Nature.com'u ziyaret ettiğiniz için teşekkür ederiz. Kullandığınız tarayıcı sürümünün CSS desteği sınırlıdır. En iyi deneyim için, güncel bir tarayıcı kullanmanızı (veya Internet Explorer'da Uyumluluk Modunu devre dışı bırakmanızı) öneririz. Ayrıca, sürekli destek sağlamak için siteyi stiller ve JavaScript olmadan gösteriyoruz.
Aynı anda üç slayttan oluşan bir slayt gösterisi sunar. Önceki ve Sonraki düğmelerini kullanarak üç slayt arasında geçiş yapabilir veya sondaki kaydırma düğmelerini kullanarak üç slayt arasında geçiş yapabilirsiniz.
Tatlı su ortamlarında, karbon ve paslanmaz çeliklerin hızlandırılmış korozyonu sıklıkla gözlemlenir. Burada, dokuz farklı çelik kalitesi kullanılarak 22 aylık bir tatlı su tankı dalış çalışması yapılmıştır. Karbon ve krom çeliklerde ve dökme demirde hızlandırılmış korozyon gözlemlenirken, paslanmaz çelikte 22 ay sonra bile görünür bir korozyon gözlemlenmemiştir. Mikrobiyal topluluğun analizi, genel korozyon sırasında, korozyonun erken evresinde Fe(II)-oksitleyici bakterilerin, korozyon gelişme evresinde Fe(III)-indirgeyici bakterilerin ve ürün korozyonunun son evresinde sülfat indirgeyici bakterilerin zenginleştiğini göstermiştir. Aksine, lokalize korozyona maruz kalan %9 Cr içeren çelikte Beggiatocaea bakterileri özellikle çok sayıda bulunmuştur. Bu mikrobiyal toplulukların bileşimleri, su ve dip tortu örneklerindekilerden de farklılık göstermiştir. Bu nedenle, korozyon ilerledikçe, mikrobiyal topluluk dramatik değişikliklere uğrar ve demire bağımlı 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 korozyona uğrayabilir. Asidik koşullar, yüksek sıcaklıklar ve klorür konsantrasyonları özellikle metallerin korozyonunu etkiler1,2,3. Doğal ve yapılı ortamlardaki mikroorganizmalar, metallerin aşınmasını ve korozyonunu sıklıkla etkiler; bu davranış mikrobiyal korozyon (MIC)4,5,6,7,8 olarak ifade edilir. MIC, genellikle iç mekan boruları ve depolama tankları, metal çatlakları ve toprak gibi ortamlarda bulunur ve aniden ortaya çıkarak hızla gelişir. Bu nedenle, MIC'lerin izlenmesi ve erken tespiti çok zordur, bu yüzden MIC analizi genellikle korozyondan sonra yapılır. Korozyon ürünlerinde sıklıkla sülfat indirgeyici bakterilerin (SRB) bulunduğu çok sayıda MIC vaka çalışması rapor edilmiştir9,10,11,12,13. Bununla birlikte, SRB'lerin korozyonun başlatılmasına katkıda bulunup bulunmadığı belirsizliğini koruyor, çünkü tespitleri korozyon sonrası analize dayanmaktadır.
Son zamanlarda, iyot oksitleyici bakterilere21 ek olarak, demir parçalayan SRB14, metanojenler15,16,17, nitrat indirgeyici bakteriler18, demir oksitleyici bakteriler19 ve asetojenler20 gibi çeşitli demir parçalayan mikroorganizmalar bildirilmiştir. Anaerobik veya mikroaerobik laboratuvar koşullarında, bunların çoğu sıfır değerlikli demir ve karbon çeliğini aşındırır. Ek olarak, korozyon mekanizmaları, demir aşındırıcı metanojenlerin ve SRB'lerin sırasıyla hücre dışı hidrojenazlar ve çoklu hem sitokromlar kullanarak sıfır değerlikli demirden elektron toplayarak korozyonu teşvik ettiğini göstermektedir22,23. Mikrobiyal kaynaklı korozyonlar (MIC'ler) iki tipe ayrılır: (i) mikrobiyal olarak üretilen türler tarafından dolaylı korozyon olan kimyasal MIC (CMIC) ve (ii) metalin elektron tükenmesi yoluyla doğrudan korozyon olan elektriksel MIC (EMIC)24. Hücre dışı elektron transferi (EET) ile kolaylaştırılan EMIC, EET özelliklerine sahip mikroorganizmaların EET özelliği olmayan mikroorganizmalara göre daha hızlı korozyona neden olması nedeniyle büyük ilgi görmektedir. Anaerobik koşullar altında CMIC'nin hız sınırlayıcı yanıtı proton indirgenmesi (H+) yoluyla H2 üretimi iken, EMIC, H2 üretiminden bağımsız olan EET metabolizması yoluyla ilerler. Çeşitli mikroorganizmalardaki EET mekanizması, mikrobiyal hücresel yakıt ve elektrobiyosentez performansı ile ilişkilidir25,26,27,28,29. Bu aşındırıcı mikroorganizmaların kültür koşulları doğal ortamdakilerden farklı olduğundan, gözlemlenen bu mikrobiyal korozyon süreçlerinin pratikteki korozyonu yansıtıp yansıtmadığı açık değildir. Bu nedenle, bu aşındırıcı mikroorganizmaların doğal ortamda indüklediği MIC mekanizmasını gözlemlemek zordur.
DNA dizileme teknolojisinin gelişimi, doğal ve yapay ortamlardaki mikrobiyal toplulukların ayrıntılarının incelenmesini kolaylaştırmıştır; örneğin, yeni nesil dizileme cihazları 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 MIC çalışması yayınlanmıştır13,33,34,35,36. SRB'ye ek olarak, korozyon örneklerinde Fe(II) oksitleyici (FeOB) ve nitrifikasyon bakterilerinin zenginleşmesi de bildirilmiştir; örneğin, Gallionella spp. ve Dechloromonas spp. gibi FeOB ve Nitrospira spp. gibi nitrifikasyon bakterileri, toprak ortamındaki karbon ve bakır içeren çeliklerde de bildirilmiştir33. Benzer şekilde, deniz ortamında, Zetaproteobacteria ve Betaproteobacteria sınıflarına ait demir oksitleyici bakterilerin karbon çeliği üzerinde birkaç hafta içinde hızlı kolonizasyonu gözlemlenmiştir 36. Bu veriler, bu mikroorganizmaların korozyona katkısını göstermektedir. Bununla birlikte, birçok çalışmada süre ve deney grupları sınırlıdır ve korozyon sırasında mikrobiyal toplulukların dinamikleri hakkında çok az şey bilinmektedir.
Burada, geçmişte mikrobiyal kaynaklı korozyon (MIC) olayları yaşanmış aerobik tatlı su ortamında daldırma çalışmaları kullanarak karbon çeliği, krom çeliği, paslanmaz çelik ve dökme demirin MIC'lerini araştırıyoruz. Numuneler 1, 3, 6, 14 ve 22 aylık sürelerde alındı ​​ve her metalin ve mikrobiyal bileşenin korozyon oranı incelendi. Sonuçlarımız, korozyon sırasında mikrobiyal toplulukların uzun vadeli dinamiklerine dair bilgi sağlamaktadır.
Tablo 1'de gösterildiği gibi, bu çalışmada dokuz metal kullanılmıştır. Her bir malzemeden onar numune, tatlı su havuzuna daldırılmıştır. Proses suyunun kalitesi şu şekildedir: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, bulanıklık 1 ppm ve pH 7,4. Numune alma merdiveninin altındaki çözünmüş oksijen (DO) konsantrasyonu yaklaşık 8,2 ppm olup, su sıcaklığı mevsimsel olarak 9 ile 23°C arasında değişmiştir.
Şekil 1'de gösterildiği gibi, ASTM A283, ASTM A109 Koşul #4/5, ASTM A179 ve ASTM A395 dökme demir ortamlarında 1 ay daldırma işleminden sonra, karbon çelik yüzeyinde genel korozyon şeklinde kahverengi korozyon ürünleri gözlemlenmiştir. Bu numunelerin ağırlık kaybı zamanla artmıştır (Ek Tablo 1) ve korozyon oranı yılda 0,13–0,16 mm olmuştur (Şekil 2). Benzer şekilde, düşük Cr içeriğine sahip çeliklerde (%1 ve %2,25) yaklaşık 0,13 mm/yıl korozyon oranıyla genel korozyon gözlemlenmiştir (Şekil 1 ve 2). Buna karşılık, %9 Cr içeren çelik, contalar tarafından oluşturulan boşluklarda meydana gelen lokalize korozyon sergilemektedir. Bu numunenin korozyon oranı yaklaşık 0,02 mm/yıl olup, genel korozyona sahip çeliğe göre önemli ölçüde daha düşüktür. Buna karşılık, 304 ve 316 tipi paslanmaz çeliklerde gözle görülür bir korozyon belirtisi yoktur ve tahmini korozyon oranları <0,001 mm y−1'dir. Buna karşılık, 304 ve 316 tipi paslanmaz çeliklerde gözle görülür bir korozyon belirtisi yoktur ve tahmini hızlanma oranları <0,001 mm y−1'dir. Напротив, нержавеющие стали типов 304 ve 316 не проявляют видимой коррозии, при этом расчетная скорость коррозии составляет <0,001 mм/год. Buna karşılık, 304 ve 316 tipi paslanmaz çeliklerde gözle görülür bir korozyon belirtisi yoktur ve tahmini korozyon oranı <0,001 mm/yıl'dır.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 çeliklerde gözle görülür bir korozyon tespit edilmedi ve tasarım korozyon oranı <0,001 mm/yıl olarak belirlendi.
Her bir numunenin (yükseklik 50 mm × genişlik 20 mm) kireç giderme işleminden önce ve sonraki makroskopik görüntüleri gösterilmiştir. 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, %1 Cr çelik; 3C, %2,25 Cr çelik; 9C, %9 Cr çelik; S6, 316 paslanmaz çelik; S8, tip 304 paslanmaz çelik.
Korozyon oranı, ağırlık kaybı ve daldırma süresi kullanılarak hesaplandı. S, ASTM A283; SP, ASTM A109, 4/5 sertleştirilmiş; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, %1 Cr çelik; 3C, %2,25 Cr çelik; 9C, %9 Cr çelik; S6, tip 316 paslanmaz çelik; S8, tip 304 paslanmaz çelik.
Şekil 1'de ayrıca, karbon çeliği, düşük kromlu çelik ve dökme demirin korozyon ürünlerinin 3 aylık daldırma işleminden sonra daha da geliştiği gösterilmektedir. Genel korozyon oranı, 22 ay sonra kademeli olarak 0,07 ~ 0,08 mm/yıl'a düşmüştür (Şekil 2). Ek olarak, %2,25 Cr çeliğinin korozyon oranı diğer korozyona uğramış numunelerden biraz daha düşüktür, bu da Cr'nin korozyonu engelleyebileceğini göstermektedir. Genel korozyona ek olarak, ASTM A179'a göre, 22 ay sonra yaklaşık 700 µm korozyon derinliği ile lokalize korozyon gözlemlenmiştir (Şekil 3). Korozyon derinliği ve daldırma süresi kullanılarak hesaplanan lokal korozyon oranı 0,38 mm/yıl olup, genel korozyondan yaklaşık 5 kat daha hızlıdır. ASTM A395 alaşımının korozyon oranı, korozyon ürünleri 14 veya 22 aylık su daldırma işleminden sonra pulu tamamen ortadan kaldırmadığı için düşük tahmin edilmiş olabilir. Bununla birlikte, fark minimum düzeyde olmalıdır. Ayrıca, korozyona uğramış düşük kromlu çelikte birçok küçük çukur gözlemlendi.
ASTM A179 ve %9 Cr çeliğinin maksimum derinlikteki tam görüntüsü (ölçek çubuğu: 10 mm) ve lokalize korozyonu (ölçek çubuğu: 500 µm), 3 boyutlu görüntüleme lazer mikroskobu kullanılarak elde edilmiştir. Tam görüntüdeki kırmızı daireler, ölçülen lokalize korozyonu göstermektedir. %9 Cr çeliğinin arka yüzünden tam görünüm Şekil 1'de gösterilmiştir.
Şekil 2'de gösterildiği gibi, %9 Cr içeren çelik için 3-14 ay içinde korozyon gözlemlenmedi ve korozyon oranı pratikte sıfırdı. Bununla birlikte, 22 ay sonra lokal korozyon gözlemlendi (Şekil 3) ve ağırlık kaybı kullanılarak hesaplanan korozyon oranı 0,04 mm/yıl idi. Maksimum lokal korozyon derinliği 1260 µm olup, korozyon derinliği ve daldırma süresi (22 ay) kullanılarak tahmin edilen lokal korozyon oranı 0,68 mm/yıl'dır. Korozyonun tam olarak hangi noktada başladığı bilinmediğinden, korozyon oranı daha yüksek olabilir.
Buna karşılık, 22 aylık daldırma işleminden sonra bile paslanmaz çelik üzerinde gözle görülür bir korozyon gözlemlenmedi. Kireç giderme işleminden önce yüzeyde birkaç kahverengi parçacık gözlemlenmiş olsa da (Şekil 1), bunlar zayıf bir şekilde yapışmışlardı ve korozyon ürünleri değillerdi. Kireç tabakası çıkarıldıktan sonra metal paslanmaz çelik yüzeyinde yeniden ortaya çıktığı için, korozyon oranı pratikte sıfırdır.
Korozyon ürünlerinde, metal yüzeylerdeki biyofilmlerde, suda ve tortularda mikrobiyal toplulukların zaman içindeki farklılıklarını ve dinamiklerini anlamak için amplikon dizilemesi yapılmıştır. Toplam 4.160.012 okuma elde edilmiş olup, okuma sayısı 31.328 ile 124.183 arasında değişmektedir.
Su alma noktalarından ve göletlerden alınan su örneklerinin Shannon indeksleri 5,47 ile 7,45 arasında değişmektedir (Şekil 4a). Arıtılmış nehir suyu endüstriyel su olarak kullanıldığı için mikrobiyal topluluk mevsimsel olarak değişebilir. Buna karşılık, dip tortu örneklerinin Shannon indeksi yaklaşık 9 olup, su örneklerine göre önemli ölçüde daha yüksektir. Benzer şekilde, su örneklerinin hesaplanan Chao1 indeksleri ve gözlemlenen operasyonel taksonomik birimleri (OTU'lar) tortu örneklerine göre daha düşüktür (Şekil 4b, c). Bu farklılıklar istatistiksel olarak anlamlıdır (Tukey-Kramer testi; p-değerleri < 0,01, Şekil 4d), bu da tortu örneklerindeki mikrobiyal toplulukların su örneklerindekilere göre daha karmaşık olduğunu göstermektedir. Bu farklılıklar istatistiksel olarak anlamlıdır (Tukey-Kramer testi; p-değerleri ​​< 0,01, Şekil 4d), bu da tortu örneklerindeki mikrobiyal toplulukların su örneklerindekilere göre 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 tortu örneklerindeki mikrobiyal toplulukların su örneklerindekilere göre 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 были 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 örneklerindekilere göre daha karmaşık olduğunu göstermektedir.Taşma havzasındaki su sürekli olarak yenilendiğinden ve tortular mekanik bir müdahale olmaksızın havzanın dibine çöktüğünden, mikrobiyal çeşitlilikteki bu farklılık havzadaki ekosistemi yansıtmalıdır.
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 çelikleri 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-değeri < 0,05 olan çiftleri temsil eder. Kırmızı arka planlar, p-değeri < 0,05 olan çiftleri temsil eder. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. Kırmızı arka planlar, p-değeri < 0,05 olan çiftleri temsil eder.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-değeri <0,05 olan çiftleri temsil eder.Kutunun ortasındaki çizgi, kutunun üst ve alt kenarları ve bıyıklar sırasıyla medyanı, 25. ve 75. yüzdelikleri, minimum ve maksimum değerleri temsil eder.
Karbon çeliği, düşük kromlu çelik ve dökme demir için Shannon indeksleri, su örneklerininkine benzerdi (Şekil 4a). Buna karşılık, paslanmaz çelik numunelerinin Shannon indeksleri, korozyona uğramış çeliklerinkinden önemli ölçüde daha yüksektir (p-değerleri < 0,05, Şekil 4d) ve tortularınkine benzerdir. Buna karşılık, paslanmaz çelik numunelerinin Shannon indeksleri, korozyona uğramış çeliklerinkinden önemli ölçüde daha yüksektir (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 numunelerinin 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 çeliğe göre önemli ölçüde daha yüksekti (p değeri < 0,05, Şekil 4d), aynı şekilde birikinti de daha yüksekti.Buna karşılık, %9 Cr içeren çelikler için Shannon indeksi 6,95 ile 9,65 arasında değişmiştir. 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 çeliklerinin Chao1 indeksleri ve gözlemlenen OTU'ları, korozyona uğramış ve su örneklerine göre daha yüksek, korozyona uğramamış ve tortu örneklerine göre ise daha düşüktür (Şekil 4b, c) ve aradaki farklar istatistiksel olarak anlamlıdır (p-değerleri < 0,01, Şekil 4d). Ayrıca, %9 Cr çeliklerinin Chao1 indeksleri ve gözlemlenen OTU'ları, korozyona uğramış ve su örneklerine göre daha yüksek, korozyona uğramamış ve tortu örneklerine göre ise daha düşüktür (Şekil 4b, c) ve aradaki farklar istatistiksel olarak anlamlıdır (p-değerleri ​​< 0,01, Şekil 4d).Ek olarak, %9 Cr içeren çeliklerin Chao1 ve gözlemlenen OTU değerleri, korozyona uğramış ve sulu numunelerinkinden daha yüksek, korozyona uğramamış ve tortul numunelerinkinden ise daha düşüktür (Şekil 4b, c) ve aradaki 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. 4). Ek olarak, %9 Cr çeliğinin Chao1 indeksi ve gözlemlenen OTU değerleri, korozyona uğramış ve sulu numunelerden daha yüksek, korozyona uğramamış ve tortul numunelerden ise daha düşüktü (Şekil 4b,c) ve aradaki fark istatistiksel olarak anlamlıydı (p-değeri < 0,01, Şekil 4d).Bu sonuçlar, korozyon ürünlerindeki mikrobiyal çeşitliliğin, korozyona uğramamış metaller üzerindeki biyofilmlere göre daha düşük olduğunu göstermektedir.
Şekil 5a'da, tüm örnekler için UniFrac ağırlıksız mesafeye dayalı bir Temel Koordinat Analizi (PCoA) grafiği gösterilmektedir ve üç ana küme gözlemlenmiştir. Su örneklerindeki mikrobiyal topluluklar diğer topluluklardan önemli ölçüde farklıydı. Sedimentlerdeki mikrobiyal topluluklar ayrıca paslanmaz çelik topluluklarını da içerirken, korozyon örneklerinde yaygın olarak bulunuyorlardı. Buna karşılık, %9 Cr içeren çeliğin haritası korozyona uğramamış ve korozyona uğramış kümeler halinde ayrılmıştır. Sonuç olarak, metal yüzeylerdeki ve korozyon ürünlerindeki mikrobiyal topluluklar, sudakilerden önemli ölçüde farklıdır.
Tüm örneklerde (a), suda (b) ve metallerde (c) ağırlıksız UniFrac mesafelerine dayalı temel koordinat analizi (PCoA) grafiği. Daireler her kümeyi vurgular. Yörüngeler, seri halinde örnekleme dönemlerini birbirine bağlayan çizgilerle temsil edilir. 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, koşul 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, %1 Cr çelik; 3C, %2,25 Cr çelik; 9C, %9 Cr çelik; S6, 316 paslanmaz çelik; S8, tip 304 paslanmaz çelik.
Kronolojik sıraya göre düzenlendiğinde, su örneklerinin PCoA grafikleri dairesel bir düzendeydi (Şekil 5b). Bu döngüsel geçiş, mevsimsel değişiklikleri yansıtıyor olabilir.
Ek olarak, metal numunelerinin PCoA grafiklerinde yalnızca iki küme (korozyona uğramış ve korozyona uğramamış) gözlemlendi; burada ( %9 kromlu çelik hariç) mikrobiyal topluluğun 1 ila 22 ay arasında bir kayması da gözlemlendi (Şekil 5c). Ayrıca, korozyona uğramış numunelerdeki geçişler korozyona uğramamış numunelerden daha büyük olduğundan, mikrobiyal topluluklardaki değişiklikler ile korozyon ilerlemesi arasında bir korelasyon vardı. %9 Cr içeren çelik numunelerinde iki tip mikrobiyal topluluk ortaya çıktı: paslanmaz çeliğe yakın 1 ve 6 aylık noktalar ve korozyona uğramış çeliğe yakın noktalarda bulunan diğerleri (3, 14 ve 22 aylık). 1 aylık ve 6 aylık DNA ekstraksiyonu için kullanılan numuneler korozyona uğramamışken, 3, 14 ve 22 aylık numuneler korozyona uğramıştı (Ek Şekil 1). Bu nedenle, aşınmış örneklerdeki mikrobiyal topluluklar, su, tortu ve aşınmamış örneklerdekilerden farklıydı ve aşınma ilerledikçe değişti.
Su örneklerinde gözlemlenen başlıca mikrobiyal topluluk türleri Proteobacteria (%30,1–73,5), Bacteroidetes (%6,3–48,6), Planctomycetota (%0,4–19,6) ve Actinobacteria (%0–17,7) idi; bunların nispi bolluğu örnekten örneğe değişiyordu (Şekil 6). Örneğin, gölet suyundaki Bacteroidetes'in nispi bolluğu, örnekleme suyundakinden daha yüksekti. Bu fark, suyun taşma tankındaki kalma süresinden etkilenebilir. Bu türler dip tortu örneklerinde de gözlemlendi, ancak nispi bollukları su örneklerindekinden önemli ölçüde farklıydı. Ek olarak, Acidobacteriota (%8,7–13,0), Chloroflexi (%8,1–10,2), Nitrospirota (%4,2–4,4) ve Desulfobacterota (%1,5–4,4)'nın nispi içeriği su örneklerindekinden daha yüksekti. Desulfobacterota türlerinin neredeyse tamamı SRB37 olduğundan, tortudaki ortamın anaerobik olması gerekir. Desulfobacterota'nın korozyonu etkileme olasılığı olsa da, havuz suyundaki nispi bollukları %0,04'ün altında olduğundan risk son derece düşük olmalıdır. Desulfobacterota'nın korozyonu etkileme olasılığı olsa da, havuz suyundaki nispi bollukları %0,04'ün altında olduğundan risk son derece düşük olmalıdır. Хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск должен быть чрезвычайно низким, поскольку их относительное содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Desulfobacterota'nın korozyon üzerinde bir etkisi olabileceği düşünülse de, havuz suyundaki nispi bollukları %0,04'ün altında olduğundan risk son derece düşük olmalıdır.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 korozyonu etkileyebilse de, havuz suyundaki nispi bolluk oranı %0,04'ün altında olduğundan risk son derece düşük olmalıdır.
RW ve Air sırasıyla su alma noktasından ve havzadan alınan su örneklerini temsil eder. Sediment-C, -E, -W ise havzanın tabanının merkezinden, doğu ve batı taraflarından alınan sediment 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, koşul 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, %1 Cr çelik; 3C, %2,25 Cr çelik; 9C çelik, %9 Cr çelik; S6, 316 paslanmaz çelik; S8, tip 304 paslanmaz çelik.
Cins düzeyinde, tüm mevsimlerde Trichomonadaceae familyasına ait sınıflandırılmamış bakterilerin yanı sıra Neosphingosine, Pseudomonas ve Flavobacterium'un biraz daha yüksek bir oranı (%6-19) gözlemlendi. Ana bileşenler olarak payları değişkenlik gösterdi (Şekil 1). 7a ve b). Kollarda, Flavobacterium, Pseudovibrio ve Rhodoferrobacter'in nispi bolluğu sadece kış aylarında daha yüksekti. Benzer şekilde, havzanın kış suyunda daha yüksek bir Pseudovibrio ve Flavobacterium içeriği gözlemlendi. Bu nedenle, su örneklerindeki mikrobiyal topluluklar mevsime bağlı olarak değişmekle birlikte, çalışma süresi boyunca önemli 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 numunelerde ana bileşenlerdi, ancak korozyon ilerledikçe aşınmış numunelerdeki nispi bollukları azaldı (Şekil 6). ASTM A179, ASTM A109 Sıcaklık No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 ve %1 ve %2,25 Cr içeren numunelerde, proteobakterilerin nispi bolluğu sırasıyla %89,1, %85,9, %89,6, %79,5, %84,8, %83,8'den %43,3, %52,2, %50,0, %41,9, %33,8 ve %31,3'e düştü. Buna karşılık, korozyon ilerledikçe Desulfobacterota'nın nispi bolluğu kademeli olarak %0,1'den %12,5-45,9'a kadar artmaktadır. Buna karşılık, korozyon ilerledikçe Desulfobacterota'nın nispi bolluğu kademeli olarak %0,1'den %12,5-45,9'a kadar artmaktadır. 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 nispi bolluğu kademeli olarak %0,1'den %12,5-45,9'a kadar artmaktadır.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 nispi bolluğu kademeli olarak %0,1'den %12,5-45,9'a yükseldi.Böylece, korozyon ilerledikçe Proteobactereira'nın yerini Desulfobacterota aldı.
Buna karşılık, korozyona uğramamış paslanmaz çelik üzerindeki biyofilmler, farklı bakterilerin aynı oranlarını 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 örneklerinde Nitrospirota oranının kademeli olarak arttığı bulundu (Şekil 6). Bu oranlar, Şekil 5a'da gösterilen PCoA grafiğine karşılık gelen tortu örneklerindekilere benzerdir.
%9 Cr içeren çelik numunelerinde iki tür mikrobiyal topluluk gözlemlendi: 1 aylık ve 6 aylık mikrobiyal topluluklar dip tortusu numunelerindekilere benzerken, 3, 14 ve 22 aylık korozyon numunelerinde proteobakteri oranı önemli ölçüde arttı. Ayrıca, %9 Cr çelik numunelerindeki bu iki mikrobiyal topluluk, Şekil 5c'de gösterilen PCoA grafiğindeki bölünmüş kümelere karşılık gelmektedir.
Cins düzeyinde, sınıflandırılmamış bakteri ve arkea içeren 2000'den fazla OTU gözlemlendi. Cins düzeyinde, sınıflandırılmamış bakteri ve arkea içeren 2000'den fazla OTU gözlemlendi.Cins düzeyinde, tanımlanamayan bakteri ve arkea içeren 2000'den fazla OTU gözlemlenmiştir.Cins düzeyinde, tanımlanmamış bakteri ve arkea içeren 2000'den fazla OTU gözlemlenmiştir. Bunlar arasında, her örnekte yüksek popülasyona sahip 10 OTU'ya odaklandık. Bu, ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, %1, %2,25 ve %9 Cr çelikleri ve Tip 316 ve -304 paslanmaz çeliklerinde sırasıyla %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 oranlarını kapsamaktadır.
ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 ve %1 ve %2,25 Cr içeren çelikler gibi korozyon örneklerinde, korozyonun erken evresinde (1 ay ve 3 ay, Şekil 7c-h) Fe(II) oksitleyici özelliklere sahip nispeten yüksek oranda deklorsuzlaştırılmış monolitler gözlemlenmiştir. Dechloromonas oranı zamanla azalmış olup bu durum Proteobacteria'daki azalmaya karşılık gelmektedir (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. Ek olarak, aşınmamış numunelerdeki 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. Ek olarak, korozyona uğramamış örneklerin biyofilminde Dechloromonas oranı %1'den azdı.Bu nedenle, korozyon ürünleri arasında Dechloromonas, korozyonun erken evresinde önemli ölçüde zenginleşir.
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 14 ve 22 ay sonra nihayet arttı (Şekil 7c–h). Desulfovibrio, korozyonun erken aşamalarında, su örneklerinde (Şekil 7a, b) ve korozyona uğramamış biyofilmlerde (Şekil 7j, j) çok düşüktü veya tespit edilemedi. Bu, Desulfovibrio'nun korozyonun erken aşamalarında korozyonu etkilemese de, oluşan korozyon ürünlerinin ortamını tercih ettiğini güçlü bir şekilde göstermektedir.
Geobacter ve Geothrix gibi Fe(III) indirgeyici bakteriler (RRB), korozyonun orta aşamalarında (6 ve 14 ay) korozyon ürünlerinde bulunmuştur, ancak geç (22 ay) korozyon aşamalarındaki oranları nispeten düşüktür (Şekil 7c, eh). Fe(II) oksidasyon özelliklerine sahip Sideroxydans cinsi benzer bir davranış göstermiştir (Şekil 7f), bu nedenle FeOB, IRB ve SRB oranları yalnızca korozyona uğramış örneklerde daha yüksektir. Bu, bu mikrobiyal topluluklardaki değişikliklerin korozyon ilerlemesiyle ilişkili olduğunu güçlü bir şekilde göstermektedir.
3, 14 ve 22 ay sonra korozyona uğramış %9 Cr içeren çelikte, kükürt oksitleyici özellikler gösterebilen Beggiatoacea familyası üyelerinin daha yüksek bir oranı (%8,5–19,6) ve sideroksidanlar (%8,4–13,7) gözlemlenmiştir (Şekil 1). 7i) Ayrıca, kükürt oksitleyici bir bakteri (SOB) olan Thiomonas, 3 ve 14 aylık numunelerde daha yüksek sayılarda (%3,4 ve %8,8) bulunmuştur. Buna karşılık, 6 aylık korozyona uğramamış numunelerde nitrat indirgeyici bakteri Nitrospira (%12,9) gözlemlenmiştir. Daldırma işleminden sonra paslanmaz çelik üzerindeki biyofilmlerde de Nitrospira oranında artış gözlemlenmiştir (Şekil 7j,k). Bu nedenle, 1 ve 6 aylık korozyona uğramamış %9 Cr çeliklerin mikrobiyal toplulukları, paslanmaz çelik biyofilmlerindekilere benzerdir. Ek olarak, 3, 14 ve 22 ay sonra korozyona uğrayan %9 kromlu çeliğin mikrobiyal toplulukları, karbonlu ve düşük kromlu çeliklerin ve dökme demirin korozyon ürünlerinden farklılık göstermiştir.
Korozyon gelişimi genellikle tatlı suda deniz suyuna göre daha yavaştır çünkü klorür iyonlarının konsantrasyonu metalin korozyonunu etkiler. Bununla birlikte, bazı paslanmaz çelikler tatlı su ortamlarında korozyona uğrayabilir38,39. Ayrıca, bu çalışmada kullanılan tatlı su havuzunda daha önce korozyona uğramış malzeme gözlemlendiği için başlangıçta MIC'den şüphelenildi. Uzun süreli daldırma çalışmalarında, çeşitli korozyon biçimleri, üç tip mikrobiyal topluluk ve korozyon ürünlerindeki mikrobiyal topluluklarda bir değişiklik gözlemlendi.
Bu çalışmada kullanılan tatlı su ortamı, nispeten istikrarlı kimyasal bileşime sahip ve su sıcaklığında mevsimsel olarak 9 ila 23 °C arasında değişen bir nehirden alınan teknik su için kapalı bir tanktır. Bu nedenle, su örneklerindeki mikrobiyal topluluklardaki mevsimsel dalgalanmalar sıcaklık değişimleriyle ilişkili olabilir. Ayrıca, havuz suyundaki mikrobiyal topluluk, giriş suyundakinden biraz farklıydı (Şekil 5b). Havuzdaki su, taşma nedeniyle sürekli olarak yenilenmektedir. Sonuç olarak, havza yüzeyi ile taban arasındaki ara derinliklerde bile çözünmüş oksijen (DO) ~8,2 ppm seviyesinde kaldı. Aksine, tortunun ortamı anaerobik olmalıdır, çünkü çökelir ve rezervuarın dibinde kalır ve içindeki mikrobiyal flora (örneğin CRP) da sudaki mikrobiyal floradan farklı olmalıdır (Şekil 6). Havuzdaki numuneler tortulardan daha uzakta olduğundan, daldırma çalışmaları sırasında sadece aerobik koşullar altında tatlı suya maruz kaldılar.
Karbon çeliği, düşük kromlu çelik ve dökme demirde tatlı su ortamlarında genel korozyon meydana gelir (Şekil 1), çünkü bu malzemeler korozyona dayanıklı değildir. Bununla birlikte, abiyotik tatlı su koşullarında korozyon oranı (0,13 mm yr-1), önceki çalışmalardakinden (0,04 mm yr-1) daha yüksekti40 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 işleminden sonra, korozyon ürünlerinin 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. Dolayısıyla, bu çalışmada gerçekleştirilen daldırma işlemi, pratikteki korozyonu yansıtmaktadır.
İncelenen metaller arasında, %9 Cr çeliği, 1,2 mm'den fazla korozyon derinliğiyle en şiddetli korozyonu göstermiştir; bu durum, hızlanmış korozyon ve anormal korozyon biçimi nedeniyle muhtemelen mikrobiyal kaynaklı korozyondur (MIC). İncelenen metaller arasında, %9 Cr çeliği, 1,2 mm'den fazla korozyon derinliğiyle en şiddetli korozyonu göstermiştir; bu durum, hızlanmış korozyon ve anormal korozyon biçimi nedeniyle muhtemelen mikrobiyal kaynaklı korozyondur (MIC). 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, 1,2 mm'den daha derin bir korozyona uğrayarak en şiddetli korozyonu göstermiştir; bu durum muhtemelen hızlandırılmış korozyon ve anormal bir korozyon biçimi nedeniyle oluşan mikrobiyal kaynaklı korozyondur (MIC).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. İncelenen metaller arasında, %9 Cr içeren çelik en şiddetli korozyona uğramış olup, korozyon derinliği >1,2 mm'dir; bu durum büyük olasılıkla hızlandırılmış ve anormal korozyon biçimlerinden kaynaklanan mikrobiyal kaynaklı korozyondur (MIC).%9 Cr çeliği yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanıldığı için korozyon davranışı daha önce incelenmiştir43,44 ancak bu metal için daha önce herhangi bir MIC rapor edilmemiştir. Hipertermik mikroorganizmalar hariç, çok sayıda mikroorganizma yüksek sıcaklık ortamında (>100 °C) inaktif olduğundan, bu gibi durumlarda %9 Cr çeliğinde mikrobiyal kaynaklı korozyon (MIC) göz ardı edilebilir. Hipertermik mikroorganizmalar dışında birçok mikroorganizma yüksek sıcaklık ortamında (>100 °C) inaktif olduğundan, bu gibi durumlarda %9 Cr çeliğinde mikrobiyal kaynaklı korozyon (MIC) 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. Hipertermik mikroorganizmalar hariç birçok mikroorganizma yüksek sıcaklık ortamında (>100°C) inaktif olduğundan, %9 Cr içeren çelikteki mikrobiyal kaynaklı korozyon (MIC) 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 (>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. Hipertermik mikroorganizmalar hariç birçok mikroorganizma yüksek sıcaklık ortamlarında (>100 °C) aktivite göstermediğinden, %9 Cr içeren çelikteki mikrobiyal kaynaklı korozyon (MIC) bu durumda göz ardı edilebilir.Ancak, %9 Cr çeliği orta sıcaklık ortamında kullanıldığında, mikrobiyal kaynaklı korozyonu azaltmak için çeşitli önlemler alınmalıdır.
Suya kıyasla, aşınmamış malzeme birikintilerinde ve biyofilmlerdeki korozyon ürünlerinde çeşitli mikrobiyal topluluklar ve bunların değişimleri gözlemlenmiş, ayrıca hızlandırılmış korozyon da saptanmıştır (Şekil 5-7), bu da korozyonun bir mikrofon olduğunu güçlü bir şekilde düşündürmektedir. Ramirez ve ark.13, deniz mikrobiyal ekosisteminde 6 ay boyunca 3 aşamalı bir geçiş (FeOB => SRB/IRB = > SOB) rapor etmektedir; bu geçişte ikincil olarak zenginleştirilmiş SRB tarafından üretilen hidrojen sülfür, nihayetinde SOB'nin zenginleşmesine katkıda bulunabilir. Ramirez ve ark.13, deniz mikrobiyal ekosisteminde 6 ay boyunca 3 aşamalı bir geçiş (FeOB => SRB/IRB => SOB) rapor etmektedir; bu geçişte ikincil olarak zenginleştirilmiş SRB tarafından üretilen hidrojen sülfür, nihayetinde SOB'nin zenginleşmesine katkıda bulunabilir. 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, deniz mikrobiyal ekosisteminde 6 aylık bir süre içinde üç aşamalı bir geçiş (FeOB => SRB/IRB => SOB) olduğunu ve SRB'nin ikincil zenginleşmesinden üretilen hidrojen sülfürün nihayetinde SOB zenginleşmesine katkıda bulunabileceğini 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, deniz mikrobiyal ekosisteminde 6 aylık bir süre içinde üç aşamalı bir geçiş (FeOB => SRB/IRB => SOB) olduğunu ve SRB'nin ikincil zenginleşmesinden üretilen hidrojen sülfürün nihayetinde SOB zenginleşmesine katkıda bulunabileceğini bildirmiştir.McBeth ve Emerson36, FeOB'de birincil zenginleşme bildirdi. Benzer şekilde, bu çalışmada erken korozyon aşamasında FeOB'nin zenginleşmesi gözlemlenmiştir, ancak karbon ve %1 ve %2,25 Cr çeliklerinde ve dökme demirde 22 ay boyunca gözlemlenen korozyonun ilerlemesiyle birlikte mikrobiyal değişiklikler FeOB => IRB = > SRB şeklindedir (Şekil 7 ve 8). Benzer şekilde, bu çalışmada erken korozyon aşamasında FeOB'nin zenginleşmesi gözlemlenmiştir, ancak karbon ve %1 ve %2,25 Cr çeliklerinde ve dökme demirde 22 ay boyunca gözlemlenen korozyonun ilerlemesiyle birlikte mikrobiyal değişiklikler 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 önce, представляют собой FeOB => IRB = > SRB (resim 7 ve 8). Benzer şekilde, bu çalışmada korozyonun erken evresinde FeOB'de zenginleşme gözlemlenmiştir, ancak karbon ve %1 ve %2,25 Cr çeliklerinde ve dökme demirde 22 ay boyunca gözlemlenen korozyon ilerledikçe mikrobiyal değişiklikler 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 aşamalarında FeOB zenginleşmesi gözlemlenmiştir, ancak karbon ve %1 ve %2,25 Cr çeliklerinde ve dökme demirde 22 ay boyunca gözlemlenen mikrobiyolojik değişiklikler FeOB => IRB => SRB şeklinde olmuştur (Şekil 7 ve 8).SRB'ler, yüksek sülfat iyonu konsantrasyonları nedeniyle deniz suyu ortamlarında kolayca birikebilir, ancak tatlı su ortamlarında zenginleşmeleri düşük sülfat iyonu konsantrasyonları nedeniyle gecikir. Deniz suyunda SRB zenginleşmesi sıklıkla rapor edilmiştir10,12,45.
a Korozyonun erken evresinde demir(II) bağımlı enerji metabolizması yoluyla organik karbon ve azot, demir oksit (kırmızı [Dechloromonas sp.] ve yeşil [Sideroxydans sp.] hücreler) ve Fe(III) indirgeyici bakteriler (gri hücreler [Geothrix sp. ve Geobacter sp.]) tarafından üretilir; daha sonra anaerobik sülfat indirgeyici bakteriler (SRP) ve heterotrofik mikroorganizmalar, biriken organik maddeyi tüketerek korozyonun olgun evresini zenginleştirir. b Korozyona dayanıklı metaller üzerindeki mikrobiyal topluluklardaki değişiklikler. Mor, mavi, sarı ve beyaz hücreler sırasıyla Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea ve diğer ailelerden bakterileri temsil eder.
Mikrobiyal topluluktaki değişiklikler ve olası SRB zenginleşmesiyle ilgili olarak, FeOB korozyonun erken evresinde kritik öneme sahiptir ve Dechloromonas büyüme enerjisini Fe(II) oksidasyonundan elde edebilir. Mikroorganizmalar eser elementler içeren ortamlarda hayatta kalabilir, ancak üstel olarak büyümezler. Bununla birlikte, bu çalışmada kullanılan daldırma havuzu, sürekli olarak inorganik iyonlar içeren eser elementler sağlayan, saatte 20 m3'lük bir giriş akışına sahip bir taşma havzasıdır. Korozyonun erken evrelerinde, demir(II) iyonları karbon çeliğinden ve dökme demirden salınır ve FeOB'ler (Dechloromonas gibi) bunları enerji kaynağı olarak kullanır. Hücre büyümesi için gerekli olan eser miktarda karbon, fosfat ve azot, organik ve inorganik maddeler şeklinde proses suyunda bulunmalıdır. Bu nedenle, bu tatlı su ortamında, FeOB başlangıçta karbon çeliği ve dökme demir gibi metal yüzeylerde zenginleşir. Daha sonra, IRB'ler büyüyebilir ve organik maddeyi ve demir oksitleri sırasıyla enerji kaynakları ve son elektron alıcıları olarak kullanabilir. Olgun korozyon ürünlerinde, FeOB ve IRB'nin metabolizması nedeniyle azot bakımından zengin anaerobik koşullar oluşmalıdır. Bu nedenle, SRB hızla büyüyebilir ve FeOB ve IRB'nin yerini alabilir (Şekil 8a).
Son zamanlarda Tang ve ark. tatlı su ortamlarında Geobacter ferroreducens tarafından paslanmaz çeliğin korozyonunun, demirden mikroplara doğrudan elektron transferi nedeniyle meydana geldiğini bildirmiştir46. EMIC'yi göz önünde bulundurarak, EET özelliklerine sahip mikroorganizmaların katkısı kritiktir. Bu çalışmada korozyon ürünlerindeki ana mikrobiyal türler SRB, FeOB ve IRB'dir ve bunların EET özelliklerine sahip olması gerekir. Bu nedenle, bu elektrokimyasal olarak aktif mikroorganizmalar EET yoluyla korozyona katkıda bulunabilir ve korozyon ürünleri oluşurken çeşitli iyonik türlerin etkisi altında topluluklarının bileşimi değişir. Aksine, %9 Cr içeren çelikteki mikrobiyal topluluk diğer çeliklerden farklıydı (Şekil 8b). 14 ay sonra, FeOB ile zenginleşmenin yanı sıra Sideroxydans, SOB47, Beggiatoacea ve Thiomonas gibi türler de zenginleşti (Şekil 7i). Bu değişim, karbon çeliği gibi diğer aşındırıcı malzemelerden belirgin şekilde farklıdır ve korozyon sırasında çözünen kromca zengin iyonlardan etkilenebilir. Özellikle Thiomonas, sadece kükürt oksitleme özelliklerine değil, aynı zamanda Fe(II) oksitleme özelliklerine, bir EET sistemine ve ağır metal toleransına da sahiptir48,49. Fe(II)'nin oksidatif aktivitesi ve/veya metal elektronlarının doğrudan tüketimi nedeniyle zenginleştirilebilirler. Önceki bir çalışmada, kesintili bir biyofilm izleme sistemi kullanılarak Cu üzerindeki biyofilmlerde nispeten yüksek miktarda Beggiatoacea gözlemlenmiştir; bu da bu bakterilerin Cu ve Cr gibi toksik metallere dirençli olabileceğini düşündürmektedir. Bununla birlikte, Beggiatoacea'nın bu ortamda büyümesi için ihtiyaç duyduğu enerji kaynağı bilinmemektedir.
Bu çalışma, tatlı su ortamlarında korozyon sırasında mikrobiyal topluluklardaki değişiklikleri rapor etmektedir. Aynı ortamda, mikrobiyal topluluklar metal türüne göre farklılık göstermiştir. Ayrıca, sonuçlarımız demir bağımlı mikrobiyal enerji metabolizmasının, sülfat indirgeyici bakteriler (SRB) gibi diğer mikroorganizmalar tarafından tercih edilen 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 zenginleşmesi sınırlandırılmalıdır.
Bu çalışmada dokuz metal kullanıldı ve 50 × 20 × 1–5 mm'lik bloklar halinde işlendi (ASTM 395 çeliği ve %1, %2,25 ve %9 Cr için kalınlık: 5 mm; ASTM A283 ve ASTM A179 için kalınlık: 3 mm; ASTM A109 Temper 4/5 ve Tip 304 ve 316 Paslanmaz Çelik için kalınlık: 1 mm), her blokta iki adet 4 mm'lik delik bulunuyordu. Kromlu çelikler zımpara kağıdı ile, diğer metaller ise daldırma işleminden önce 600 kum zımpara kağıdı ile parlatıldı. Tüm numuneler %99,5 etanol ile ultrasonik temizlemeye tabi tutuldu, kurutuldu ve tartıldı. Korozyon hızı hesaplaması ve mikrobiyom analizi için her metalden on numune kullanıldı. Her numune, PTFE çubuklar ve ara parçalar (φ 5 × 30 mm, Ek Şekil 2) ile merdiven şeklinde sabitlendi.
Havuzun hacmi 1100 metreküp ve derinliği yaklaşık 4 metredir. Su girişi 20 m3 h-1 idi, taşma suyu tahliye ediliyordu ve su kalitesi mevsimsel olarak dalgalanma göstermiyordu (Ek Şekil 3). Numune alma merdiveni, tankın ortasına asılı 3 m'lik çelik telin üzerine indirildi. Havuzdan 1, 3, 6, 14 ve 22 aylarda 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, yüzeye ve dibe yakın yerlerde ve ayrıca ortada, çözünmüş oksijen sensörü (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, ABD) kullanılarak ölçüldü.
Numuneler üzerindeki korozyon ürünleri ve biyofilmler, plastik bir kazıyıcı ile kazınarak veya pamuklu çubukla silinerek uzaklaştırıldı ve daha sonra ultrasonik banyo kullanılarak %99,5 etanolde temizlendi. Numuneler daha sonra ASTM G1-0351 standardına uygun olarak Clark çözeltisine daldırıldı. Kurutma işlemi tamamlandıktan sonra tüm numuneler tartıldı. Aşağıdaki formülü kullanarak her numune için korozyon oranını (mm/yıl) hesaplayın:
Burada K bir sabittir (8,76 × 10⁴), T maruz kalma süresidir (saat), A toplam yüzey alanıdır (cm²), W kütle kaybıdır (g), D ise yoğunluktur (g cm⁻³).
Numunelerin ağırlığı ölçüldükten sonra, 3 boyutlu ölçüm lazer mikroskobu (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Japonya) kullanılarak birkaç numunenin 3 boyutlu görüntüleri elde edildi.