Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. Sınırlı CSS desteği olan bir tarayıcı sürümü kullanıyorsunuz. En iyi deneyim için güncellenmiş bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da Uyumluluk Modunu devre dışı bırakmanızı) öneririz. Ayrıca, sürekli desteği sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan gösteriyoruz.
Aynı anda üç slayttan oluşan bir dönen görüntü görüntüler. Üç slaytta birer birer ilerlemek için Önceki ve Sonraki düğmelerini kullanın veya üç slaytta birer birer ilerlemek için sondaki kaydırıcı düğmelerini kullanın.
Tatlı su ortamlarında, karbon ve paslanmaz çeliklerin hızlandırılmış korozyonu sıklıkla gözlemlenir. Burada dokuz sınıf çelik kullanılarak 22 aylık bir tatlı su tankı dalış çalışması yürütüldü. Karbon ve krom çeliklerde ve dökme demirde hızlandırılmış korozyon gözlemlenirken, paslanmaz çelikte 22 ay sonra bile görünür bir korozyon gözlemlenmedi. Mikrobiyal topluluğun analizi, genel korozyon sırasında Fe(II)-oksitleyici bakterilerin korozyonun erken aşamasında, Fe(III)-indirgeyici bakterilerin korozyon gelişimi aşamasında ve sülfat indirgeyici bakterilerin korozyon aşamasında zenginleştiğini gösterdi. Ürün korozyonunun son aşamasında. Aksine, Beggiatocaea bakterileri, yerel korozyona maruz kalan %9 Cr'lu çelikte özellikle çok sayıdaydı. Mikrobiyal toplulukların bu bileşimleri, su ve dip tortusu örneklerindekilerden de farklıydı. Bu nedenle, korozyon ilerledikçe, mikrobiyal topluluk dramatik değişikliklere uğrar ve demire bağlı mikrobiyal enerji metabolizması, diğer mikroorganizmaları zenginleştirebilecek bir ortam yaratır.
Metaller, pH, sıcaklık ve iyon konsantrasyonu gibi çeşitli fiziksel ve kimyasal çevresel faktörler nedeniyle bozulabilir ve aşınabilir. Asidik koşullar, yüksek sıcaklıklar ve klorür konsantrasyonları özellikle metallerin korozyonunu etkiler1,2,3. Doğal ve inşa edilmiş ortamlardaki mikroorganizmalar genellikle metallerin aşınmasını ve korozyonunu etkiler, bu davranış mikrobiyal korozyon (MİK)4,5,6,7,8 olarak ifade edilir. MİK genellikle aniden ortaya çıktığı ve hızla geliştiği iç mekan boruları ve depolama tankları, metal çatlakları ve toprak gibi ortamlarda bulunur. Bu nedenle, MİK'lerin izlenmesi ve erken tespiti çok zordur, bu nedenle MİK analizi genellikle korozyondan sonra gerçekleştirilir. Korozyon ürünlerinde sıklıkla sülfat indirgeyici bakterilerin (SRB) bulunduğu çok sayıda MİK vaka çalışması bildirilmiştir9,10,11,12,13. Ancak, tespitleri korozyon sonrası analize dayandığından, SRB'lerin korozyonun başlamasına katkıda bulunup bulunmadığı belirsizliğini korumaktadır.
Son zamanlarda, iyot oksitleyen bakterilere21 ek olarak, demir parçalayan SRB14, metanojenler15,16,17, nitrat indirgeyen bakteriler18, demir oksitleyen bakteriler19 ve asetojenler20 gibi çeşitli demir parçalayan mikroorganizmalar da bildirilmiştir. Anaerobik veya mikroaerobik laboratuvar koşulları altında, bunların çoğu sıfır değerlikli demiri ve karbon çeliğini aşındırır. Ek olarak, korozyon mekanizmaları, demir-aşındırıcı metanojenlerin ve SRB'lerin sırasıyla hücre dışı hidrojenazlar ve multihem sitokromlar kullanarak sıfır değerlikli demirden elektron toplayarak korozyonu teşvik ettiğini göstermektedir22,23. MİK'ler iki türe ayrılır: (i) mikrobiyal olarak üretilen türler tarafından dolaylı korozyon olan kimyasal MİK (CMIC) ve (ii) metalin elektron tükenmesiyle doğrudan korozyon olan elektriksel MİK (EMIC)24. Hücre dışı elektron transferi (EET) ile kolaylaştırılan EMIC büyük ilgi görmektedir çünkü EET özelliklerine sahip mikroorganizmalar, EET olmayan mikroorganizmalara göre daha hızlı korozyona neden olur. Anaerobik koşullar altında CMIC'nin hız sınırlayıcı tepkisi proton indirgemesi (H+) yoluyla H2 üretimi iken, EMIC, H2 üretiminden bağımsız olan EET metabolizması yoluyla ilerler. Çeşitli mikroorganizmalardaki EET mekanizması, mikrobiyal hücresel yakıt ve elektrobiyosentez performansıyla ilişkilidir25,26,27,28,29. Bu aşındırıcı mikroorganizmalar için kültür koşulları doğal ortamdakilerden farklı olduğundan, gözlemlenen bu mikrobiyal korozyon süreçlerinin pratikte korozyonu yansıtıp yansıtmadığı açık değildir. Bu nedenle, bu aşındırıcı mikroorganizmaların doğal ortamda neden olduğu MIC mekanizmasını gözlemlemek zordur.
DNA dizileme teknolojisinin geliştirilmesi, doğal ve yapay ortamlardaki mikrobiyal toplulukların ayrıntılarının incelenmesini kolaylaştırmıştır; örneğin, yeni nesil dizileyiciler kullanılarak 16S rRNA gen dizisine dayalı mikrobiyal profilleme, mikrobiyal ekoloji alanında kullanılmıştır30,31. ,32. Toprak ve deniz ortamlarındaki mikrobiyal toplulukları ayrıntılı olarak inceleyen çok sayıda MİK çalışması yayınlanmıştır13,33,34,35,36. SRB'ye ek olarak, korozyon örneklerindeki FeOB, örneğin Gallionella spp. ve Dechloromonas spp. gibi Fe(II)-oksitleyici (FeOB) ve nitrifiye edici bakterilerde ve toprak ortamındaki Karbon ve bakır içeren çeliklerde Nitrospira gibi nitrifiye edici bakterilerde de zenginleştirme bildirilmiştir33. Benzer şekilde, deniz ortamında, Zetaproteobacteria ve Betaproteobacteria sınıflarına ait demir oksitleyici bakterilerin karbon çeliği üzerinde birkaç hafta boyunca hızlı kolonizasyonu gözlemlenmiştir 36 . Bu veriler, bu mikroorganizmaların korozyona katkısını göstermektedir. Ancak, birçok çalışmada, süre ve deney grupları sınırlıdır ve korozyon sırasında mikrobiyal toplulukların dinamikleri hakkında çok az şey bilinmektedir.
Burada, MIC olaylarının geçmişi olan aerobik tatlı su ortamında daldırma çalışmaları kullanarak karbon çeliği, krom çeliği, paslanmaz çelik ve dökme demirin MIC'lerini araştırıyoruz. 1, 3, 6, 14 ve 22 ayda numuneler alındı ​​ve her bir metalin ve mikrobiyal bileşenin korozyon hızı incelendi. Sonuçlarımız, korozyon sırasında mikrobiyal toplulukların uzun vadeli dinamiklerine ilişkin fikir vermektedir.
Tablo 1'de görüldüğü gibi, bu çalışmada dokuz metal kullanıldı. Her bir malzemeden on numune tatlı su havuzuna daldırıldı. İşlem suyu kalitesi şu şekildedir: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, bulanıklık 1 ppm ve pH 7,4. Örnekleme basamağının altındaki çözünmüş oksijen (DO) konsantrasyonu yaklaşık 8,2 ppm idi ve su sıcaklığı mevsimsel olarak 9 ila 23°C arasında değişiyordu.
Şekil 1'de görüldüğü gibi, ASTM A283, ASTM A109 Koşul #4/5, ASTM A179 ve ASTM A395 dökme demir ortamlarında 1 aylık daldırmadan sonra, karbon çeliği yüzeyinde genel korozyon şeklinde kahverengi korozyon ürünleri gözlemlendi. Bu numunelerin ağırlık kaybı zamanla arttı (Ek Tablo 1) ve korozyon hızı yılda 0,13–0,16 mm oldu (Şekil 2). Benzer şekilde, düşük Cr içeriğine sahip (1% ve 2,25%) çeliklerde yaklaşık 0,13 mm/yıl korozyon hızıyla genel korozyon gözlemlendi (Şekil 1 ve 2). Buna karşılık, %9 Cr içeren çelik, contaların oluşturduğu boşluklarda oluşan lokal korozyon sergiler. Bu numunenin korozyon hızı yaklaşık 0,02 mm/yıl olup, genel korozyona sahip çelikten önemli ölçüde daha düşüktür. Buna karşılık, 304 ve 316 tipi paslanmaz çelikler görünür bir korozyon göstermez ve tahmini korozyon oranları <0,001 mm y−1'dir. Buna karşılık, 304 ve 316 tipi paslanmaz çelikler, tahmini ivmelenme oranları <0,001 mm y−1 ile görünür bir korozyon göstermez. Напротив, нержавеющие стали типов 304 ve 316 не проявляют видимой коррозии, при этом расчетная скорость коррозии составляет <0,001 mм/год. Buna karşılık, Tip 304 ve 316 paslanmaz çelikler görünür bir korozyon göstermez ve tahmini korozyon oranı <0,001 mm/yıldır.相比之下，304 和-316 型不锈钢没有显示出可见的腐蚀，估计腐蚀速率<0,001 mm y−1。相比之下，304 和-316 型不锈钢没有显示出可见的腐蚀，估计腐蚀速率<0,001 mm y−1。 Напротив, нержавеющие стали типа 304 ve -316 не показали видимой коррозии с расчетной скоростью коррозии <0,001 ay/gод. Buna karşılık, 304 ve -316 tipi paslanmaz çelikler, <0,001 mm/yıl tasarım korozyon hızıyla görünür bir korozyon göstermedi.
Her numunenin (yükseklik 50 mm×genişlik 20 mm) kireç çözmeden önce ve sonra makroskobik görüntüleri gösterilmektedir. 1 metre, 1 ay; 3 metre, 3 ay; 6 metre, 6 ay; 14 metre, 14 ay; 22 metre, 22 ay; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, durum 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, çelik %1 Cr; 3C çelik, %2,25 Cr çelik; çelik 9C, çelik %9 Cr; S6, 316 paslanmaz çelik; S8, tip 304 paslanmaz çelik.
Korozyon hızı, ağırlık kaybı ve daldırma süresi kullanılarak hesaplandı. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, sertleştirilmiş 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, çelik %1 Cr, 3 C, çelik %2,25 Cr, 9 C, çelik %9 Cr, S6, tip 316 paslanmaz çelik; S8, tip 304 paslanmaz çelik.
Şekil 1'de ayrıca karbon çeliği, düşük Cr'lu çelik ve dökme demirin korozyon ürünlerinin 3 aylık daldırmadan sonra daha da geliştiği gösterilmektedir. Genel korozyon hızı 22 ay sonra kademeli olarak 0,07 ~ 0,08 mm/yıl'a düşmüştür (Şekil 2). Ayrıca, %2,25 Cr'lu çeliğin korozyon hızı diğer korozyona uğramış numunelerden biraz daha düşük olup, Cr'un korozyonu engelleyebileceğini göstermektedir. Genel korozyona ek olarak, ASTM A179'a göre, 22 ay sonra yaklaşık 700 µm'lik bir korozyon derinliği ile lokal korozyon gözlemlenmiştir (Şekil 3). Korozyon derinliği ve daldırma süresi kullanılarak hesaplanan lokal korozyon hızı 0,38 mm/yıl'dır ve bu genel korozyondan yaklaşık 5 kat daha hızlıdır. ASTM A395 alaşımının korozyon hızı, korozyon ürünleri 14 veya 22 aylık su daldırmasından sonra ölçeği tamamen temizlemediğinden hafife alınabilir. Ancak, fark minimum olmalıdır. Ayrıca korozyona uğramış düşük kromlu çelikte çok sayıda küçük çukurlar gözlendi.
ASTM A179 ve 9% Cr çeliğinin maksimum derinlikteki tam görüntüsü (ölçek çubuğu: 10 mm) ve yerelleştirilmiş korozyonu (ölçek çubuğu: 500 µm) 3D görüntüleme lazer mikroskobu kullanılarak. Tam görüntüdeki kırmızı daireler ölçülen yerelleştirilmiş korozyonu gösterir. 9% Cr çeliğinin ters taraftan tam görünümü Şekil 1'de gösterilmiştir.
Şekil 2'de gösterildiği gibi, %9 Cr içeren çelik için 3-14 ay içinde korozyon gözlenmedi ve korozyon oranı pratik olarak sıfırdı. Ancak, ağırlık kaybı kullanılarak hesaplanan 0,04 mm/yıllık bir korozyon oranıyla 22 ay sonra yerel korozyon gözlendi (Şekil 3). Maksimum yerel korozyon derinliği 1260 µm'dir ve korozyon derinliği ve daldırma süresi (22 ay) kullanılarak tahmin edilen yerel korozyon oranı 0,68 mm/yıldır. Korozyonun başladığı kesin nokta bilinmediğinden, korozyon oranı daha yüksek olabilir.
Buna karşılık, 22 aylık daldırmadan sonra bile paslanmaz çelikte görünür bir korozyon gözlemlenmedi. Yüzeyde kireç çözmeden önce birkaç kahverengi parçacık gözlemlenmiş olsa da (Şekil 1), bunlar zayıf bir şekilde tutunmuşlardı ve korozyon ürünleri değillerdi. Metal, kireç temizlendikten sonra paslanmaz çelik yüzeyinde tekrar belirdiğinden, korozyon oranı pratik olarak sıfırdır.
Amplikon dizilemesi, metal yüzeylerdeki, sudaki ve tortulardaki korozyon ürünleri ve biyofilmlerdeki mikrobiyal toplulukların zaman içindeki farklılıklarını ve dinamiklerini anlamak için gerçekleştirildi. 31.328 ila 124.183 okuma aralığında toplam 4.160.012 okuma alındı.
Su alımlarından ve göletlerden alınan su örneklerinin Shannon endeksleri 5,47 ile 7,45 arasında değişiyordu (Şekil 4a). Geri kazanılmış nehir suyu endüstriyel su olarak kullanıldığından, mikrobiyal topluluk mevsimsel olarak değişebilir. Buna karşılık, dip tortu örneklerinin Shannon endeksi yaklaşık 9'du ve bu su örneklerinin endeksinden önemli ölçüde daha yüksekti. Benzer şekilde, su örneklerinin hesaplanan Chao1 endeksleri ve gözlenen operasyonel taksonomik birimleri (OTU'lar) tortu örneklerine göre daha düşüktü (Şekil 4b, c). Bu farklılıklar istatistiksel olarak anlamlıdır (Tukey-Kramer testi; p değerleri < 0,01, Şekil 4d), bu da tortu örneklerindeki mikrobiyal toplulukların su örneklerindekilerden daha karmaşık olduğunu göstermektedir. Bu farklılıklar istatistiksel olarak anlamlıdır (Tukey-Kramer testi; p değerleri < 0,01, Şekil 4d), bu da sediment örneklerindeki mikrobiyal toplulukların su örneklerindekilerden daha karmaşık olduğunu göstermektedir. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), что указывает на то, Bu, çok küçük bir sorunla karşı karşıya kaldığımda, bu benim için çok önemli. Bu farklılıklar istatistiksel olarak anlamlıdır (Tukey-Kramer testi; p değerleri <0,01, Şekil 4d), bu da sediment örneklerindeki mikrobiyal toplulukların su örneklerindekinden daha karmaşık olduğunu göstermektedir.这些差异具有统计学意义（Tukey-Kramer 检验；p 值< 0.01, 4d), en düşük veri kalitesine sahip bir teknolojidir.这些 差异 具有 统计学 （tukey-kramer 检验 ； p 值 <0.01 ， 图 4d） 表明 沉积物样本 中 的 微生物Bu çok önemli bir şey. Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, рис. 4d), что позволяет предположить, что микробные сообщества в образцах донных отложений более более сложными, bu çok güzel. Bu farklılıklar istatistiksel olarak anlamlıydı (Tukey-Kramer testi; p değeri <0,01, Şekil 4d), bu da tortu örneklerindeki mikrobiyal toplulukların su örneklerindekinden daha karmaşık olduğunu göstermektedir.Taşma havzasındaki su sürekli yenilendiği ve tortular mekanik bir müdahale olmaksızın havzanın tabanına çöktüğü için mikrobiyal çeşitlilikteki bu farkın havzadaki ekosistemi yansıtması gerekir.
a Shannon indeksi, b Gözlemlenen operasyonel taksonomik birim (OTU) ve c Chao1 alım indeksi (n=6) ve havza (n=5) Su, tortu (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) ve %9 (9 C: n=5) Cr-çelikler ile tip 316 (S6: n=5) ve -304 (S8: n=5) paslanmaz çelikler kutu ve bıyık grafikleri olarak gösterilmiştir. d ANOVA ve Tukey-Kramer çoklu karşılaştırma testleri kullanılarak elde edilen Shannon ve Chao1 indeksleri için p-değerleri. Kırmızı arka planlar p-değerleri < 0,05 olan çiftleri temsil etmektedir. Kırmızı arka planlar p-değerleri < 0,05 olan çiftleri temsil etmektedir. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Kırmızı arka planlar p-değerleri < 0,05 olan çiftleri temsil etmektedir.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. Kırmızı arka planlar p-değerleri < 0,05 olan çiftleri temsil etmektedir.Kutunun ortasındaki çizgi, kutunun üstü ve altı ve bıyıklar sırasıyla medyan, 25. ve 75. persentilleri ve minimum ve maksimum değerleri temsil etmektedir.
Karbon çeliği, düşük kromlu çelik ve dökme demir için Shannon endeksleri su numunelerindekilere benzerdi (Şekil 4a). Buna karşılık, paslanmaz çelik numunelerin Shannon indeksleri, korozyona uğramış çeliklerin indekslerinden önemli ölçüde daha yüksek (p değerleri < 0,05, Şekil 4d) ve tortuların indekslerine benzerdir. Buna karşılık, paslanmaz çelik numunelerin Shannon indeksleri, korozyona uğramış çeliklerinkinden önemli ölçüde daha yüksek (p-değerleri < 0,05, Şekil 4d) ve tortularınkine benzerdir. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, чем у корродированных сталей (значения p <0,05, рис. 4d), ve аналогичны индексам отложений. Buna karşılık, paslanmaz çelik numunelerin Shannon indeksleri, korozyona uğramış çeliklerinkinden önemli ölçüde daha yüksektir (p-değerleri < 0,05, Şekil 4d) ve tortu indekslerine benzerdir.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, 4d, yani daha düşük.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< 0.05，4d），沉积物〸 Напротив, индекс Шеннона образцов veз нержавеющей стали был значительно выше, чем у корродированной стали (значение p <0,05, рис. 4d), как и у отложений. Buna karşılık, paslanmaz çelik numunelerin Shannon indeksi, korozyona uğramış çelik numunelerinkinden önemli ölçüde daha yüksekti (p değeri < 0,05, Şekil 4d) ve tortu da öyleydi.Buna karşılık, %9 Cr içeren çelikler için Shannon indeksi 6,95 ile 9,65 arasında değişiyordu. Bu değerler, 1 ve 3 aylık korozyona uğramamış numunelerde, 6, 14 ve 22 aylık korozyona uğramış numunelere göre çok daha yüksekti (Şekil 4a). Ayrıca, %9 Cr'lu çeliklerin Chao1 indeksleri ve gözlenen OTU'ları, korozyona uğramış ve su numunelerininkinden daha yüksek, korozyona uğramamış ve tortu numunelerininkinden ise daha düşüktür (Şekil 4b, c) ve farklar istatistiksel olarak anlamlıdır (p değerleri < 0,01, Şekil 4d). Ayrıca, %9 Cr'lu çeliklerin Chao1 indeksleri ve gözlenen OTU'ları, korozyona uğramış ve su numunelerine göre daha yüksek, korozyona uğramamış ve tortu numunelerine göre ise daha düşüktür (Şekil 4b, c) ve farklar istatistiksel olarak anlamlıdır (p-değerleri < 0,01, Şekil 4d).Ayrıca, %9 Cr içeren çeliklerin Chao1 ve gözlenen OTU değerleri, korozyona uğramış ve sulu numunelerinkinden daha yüksek, korozyona uğramamış ve tortul numunelerinkinden ise daha düşüktür (Şekil 4b, c) ve farklar istatistiksel olarak anlamlıdır.(p-значения <0,01, рис. 4d). (p-değerleri <0,01, Şekil 4d).此外，%9 Cr 钢的Chao1 指数和观察到的OTU高于腐蚀样品和水样，低于未腐蚀样品和沉积物样品（图4b，c），差异具有统计学意义（p值< 0.01， 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 和 沉积物（图 图 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0.01 图 图 图 图 图 图 图 图 ， ， ， ， ， ， ， ， ， 4d）。 Bu nedenle, Chao1'de ve наблюдаемые OTU'da %9'luk Cr oranıyla birlikte, были выше, у корродированных ve водных образцов, и ниже, чем у некорродированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), а разница была статистически значимой (p- значение < 0,01, рис. 4g). Ayrıca, %9 Cr çeliğinin Chao1 indeksi ve gözlenen OTU'su, korozyona uğramış ve sulu numunelerin değerlerinden daha yüksek, korozyona uğramamış ve tortul numunelerin değerlerinden ise daha düşüktü (Şekil 4b,c) ve fark istatistiksel olarak anlamlıydı (p değeri < 0,01, Şekil 4d).Bu sonuçlar korozyon ürünlerindeki mikrobiyal çeşitliliğin korozyona uğramamış metaller üzerindeki biyofilmlere kıyasla daha düşük olduğunu göstermektedir.
Şekil 5a'da, tüm örnekler için UniFrac ağırlıksız mesafeye dayalı bir Ana Koordinat Analizi (PCoA) grafiği, üç ana kümenin gözlendiği gösterilmektedir. Su örneklerindeki mikrobiyal topluluklar diğer topluluklardan önemli ölçüde farklıydı. Sedimentlerdeki mikrobiyal topluluklar paslanmaz çelik topluluklarını da içeriyordu, ancak korozyon örneklerinde yaygındı. Buna karşılık, %9 Cr içeren çeliğin haritası aşınmamış ve aşınmış kümeler olarak ayrılmıştır. Sonuç olarak, metal yüzeylerdeki ve korozyon ürünlerindeki mikrobiyal topluluklar sudakilerden önemli ölçüde farklıdır.
Tüm örneklerde (a), suda (b) ve metallerde (c) ağırlıklandırılmamış UniFrac mesafelerine dayalı temel koordinat analizi (PCoA) çizimi. Daireler her kümeyi vurgular. Yörüngeler, örnekleme dönemlerini seri olarak birbirine bağlayan çizgilerle gösterilir. 1 metre, 1 ay; 3 metre, 3 ay; 6 metre, 6 ay; 14 metre, 14 ay; 22 metre, 22 ay; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, durum 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, çelik %1 Cr; 3C çelik, %2,25 Cr çelik; çelik 9C, çelik %9 Cr; S6, 316 paslanmaz çelik; S8, tip 304 paslanmaz çelik.
Kronolojik sıraya göre düzenlendiğinde, su örneklerinin PCoA grafikleri dairesel bir düzenlemedeydi (Şekil 5b). Bu döngü geçişi mevsimsel değişiklikleri yansıtabilir.
Ek olarak, metal numunelerin PCoA grafiklerinde yalnızca iki küme (aşınmış ve aşınmamış) gözlemlendi; burada (9% krom çeliği hariç) mikrobiyal toplulukta 1 ila 22 ay arasında bir kayma da gözlemlendi (Şekil 5c). Ek olarak, aşınmış numunelerdeki geçişler aşınmamış numunelerdekinden daha büyük olduğundan, mikrobiyal topluluklardaki değişiklikler ve korozyon ilerlemesi arasında bir korelasyon vardı. %9 Cr içeren çelik numunelerinde, iki tip mikrobiyal topluluk ortaya çıktı: 1. ve 6. aydaki noktalar paslanmaz çeliğin yakınında yer alırken, diğerleri (3., 14. ve 22. aylar) aşınmış çeliğe yakın noktalarda yer aldı. 1. ay ve 6. ayda DNA ekstraksiyonu için kullanılan kuponlar aşınmamışken, 3., 14. ve 22. aydaki kuponlar aşınmıştı (Ek Şekil 1). Bu nedenle korozyona uğramış numunelerdeki mikrobiyal topluluklar su, tortu ve korozyona uğramamış numunelerdekilerden farklılaşmış ve korozyon ilerledikçe değişmiştir.
Su örneklerinde gözlemlenen mikrobiyal toplulukların başlıca tipleri Proteobacteria (%30,1-73,5), Bacteroidetes (%6,3-48,6), Planctomycetota (%0,4-19,6) ve Actinobacteria (%0-17,7) olup, bunların göreceli bolluğu örnekten örneğe değişiyordu (Şekil 6), örneğin, Bacteroidetes'in gölet suyundaki göreceli bolluğu soyut sudakinden daha yüksekti. Bu fark, suyun taşma tankındaki kalış süresinden etkilenebilir. Bu tipler dip tortu örneklerinde de gözlemlendi, ancak bunların göreceli bolluğu su örneklerindekinden önemli ölçüde farklıydı. Ayrıca, Acidobacteriota (%8,7-13,0), Chloroflexi (%8,1-10,2), Nitrospirota (%4,2-4,4) ve Desulfobacterota'nın (%1,5-4,4) göreceli içeriği % su örneklerindekinden daha yüksekti. Desulfobacterota türlerinin hemen hemen hepsi SRB37 olduğundan, tortudaki ortamın anaerobik olması gerekir. Desulfobacterota'nın korozyona etkisi olabileceği düşünülse de, havuz suyundaki göreceli bolluklarının %0,04'ten az olması nedeniyle risk son derece düşüktür. Desulfobacterota'nın korozyona etkisi olabileceği düşünülse de, havuz suyundaki göreceli bolluklarının %0,04'ten az olması nedeniyle risk son derece düşüktür. Хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск должен быть чрезвычайно низким, поскольку их относительное содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Desulfobacterota'nın korozyona etkisi olabilmesine rağmen, havuz suyundaki göreceli bolluk oranı %0,04'ten az olduğundan risk son derece düşüktür.尽管脱硫杆菌门可能影响蚀，但风险应该极低，因为它们在池水中的相对丰度<0,04%。 <0,04%. Bu tür Desulfobacillus, bir virüse zarar verebilir, daha sonra yeni bir virüsle karşı karşıya kalabilir, daha sonra da относительное содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Desulfobacillus türü korozyona etki edebilmesine rağmen havuz suyunda bol miktarda bulunmaları %0,04'ten az olduğundan risk son derece düşüktür.
RW ve Hava sırasıyla su alma ve havzadan alınan su örneklerini temsil eder. Sediment-C, -E, -W havzanın tabanının ortasından ve doğu ile batı taraflarından alınan sediman örnekleridir. 1 metre, 1 ay; 3 metre, 3 ay; 6 metre, 6 ay; 14 metre, 14 ay; 22 metre, 22 ay; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, durum 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, çelik %1 Cr; 3C çelik, %2,25 Cr çelik; çelik 9C, çelik %9 Cr; S6, 316 paslanmaz çelik; S8, tip 304 paslanmaz çelik.
Cins düzeyinde, Trichomonadaceae familyasına ait sınıflandırılmamış bakterilerin yanı sıra Neosphingosine, Pseudomonas ve Flavobacterium'un biraz daha yüksek bir oranı (%6-19) tüm mevsimlerde gözlemlendi. Küçük ana bileşenler olarak, payları değişir (Şekil 1). . 7a ve b). Kollarda, Flavobacterium, Pseudovibrio ve Rhodoferrobacter'in göreceli bolluğu yalnızca kışın daha yüksekti. Benzer şekilde, havzanın kış suyunda daha yüksek bir Pseudovibrio ve Flavobacterium içeriği gözlemlendi. Bu nedenle, su örneklerindeki mikrobiyal topluluklar mevsime bağlı olarak değişti, ancak çalışma süresi boyunca köklü değişikliklere uğramadı.
a Giriş suyu, b Yüzme havuzu suyu, c ASTM A283, d ASTM A109 sıcaklık #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g %1 Cr, h %2,25 Cr ve i %9 Cr çelik, j Tip-316 ve paslanmaz çelik K-304.
Proteobakteriler tüm örneklerdeki ana bileşenlerdi, ancak korozyona uğramış örneklerdeki göreceli bollukları korozyon ilerledikçe azaldı (Şekil 6). ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 ve %1 ve %2,25 Cr örneklerinde proteobakterilerin göreceli bolluğu sırasıyla %89,1, %85,9, %89,6, %79,5, %84,8'den azaldı. , %83,8 sırasıyla %43,3, %52,2, %50,0, %41,9, %33,8 ve %31,3'tür. Buna karşılık, Desulfobacterota'nın göreceli bolluğu korozyonun ilerlemesiyle birlikte kademeli olarak %0,1'den %12,5-45,9'a yükselir. Buna karşılık, Desulfobacterota'nın göreceli bolluğu korozyonun ilerlemesiyle birlikte kademeli olarak %0,1'den %12,5-45,9'a yükselir. Uygun bir şekilde, Desulfobacterota'nın daha az bir oranda %0,1 ile %12,5–45,9 arasında bir oranı vardır. коррозии. Buna karşılık, korozyon ilerledikçe Desulfobacterota'nın göreceli bolluğu %0,1'den %12,5-45,9'a doğru kademeli olarak artar.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% Ancak, Desulfobacillus daha az miktarda увеличивалась с <0,1% ila 12,5–45,9% arasında değişir. коррозии. Buna karşılık, korozyon ilerledikçe Desulfobacillus'un göreceli bolluğu %0,1'den %12,5-45,9'a doğru kademeli olarak arttı.Böylece korozyon ilerledikçe Proteobactereira'nın yerini Desulfobacterota almıştır.
Buna karşılık, korozyona uğramamış paslanmaz çelik üzerindeki biyofilmler aynı oranlarda farklı bakteriler içeriyordu. 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) ve Chloroflexi (%2,1-8,8). Paslanmaz çelik numunelerindeki Nitrospirota oranının kademeli olarak arttığı bulundu (Şekil 6). Bu oranlar, Şekil 5a'da gösterilen PCoA grafiğine karşılık gelen tortu numunelerindeki oranlara benzerdir.
%9 Cr içeren çelik numunelerinde iki tip mikrobiyal topluluk gözlendi: 1 aylık ve 6 aylık mikrobiyal topluluklar dip tortusu numunelerindekilere benzerken, 3, 14 ve 22 numaralı korozyon numunelerindeki proteobakteri oranı önemli ölçüde arttı. Ayrıca, %9 Cr çelik numunelerindeki bu iki mikrobiyal topluluk, Şekil 5c'de gösterilen PCoA grafiğindeki bölünmüş kümelere karşılık geldi.
Cins düzeyinde, atanmamış bakteri ve arkeleri içeren >2000 OTU gözlemlendi. Cins düzeyinde, atanmamış bakteri ve arkeleri içeren >2000 OTU gözlemlendi.Cins düzeyinde, tanımlanamayan bakteri ve arkeler içeren 2000'den fazla OTU gözlemlendi.Cins düzeyinde, belirtilmemiş bakteri ve arke içeren 2000'den fazla OTU gözlemlendi. Bunlar arasında, her örnekte yüksek popülasyona sahip 10 OTU'ya odaklandık. Bu, ASTM A179'da %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 ve %21,8-45,1'i kapsar. , ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, %1, %2,25 ve %9 Cr çelikleri ve Tip 316 ve -304 paslanmaz çelikler.
ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 ve %1 ve %2,25 Cr içeren çelikler gibi korozyon örneklerinde Fe(II) oksitleyici özelliklere sahip nispeten yüksek bir klorsuz monolit içeriği gözlemlenmiştir. korozyonun erken aşaması (1 ay ve 3 ay, Şekil 7c-h). Dechloromonas oranı zamanla azaldı ve bu da Proteobacteria'daki azalmaya karşılık geldi (Şekil 6). Ayrıca korozyona uğramamış numunelerdeki biyofilmlerde Dechloromonas oranları %1'den azdır. Ayrıca korozyona uğramamış numunelerdeki biyofilmlerde Dechloromonas oranları %1'den azdır. Bu nedenle, Dechlormonas'ın biyolojik olarak biyolojik olarak <1% oranında olduğu görülüyor. Ayrıca korozyona uğramamış örneklerdeki biyofilmlerde Dechloromonas oranı %1'den azdır.此外,未腐蚀样品的生物膜中脱氯单胞菌的比例<1%。< 1% Bu nedenle, Dekloromonas'ın biyolojik olarak образцов была <%1 olması nedeniyle. Ayrıca korozyona uğramamış numunelerin biyofilmindeki Dechloromonas oranı %1'den azdı.Bu nedenle korozyon ürünleri arasında Dechloromonas, korozyonun erken evresinde önemli oranda zenginleşmektedir.
Buna karşılık, ASTM A179, ASTM A109 temperlenmiş #4/5, ASTM A179, ASTM A395 ve %1 ve %2,25 Cr içeren çeliklerde, SRB Desulfovibrio türlerinin oranı nihayet 14 ve 22 ay sonra arttı (Şekil 7c–h). Desulfovibrion, su örneklerinde (Şekil 7a, b) ve aşınmamış biyofilmlerde (Şekil 7j, j) korozyonun erken aşamalarında çok düşüktü veya hiç tespit edilmedi. Bu, Desulfovibrio'nun oluşan korozyon ürünlerinin ortamını tercih ettiğini, ancak bunların korozyonun erken aşamalarında korozyonu etkilemediğini güçlü bir şekilde göstermektedir.
Geobacter ve Geothrix gibi Fe(III) indirgeyici bakteriler (RRB), korozyonun orta aşamalarında (6 ve 14 ay) korozyon ürünlerinde bulundu, ancak geç (22 ay) korozyon aşamalarının oranı bunlarda daha yüksektir. nispeten düşüktür (Şekil 7c, eh). Fe(II) oksidasyon özelliklerine sahip Sideroxydans cinsi benzer bir davranış gösterdi (Şekil 7f), bu nedenle FeOB, IRB ve SRB oranı yalnızca korozyona uğramış örneklerde daha yüksekti. Bu, bu mikrobiyal topluluklardaki değişikliklerin korozyon ilerlemesiyle ilişkili olduğunu güçlü bir şekilde göstermektedir.
%9 Cr içeren ve 3, 14 ve 22 ay sonra korozyona uğrayan çelikte, kükürt oksitleyici özellikler gösterebilen Beggiatoacea ailesinin üyelerinin daha yüksek bir oranı (%8,5-19,6) ve sideroksidanlar (%8,4-13,7) gözlemlendi (Şekil 1). ). 7i) Ek olarak, kükürt oksitleyici bir bakteri olan Thiomonas, 3 ve 14 ayda daha yüksek sayılarda (%3,4 ve %8,8) bulundu. Buna karşılık, 6 aylık korozyona uğramamış numunelerde nitrat indirgeyici bakteri Nitrospira (%12,9) gözlemlendi. Daldırma işleminden sonra paslanmaz çelik üzerindeki biyofilmlerde de Nitrospira'nın artan bir oranı gözlemlendi (Şekil 7j,k). Bu nedenle, 1 ve 6 aylık korozyona uğramamış %9 Cr çeliklerinin mikrobiyal toplulukları paslanmaz çelik biyofilmlerindekilere benzerdi. Ayrıca, 3, 14 ve 22 ayda korozyona uğramış %9 Cr çeliğinin mikrobiyal toplulukları karbon ve düşük kromlu çeliklerin ve dökme demirin korozyon ürünlerinden farklıydı.
Korozyon gelişimi genellikle tatlı suda deniz suyundan daha yavaştır çünkü klorür iyonlarının konsantrasyonu metalin korozyonunu etkiler. Ancak bazı paslanmaz çelikler tatlı su ortamlarında korozyona uğrayabilir38,39. Ek olarak, başlangıçta MIC'den şüphelenildi çünkü bu çalışmada kullanılan tatlı su havuzunda daha önce korozyona uğramış malzeme gözlemlenmişti. Uzun süreli daldırma çalışmalarında çeşitli korozyon biçimleri, üç tip mikrobiyal topluluk ve korozyon ürünlerinde mikrobiyal topluluklarda bir değişiklik gözlemlendi.
Bu çalışmada kullanılan tatlı su ortamı, nispeten stabil kimyasal bileşime sahip ve su sıcaklığında 9 ila 23 °C arasında mevsimsel değişime sahip bir nehirden alınan teknik su için kapalı bir tanktır. Bu nedenle, su örneklerindeki mikrobiyal topluluklardaki mevsimsel dalgalanmalar sıcaklıktaki değişikliklerle ilişkili olabilir. Ek olarak, havuz suyundaki mikrobiyal topluluk, giriş suyundakinden biraz farklıydı (Şekil 5b). Havuzdaki su, taşma nedeniyle sürekli olarak değiştirilmektedir. Sonuç olarak, DO, havza yüzeyi ile taban arasındaki ara derinliklerde bile ~8,2 ppm seviyesinde kalmıştır. Aksine, tortunun ortamı anaerobik olmalıdır, çünkü çöker ve rezervuarın tabanında kalır ve içindeki mikrobiyal flora (CRP gibi) da sudaki mikrobiyal floradan farklı olmalıdır (Şekil 6). Havuzdaki kuponlar tortulardan daha uzakta olduğundan, yalnızca aerobik koşullar altında daldırma çalışmaları sırasında tatlı suya maruz kalmışlardır.
Genel korozyon, tatlı su ortamlarında karbon çeliğinde, düşük kromlu çelikte ve dökme demirde meydana gelir (Şekil 1) çünkü bu malzemeler korozyona dayanıklı değildir. Ancak, abiyotik tatlı su koşullarındaki korozyon oranı (0,13 mm yr-1), önceki çalışmalara göre daha yüksekti40 (0,04 mm yr-1) ve mikroorganizmaların varlığındaki korozyon oranına (0,02–0,76 mm yr-1) benzerdi 1) Tatlı su koşullarına benzer40,41,42. Bu hızlandırılmış korozyon oranı, MIC'nin bir özelliğidir.
Ek olarak, 22 aylık daldırma sonrasında, korozyon ürünleri altında çeşitli metallerde lokalize korozyon gözlemlendi (Şekil 3). Özellikle, ASTM A179'da gözlemlenen lokalize korozyon hızı, genel korozyondan yaklaşık beş kat daha hızlıdır. Bu alışılmadık korozyon biçimi ve hızlandırılmış korozyon hızı, aynı nesne üzerinde meydana gelen korozyonda da gözlemlenmiştir. Bu nedenle, bu çalışmada gerçekleştirilen daldırma, pratikte korozyonu yansıtır.
Çalışılan metaller arasında %9 Cr çeliği en şiddetli korozyonu sergilemiş olup, >1,2 mm'lik bir korozyon derinliğine sahip olup, hızlandırılmış korozyon ve anormal korozyon şekli nedeniyle bunun muhtemelen MIC olduğu düşünülmektedir. Çalışılan metaller arasında %9 Cr çeliği en şiddetli korozyonu sergilemiş olup, >1,2 mm'lik bir korozyon derinliğine sahip olup, hızlandırılmış korozyon ve anormal korozyon şekli nedeniyle bunun muhtemelen MIC olduğu düşünülmektedir. Среди исследованных metaller сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глубиной коррозии> 1,2 mm, bu nedenle, çok, является МИК ve з-за ускоренной коррозии ve аномальной формы коррозии. İncelenen metaller arasında %9 Cr içeren çelik, muhtemelen hızlandırılmış korozyon ve anormal bir korozyon biçimi nedeniyle oluşan MIC'e bağlı olan >1,2 mm'lik bir korozyon derinliği ile en şiddetli korozyonu göstermiştir.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, müzik dinleme ve mikrofonlama mikrofonu.在所研究的金属中，9% Cr Среди исследованных metaller наиболее сильно корродировала сталь с 9% Cr, с глубиной коррозии >1,2 mm, скорее всего, МИК из-за ускоренных ve аномальных форм коррозии. Çalışılan metaller arasında %9 Cr içeren çelik, >1,2 mm'lik bir korozyon derinliğiyle en şiddetli korozyona uğramıştır; bu durum büyük olasılıkla hızlandırılmış ve anormal korozyon biçimleri nedeniyle MIC'dir.%9 Cr çeliği yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanıldığından, korozyon davranışı daha önce incelenmiştir43,44 ancak bu metal için daha önce herhangi bir MIC rapor edilmemiştir. Hipertermofiller hariç çok sayıda mikroorganizma yüksek sıcaklık ortamında (>100 °C) inaktif olduğundan, bu gibi durumlarda %9 Cr çeliğindeki MİK göz ardı edilebilir. Hipertermofiller hariç çok sayıda mikroorganizma yüksek sıcaklık ortamında (>100 °C) inaktif olduğundan, bu gibi durumlarda %9 Cr'lu çelikteki MİK göz ardı edilebilir. Поскольку многие микроорганизмы, за исключением гипертермофилов, неактивны высокотемпературной среде (>100) °С), МИК в стали с 9% Cr в таких случаях можно не учитывать. Hipertermofiller hariç pek çok mikroorganizmanın yüksek sıcaklık ortamında (>100°C) etkisiz olması nedeniyle, %9 Cr içeren çeliklerde MİK bu gibi durumlarda göz ardı edilebilir.由于除超嗜热菌外，许多微生物在高温环境(>100 °C)中不活跃，因此在这种情况下可以忽略9% Cr 钢中的MIC。 %9 Cr 颃(>100 °C) Поскольку многие многие микроорганизмы, кроме гипертермофилов, не проявляют активности высокотемпературных средах (>100 °С), МПК в стали с 9% Cr в данном случае можно не учитывать. Hipertermofiller hariç birçok mikroorganizma yüksek sıcaklık ortamlarında (>100 °C) aktivite göstermediğinden, %9 Cr içeren çelikteki MİK bu durumda göz ardı edilebilir.Ancak %9 Cr’lu çelik orta sıcaklık ortamında kullanıldığında MİK’i düşürmek için çeşitli önlemlerin alınması gerekir.
Korozyona uğramamış malzeme birikintilerinde ve biyofilmlerdeki korozyon ürünlerinde suya kıyasla çeşitli mikrobiyal topluluklar ve bunlarda meydana gelen değişimler gözlemlenmiş olup, hızlandırılmış korozyona ek olarak (Şekil 5-7), bu korozyonun bir mikrofon olduğunu kuvvetle düşündürmektedir. Ramirez ve diğerleri13, 6 ay boyunca deniz mikrobiyal ekosisteminde 3 adımlı bir geçiş (FeOB => SRB/IRB = > SOB) rapor etmektedir; burada ikincil zenginleştirilmiş SRB tarafından üretilen hidrojen sülfür, nihayetinde SOB'nin zenginleşmesine katkıda bulunabilir. Ramirez ve ark.13, ikincil zenginleştirilmiş SRB tarafından üretilen hidrojen sülfürün nihayetinde SOB'nin zenginleşmesine katkıda bulunabileceği 6 aylık bir süre boyunca deniz mikrobiyal ekosisteminde 3 adımlı bir geçiş (FeOB => SRB/IRB => SOB) bildirmektedir. Ramirez ve ark.13 6 ay boyunca morsкой микробной экосистеме'de (FeOB => SRB/IRB => SOB) сообщают о трехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB), когда сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Ramirez ve ark.13, 6 aylık bir süre zarfında deniz mikrobiyal ekosisteminde üç aşamalı bir geçiş (FeOB => SRB/IRB => SOB) olduğunu ve SRB ikincil zenginleştirmesinden üretilen hidrojen sülfürün sonunda SOB zenginleştirmesine katkıda bulunabildiğini bildirmektedir. 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), daha fazla bilgi için SRB'yi kullanın.Ramirez, 13. gün, 6. gün, 6. gün, 13. gün, 2. gün, 2. gün, 6. gün转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 转变 r srb/IRB) ， 其中 次 富集 srb Bir başka deyişle 可能 最终 有助于 hıçkırarak ağlıyorum. Ramirez ve ark.13 6. yüzyıldaki mikroskobik mikroskobik sistemdeki (FeOB => SRB/IRB => SOB) сообщили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) месяцев, в котором сероводород, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, может в конечном итоге способствовать обогащению SOB. Ramirez ve ark.13, 6 aylık bir süre zarfında deniz mikrobiyal ekosisteminde üç aşamalı bir geçiş (FeOB => SRB/IRB => SOB) olduğunu ve bu geçişte SRB ikincil zenginleştirmesinden üretilen hidrojen sülfürün sonunda SOB zenginleştirmesine katkıda bulunabileceğini bildirmiştir.McBeth ve Emerson36 FeOB'de birincil zenginleştirme bildirdiler. Benzer şekilde, bu çalışmada erken korozyon fazında FeOB zenginleşmesi gözlenmiştir, ancak 22 ay boyunca karbon ve %1 ve %2,25 Cr içeren çelikler ile dökme demirlerde gözlenen korozyonun ilerlemesiyle birlikte mikrobiyal değişimler FeOB => IRB = > SRB şeklindedir (Şekil 7 ve 8). Benzer şekilde, bu çalışmada erken korozyon fazında FeOB zenginleşmesi gözlenmiştir, ancak 22 ay boyunca karbon ve %1 ve %2,25 Cr içeren çelikler ile dökme demirlerde gözlenen korozyonun ilerlemesiyle birlikte mikrobiyal değişimler FeOB => IRB => SRB şeklindedir (Şekil 7 ve 8). Bu, FeOB'nin mikroskobik olmayan bir şekilde kredi kartıyla uyumlu hale getirilmesini sağlar. изменения по мере прогрессирования коррозии, углеродистых наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в 22 ay sonra FeOB => IRB = > SRB (рис. 7 ve 8). Benzer şekilde bu çalışmada, korozyonun erken evresinde FeOB zenginleşmesi gözlenirken, korozyon ilerledikçe karbon ve %1 ve %2,25 Cr içeren çelikler ile dökme demirlerde 22 ay boyunca gözlenen mikrobiyal değişimler FeOB => IRB => SRB şeklindedir (Şekil 7 ve 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% ve 2,25% Cr 钢以及超过22 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 ve 1% ve 2.25% Cr 钢 超过22 个 的 铸铁 中 到 的 微生物 腐蚀 的 进展 而 变化 FEOB => IRB => SRB（图7和8）。 Analogjiчным образом, в этом исследовании наблюдалось обогащение FeOB на ранних стадиях коррозии, hayır Mikrobiyolojik изменения, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 месяцев, были FeOB => IRB => SRB (рис. 7 и 8). Benzer şekilde bu çalışmada korozyonun erken evrelerinde FeOB zenginleşmesi gözlendi, ancak 22 ay boyunca karbon ve %1 ve %2,25 Cr içeren çelikler ile dökme demirlerde gözlenen mikrobiyolojik değişimler FeOB => IRB => SRB şeklindeydi (Şekil 7 ve 8).SRB'ler yüksek sülfat iyon konsantrasyonları nedeniyle deniz suyu ortamlarında kolayca birikebilir, ancak tatlı su ortamlarında zenginleşmeleri düşük sülfat iyon konsantrasyonları nedeniyle gecikir. Deniz suyunda SRB zenginleşmesi sıklıkla rapor edilmiştir10,12,45.
a Organik karbon ve azot, Fe(II)-bağımlı enerji metabolizması yoluyla demir oksit (kırmızı [Dechloromonas sp.] ve yeşil [Sideroxydans sp.] hücreleri) ve Fe(III) indirgeyici bakteriler (gri hücreler [Geothrix sp. ve Geobacter sp. ]) korozyonun erken aşamasında, daha sonra anaerobik sülfat indirgeyici bakteriler (SRP) ve heterotrofik mikroorganizmalar, biriken organik maddeyi tüketerek korozyonun olgun aşamasını zenginleştirir. b Korozyona dayanıklı metallerdeki mikrobiyal topluluklardaki değişiklikler. Mor, mavi, sarı ve beyaz hücreler sırasıyla Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea ve diğer ailelerden gelen bakterileri temsil eder.
Mikrobiyal topluluktaki değişiklikler ve olası SRB zenginleşmesi açısından FeOB, korozyonun erken evresinde kritik öneme sahiptir ve Dechloromonas büyüme enerjisini Fe(II) oksidasyonundan elde edebilir. Mikroorganizmalar eser elementler içeren ortamlarda yaşayabilirler, ancak üstel olarak büyümezler. Ancak bu çalışmada kullanılan dalma havuzu, sürekli olarak inorganik iyonlar içeren eser elementler sağlayan 20 m3/saatlik bir giriş akışına sahip bir taşma havuzudur. Korozyonun erken evrelerinde, karbon çeliğinden ve dökme demirden demir iyonları salınır ve FeOB'ler (Dechloromonas gibi) bunları bir enerji kaynağı olarak kullanır. Hücre büyümesi için gerekli olan eser miktarda karbon, fosfat ve nitrojen, proses suyunda organik ve inorganik maddeler şeklinde mevcut olmalıdır. Bu nedenle, bu tatlı su ortamında, FeOB başlangıçta karbon çeliği ve dökme demir gibi metal yüzeylerde zenginleştirilir. Daha sonra, IRB'ler büyüyebilir ve sırasıyla enerji kaynağı ve terminal elektron alıcısı olarak organik madde ve demir oksitleri kullanabilir. Olgun korozyon ürünlerinde, FeOB ve IRB'nin metabolizması nedeniyle azotla zenginleştirilmiş anaerobik koşullar yaratılmalıdır. Bu nedenle, SRB hızla büyüyebilir ve FeOB ve IRB'nin yerini alabilir (Şekil 8a).
Son zamanlarda Tang ve arkadaşları, tatlı su ortamlarında Geobacter ferroreducens tarafından paslanmaz çeliğin korozyonunun, demirden mikroplara doğrudan elektron transferi nedeniyle gerçekleştiğini bildirdiler46. EMIC'i göz önünde bulundurarak, EET özelliklerine sahip mikroorganizmaların katkısı kritiktir. SRB, FeOB ve IRB, bu çalışmadaki korozyon ürünlerindeki ana mikrobiyal türlerdir ve EET özelliklerine sahip olmalıdır. Bu nedenle, bu elektrokimyasal olarak aktif mikroorganizmalar EET yoluyla korozyona katkıda bulunabilir ve korozyon ürünleri oluştukça topluluklarının bileşimi çeşitli iyonik türlerin etkisi altında değişir. Aksine, %9 Cr içeren çelikteki mikrobiyal topluluk diğer çeliklerden farklıydı (Şekil 8b). 14 ay sonra, Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea ve Thiomonas gibi FeOB ile zenginleştirmeye ek olarak zenginleştirildi (Şekil 7i). Bu değişim, karbon çeliği gibi diğer aşındırıcı malzemelerden belirgin şekilde farklıdır ve korozyon sırasında çözünen krom açısından zengin iyonlardan etkilenebilir. Özellikle, Thiomonas yalnızca kükürt oksitleyici özelliklere sahip olmakla kalmayıp aynı zamanda Fe(II) oksitleyici özelliklere, bir EET sistemine ve ağır metal toleransına sahiptir48,49. Fe(II)'nin oksidatif aktivitesi ve/veya metal elektronlarının doğrudan tüketimi nedeniyle zenginleştirilebilirler. Önceki bir çalışmada, kesikli bir biyofilm izleme sistemi kullanılarak Cu üzerindeki biyofilmlerde nispeten yüksek miktarda Beggiatoacea gözlemlendi ve bu bakterilerin Cu ve Cr gibi toksik metallere karşı dirençli olabileceğini düşündürmektedir. Ancak, Beggiatoacea'nın bu ortamda büyümek için ihtiyaç duyduğu enerji kaynağı bilinmemektedir.
Bu çalışma, tatlı su ortamlarında korozyon sırasında mikrobiyal topluluklardaki değişiklikleri bildirmektedir. Aynı ortamda, mikrobiyal topluluklar metal türüne göre farklılık göstermektedir. Ayrıca, sonuçlarımız, demir bağımlı mikrobiyal enerji metabolizmasının SRB gibi diğer mikroorganizmaların tercih ettiği besin açısından zengin bir ortamın oluşumunu teşvik etmesi nedeniyle, korozyonun erken aşamalarında FeOB'nin önemini doğrulamaktadır. Tatlı su ortamlarında MIC'yi azaltmak için FeOB ve IRB zenginleştirmesi sınırlandırılmalıdır.
Bu çalışmada dokuz metal kullanılmış ve 50 × 20 × 1–5 mm'lik bloklara işlenmiştir (ASTM 395 çeliği ve %1, %2,25 ve %9 Cr için kalınlık: 5 mm; ASTM A283 ve ASTM A179 için kalınlık: 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 ve Tip 304 ve 316 Paslanmaz Çelik, kalınlık: 1 mm), iki adet 4 mm deliklidir. Krom çelikler zımpara kağıdı ile parlatılmış ve diğer metaller daldırma işleminden önce 600 grit zımpara kağıdı ile parlatılmıştır. Tüm numuneler %99,5 etanol ile sonikasyona tabi tutulmuş, kurutulmuş ve tartılmıştır. Her metalden on numune korozyon oranı hesaplaması ve mikrobiyom analizi için kullanılmıştır. Her numune PTFE çubuklar ve ara parçalarla merdiven şeklinde sabitlenmiştir (φ 5 × 30 mm, Ek Şekil 2).
Havuzun hacmi 1100 metreküp ve derinliği yaklaşık 4 metredir. Su girişi 20 m3 h-1 idi, taşma serbest bırakıldı ve su kalitesi mevsimsel olarak dalgalanmadı (Ek Şekil 3). Numune merdiveni, tankın ortasına asılı 3 m'lik bir çelik tele indirilir. 1, 3, 6, 14 ve 22. ayda havuzdan iki set merdiven çıkarıldı. Bir merdivenden alınan numuneler ağırlık kaybını ölçmek ve korozyon oranlarını hesaplamak için kullanılırken, diğer merdivenden alınan numuneler mikrobiyom analizi için kullanıldı. Daldırma tankındaki çözünmüş oksijen, çözünmüş oksijen sensörü (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, ABD) kullanılarak yüzeye ve tabana yakın bir yerden ve ayrıca ortada ölçüldü.
Numunelerdeki korozyon ürünleri ve biyofilmler plastik bir kazıyıcı ile kazınarak veya pamuklu çubukla silinerek çıkarıldı ve ardından ultrasonik banyo kullanılarak %99,5 etanolde temizlendi. Numuneler daha sonra ASTM G1-0351'e uygun olarak Clark'ın çözeltisine daldırıldı. Tüm numuneler kurutma tamamlandıktan sonra tartıldı. Aşağıdaki formülü kullanarak her numune için korozyon oranını (mm/yıl) hesaplayın:
Burada K sabittir (8,76 × 104), T maruz kalma süresidir (h), A toplam yüzey alanıdır (cm2), W kütle kaybıdır (g), D yoğunluktur (g cm–3).
Numunelerin tartılmasının ardından, 3D ölçüm lazer mikroskobu (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Japonya) kullanılarak birkaç numunenin 3B görüntüleri elde edildi.