hindi kinakalawang) ang naobserbahan sa mga PCoA plot ng mga metal sample, kung saan (maliban sa 9% chromium steel) ay naobserbahan din ang pagbabago ng microbial community mula 1 hanggang 22 buwan (Fig. 5c). Bukod pa rito, dahil mas malaki ang mga transisyon sa mga kinakalawang na sample kaysa sa mga hindi kinakalawang na sample, mayroong ugnayan sa pagitan ng mga pagbabago sa mga microbial community at pag-unlad ng corrosion. Sa mga sample ng bakal na may 9% Cr, dalawang uri ng microbial community ang natuklasan: mga punto sa 1 at 6 na buwan, na matatagpuan malapit sa stainless steel, at iba pa (3, 14, at 22 buwan), na matatagpuan sa mga puntong malapit sa kinakalawang na bakal. 1 buwan at ang mga kupon na ginamit para sa DNA extraction sa 6 na buwan ay hindi kinakalawang, habang ang mga kupon sa 3, 14 at 22 buwan ay kinakalawang (Karagdagang Larawan 1). Samakatuwid, ang mga microbial community sa mga kinakalawang na sample ay naiiba sa mga nasa tubig, sediment, at mga hindi kinakalawang na sample at nagbabago habang umuusad ang corrosion.
Ang mga pangunahing uri ng komunidad ng mikrobyo na naobserbahan sa mga sample ng tubig ay ang Proteobacteria (30.1–73.5%), Bacteroidetes (6.3–48.6%), Planctomycetota (0.4–19.6%) at Actinobacteria (0–17.7%), ang kanilang relatibong kasaganaan ay iba-iba sa bawat sample (Larawan 6), halimbawa, ang relatibong kasaganaan ng Bacteroidetes sa tubig ng lawa ay mas mataas kaysa sa abstract na tubig. Ang pagkakaibang ito ay maaaring maimpluwensyahan ng oras ng paninirahan ng tubig sa overflow tank. Ang mga uri na ito ay naobserbahan din sa mga sample ng bottom sediment, ngunit ang kanilang relatibong kasaganaan ay makabuluhang naiiba sa mga sample ng tubig. Bukod pa rito, ang relatibong nilalaman ng Acidobacteriota (8.7–13.0%), Chloroflexi (8.1–10.2%), Nitrospirota (4.2–4.4%) at Desulfobacterota (1.5–4.4%) %) ay mas mataas kaysa sa mga sample ng tubig. Dahil halos lahat ng uri ng Desulfobacterota ay SRB37, ang kapaligiran sa sediment ay dapat na anaerobic. Bagama't posibleng nakakaimpluwensya ang Desulfobacterota sa kalawang, ang panganib ay dapat na napakababa dahil ang relatibong kasaganaan ng mga ito sa tubig ng pool ay <0.04%. Bagama't posibleng nakakaimpluwensya ang Desulfobacterota sa kalawang, ang panganib ay dapat na napakababa dahil ang relatibong kasaganaan ng mga ito sa tubig ng pool ay <0.04%. Хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск должен быть чрезвычайно низким, поскольку их относилените воде бассейна составляет <0,04%. Bagama't maaaring may epekto ang Desulfobacterota sa kalawang, ang panganib ay dapat na napakababa dahil ang relatibong kasaganaan ng mga ito sa tubig ng pool ay <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中的相对中的相对中。 <0.04%. Хотя тип Desulfobacillus может влиять на коррозию, риск должен быть крайне низким, поскольку их относительное содебс составляет <0,04%. Bagama't ang uri ng Desulfobacillus ay maaaring makaimpluwensya sa kalawang, ang panganib ay dapat na napakababa dahil ang relatibong kasaganaan ng mga ito sa tubig ng pool ay <0.04%.
Ang RW at Air ay kumakatawan sa mga sample ng tubig mula sa water intake at basin, ayon sa pagkakabanggit. Ang sediment-C, -E, -W ay mga sample ng sediment na kinuha mula sa gitna ng ilalim ng basin, pati na rin mula sa silangan at kanlurang bahagi. 1 metro, 1 buwan; 3 metro, 3 buwan; 6 metro, 6 na buwan; 14 metro, 14 na buwan; 22 metro, 22 buwan; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, condition 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, steel 1% Cr; 3C steel, 2.25% Cr steel; steel 9C, steel 9% Cr; S6, 316 stainless steel; S8, type 304 stainless steel.
Sa antas ng genus, bahagyang mas mataas na proporsyon (6–19%) ng mga hindi nauri na bakterya na kabilang sa pamilyang Trichomonadaceae, pati na rin ang Neosphingosine, Pseudomonas, at Flavobacterium, ang naobserbahan sa lahat ng panahon. Bilang maliliit na pangunahing sangkap, ang kanilang mga bahagi ay nag-iiba-iba (Larawan 1). . 7a at b). Sa mga tributaryo, ang relatibong kasaganaan ng Flavobacterium, Pseudovibrio, at Rhodoferrobacter ay mas mataas lamang sa taglamig. Gayundin, mas mataas na nilalaman ng Pseudovibrio at Flavobacterium ang naobserbahan sa tubig sa basin sa taglamig. Kaya, ang mga komunidad ng mikrobyo sa mga sample ng tubig ay nag-iiba depende sa panahon, ngunit hindi sumailalim sa mga malalaking pagbabago sa panahon ng pag-aaral.
a Tubig na papasok, b Tubig sa swimming pool, c ASTM A283, d Temperatura ng ASTM A109 #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2.25% Cr, at i 9% Cr bakal, j Uri-316 at hindi kinakalawang na asero K-304.
Ang mga proteobacteria ang pangunahing sangkap sa lahat ng mga sample, ngunit ang kanilang relatibong kasaganaan sa mga kinakalawang na sample ay bumaba habang umuusad ang kalawang (Larawan 6). Sa mga sample na ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 at 1% at 2.25% Cr, ang relatibong kasaganaan ng proteobacteria ay bumaba mula 89.1%, 85.9%, 89.6%, 79.5%, 84.8%. , 83.8% ay 43.3%, 52.2%, 50.0%, 41.9%, 33.8% at 31.3% ayon sa pagkakabanggit. Sa kabaligtaran, ang relatibong kasaganaan ng Desulfobacterota ay unti-unting tumataas mula <0.1% hanggang 12.5–45.9% kasabay ng paglala ng kalawang. Sa kabaligtaran, ang relatibong kasaganaan ng Desulfobacterota ay unti-unting tumataas mula <0.1% hanggang 12.5–45.9% kasabay ng paglala ng kalawang. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% hanggang 12,5–45,9% по мере развирозиик. Sa kabaligtaran, ang relatibong kasaganaan ng Desulfobacterota ay unti-unting tumataas mula <0.1% hanggang 12.5–45.9% habang umuusad ang kalawang.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% hanggang 12,5–45,9% по мере развизтия корроро. Sa kabaligtaran, ang relatibong kasaganaan ng Desulfobacillus ay unti-unting tumaas mula <0.1% hanggang 12.5–45.9% habang umuusad ang kalawang.Kaya, habang umuunlad ang kalawang, ang Proteobactereira ay napalitan ng Desulfobacterota.
Sa kabaligtaran, ang mga biofilm sa hindi kinakalawang na hindi kinakalawang na asero ay naglalaman ng parehong proporsyon ng iba't ibang bakterya. Proteobacteria (29.4–34.1%), Planctomycetota (11.7–18.8%), Nitrospirota (2.9–20.9%), Acidobacteriota (8.6–18.8%), Bacteroidota (3.1–9.2%) at Chloroflexi (2.1–8.8%). Natuklasan na ang proporsyon ng Nitrospirota sa mga sample ng hindi kinakalawang na asero ay unti-unting tumaas (Fig. 6). Ang mga ratio na ito ay katulad ng sa mga sample ng sediment, na tumutugma sa PCoA plot na ipinapakita sa Fig. 5a.
Sa mga sample ng bakal na naglalaman ng 9% Cr, dalawang uri ng mga komunidad ng mikrobyo ang naobserbahan: ang mga komunidad ng mikrobyo na 1-buwan at 6-buwang ay katulad ng sa mga nasa mga sample ng sediment sa ilalim, habang ang proporsyon ng proteobacteria sa mga sample ng corrosion 3, 14, at 22 ay tumaas nang malaki. buwan Bukod pa rito, ang dalawang komunidad ng mikrobyo na ito sa mga sample ng bakal na 9% Cr ay tumutugma sa mga split cluster sa PCoA plot na ipinapakita sa Fig. 5c.
Sa antas ng genus, >2000 OTU na naglalaman ng hindi nakatalagang bakterya at archaea ang naobserbahan. Sa antas ng genus, >2000 OTU na naglalaman ng hindi nakatalagang bakterya at archaea ang naobserbahan.Sa antas ng genus, mahigit 2000 OTU ang naobserbahan na naglalaman ng hindi nakikilalang bakterya at archaea.Sa antas ng genus, mahigit 2000 OTU ang naobserbahan na naglalaman ng hindi natukoy na bacteria at archaea. Sa mga ito, nagtuon kami sa 10 OTU na may mataas na populasyon sa bawat sample. Saklaw nito ang 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% at 21.8-45.1% sa ASTM A179., ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1%, 2.25% at 9% Cr steels at Type 316 at -304 stainless steels.
Isang medyo mataas na nilalaman ng mga dechlorinated monolith na may mga katangiang Fe(II) oxidizing ang naobserbahan sa mga sample ng corrosion tulad ng ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 at mga bakal na may 1% at 2.25% Cr. maagang yugto ng corrosion (1 buwan at 3 buwan, Fig. 7c-h). Ang proporsyon ng Dechloromonas ay bumaba sa paglipas ng panahon, na katumbas ng pagbaba ng Proteobacteria (Fig. 6). Bukod pa rito, ang proporsyon ng Dechloromonas sa mga biofilm sa mga hindi kinakalawang na sample ay <1%. Bukod pa rito, ang proporsyon ng Dechloromonas sa mga biofilm sa mga hindi kinakalawang na sample ay <1%. Кроме того, доля Dechloromonas в биопленках на некорродированных образцах составляет <1%. Bukod pa rito, ang proporsyon ng Dechloromonas sa mga biofilm sa mga hindi kinakalawang na ispesimen ay <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%. Bukod pa rito, ang proporsyon ng Dechloromonas sa biofilm ng mga hindi kinakalawang na ispesimen ay <1%.Samakatuwid, sa mga produkto ng kalawang, ang Dechloromonas ay lubos na pinayaman sa maagang yugto ng kalawang.
Sa kabaligtaran, sa ASTM A179, ASTM A109 tempered #4/5, ASTM A179, ASTM A395 at mga bakal na may 1% at 2.25% Cr, ang proporsyon ng mga uri ng SRB Desulfovibrio ay sa wakas ay tumaas pagkatapos ng 14 at 22 buwan (Fig. 7c–h). Ang Desulfofibrion ay napakababa o hindi nakita sa mga unang yugto ng kalawang, sa mga sample ng tubig (Fig. 7a, b) at sa mga biofilm na hindi kinakalawang (Fig. 7j, j). Malakas nitong ipinahihiwatig na mas gusto ng Desulfovibrio ang kapaligiran ng mga nabuo na produkto ng kalawang, bagama't hindi ito nakakaapekto sa kalawang sa mga unang yugto ng kalawang.
Ang Fe(III)-reducing bacteria (RRB), tulad ng Geobacter at Geothrix, ay natagpuan sa mga produktong kalawang sa gitnang yugto ng kalawang (6 at 14 na buwan), ngunit ang proporsyon ng mga huling yugto (22 buwan) ng kalawang ay mas mataas sa kanila, medyo mababa (Fig. 7c, eh). Ang genus na Sideroxydans na may mga katangian ng oksihenasyon ng Fe(II) ay nagpakita ng katulad na pag-uugali (Fig. 7f), kaya ang proporsyon ng FeOB, IRB, at SRB ay mas mataas lamang sa mga kinakalawang na sample. Malakas nitong ipinahihiwatig na ang mga pagbabago sa mga komunidad ng mikrobyo na ito ay nauugnay sa pag-unlad ng kalawang.
Sa bakal na may 9% Cr na kinakalawang pagkatapos ng 3, 14 at 22 buwan, mas mataas na proporsyon ng mga miyembro ng pamilyang Beggiatoacea (8.5–19.6%) ang naobserbahan, na maaaring magpakita ng mga katangian ng sulfur oxidizing, at mga siderooxidan ang naobserbahan (8.4–13.7%) (Larawan 1). ). 7i) Bukod pa rito, ang Thiomonas, isang sulfur oxidizing bacterium (SOB), ay natagpuan sa mas mataas na bilang (3.4% at 8.8%) sa 3 at 14 na buwan. Sa kabaligtaran, ang nitrate-reducing bacteria na Nitrospira (12.9%) ay naobserbahan sa mga 6-na-buwang gulang na hindi kinakalawang na sample. Mas mataas na proporsyon ng Nitrospira ang naobserbahan din sa mga biofilm sa hindi kinakalawang na asero pagkatapos ilublob (Larawan 7j,k). Kaya, ang mga microbial community ng mga 1- at 6-na-buwang gulang na 9% Cr steel na hindi kinakalawang ay katulad ng sa mga nasa mga biofilm ng hindi kinakalawang na asero. Bukod pa rito, ang mga komunidad ng mikrobyo ng 9% Cr na bakal na kinakalawang sa loob ng 3, 14 at 22 buwan ay naiiba sa mga produkto ng kalawang ng mga carbon at low chromium na bakal at cast iron.
Karaniwang mas mabagal ang pag-unlad ng kalawang sa tubig-tabang kaysa sa tubig-dagat dahil ang konsentrasyon ng mga chloride ion ay nakakaapekto sa kalawang ng metal. Gayunpaman, ang ilang mga hindi kinakalawang na asero ay maaaring kalawangin sa mga kapaligirang tubig-tabang38,39. Bukod pa rito, ang MIC ay unang pinaghihinalaan dahil ang kinakalawang na materyal ay naobserbahan na dati sa tubig-tabang na ginamit sa pag-aaral na ito. Sa mga pangmatagalang pag-aaral sa paglulubog, iba't ibang anyo ng kalawang, tatlong uri ng mga komunidad ng mikrobyo, at isang pagbabago sa mga komunidad ng mikrobyo sa mga produkto ng kalawang ang naobserbahan.
Ang tubig-tabang na ginamit sa pag-aaral na ito ay isang saradong tangke para sa teknikal na tubig na kinuha mula sa isang ilog na may medyo matatag na komposisyong kemikal at pana-panahong pagbabago sa temperatura ng tubig mula 9 hanggang 23 °C. Samakatuwid, ang pana-panahong pagbabago-bago sa mga komunidad ng mikrobyo sa mga sample ng tubig ay maaaring nauugnay sa mga pagbabago sa temperatura. Bukod pa rito, ang komunidad ng mikrobyo sa tubig ng pool ay medyo naiiba sa nasa tubig na ginamit (Fig. 5b). Ang tubig sa pool ay patuloy na pinapalitan dahil sa pag-apaw. Dahil dito, ang DO ay nanatili sa ~8.2 ppm kahit na sa mga gitnang lalim sa pagitan ng ibabaw ng basin at ng ilalim. Sa kabaligtaran, ang kapaligiran ng sediment ay dapat na anaerobic, dahil ito ay nananatili at nananatili sa ilalim ng reservoir, at ang microbial flora dito (tulad ng CRP) ay dapat ding magkaiba sa microbial flora sa tubig (Fig. 6). Dahil ang mga kupon sa pool ay mas malayo sa mga sediment, ang mga ito ay nalalantad lamang sa tubig-tabang sa panahon ng mga pag-aaral sa paglulubog sa ilalim ng mga kondisyong aerobic.
Ang pangkalahatang kalawang ay nangyayari sa carbon steel, low chromium steel, at cast iron sa mga kapaligirang tubig-tabang (Larawan 1) dahil ang mga materyales na ito ay hindi lumalaban sa kalawang. Gayunpaman, ang antas ng kalawang (0.13 mm yr-1) sa ilalim ng abiotic na kondisyon ng tubig-tabang ay mas mataas kaysa sa mga nakaraang pag-aaral40 (0.04 mm yr-1) at maihahambing sa antas ng kalawang (0.02–0.76 mm yr-1) sa presensya ng mga mikroorganismo 1) Katulad ng mga kondisyon ng tubig-tabang40,41,42. Ang pinabilis na antas ng kalawang na ito ay isang katangian ng MIC.
Bukod pa rito, pagkatapos ng 22 buwan ng paglulubog, naobserbahan ang lokalisadong kalawang sa ilang metal sa ilalim ng mga produkto ng kalawang (Larawan 3). Sa partikular, ang lokalisadong antas ng kalawang na naobserbahan sa ASTM A179 ay halos limang beses na mas mabilis kaysa sa pangkalahatang kalawang. Ang hindi pangkaraniwang anyo ng kalawang at pinabilis na antas ng kalawang na ito ay naobserbahan din sa kalawang na nangyayari sa parehong bagay. Kaya, ang paglulubog na isinagawa sa pag-aaral na ito ay sumasalamin sa kalawang sa pagsasagawa.
Sa mga pinag-aralang metal, ang 9% Cr na bakal ang nagpakita ng pinakamatinding kalawang, na may lalim na kalawang na >1.2 mm, na malamang na MIC dahil sa pinabilis na kalawang at abnormal na anyo ng kalawang. Sa mga pinag-aralang metal, ang 9% Cr na bakal ang nagpakita ng pinakamatinding kalawang, na may lalim na kalawang na >1.2 mm, na malamang na MIC dahil sa pinabilis na kalawang at abnormal na anyo ng kalawang. Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глубиной коррозтои> 1,2 м, м, м, является МИК из-за ускоренной коррозии и аномальной формы коррозии. Sa mga metal na sinuri, ang bakal na may 9% Cr ay nagpakita ng pinakamatinding kalawang na may lalim na >1.2 mm, na malamang na MIC dahil sa pinabilis na kalawang at isang abnormal na anyo ng kalawang.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, скоре, скоре ускоренных и аномальных форм коррозии. Sa mga pinag-aralang metal, ang bakal na may 9% Cr ay pinakamatindi ang kinakalawang, na may lalim ng kalawang na >1.2 mm, malamang na MIC dahil sa pinabilis at maanomalyang anyo ng kalawang.Dahil ang 9% Cr steel ay ginagamit sa mga aplikasyon na may mataas na temperatura, ang kilos nito sa kalawang ay napag-aralan na dati43,44 ngunit walang MIC na naiulat noon para sa metal na ito. Dahil maraming mikroorganismo, maliban sa mga hyperthermophile, ang hindi aktibo sa kapaligirang may mataas na temperatura (>100 °C), maaaring balewalain ang MIC sa 9% Cr steel sa ganitong mga kaso. Dahil maraming mikroorganismo, maliban sa mga hyperthermophile, ang hindi aktibo sa kapaligirang may mataas na temperatura (>100 °C), maaaring balewalain ang MIC sa 9% Cr steel sa ganitong mga kaso. Поскольку многие микроорганизмы, за исключением гипертермофилов, неактивны в высокотемпературной гипертермофилов, неактивны в высокотемпературной ледерский люд, Словой К0ред,> с 9% Cr в таких случаях можно не учитывать. Dahil maraming mikroorganismo, maliban sa mga hyperthermophile, ay hindi aktibo sa isang kapaligirang may mataas na temperatura (>100°C), ang MIC sa bakal na may 9% Cr ay maaaring balewalain sa mga ganitong kaso.由于除超嗜热菌外，许多微生物在高温环境(>100 °C) 中不活跃，因此在这种不情在这种情在这种情可Cr 钢中的MIC. 9% Cr (>100 °C) Поскольку многие микроорганизмы, кроме гипертермофилов, не проявляют активности в высокотемператылов, не проявляют активности в высокотемператных (>сурных °С), сурных в стали с 9% Cr в данном случае можно не учитывать. Dahil maraming mikroorganismo, maliban sa mga hyperthermophile, ang hindi nagpapakita ng aktibidad sa mga kapaligirang may mataas na temperatura (>100 °C), ang MIC sa bakal na may 9% Cr ay maaaring balewalain sa kasong ito.Gayunpaman, kapag ang 9% Cr steel ay ginagamit sa isang kapaligirang may katamtamang temperatura, iba't ibang hakbang ang dapat gawin upang mabawasan ang MIC.
Iba't ibang komunidad ng mikrobyo at ang kanilang mga pagbabago ay naobserbahan sa mga deposito ng hindi kinakalawang na materyal at sa mga produktong kalawang sa mga biofilm kumpara sa tubig, bilang karagdagan sa pinabilis na kalawang (Larawan 5-7), na mariing nagmumungkahi na ang kalawang na ito ay isang mikropono. Iniulat nina Ramirez et al.13 ang isang 3-hakbang na transisyon (FeOB => SRB/IRB = > SOB) sa isang marine microbial ecosystem sa loob ng 6 na buwan, kung saan ang hydrogen sulfide na ginawa ng secondary enriched SRB ay maaaring sa wakas ay makapag-ambag sa pagpapayaman ng SOB. Iniulat nina Ramirez et al.13 ang isang 3-hakbang na transisyon (FeOB => SRB/IRB => SOB) sa isang marine microbial ecosystem sa loob ng mahigit 6 na buwan, kung kailan ang hydrogen sulfide na ginawa ng secondary enriched SRB ay maaaring sa wakas ay makapag-ambag sa pagpapayaman ng SOB. Ramirez et al.13 сообщают о трехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) sa морской микробной экосистеме в течение 6 мескоц сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Iniulat nina Ramirez et al.13 ang isang tatlong-yugtong transisyon (FeOB => SRB/IRB => SOB) sa marine microbial ecosystem sa loob ng 6 na buwan, kung saan ang hydrogen sulfide na nabuo mula sa secondary enrichment ng SRB ay maaaring makatulong sa pagpapayaman ng SOB. Ramirez 等人13 报告了一个超过6 个月的海洋微生物生态系统中的三步转变(FeOB => SRB/IRB => SOB)，其中二次富集SRB 产生的硫化氢可能最终有助于SOB 的富集。Ramirez 等 人 13 报告 了 个 超过 超过 6 个 月 海洋 微生物 生态 系统 中 的 三 海洋 微生物 生态 系统 中 的 三 洋转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 r srb/IRB) ， 其中 次 察 盆可能 最终 有助于 hikbi 的富集。 Ramirez et al.13 сообщили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) sa морской микробной экосистеме в течение 6 мрокця сероводород, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, может в конечном итоге способствовать обюбнище. Iniulat nina Ramirez et al.13 ang isang tatlong-hakbang na transisyon (FeOB => SRB/IRB => SOB) sa marine microbial ecosystem sa loob ng 6 na buwan, kung saan ang hydrogen sulfide na nalilikha mula sa secondary enrichment ng SRB ay maaaring kalaunan ay makapag-ambag sa enrichment ng SOB.Iniulat nina McBeth at Emerson36 ang pangunahing pagpapayaman sa FeOB. Gayundin, ang pagpapayaman ng FeOB sa maagang yugto ng kalawang ay naobserbahan sa pag-aaral na ito, ngunit ang mga pagbabago sa mikrobyo kasabay ng pag-unlad ng kalawang ay naobserbahan sa carbon at 1% at 2.25% Cr na mga bakal at cast iron sa loob ng 22 mo ay FeOB => IRB = > SRB (Mga Larawan 7 at 8). Gayundin, ang pagpapayaman ng FeOB sa maagang yugto ng kalawang ay naobserbahan sa pag-aaral na ito, ngunit ang mga pagbabago sa mikrobyo kasabay ng pag-unlad ng kalawang ay naobserbahan sa carbon at 1% at 2.25% Cr na mga bakal at cast iron sa loob ng 22 mo ay FeOB => IRB => SRB (Mga Larawan 7 at 8). Точно так же в этом исследовании наблюдается обогащение FeOB на ранней стадии коррозии, но микробные измронисрея измронмере коррозии, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 месяцев, представлобют = >ORB. at 8). Gayundin, sa pag-aaral na ito, naobserbahan ang pagpapayaman ng FeOB sa maagang yugto ng kalawang, ngunit ang mga pagbabago sa mikrobyo habang umuusad ang kalawang, na naobserbahan sa carbon at 1% at 2.25% Cr na mga bakal at cast iron sa loob ng 22 buwan, ay FeOB => IRB => SRB (Mga Larawan 7 at 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 钢以及越个月的铸铁中观察到的微生物随着腐蚀的进展而变化是FeOB => IRB => SRB（图7 和8）。同样 ， 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 ， 但 碳 和 和 1% 和 2.25% Cr 2.25% Cr的 铸铁 中 到 的 微生物 腐蚀 的 进展 而 变化 FEOB => IRB => SRB（图7和8）。 Аналогичным образом, в этом исследовании наблюдалось обогащение FeOB на ранних стадиях коррозии, но микроибимля наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2.25% Cr сталях и чугуне в течение 22 месяцев, были FeOB => IRB => SRB (halimbawa 8). Gayundin, naobserbahan sa pag-aaral na ito ang pagpapayaman ng FeOB sa mga unang yugto ng kalawang, ngunit ang mga pagbabagong mikrobiyolohikal na naobserbahan sa carbon at 1% at 2.25% Cr na mga bakal at cast iron sa loob ng 22 buwan ay FeOB => IRB => SRB (Larawan 7 at 8).Madaling maipon ang mga SRB sa mga kapaligiran ng tubig-dagat dahil sa mataas na konsentrasyon ng mga sulfate ion, ngunit ang kanilang pagyaman sa mga kapaligiran ng tubig-tabang ay naantala ng mababang konsentrasyon ng mga sulfate ion. Ang pagyaman ng SRB sa tubig-dagat ay madalas na naiuulat10,12,45.
a Organikong carbon at nitrogen sa pamamagitan ng metabolismo ng enerhiya na umaasa sa Fe(II) na iron oxide (pulang [Dechloromonas sp.] at berdeng [Sideroxydans sp.] na mga selula) at Fe(III) reducing bacteria (grey cells [Geothrix sp. at Geobacter sp. ]) sa maagang yugto ng kalawang, pagkatapos ay ang anaerobic sulfate-reducing bacteria (SRP) at heterotrophic microorganisms ay nagpapayaman sa mature na yugto ng kalawang sa pamamagitan ng pagkonsumo ng naipon na organikong bagay. b Mga pagbabago sa mga komunidad ng microbial sa mga metal na lumalaban sa kalawang. Ang mga lila, asul, dilaw, at puting selula ay kumakatawan sa bacteria mula sa mga pamilyang Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea, at iba pa, ayon sa pagkakabanggit.
Tungkol sa mga pagbabago sa komunidad ng mikrobyo at posibleng pagpapayaman ng SRB, ang FeOB ay kritikal sa maagang yugto ng kalawang, at ang Dechloromonas ay maaaring makakuha ng kanilang enerhiya sa paglaki mula sa oksihenasyon ng Fe(II). Ang mga mikroorganismo ay maaaring mabuhay sa media na naglalaman ng mga trace elements, ngunit hindi sila lalago nang mabilis. Gayunpaman, ang plunge pool na ginamit sa pag-aaral na ito ay isang overflow basin, na may inflow na 20 m3/h, na patuloy na nagsusuplay ng mga trace elements na naglalaman ng mga inorganic ions. Sa mga unang yugto ng kalawang, ang mga ferrous ions ay inilalabas mula sa carbon steel at cast iron, at ang mga FeOB (tulad ng Dechloromonas) ay ginagamit ang mga ito bilang pinagmumulan ng enerhiya. Ang mga bakas na dami ng carbon, phosphate at nitrogen na kinakailangan para sa paglaki ng cell ay dapat na naroroon sa tubig na proseso sa anyo ng mga organikong at inorganic na sangkap. Samakatuwid, sa kapaligirang ito ng tubig-tabang, ang FeOB ay unang pinayaman sa mga ibabaw ng metal tulad ng carbon steel at cast iron. Kasunod nito, ang mga IRB ay maaaring lumaki at gumamit ng mga organikong bagay at iron oxides bilang mga pinagmumulan ng enerhiya at mga terminal electron acceptor, ayon sa pagkakabanggit. Sa mga mature na produkto ng kalawang, ang mga anaerobic na kondisyon na pinayaman ng nitrogen ay dapat malikha dahil sa metabolismo ng FeOB at IRB. Samakatuwid, ang SRB ay maaaring mabilis na lumaki at palitan ang FeOB at IRB (Larawan 8a).
Kamakailan lamang, iniulat nina Tang et al. ang kalawang ng hindi kinakalawang na asero dahil sa Geobacter ferroreducens sa mga kapaligirang tubig-tabang dahil sa direktang paglipat ng elektron mula sa bakal patungo sa mga mikrobyo46. Kung isasaalang-alang ang EMIC, ang kontribusyon ng mga mikroorganismo na may mga katangiang EET ay kritikal. Ang SRB, FeOB, at IRB ang pangunahing uri ng mikrobyo sa mga produkto ng kalawang sa pag-aaral na ito, na dapat ay may mga katangiang EET. Samakatuwid, ang mga mikroorganismong ito na aktibo sa electrochemically ay maaaring mag-ambag sa kalawang sa pamamagitan ng EET, at ang komposisyon ng kanilang komunidad ay nagbabago sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang ionic species habang nabubuo ang mga produkto ng kalawang. Sa kabaligtaran, ang komunidad ng mikrobyo sa bakal na may 9% Cr ay naiiba sa iba pang mga bakal (Fig. 8b). Pagkatapos ng 14 na buwan, bilang karagdagan sa pagpapayaman gamit ang FeOB, tulad ng Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea, at Thiomonas ay pinayaman din (Fig. 7i). Ang pagbabagong ito ay lubhang naiiba sa iba pang mga materyales na nakakabawas ng kalawang, tulad ng carbon steel, at maaaring maimpluwensyahan ng mga ion na mayaman sa chromium na natunaw sa panahon ng kalawang. Kapansin-pansin, ang Thiomonas ay hindi lamang nagtataglay ng mga katangiang pang-oxidize ng sulfur, kundi pati na rin ng mga katangiang pang-oxidize ng Fe(II), isang sistemang EET, at tolerance sa mabibigat na metal48,49. Maaari itong pagyamanin dahil sa aktibidad na oxidative ng Fe(II) at/o direktang pagkonsumo ng mga electron ng metal. Sa isang nakaraang pag-aaral, medyo mataas na kasaganaan ng Beggiatoacea ang naobserbahan sa mga biofilm sa Cu gamit ang isang discontinuous biofilm monitoring system, na nagmumungkahi na ang mga bacteria na ito ay maaaring lumalaban sa mga nakalalasong metal tulad ng Cu at Cr. Gayunpaman, ang pinagmumulan ng enerhiya na kailangan ng Beggiatoacea upang lumaki sa kapaligirang ito ay hindi alam.
Iniuulat ng pag-aaral na ito ang mga pagbabago sa mga komunidad ng mikrobyo sa panahon ng kalawang sa mga kapaligirang tubig-tabang. Sa parehong kapaligiran, ang mga komunidad ng mikrobyo ay magkakaiba sa uri ng metal. Bukod pa rito, kinukumpirma ng aming mga resulta ang kahalagahan ng FeOB sa mga unang yugto ng kalawang, dahil ang metabolismo ng enerhiya ng mikrobyo na umaasa sa iron ay nagtataguyod ng pagbuo ng isang kapaligirang mayaman sa sustansya na pinapaboran ng iba pang mga mikroorganismo tulad ng SRB. Upang mabawasan ang MIC sa mga kapaligirang tubig-tabang, dapat limitahan ang pagpapayaman ng FeOB at IRB.
Siyam na metal ang ginamit sa pag-aaral na ito at pinroseso sa mga bloke na may sukat na 50 × 20 × 1–5 mm (kapal para sa ASTM 395 na bakal at 1%, 2.25% at 9% Cr: 5 mm; kapal para sa ASTM A283 at ASTM A179: 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 at Type 304 at 316 Stainless Steel, kapal: 1mm), na may dalawang butas na 4mm. Ang mga chromium steel ay pinakintab gamit ang papel de liha at ang iba pang mga metal ay pinakintab gamit ang 600 grit na papel de liha bago ilubog. Lahat ng mga sample ay sinuri gamit ang 99.5% ethanol, pinatuyo at tinimbang. Sampung sample ng bawat metal ang ginamit para sa pagkalkula ng corrosion rate at microbiome analysis. Ang bawat specimen ay inayos sa paraang hagdan gamit ang mga PTFE rod at spacer (φ 5 × 30 mm, Supplementary Fig. 2).
Ang pool ay may volume na 1100 cubic meters at lalim na humigit-kumulang 4 na metro. Ang daloy ng tubig ay 20 m3 h-1, ang overflow ay nailabas, at ang kalidad ng tubig ay hindi nagbago ayon sa panahon (Karagdagang Larawan 3). Ang sample ladder ay ibinaba sa isang 3 m na alambreng bakal na nakasabit sa gitna ng tangke. Dalawang set ng hagdan ang tinanggal mula sa pool sa ika-1, ika-3, ika-6, ika-14 at ika-22 buwan. Ang mga sample mula sa isang hagdan ay ginamit upang sukatin ang pagbaba ng timbang at kalkulahin ang mga rate ng corrosion, habang ang mga sample mula sa isa pang hagdan ay ginamit para sa microbiome analysis. Ang dissolved oxygen sa immersion tank ay sinukat malapit sa ibabaw at ilalim, pati na rin sa gitna, gamit ang isang dissolved oxygen sensor (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, USA).
Ang mga produktong kalawang at biofilm sa mga sample ay inalis sa pamamagitan ng pagkayod gamit ang plastic scraper o pagpahid gamit ang cotton swab, at pagkatapos ay nilinis sa 99.5% ethanol gamit ang ultrasonic bath. Ang mga sample ay inilubog sa solusyon ni Clark alinsunod sa ASTM G1-0351. Ang lahat ng sample ay tinimbang pagkatapos makumpleto ang pagpapatuyo. Kalkulahin ang rate ng kalawang (mm/yr) para sa bawat sample gamit ang sumusunod na pormula:
kung saan ang K ay isang konstante (8.76 × 104), ang T ay oras ng pagkakalantad (h), ang A ay kabuuang lawak ng ibabaw (cm2), ang W ay ang pagkawala ng masa (g), ang D ay densidad (g cm–3).
Matapos timbangin ang mga sample, ang mga 3D na imahe ng ilang sample ay nakuha gamit ang isang 3D measuring laser microscope (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Japan).