Salamat sa pagbisita sa Nature.com. Gumagamit ka ng bersyon ng browser na may limitadong suporta sa CSS. Para sa pinakamagandang karanasan, inirerekomenda namin na gumamit ka ng na-update na browser (o huwag paganahin ang Compatibility Mode sa Internet Explorer). Bilang karagdagan, upang matiyak ang patuloy na suporta, ipinapakita namin ang site na walang mga istilo at JavaScript.
Nagpapakita ng carousel ng tatlong slide nang sabay-sabay. Gamitin ang Nakaraang at Susunod na mga pindutan upang lumipat sa tatlong mga slide sa isang pagkakataon, o gamitin ang mga pindutan ng slider sa dulo upang lumipat sa tatlong mga slide sa isang pagkakataon.
Sa mga kapaligiran ng tubig-tabang, ang pinabilis na kaagnasan ng carbon at hindi kinakalawang na asero ay madalas na sinusunod. Ang isang 22-buwang fresh water tank diving study ay isinagawa dito gamit ang siyam na grado ng bakal. Ang pinabilis na kaagnasan ay naobserbahan sa carbon at chromium steels at cast iron, habang sa hindi kinakalawang na asero walang nakikitang kaagnasan ang naobserbahan kahit na pagkatapos ng 22 buwan. Ang isang pagsusuri sa komunidad ng microbial ay nagpakita na sa panahon ng pangkalahatang kaagnasan, ang Fe(II) -oxidizing bacteria ay pinayaman sa maagang yugto ng corrosion, Fe(III) -reducing bacteria, sa yugto ng corrosion development, at sulfate-reducing bacteria, sa corrosion stage. yugto sa huling yugto ng kaagnasan ng produkto. Sa kabaligtaran, ang Beggiatocaea bacteria ay lalong marami sa bakal na may 9% Cr na sumailalim sa localized corrosion. Ang mga komposisyon na ito ng mga microbial na komunidad ay naiiba din sa mga nasa tubig at ilalim na mga sample ng sediment. Kaya, habang umuunlad ang kaagnasan, ang komunidad ng microbial ay sumasailalim sa mga dramatikong pagbabago, at ang metabolismo ng enerhiya ng microbial na umaasa sa bakal ay lumilikha ng isang kapaligiran na maaaring magpayaman sa iba pang mga microorganism.
Ang mga metal ay maaaring masira at maagnas dahil sa iba't ibang pisikal at kemikal na salik sa kapaligiran tulad ng pH, temperatura at konsentrasyon ng ion. Ang mga acidic na kondisyon, mataas na temperatura at konsentrasyon ng chloride ay partikular na nakakaapekto sa kaagnasan ng mga metal1,2,3. Ang mga mikroorganismo sa natural at built na kapaligiran ay kadalasang nakakaimpluwensya sa pagkasira at kaagnasan ng mga metal, isang gawi na ipinahayag sa microbial corrosion (MIC)4,5,6,7,8. Ang MIC ay madalas na 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 biglang lumilitaw at mabilis na umuunlad. Samakatuwid, ang pagsubaybay at maagang pagtuklas ng mga MIC ay napakahirap, kaya ang pagsusuri sa MIC ay karaniwang isinasagawa pagkatapos ng kaagnasan. Maraming MIC case study ang naiulat kung saan ang sulfate-reducing bacteria (SRB) ay madalas na matatagpuan sa mga produktong corrosion9,10,11,12,13. Gayunpaman, nananatiling hindi malinaw kung ang mga SRB ay nag-aambag sa pagsisimula ng kaagnasan, dahil ang kanilang pagtuklas ay batay sa pagsusuri sa post-corrosion.
Kamakailan, bilang karagdagan sa iodine-oxidizing bacteria21, ang iba't ibang iron-degrading microorganism ay naiulat, tulad ng iron-degrading SRB14, methanogens15,16,17, nitrate-reducing bacteria18, iron-oxidizing bacteria19 at acetogens20. Sa ilalim ng anaerobic o microaerobic na mga kondisyon ng laboratoryo, karamihan sa mga ito ay nakakasira ng zero-valent na bakal at carbon steel. Bilang karagdagan, ang kanilang mga mekanismo ng kaagnasan ay nagmumungkahi na ang iron-corrosive methanogens at SRBs ay nagtataguyod ng kaagnasan 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 hindi direktang kaagnasan ng microbially produced species, at (ii) electrical MIC (EMIC), na direktang corrosion sa pamamagitan ng electron depletion ng metal24. Ang EMIC na pinadali ng extracellular electron transfer (EET) ay may malaking interes dahil ang mga microorganism na may mga katangian ng EET ay nagdudulot ng mas mabilis na kaagnasan kaysa sa mga non-EET microorganism. Habang ang rate-limiting response ng CMIC sa ilalim ng anaerobic na mga kondisyon ay H2 production sa pamamagitan ng proton reduction (H+), ang EMIC ay nagpapatuloy sa pamamagitan ng EET metabolism, na independiyente sa H2 production. Ang mekanismo ng EET sa iba't ibang microorganism ay nauugnay sa pagganap ng microbial cellular fuel at electrobiosynthesis25,26,27,28,29. Dahil ang mga kondisyon ng kultura para sa mga kinakaing unti-unting microorganism na ito ay naiiba sa mga nasa natural na kapaligiran, hindi malinaw kung ang mga naobserbahang microbial corrosion na proseso ay nagpapakita ng kaagnasan sa pagsasanay. Samakatuwid, mahirap obserbahan ang mekanismo ng MIC na sapilitan ng mga kinakaing unti-unting microorganism na ito sa natural na kapaligiran.
Ang pagbuo ng teknolohiya ng DNA sequencing ay pinadali ang pag-aaral ng mga detalye ng microbial na komunidad sa natural at artipisyal na mga kapaligiran, halimbawa, microbial profiling batay sa 16S rRNA gene sequence gamit ang mga bagong generation sequencer ay ginamit sa larangan ng microbial ecology30,31. ,32. Maraming mga pag-aaral sa MIC ang nai-publish na may detalyadong mga komunidad ng microbial sa mga kapaligiran sa lupa at dagat13,33,34,35,36. Bilang karagdagan sa SRB, pagpapayaman sa Fe(II)-oxidizing (FeOB) at nitrifying bacteria sa corrosion sample, hal FeOB, gaya ng Gallionella spp. at Dechloromonas spp., at nitrifying bacteria, tulad ng Nitrospira, ay naiulat din. spp., sa Carbon at mga bakal na may tanso sa media ng lupa33. Katulad nito, sa kapaligiran ng dagat, ang mabilis na kolonisasyon ng iron-oxidizing bacteria na kabilang sa mga klase na Zetaproteobacteria at Betaproteobacteria ay naobserbahan nang ilang linggo sa carbon steel 36 . Ang mga datos na ito ay nagpapahiwatig ng kontribusyon ng mga microorganism na ito sa kaagnasan. Gayunpaman, sa maraming pag-aaral, ang tagal at mga eksperimentong grupo ay limitado, at kaunti ang nalalaman tungkol sa dynamics ng mga microbial na komunidad sa panahon ng kaagnasan.
Dito, sinisiyasat namin ang mga MIC ng carbon steel, chromium steel, stainless steel, at cast iron gamit ang mga pag-aaral sa immersion sa isang aerobic freshwater na kapaligiran na may kasaysayan ng mga kaganapan sa MIC. Ang mga sample ay kinuha sa 1, 3, 6, 14 at 22 na buwan at ang rate ng kaagnasan ng bawat bahagi ng metal at microbial ay pinag-aralan. Nagbibigay ang aming mga resulta ng insight sa pangmatagalang dinamika ng mga microbial na komunidad sa panahon ng kaagnasan.
Tulad ng ipinakita sa Talahanayan 1, siyam na metal ang ginamit sa pag-aaral na ito. Sampung sample ng bawat materyal ay inilubog sa isang pool ng sariwang tubig. 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 ibaba ng sampling ladder ay humigit-kumulang 8.2 ppm at ang temperatura ng tubig ay mula 9 hanggang 23°C sa pana-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 environment, ang mga produktong brown corrosion ay naobserbahan 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 rate ng kaagnasan ay 0.13–0.16 mm bawat taon (Larawan 2). Katulad nito, ang pangkalahatang kaagnasan ay naobserbahan sa mga bakal na may mababang nilalaman ng Cr (1% at 2.25%) na may rate ng kaagnasan na humigit-kumulang 0.13 mm/yr (Mga Larawan 1 at 2). Sa kaibahan, ang bakal na may 9% Cr ay nagpapakita ng lokal na kaagnasan na nangyayari sa mga puwang na nabuo ng mga gasket. Ang rate ng kaagnasan ng sample na ito ay humigit-kumulang 0.02 mm/taon, na mas mababa kaysa sa bakal na may pangkalahatang kaagnasan. Sa kabaligtaran, ang mga hindi kinakalawang na asero na uri-304 at -316 ay nagpapakita ng walang nakikitang kaagnasan, na may tinantyang mga rate ng kaagnasan na <0.001 mm y−1. Sa kabaligtaran, ang mga hindi kinakalawang na asero na uri-304 at -316 ay nagpapakita ng walang nakikitang kaagnasan, na may tinantyang mga rate ng acceleration 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 Uri 304 at 316 na hindi kinakalawang na asero ay nagpapakita ng walang nakikitang kaagnasan, na may tinantyang rate ng kaagnasan na <0.001 mm/yr.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 uri ng 304 at -316 na hindi kinakalawang na asero ay nagpakita ng walang nakikitang kaagnasan na may rate ng kaagnasan sa disenyo na <0.001 mm/yr.
Ipinapakita ang mga macroscopic na larawan ng bawat sample (taas 50 mm×lapad 20 mm) bago at pagkatapos ng descaling. 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 na bakal, 2.25% Cr na bakal; bakal 9C, bakal 9% Cr; S6, 316 hindi kinakalawang na asero; S8, uri ng 304 hindi kinakalawang na asero.
Ang rate ng kaagnasan ay kinakalkula gamit ang pagbaba ng timbang at oras ng paglulubog. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, pinatigas 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 ng 304 hindi kinakalawang na asero.
Sa fig. Ipinapakita rin ng 1 na ang mga produktong corrosion ng carbon steel, mababang Cr steel at cast iron ay lalong nabubuo pagkatapos ng paglulubog sa loob ng 3 buwan. Ang kabuuang rate ng kaagnasan ay unti-unting bumaba sa 0.07 ~ 0.08 mm/taon pagkatapos ng 22 buwan (Larawan 2). Sa karagdagan, ang corrosion rate ng 2.25% Cr steel ay bahagyang mas mababa kaysa sa iba pang corroded specimens, na nagpapahiwatig na ang Cr ay maaaring humadlang sa corrosion. Bilang karagdagan sa pangkalahatang kaagnasan, ayon sa ASTM A179, ang naisalokal na kaagnasan ay naobserbahan pagkatapos ng 22 buwan na may lalim na kaagnasan na humigit-kumulang 700 µm (Larawan 3). Ang lokal na corrosion rate, na kinakalkula gamit ang corrosion depth at immersion time, ay 0.38 mm/yr, na halos 5 beses na mas mabilis kaysa sa pangkalahatang corrosion. Ang rate ng kaagnasan ng ASTM A395 alloy ay maaaring maliitin dahil ang mga produkto ng kaagnasan ay hindi ganap na nag-aalis ng sukat 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 corroded low chromium steel.
Buong larawan (scale bar: 10 mm) at localized corrosion (scale bar: 500 µm) ng ASTM A179 at 9% Cr steel sa maximum depth gamit ang isang 3D viewing laser microscope. Ang mga pulang bilog sa buong larawan ay nagpapahiwatig ng sinusukat na naisalokal na kaagnasan. Ang isang buong view ng 9% Cr steel mula sa reverse side ay ipinapakita sa Figure 1.
Gaya ng ipinapakita sa fig. 2, para sa bakal na may 9% Cr, walang kaagnasan ang naobserbahan sa loob ng 3-14 na buwan, at halos zero ang rate ng kaagnasan. Gayunpaman, ang naisalokal na kaagnasan ay naobserbahan pagkatapos ng 22 buwan (Larawan 3) na may rate ng kaagnasan na 0.04 mm/yr na kinakalkula gamit ang pagbaba ng timbang. Ang maximum na localized corrosion depth ay 1260 µm at ang localized corrosion rate na tinatantya gamit ang corrosion depth at immersion time (22 buwan) ay 0.68 mm/yr. Dahil hindi alam ang eksaktong punto kung saan nagsisimula ang kaagnasan, maaaring mas mataas ang rate ng kaagnasan.
Sa kaibahan, walang nakikitang kaagnasan ang naobserbahan sa hindi kinakalawang na asero kahit na pagkatapos ng 22 buwang paglulubog. Bagama't may ilang mga brown na particle na naobserbahan sa ibabaw bago ang descaling (Fig. 1), ang mga ito ay mahinang nakakabit at hindi mga produkto ng kaagnasan. Dahil muling lumitaw ang metal sa ibabaw ng hindi kinakalawang na asero pagkatapos alisin ang sukat, halos zero ang rate ng kaagnasan.
Ang pagkakasunud-sunod ng Amplicon ay isinagawa upang maunawaan ang mga pagkakaiba at dinamika ng mga komunidad ng microbial sa paglipas ng panahon sa mga produktong corrosion at biofilm sa mga ibabaw ng metal, sa tubig at mga sediment. May kabuuang 4,160,012 reads ang natanggap, na may saklaw na 31,328 hanggang 124,183 reads.
Ang mga indeks ng Shannon 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 na-reclaim na tubig ng ilog ay ginagamit bilang pang-industriya na tubig, ang microbial community ay maaaring magbago sa pana-panahon. Sa kaibahan, ang index ng Shannon ng mga sample ng ilalim ng sediment ay humigit-kumulang 9, na mas mataas kaysa sa mga sample ng tubig. Katulad nito, ang mga sample ng tubig ay may mas mababang kinakalkula na mga indeks ng Chao1 at naobserbahan ang mga operational taxonomic unit (OTU) kaysa sa mga sample ng sediment (Larawan 4b, c). Ang mga pagkakaibang ito ay makabuluhan sa istatistika (Tukey-Kramer test; p-values ​​<0.01, Fig. 4d), na nagpapahiwatig na ang mga microbial na komunidad sa mga sample ng sediment ay mas kumplikado kaysa sa mga nasa sample ng tubig. Ang mga pagkakaibang ito ay makabuluhan sa istatistika (Tukey-Kramer test; p-values ​​​​<0.01, Fig. 4d), na nagpapahiwatig na ang mga microbial na komunidad sa mga sample ng sediment ay mas kumplikado kaysa sa mga nasa 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 makabuluhang istatistika (Tukey-Kramer test; p value <0.01, Fig. 4d), na nagpapahiwatig na ang mga microbial na komunidad 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 makabuluhang istatistika (Tukey-Kramer test; p-value <0.01, Fig. 4d), na nagmumungkahi na ang mga microbial na komunidad sa mga sample ng sediment ay mas kumplikado kaysa sa mga sample ng tubig.Dahil ang tubig sa overflow basin ay patuloy na nagre-renew at ang mga sediment ay naninirahan sa ilalim ng basin nang walang mekanikal na kaguluhan, ang pagkakaibang ito sa microbial diversity ay dapat na sumasalamin sa ecosystem sa basin.
a Shannon index, b Naobserbahang operational taxonomic unit (OTU), at c Chao1 uptake index (n=6) at palanggana (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 A179 (B: n=5) n=5), 2.25% (3 C: n = 5) at 9% (9 C: n = 5) Cr-steels, pati na rin ang uri ng 316 (S6: n = 5) at -304 (S8: n = 5) na mga hindi kinakalawang na asero ay ipinapakita bilang hugis kahon at whisker chart. d p-values ​​​​para sa mga indeks ng Shannon at Chao1 na nakuha gamit ang ANOVA at Tukey-Kramer na maramihang pagsubok sa paghahambing. Ang mga pulang background ay kumakatawan sa mga pares na may mga p-values ​​<0.05. Ang mga pulang background ay kumakatawan sa mga pares na may mga p-values ​​​​<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 <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-values ​​<0.05.Ang linya sa gitna ng kahon, ang itaas at ibaba ng kahon, at ang mga whisker ay kumakatawan sa median, ika-25 at ika-75 na porsyento, at ang minimum at maximum na mga halaga, ayon sa pagkakabanggit.
Ang mga indeks ng Shannon para sa carbon steel, mababang chromium steel, at cast iron ay katulad ng para sa mga sample ng tubig (Fig. 4a). Sa kabaligtaran, ang mga indeks ng Shannon ng mga sample na hindi kinakalawang na asero ay makabuluhang mas mataas kaysa sa mga corroded steels (p-values ​​<0.05, Fig. 4d) at katulad ng sa mga sediment. Sa kabaligtaran, ang mga indeks ng Shannon ng mga sample na hindi kinakalawang na asero ay makabuluhang mas mataas kaysa sa mga corroded steels (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 indeks ng Shannon ng mga hindi kinakalawang na asero na ispesimen ay makabuluhang mas mataas kaysa sa mga corroded steels (p-values ​​​​< 0.05, Fig. 4d) at katulad ng mga indeks ng deposito.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 kaibahan, ang index ng Shannon ng mga hindi kinakalawang na asero na ispesimen ay makabuluhang mas mataas kaysa sa corroded steel (p value <0.05, Fig. 4d), tulad ng deposito.Sa kaibahan, ang index ng Shannon para sa mga bakal na may 9% Cr ay mula 6.95 hanggang 9.65. Ang mga halagang ito ay mas mataas sa mga hindi kinakalawang na specimen sa 1 at 3 buwan kaysa sa mga corroded na specimen sa 6, 14 at 22 na buwan (Larawan 4a). Higit pa rito, ang mga indeks ng Chao1 at naobserbahang OTU ng 9% Cr steels ay mas mataas kaysa sa mga corroded at water sample at mas mababa kaysa sa mga non-corroded at sediment sample (Fig. 4b, c), at ang mga pagkakaiba ay makabuluhang istatistika (p-values ​​<0.01, Fig. 4d). Higit pa rito, ang mga indeks ng Chao1 at naobserbahang mga OTU ng 9% Cr steels ay mas mataas kaysa sa mga corroded at water sample at mas mababa kaysa sa mga non-corroded at sediment sample (Fig. 4b, c), at ang mga pagkakaiba ay makabuluhang istatistika (p-values ​​​​<0.01, Fig. 4d).Bilang karagdagan, ang Chao1 at naobserbahang OTU ng mga bakal na may 9% Cr ay mas mataas kaysa sa mga corroded at aqueous na sample at mas mababa kaysa sa mga non-corroded at sedimentary sample (Larawan 4b, c), at ang mga pagkakaiba ay makabuluhang istatistika.(p-значения <0,01, рис. 4d). (p-values ​​​​<0.01, Fig. 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). Bilang karagdagan, ang Chao1 index at naobserbahang OTU ng 9% Cr steel ay mas mataas kaysa sa mga corroded at aqueous sample at mas mababa kaysa sa mga uncorroded at sedimentary sample (Fig. 4b, c), at ang pagkakaiba ay makabuluhang istatistika (p-value <0.01, Fig. 4d).Ang mga resultang ito ay nagpapahiwatig na ang pagkakaiba-iba ng microbial sa mga produkto ng kaagnasan ay mas mababa kaysa sa mga biofilm sa mga uncorroded na metal.
Sa fig. Ang 5a ay nagpapakita ng plot ng Principal Coordinate Analysis (PCoA) batay sa UniFrac unweighted distance para sa lahat ng sample, na may tatlong pangunahing cluster na naobserbahan. Ang mga microbial na komunidad sa mga sample ng tubig ay makabuluhang naiiba sa ibang mga komunidad. Kasama rin sa mga komunidad ng microbial sa mga sediment ang mga komunidad na hindi kinakalawang na asero, habang ang mga ito ay laganap sa mga sample ng kaagnasan. Sa kaibahan, ang mapa ng bakal na may 9% Cr ay nahahati sa mga hindi kinakalawang at nabubulok na mga kumpol. Dahil dito, ang mga komunidad ng microbial sa ibabaw ng metal at mga produktong corrosion ay makabuluhang naiiba sa mga nasa tubig.
Principal coordinate analysis (PCoA) plot batay sa hindi timbang na mga distansya ng UniFrac sa lahat ng sample (a), tubig (b), at metal (c). Itinatampok ng mga lupon ang bawat kumpol. Ang mga trajectory ay kinakatawan ng mga linya na nagkokonekta sa mga panahon ng sampling sa serye. 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 na bakal, 2.25% Cr na bakal; bakal 9C, bakal 9% Cr; S6, 316 hindi kinakalawang na asero; S8, uri ng 304 hindi kinakalawang na asero.
Kapag inayos ayon sa pagkakasunod-sunod, ang mga PCoA plot ng mga sample ng tubig ay nasa isang pabilog na kaayusan (Larawan 5b). Ang cycle transition na ito ay maaaring magpakita ng mga pana-panahong pagbabago.
Bilang karagdagan, dalawang kumpol lamang (corroded at non-corroded) ang na-obserbahan sa PCoA plots ng mga sample ng metal, kung saan (maliban sa 9% chromium steel) ang pagbabago ng microbial community mula 1 hanggang 22 buwan ay naobserbahan din (Fig. 5c). Bilang karagdagan, dahil ang mga paglipat sa mga corroded sample ay mas malaki kaysa sa mga hindi corroded na sample, nagkaroon ng ugnayan sa pagitan ng mga pagbabago sa microbial na komunidad at pag-unlad ng kaagnasan. Sa mga sample ng bakal na may 9% Cr, dalawang uri ng microbial na komunidad ang ipinakita: mga punto sa 1 at 6 na buwan, na matatagpuan malapit sa hindi kinakalawang na asero, at iba pa (3, 14, at 22 na buwan), na matatagpuan sa mga puntong malapit sa corroded steel. Ang 1 buwan at mga kupon na ginamit para sa pagkuha ng DNA sa 6 na buwan ay hindi na-corroded, habang ang mga kupon sa 3, 14 at 22 na buwan ay na-corrode (Karagdagang Larawan 1). Samakatuwid, ang mga microbial na komunidad sa corroded sample ay naiiba sa mga nasa tubig, sediment, at non-corroded sample at nagbago habang umuunlad ang corrosion.
Ang mga pangunahing uri ng microbial na komunidad na naobserbahan sa mga sample ng tubig ay 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 mula sa sample hanggang sa sample (Fig. 6 na kamag-anak na tubig ay mas mataas sa halimbawa ng tubig sa sample (Fig. 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 ilalim ng mga sample ng sediment, ngunit ang kanilang kamag-anak na kasaganaan ay naiiba nang malaki mula sa mga sample ng tubig. Bilang karagdagan, ang kamag-anak na 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 Desulfobacterota species ay SRB37, ang kapaligiran sa sediment ay dapat na anaerobic. Bagama't ang Desulfobacterota ay posibleng nakakaimpluwensya sa kaagnasan, ang panganib ay dapat na napakababa dahil ang kanilang kamag-anak na kasaganaan sa tubig ng pool ay <0.04%. Bagama't ang Desulfobacterota ay posibleng nakakaimpluwensya sa kaagnasan, ang panganib ay dapat na napakababa dahil ang kanilang kamag-anak na kasaganaan 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%. Kahit na ang Desulfobacterota ay maaaring magkaroon ng epekto sa kaagnasan, ang panganib ay dapat na napakababa dahil ang kanilang kamag-anak na kasaganaan 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 kaagnasan, ang panganib ay dapat na napakababa dahil ang kanilang kamag-anak na kasaganaan 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, gayundin mula sa silangan at kanlurang panig. 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 na bakal, 2.25% Cr na bakal; bakal 9C, bakal 9% Cr; S6, 316 hindi kinakalawang na asero; S8, uri ng 304 hindi kinakalawang na asero.
Sa antas ng genus, isang bahagyang mas mataas na proporsyon (6-19%) ng hindi na-classify na bakterya na kabilang sa pamilyang Trichomonadaceae, pati na rin ang Neosphingosine, Pseudomonas, at Flavobacterium, ay naobserbahan sa lahat ng mga panahon. Bilang mga menor de edad na pangunahing bahagi, iba-iba ang kanilang mga bahagi (Larawan 1). . 7a at b). Sa mga tributaries, ang kamag-anak na kasaganaan ng Flavobacterium, Pseudovibrio, at Rhodoferrobacter ay mas mataas lamang sa taglamig. Katulad nito, ang isang mas mataas na nilalaman ng Pseudovibrio at Flavobacterium ay naobserbahan sa tubig ng taglamig ng palanggana. Kaya, ang mga komunidad ng microbial sa mga sample ng tubig ay nag-iiba depende sa panahon, ngunit hindi sumailalim sa mga matinding pagbabago sa panahon ng pag-aaral.
a Intake water, b Swimming pool water, c ASTM A283, d ASTM A109 temperature #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2.25% Cr, at i 9% Cr steel , j Type-316 at stainless steel K-304.
Ang Proteobacteria ay ang mga pangunahing nasasakupan sa lahat ng mga sample, ngunit ang kanilang kamag-anak na kasaganaan sa mga corroded sample ay nabawasan habang umuunlad ang kaagnasan (Larawan 6). Sa mga sample ng ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 at 1% at 2.25% Cr, bumaba ang relatibong kasaganaan ng proteobacteria mula 89.1%, 85.9%, 89.6%, 79.5%, 84. , 83.8% ay 43.3%, 52.2%, 50.0%, 41.9%, 33.8% at 31.3% ayon sa pagkakabanggit. Sa kaibahan, ang mga kamag-anak na kasaganaan ng Desulfobacterota ay unti-unting tumaas mula <0.1% hanggang 12.5–45.9% kasama ang pag-unlad ng kaagnasan. Sa kaibahan, ang mga kamag-anak na kasaganaan ng Desulfobacterota ay unti-unting tumaas mula <0.1% hanggang 12.5–45.9% kasama ang pag-unlad ng kaagnasan. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% hanggang 12,5–45,9% по мере развирозиик. Sa kaibahan, ang kamag-anak na kasaganaan ng Desulfobacterota ay unti-unting tumataas mula <0.1% hanggang 12.5–45.9% habang umuunlad ang kaagnasan.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 kaibahan, ang kamag-anak na kasaganaan ng Desulfobacillus ay unti-unting tumaas mula <0.1% hanggang 12.5–45.9% habang umuunlad ang kaagnasan.Kaya, habang umuunlad ang kaagnasan, ang Proteobacteira ay pinalitan ng Desulfobacterota.
Sa kaibahan, 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%). Napag-alaman na unti-unting tumaas ang proporsyon ng Nitrospirot sa mga sample na hindi kinakalawang na asero (Larawan 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 microbial na komunidad ang naobserbahan: 1-buwan at 6-buwan na microbial na komunidad ay katulad sa mga nasa ilalim na sample ng sediment, habang ang proporsyon ng proteobacteria sa corrosion sample 3, 14, at 22 ay tumaas nang malaki. buwan Bilang karagdagan, ang dalawang microbial na komunidad na ito sa 9% Cr steel sample ay tumutugma sa split cluster sa PCoA plot na ipinapakita sa Fig. 5c.
Sa antas ng genus,> 2000 OTU na naglalaman ng hindi nakatalagang bakterya at archaea ay naobserbahan. Sa antas ng genus,> 2000 OTU na naglalaman ng hindi nakatalagang bakterya at archaea ay naobserbahan.Sa antas ng genus, mahigit 2000 OTU ang naobserbahang naglalaman ng hindi nakikilalang bakterya at archaea.Sa antas ng genus, mahigit 2000 OTU ang naobserbahang naglalaman ng hindi natukoy na bakterya at archaea. Kabilang sa mga ito, nakatuon kami sa 10 OTU na may mataas na populasyon sa bawat sample. Sinasaklaw 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 17.5-46.8% A179. , ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1%, 2.25% at 9% Cr steels at Type 316 at -304 stainless steel.
Ang isang medyo mataas na nilalaman ng mga dechlorinated monolith na may Fe(II) oxidizing properties ay naobserbahan sa mga sample ng corrosion gaya 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 kaagnasan (1 buwan at 3 buwan, Fig. 7c-h). Ang proporsyon ng Dechloromonas ay bumaba sa paglipas ng panahon, na tumutugma sa pagbaba ng Proteobacteria (Larawan 6). Bukod dito, ang mga proporsyon ng Dechloromonas sa mga biofilm sa mga hindi na-corroded na sample ay <1%. Bukod dito, ang mga proporsyon ng Dechloromonas sa mga biofilm sa mga hindi na-corroded na sample ay <1%. Кроме того, доля Dechloromonas в биопленках на некорродированных образцах составляет <1%. Bilang karagdagan, ang proporsyon ng Dechloromonas sa biofilms sa mga uncorroded specimens 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%. Bilang karagdagan, ang proporsyon ng Dechloromonas sa biofilm ng mga uncorroded specimen ay <1%.Samakatuwid, kabilang sa mga produkto ng kaagnasan, ang Dechloromonas ay makabuluhang pinayaman sa isang maagang yugto ng kaagnasan.
Sa kabaligtaran, sa ASTM A179, ASTM A109 tempered #4/5, ASTM A179, ASTM A395 at steels na may 1% at 2.25% Cr, ang proporsyon ng SRB Desulfovibrio species 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 kaagnasan, sa mga sample ng tubig (Larawan 7a, b) at sa mga di-corroded na biofilm (Larawan 7j, j). Mahigpit nitong iminumungkahi na mas gusto ni Desulfovibrio ang kapaligiran ng mga nabuong produkto ng kaagnasan, bagaman hindi ito nakakaapekto sa kaagnasan sa mga unang yugto ng kaagnasan.
Ang Fe(III)-reducing bacteria (RRB), tulad ng Geobacter at Geothrix, ay natagpuan sa mga produktong corrosion sa gitnang yugto ng corrosion (6 at 14 na buwan), ngunit mas mataas ang proporsyon ng mga huling (22 buwan) na yugto ng corrosion sa kanila. medyo mababa (Larawan 7c, eh). Ang genus Sideroxydans na may Fe(II) oxidation properties ay nagpakita ng katulad na pag-uugali (Fig. 7f), kaya ang proporsyon ng FeOB, IRB, at SRB ay mas mataas lamang sa mga corroded sample. Mahigpit nitong iminumungkahi na ang mga pagbabago sa mga microbial na komunidad na ito ay nauugnay sa pag-unlad ng kaagnasan.
Sa bakal na may 9% Cr na na-corrode pagkatapos ng 3, 14 at 22 na buwan, isang 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 ang mga sideroxidans ay naobserbahan (8.4–13.7%) (Fig. 1). ). 7i) Bilang karagdagan, ang Thiomonas, isang sulfur oxidizing bacterium (SOB), ay natagpuan sa mas mataas na mga numero (3.4% at 8.8%) sa 3 at 14 na buwan. Sa kaibahan, ang nitrate-reducing bacteria na Nitrospira (12.9%) ay na-obserbahan sa 6 na buwang gulang na uncorroded sample. Ang isang pagtaas ng proporsyon ng Nitrospira ay naobserbahan din sa mga biofilm sa hindi kinakalawang na asero pagkatapos ng paglubog (Larawan 7j, k). Kaya, ang mga microbial na komunidad ng 1- at 6 na buwang gulang na uncorroded 9% Cr steels ay katulad ng sa mga hindi kinakalawang na asero na biofilm. Bilang karagdagan, ang mga microbial na komunidad ng 9% Cr steel na naagnas sa 3, 14 at 22 na buwan ay naiiba sa mga produktong corrosion ng carbon at mababang chromium steel at cast iron.
Ang pagbuo ng kaagnasan ay kadalasang mas mabagal sa tubig-tabang kaysa sa tubig-dagat dahil ang konsentrasyon ng mga chloride ions ay nakakaapekto sa kaagnasan ng metal. Gayunpaman, ang ilang mga hindi kinakalawang na asero ay maaaring kaagnasan sa mga kapaligiran ng tubig-tabang38,39. Bilang karagdagan, ang MIC sa una ay pinaghihinalaang bilang corroded material ay dati nang naobserbahan sa fresh water pool na ginamit sa pag-aaral na ito. Sa pangmatagalang pag-aaral ng immersion, naobserbahan ang iba't ibang anyo ng corrosion, tatlong uri ng microbial community, at pagbabago sa microbial community sa corrosion products.
Ang freshwater medium 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 komposisyon ng kemikal at isang pana-panahong pagbabago sa temperatura ng tubig mula 9 hanggang 23 °C. Samakatuwid, ang mga pana-panahong pagbabagu-bago sa mga komunidad ng microbial sa mga sample ng tubig ay maaaring nauugnay sa mga pagbabago sa temperatura. Bilang karagdagan, ang komunidad ng microbial sa tubig ng pool ay medyo naiiba mula sa na sa input ng tubig (Larawan 5b). Ang tubig sa pool ay patuloy na pinapalitan dahil sa pag-apaw. Dahil dito, nanatili ang DO sa ~ 8.2 ppm kahit na sa intermediate depth sa pagitan ng ibabaw ng basin at sa ilalim. Sa kabaligtaran, ang kapaligiran ng sediment ay dapat na anaerobic, dahil ito ay naninirahan at nananatili sa ilalim ng reservoir, at ang microbial flora sa loob nito (tulad ng CRP) ay dapat ding naiiba mula sa microbial flora sa tubig (Fig. 6). Dahil ang mga kupon sa pool ay mas malayo sa mga sediment, nalantad lamang sila sa sariwang tubig sa panahon ng mga pag-aaral sa paglulubog sa ilalim ng mga kondisyon ng aerobic.
Ang pangkalahatang kaagnasan ay nangyayari sa carbon steel, mababang chromium steel, at cast iron sa mga kapaligiran ng tubig-tabang (Figure 1) dahil ang mga materyales na ito ay hindi lumalaban sa kaagnasan. Gayunpaman, ang rate ng kaagnasan (0.13 mm yr-1) sa ilalim ng mga kondisyon ng abiotic na tubig-tabang ay mas mataas kaysa sa mga nakaraang pag-aaral40 (0.04 mm yr-1) at maihahambing sa rate ng kaagnasan (0.02-0.76 mm yr-1) sa pagkakaroon ng mga microorganism 1) Katulad ng mga kondisyon ng tubig-tabang40,41,42. Ang pinabilis na corrosion rate na ito ay isang katangian ng MIC.
Bilang karagdagan, pagkatapos ng 22 buwan ng paglulubog, ang naisalokal na kaagnasan ay naobserbahan sa ilang mga metal sa ilalim ng mga produkto ng kaagnasan (Larawan 3). Sa partikular, ang localized corrosion rate na naobserbahan sa ASTM A179 ay halos limang beses na mas mabilis kaysa sa pangkalahatang corrosion. Ang hindi pangkaraniwang anyo ng kaagnasan at pinabilis na rate ng kaagnasan ay naobserbahan din sa kaagnasan na nagaganap sa parehong bagay. Kaya, ang pagsasawsaw na isinagawa sa pag-aaral na ito ay sumasalamin sa kaagnasan sa pagsasanay.
Sa mga pinag-aralan na metal, ang 9% Cr steel ay nagpakita ng pinakamatinding kaagnasan, na may lalim na kaagnasan na >1.2 mm, na malamang na MIC dahil sa pinabilis na kaagnasan at abnormal na anyo ng kaagnasan. Sa mga pinag-aralan na metal, ang 9% Cr steel ay nagpakita ng pinakamatinding kaagnasan, na may lalim na kaagnasan na >1.2 mm, na malamang na MIC dahil sa pinabilis na kaagnasan at abnormal na anyo ng kaagnasan. 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 kaagnasan na may lalim na kaagnasan >1.2 mm, na marahil ay ang MIC dahil sa pinabilis na kaagnasan at isang abnormal na anyo ng kaagnasan.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-aralan na metal, ang bakal na may 9% Cr ay pinakanaagnas, na may lalim ng kaagnasan na >1.2 mm, malamang na MIC dahil sa pinabilis at maanomalyang mga anyo ng kaagnasan.Dahil ang 9% Cr steel ay ginagamit sa mga aplikasyon ng mataas na temperatura, ang pag-uugali ng kaagnasan nito ay pinag-aralan dati43,44 ngunit walang MIC na naunang naiulat para sa metal na ito. Dahil ang maraming microorganism, maliban sa mga hyperthermophile, ay hindi aktibo sa isang mataas na temperatura na kapaligiran (>100 °C), ang MIC sa 9% Cr steel ay maaaring balewalain sa mga ganitong kaso. Dahil maraming microorganism, maliban sa mga hyperthermophile, ay hindi aktibo sa isang mataas na temperatura na kapaligiran (>100 °C), ang MIC sa 9% Cr steel ay maaaring hindi papansinin sa mga ganitong 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 microorganism, maliban sa mga hyperthermophile, ay hindi aktibo sa isang mataas na temperatura na kapaligiran (>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 颃(>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 microorganism, 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 medium na temperatura na kapaligiran, iba't ibang mga hakbang ang dapat gawin upang mabawasan ang MIC.
Ang iba't ibang mga microbial na komunidad at ang kanilang mga pagbabago ay naobserbahan sa mga deposito ng hindi kinakalawang na materyal at sa mga produkto ng kaagnasan sa mga biofilm kumpara sa tubig, bilang karagdagan sa pinabilis na kaagnasan (Larawan 5-7), malakas na nagmumungkahi na ang kaagnasan na ito ay isang mikropono. Ramirez et al.13 ay nag-ulat ng isang 3-hakbang na paglipat (FeOB => SRB/IRB = > SOB) sa isang marine microbial ecosystem sa loob ng 6 na buwan, kung saan ang hydrogen sulfide na ginawa ng pangalawang pinayaman na SRB ay maaaring mag-ambag sa wakas sa pagpapayaman ng SOB. Ramirez et al.13 ay nag-ulat ng 3-hakbang na paglipat (FeOB => SRB/IRB => SOB) sa isang marine microbial ecosystem sa loob ng 6 na buwan, kapag ang hydrogen sulfide na ginawa ng pangalawang pinayaman na SRB ay maaaring mag-ambag sa wakas 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. Ramirez et al.13 ay nag-ulat ng tatlong yugto ng paglipat (FeOB => SRB/IRB => SOB) sa marine microbial ecosystem sa loob ng 6 na buwan, kung saan ang hydrogen sulfide na nabuo mula sa pangalawang pagpapayaman ng SRB ay maaaring makapag-ambag 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 ni Ramirez et al.13 ang isang tatlong hakbang na paglipat (FeOB => SRB/IRB => SOB) sa marine microbial ecosystem sa loob ng 6 na buwan, kung saan ang hydrogen sulfide na ginawa mula sa pangalawang pagpapayaman ng SRB ay maaaring mag-ambag sa pagpapayaman ng SOB.Iniulat ni McBeth at Emerson36 ang pangunahing pagpapayaman sa FeOB. Katulad nito, ang pagpapayaman ng FeOB sa panahon ng maagang yugto ng kaagnasan ay sinusunod sa pag-aaral na ito, ngunit ang microbial ay nagbabago sa pag-unlad ng kaagnasan na sinusunod sa carbon at 1% at 2.25% Cr steels at cast iron sa paglipas ng 22 mo ay FeOB => IRB = > SRB (Fig. 7 at 8). Katulad nito, ang pagpapayaman ng FeOB sa panahon ng maagang yugto ng kaagnasan ay sinusunod sa pag-aaral na ito, ngunit ang microbial ay nagbabago sa pag-unlad ng kaagnasan na sinusunod sa carbon at 1% at 2.25% Cr steels at cast iron na higit sa 22 mo ay FeOB => IRB => SRB (Fig. 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). Katulad nito, sa pag-aaral na ito ang pagpapayaman sa FeOB sa isang maagang yugto ng kaagnasan ay sinusunod, ngunit ang mga pagbabago sa microbial habang umuunlad ang kaagnasan, na sinusunod sa carbon at 1% at 2.25% Cr steels at cast iron sa loob ng 22 buwan, ay FeOB => IRB => SRB (Figures 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). Katulad nito, ang pagpapayaman ng FeOB sa mga unang yugto ng kaagnasan ay naobserbahan sa pag-aaral na ito, ngunit ang mga pagbabagong microbiological na naobserbahan sa carbon at 1% at 2.25% Cr steels at cast iron sa loob ng 22 buwan ay FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 at 8).Ang mga SRB ay madaling maipon sa mga kapaligiran ng tubig-dagat dahil sa mataas na konsentrasyon ng sulfate ion, ngunit ang kanilang pagpapayaman sa mga kapaligiran ng tubig-tabang ay naantala ng mababang konsentrasyon ng ion ng sulfate. Ang pagpapayaman ng SRB sa tubig-dagat ay madalas na naiulat10,12,45.
isang Organic carbon at nitrogen sa pamamagitan ng Fe(II)-dependent energy metabolism iron oxide (pula [Dechloromonas sp.] at berdeng [Sideroxydans sp.] cells) at Fe(III) na nagpapababa ng bacteria (grey cells [Geothrix sp. at Geobacter sp. ]) sa isang maagang yugto ng corrosion, pagkatapos ay anaerobic sulfate-reducing na yugto ng bacteria na entrophic na microorganism (S. pagkonsumo ng naipon na organikong bagay. b Mga pagbabago sa mga komunidad ng microbial sa mga metal na lumalaban sa kaagnasan. Ang violet, blue, yellow, at white cells 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 microbial at posibleng pagpapayaman ng SRB, ang FeOB ay kritikal sa maagang yugto ng kaagnasan, at maaaring makuha ng Dechloromonas ang kanilang enerhiya sa paglago mula sa Fe(II) oxidation. Maaaring mabuhay ang mga mikroorganismo sa media na naglalaman ng mga trace elements, ngunit hindi sila lalago nang malaki. Gayunpaman, ang plunge pool na ginamit sa pag-aaral na ito ay isang overflow basin, na may pag-agos na 20 m3/h, na patuloy na nagbibigay ng mga trace elements na naglalaman ng mga inorganic na ion. Sa mga unang yugto ng kaagnasan, ang mga ferrous na ion ay inilalabas mula sa carbon steel at cast iron, at ginagamit ng mga FeOB (tulad ng Dechloromonas) ang mga ito bilang pinagmumulan ng enerhiya. Ang mga bakas na halaga ng carbon, pospeyt at nitrogen na kinakailangan para sa paglaki ng cell ay dapat na nasa prosesong tubig sa anyo ng mga organiko at hindi organikong sangkap. Samakatuwid, sa kapaligirang tubig-tabang na ito, ang FeOB ay unang pinayaman sa mga ibabaw ng metal tulad ng carbon steel at cast iron. Kasunod nito, ang mga IRB ay maaaring lumago at gumamit ng mga organikong bagay at iron oxide bilang mga mapagkukunan ng enerhiya at mga terminal na electron acceptor, ayon sa pagkakabanggit. Sa mga mature na produkto ng kaagnasan, ang 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, si Tang et al. iniulat na kaagnasan ng hindi kinakalawang na asero ng Geobacter ferroreducens sa mga kapaligiran ng tubig-tabang dahil sa direktang paglipat ng elektron mula sa bakal patungo sa mga mikrobyo46. Isinasaalang-alang ang EMIC, ang kontribusyon ng mga microorganism na may mga katangian ng EET ay kritikal. Ang SRB, FeOB, at IRB ay ang pangunahing microbial species sa mga produktong corrosion sa pag-aaral na ito, na dapat magkaroon ng mga katangian ng EET. Samakatuwid, ang mga electrochemically active microorganism na ito ay maaaring mag-ambag sa kaagnasan sa pamamagitan ng EET, at ang komposisyon ng kanilang komunidad ay nagbabago sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang ionic species habang ang mga produktong corrosion ay nabuo. Sa kabaligtaran, ang komunidad ng microbial sa bakal na may 9% Cr ay naiiba sa iba pang mga bakal (Larawan 8b). Pagkatapos ng 14 na buwan, bilang karagdagan sa pagpapayaman sa FeOB, tulad ng Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea, at Thiomonas ay pinayaman din (Larawan 7i). Ang pagbabagong ito ay kapansin-pansing naiiba sa iba pang mga corrosive na materyales, tulad ng carbon steel, at maaaring maimpluwensyahan ng mga chromium-rich ions na natunaw sa panahon ng corrosion. Kapansin-pansin, ang Thiomonas ay may hindi lamang sulfur oxidizing properties, kundi pati na Fe(II) oxidizing properties, isang EET system, at heavy metal tolerance48,49. Maaari silang pagyamanin dahil sa aktibidad ng oxidative ng Fe(II) at/o direktang pagkonsumo ng mga metal na electron. Sa isang nakaraang pag-aaral, ang medyo mataas na kasaganaan ng Beggiatoacea ay na-obserbahan sa mga biofilm sa Cu gamit ang isang hindi tuluy-tuloy na sistema ng pagsubaybay sa biofilm, na nagmumungkahi na ang mga bakteryang ito ay maaaring lumalaban sa mga nakakalason na metal tulad ng Cu at Cr. Gayunpaman, ang mapagkukunan ng enerhiya na kailangan ng Beggiatoacea upang lumago sa kapaligirang ito ay hindi alam.
Ang pag-aaral na ito ay nag-uulat ng mga pagbabago sa mga microbial na komunidad sa panahon ng kaagnasan sa mga kapaligiran ng tubig-tabang. Sa parehong kapaligiran, ang mga komunidad ng microbial ay naiiba sa uri ng metal. Bilang karagdagan, kinumpirma ng aming mga resulta ang kahalagahan ng FeOB sa mga unang yugto ng kaagnasan, dahil ang metabolismo ng enerhiya ng microbial na umaasa sa bakal ay nagtataguyod ng pagbuo ng isang mayaman na nutrisyon na kapaligiran na pinapaboran ng iba pang mga microorganism tulad ng SRB. Upang mabawasan ang MIC sa mga freshwater environment, ang FeOB at IRB enrichment ay dapat na limitado.
Siyam na metal ang ginamit sa pag-aaral na ito at naproseso sa mga bloke 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 4mm na butas. Ang mga bakal na Chromium ay pinakintab gamit ang papel de liha at ang iba pang mga metal ay pinakintab ng 600 grit na papel de liha bago isawsaw. Lahat ng mga sample ay sonicated na may 99.5% ethanol, tuyo at weighed. Sampung sample ng bawat metal ang ginamit para sa pagkalkula ng corrosion rate at microbiome analysis. Ang bawat ispesimen ay naayos sa paraan ng hagdan na may mga PTFE rod at spacer (φ 5 × 30 mm, Karagdagang Fig. 2).
Ang pool ay may volume na 1100 cubic meters at may lalim na humigit-kumulang 4 na metro. Ang pag-agos ng tubig ay 20 m3 h-1, ang pag-apaw ay pinakawalan, at ang kalidad ng tubig ay hindi nagbabago sa pana-panahon (Karagdagang Fig. 3). Ang sample na hagdan ay ibinababa sa isang 3 m steel wire na nakasuspinde sa gitna ng tangke. Dalawang hanay ng mga hagdan ang inalis mula sa pool sa 1, 3, 6, 14 at 22 na buwan. Ang mga sample mula sa isang hagdan ay ginamit upang sukatin ang pagbaba ng timbang at kalkulahin ang mga rate ng kaagnasan, habang ang mga sample mula sa isa pang hagdan ay ginamit para sa pagsusuri ng microbiome. Ang natunaw na oxygen sa tangke ng immersion ay sinusukat malapit sa ibabaw at ibaba, gayundin sa gitna, gamit ang isang dissolved oxygen sensor (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, USA).
Ang mga produktong corrosion at biofilm sa mga sample ay inalis sa pamamagitan ng pag-scrape gamit ang isang plastic scraper o pagpahid ng cotton swab, at pagkatapos ay nilinis sa 99.5% na ethanol gamit ang ultrasonic bath. Ang mga sample ay inilubog sa solusyon ni Clark alinsunod sa ASTM G1-0351. Lahat ng mga sample ay tinimbang pagkatapos makumpleto ang pagpapatayo. Kalkulahin ang rate ng kaagnasan (mm/yr) para sa bawat sample gamit ang sumusunod na formula:
kung saan ang K ay isang pare-pareho (8.76 × 104), ang T ay oras ng pagkakalantad (h), ang A ay kabuuang lugar ng ibabaw (cm2), ang W ay pagkawala ng masa (g), D ay density (g cm–3).
Matapos timbangin ang mga sample, ang mga 3D na imahe ng ilang mga sample ay nakuha gamit ang isang 3D na pagsukat ng laser mikroskopyo (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Japan).