Nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur. Siz foydalanayotgan brauzer versiyasida CSS uchun cheklangan qo'llab-quvvatlash mavjud. Eng yaxshi tajriba uchun sizga yangilangan brauzerdan foydalanishingizni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da moslik rejimini o'chirib qo'ying). Shu bilan birga, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslublar va JavaScriptsiz namoyish qilamiz.
Mikrobial korroziya (MIC) ko'plab sohalarda jiddiy muammo hisoblanadi, chunki u katta iqtisodiy yo'qotishlarga olib kelishi mumkin. 2707 super dupleks zanglamaydigan po'lat (2707 HDSS) o'zining ajoyib kimyoviy qarshiligi tufayli dengiz muhitida ishlatilgan. Biroq, uning MICga chidamliligi eksperimental ravishda namoyish etilmagan. Ushbu tadqiqotda dengiz aerob bakteriyasi Pseudomonas aeruginosa tomonidan keltirib chiqarilgan 2707 HDSS ning MIC xatti-harakati o'rganildi. Elektrokimyoviy tahlil shuni ko'rsatdiki, 2216E muhitida Pseudomonas aeruginosa biofilmi mavjud bo'lganda, korroziya potensialida ijobiy o'zgarish va korroziya oqimi zichligining oshishi kuzatildi. Rentgen fotoelektron spektroskopiyasi (XPS) tahlili biofilm ostidagi namunaning yuzasida Cr miqdorining pasayishini ko'rsatdi. Chuqurlarning tasvir tahlili shuni ko'rsatdiki, P. aeruginosa biofilmi 14 kunlik inkubatsiya davomida maksimal chuqurlik 0,69 mkm hosil qilgan. Bu kichik bo'lsa-da, bu 2707 HDSS ning ... ga to'liq immunitetga ega emasligini ko'rsatadi. P. aeruginosa biofilmlarining MIC.
Dupleks zanglamaydigan po'latlar (DSS) turli sohalarda mukammal mexanik xususiyatlar va korroziyaga chidamlilikning ideal kombinatsiyasi tufayli keng qo'llaniladi1,2. Biroq, mahalliy chuqurchalar hali ham mavjud va bu po'latning yaxlitligiga ta'sir qiladi3,4.DSS mikrobial korroziyaga (MIC) chidamli emas5,6.DSS ning keng qo'llanilishiga qaramay, DSS ning korroziyaga chidamliligi uzoq muddatli foydalanish uchun yetarli bo'lmagan muhitlar hali ham mavjud. Bu shuni anglatadiki, yuqori korroziyaga chidamlilikka ega qimmatroq materiallar talab qilinadi. Jeon va boshqalar7 hatto super dupleks zanglamaydigan po'latlar (SDSS) ham korroziyaga chidamlilik jihatidan ba'zi cheklovlarga ega ekanligini aniqladilar. Shuning uchun, ba'zi qo'llanmalarda yuqori korroziyaga chidamlilikka ega super dupleks zanglamaydigan po'latlar (HDSS) talab qilinadi. Bu yuqori qotishmali HDSS ning rivojlanishiga olib keldi.
DSS ning korroziyaga chidamliligi alfa va gamma fazalarining nisbatiga va ikkinchi fazaga tutashgan Cr, Mo va W kamaygan mintaqalarining 8, 9, 10 ga bog'liq. HDSS tarkibida Cr, Mo va N11 ning yuqori miqdori mavjud, shuning uchun u ajoyib korroziyaga chidamlilikka va og'irlik% Cr + 3.3 (og'irlik% Mo + 0.5 og'irlik% W) + 16 og'irlik% N12 bilan aniqlanadigan yuqori qiymatli (45-50) chuqurchaga chidamlilik ekvivalenti soniga (PREN) ega. Uning ajoyib korroziyaga chidamliligi taxminan 50% ferrit (α) va 50% ostenit (γ) fazalarini o'z ichiga olgan muvozanatli tarkibga bog'liq, HDSS an'anaviy DSS13 ga qaraganda yaxshiroq mexanik xususiyatlarga va yuqori qarshilikka ega. Xloridning korroziya xususiyatlari. Yaxshilangan korroziyaga chidamlilik HDSS dan dengiz muhiti kabi ko'proq korroziyali xlorid muhitlarida foydalanishni kengaytiradi.
MIClar neft va gaz hamda suv ta'minoti kabi ko'plab sohalarda katta muammo hisoblanadi14. MIC barcha korroziya shikastlanishining 20% ​​ni tashkil qiladi15. MIC - bu ko'plab muhitlarda kuzatilishi mumkin bo'lgan bioelektrokimyoviy korroziya. Metall yuzalarida hosil bo'ladigan biofilmlar elektrokimyoviy sharoitlarni o'zgartiradi va shu bilan korroziya jarayoniga ta'sir qiladi. MIC korroziyasi biofilmlar tufayli yuzaga keladi, deb keng tarqalgan fikr mavjud. Elektrogen mikroorganizmlar omon qolish uchun barqaror energiya olish uchun metallarni korroziyaga uchratadi17. Yaqinda o'tkazilgan MIC tadqiqotlari shuni ko'rsatdiki, EET (hujayradan tashqari elektron uzatish) elektrogen mikroorganizmlar tomonidan qo'zg'atilgan MICda tezlikni cheklovchi omil hisoblanadi. Zhang va boshqalar 18 elektron mediatorlari Desulfovibrio sessificans hujayralari va 304 zanglamaydigan po'lat o'rtasida elektron uzatishni tezlashtirishini va bu MICning yanada jiddiy hujumiga olib kelishini ko'rsatdilar. Enning va boshqalar 19 va Venzlaff va boshqalar 20 korroziyali sulfatni kamaytiruvchi bakteriyalar (SRB) biofilmlari metall substratlardan elektronlarni to'g'ridan-to'g'ri yutishi mumkinligini va natijada kuchli chuqurchalar korroziyasiga olib kelishini ko'rsatdilar.
DSS SRB, temirni kamaytiruvchi bakteriyalar (IRB) va boshqalarni o'z ichiga olgan muhitda MICga sezgir ekanligi ma'lum. 21 Bu bakteriyalar biofilmlar ostida DSS sirtlarida lokal chuqurchalar hosil bo'lishiga olib keladi. 22, 23. DSSdan farqli o'laroq, HDSS24 ning MICsi kam ma'lum.
Pseudomonas aeruginosa tabiatda keng tarqalgan gramm-manfiy harakatlanuvchi tayoqcha shaklidagi bakteriyadir25. Pseudomonas aeruginosa shuningdek, dengiz muhitida asosiy mikrobial guruh bo'lib, po'latga MIC keltirib chiqaradi. Pseudomonas korroziya jarayonlarida yaqindan ishtirok etadi va bioplyonka hosil bo'lishida kashshof kolonizator sifatida tan olingan. Mahat va boshqalar 28 va Yuan va boshqalar 29 Pseudomonas aeruginosa suvli muhitda yumshoq po'lat va qotishmalarning korroziya tezligini oshirishga moyil ekanligini ko'rsatdilar.
Ushbu ishning asosiy maqsadi elektrokimyoviy usullar, sirt tahlili texnikalari va korroziya mahsulotlarini tahlil qilish yordamida dengiz aerob bakteriyasi Pseudomonas aeruginosa keltirib chiqaradigan 2707 HDSS ning MIC xususiyatlarini o'rganish edi. 2707 HDSS ning MIC xatti-harakatlarini o'rganish uchun ochiq zanjir potensiali (OCP), chiziqli polyarizatsiya qarshiligi (LPR), elektrokimyoviy impedans spektroskopiyasi (EIS) va potensial dinamik polyarizatsiya kabi elektrokimyoviy tadqiqotlar o'tkazildi. Korroziyaga uchragan sirtda kimyoviy elementlarni topish uchun energiya dispersiyasi spektrometri (EDS) tahlili o'tkazildi. Bundan tashqari, Pseudomonas aeruginosa ni o'z ichiga olgan dengiz muhiti ta'sirida oksid plyonka passivatsiyasining barqarorligini aniqlash uchun rentgen fotoelektron spektroskopiyasi (XPS) tahlili qo'llanildi. Chuqur chuqurligi konfokal lazer skanerlash mikroskopi (CLSM) ostida o'lchandi.
1-jadvalda 2707 HDSS ning kimyoviy tarkibi keltirilgan. 2-jadvalda 2707 HDSS ning 650 MPa oqim kuchiga ega bo'lgan ajoyib mexanik xususiyatlarga ega ekanligi ko'rsatilgan. 1-rasmda eritmaning issiqlik bilan ishlov berilgan 2707 HDSS ning optik mikrotuzilmasi ko'rsatilgan. Taxminan 50% ostenit va 50% ferrit fazalarini o'z ichiga olgan mikrotuzilmada ikkilamchi fazalarsiz ostenit va ferrit fazalarining cho'zilgan polosalarini ko'rish mumkin.
2a-rasmda abiotik 2216E muhitida va P. aeruginosa bulonida 37 °C da 14 kun davomida 2707 HDSS uchun ochiq elektron potensiali (Eocp) va ta'sir qilish vaqti ma'lumotlari ko'rsatilgan. Bu shuni ko'rsatadiki, Eocpdagi eng katta va sezilarli o'zgarish dastlabki 24 soat ichida sodir bo'ladi. Ikkala holatda ham Eocp qiymatlari taxminan 16 soat ichida -145 mV (SCE ga nisbatan) ga yetdi va keyin keskin pasayib, abiotik namuna va P uchun mos ravishda -477 mV (SCE ga nisbatan) va -236 mV (SCE ga nisbatan) ga yetdi. Mos ravishda Pseudomonas aeruginosa kuponlari. 24 soatdan so'ng, P. aeruginosa uchun 2707 HDSS ning Eocp qiymati -228 mV da nisbatan barqaror edi (SCE ga nisbatan), biologik bo'lmagan namunalar uchun mos keladigan qiymat esa taxminan -442 mV ni tashkil etdi (SCE ga nisbatan). P. aeruginosa ishtirokidagi Eocp ancha past edi.
Abiotik muhitda va Pseudomonas aeruginosa bulonida 37 °C da 2707 ta HDSS namunalarini elektrokimyoviy sinovdan o'tkazish:
(a) Eocp ta'sir qilish vaqtiga bog'liq funksiya sifatida, (b) 14-kundagi polyarizatsiya egri chiziqlari, (c) Rp ta'sir qilish vaqtiga bog'liq funksiya sifatida va (d) icorr ta'sir qilish vaqtiga bog'liq funksiya sifatida.
3-jadvalda abiotik muhit va Pseudomonas aeruginosa inokulyatsiyalangan muhitga 14 kun davomida ta'sir qilingan 2707 HDSS namunalarining elektrokimyoviy korroziya parametrlari qiymatlari keltirilgan. Anod va katod egri chiziqlarining tangenslari standart usullarga muvofiq korroziya oqimi zichligi (icorr), korroziya potensiali (Ecorr) va Tafel qiyaliklari (βα va βc) ni beradigan kesishmalarga yetib borish uchun ekstrapolyatsiya qilindi30,31.
2b-rasmda ko'rsatilgandek, P. aeruginosa egri chizig'ining yuqoriga siljishi abiotik egri chiziqqa nisbatan Ecorr qiymatining oshishiga olib keldi. Korroziya tezligiga mutanosib bo'lgan icorr qiymati Pseudomonas aeruginosa namunasida 0,328 μA sm-2 gacha oshdi, bu biologik bo'lmagan namunadagidan (0,087 μA sm-2) to'rt baravar ko'p.
LPR tezkor korroziya tahlili uchun klassik buzilmas elektrokimyoviy usuldir. Shuningdek, u MIC32 ni o'rganish uchun ham ishlatilgan. 2c-rasmda ta'sir qilish vaqtiga qarab polyarizatsiya qarshiligi (Rp) ko'rsatilgan. Yuqori Rp qiymati kamroq korroziya deganidir. Dastlabki 24 soat ichida 2707 HDSS ning Rp qiymati abiotik namunalar uchun 1955 kΩ sm2 va Pseudomonas aeruginosa namunalari uchun 1429 kΩ sm2 maksimal qiymatga yetdi. 2c-rasmda shuningdek, Rp qiymati bir kundan keyin tez pasayganligi va keyingi 13 kun davomida nisbatan o'zgarishsiz qolganligi ko'rsatilgan. Pseudomonas aeruginosa namunasining Rp qiymati taxminan 40 kΩ sm2 ni tashkil qiladi, bu biologik bo'lmagan namunaning 450 kΩ sm2 qiymatidan ancha past.
Icorr qiymati bir xil korroziya tezligiga mutanosibdir. Uning qiymatini quyidagi Stern-Geary tenglamasidan hisoblash mumkin,
Zou va boshqalar 33 ga amal qilgan holda, ushbu ishda Tafel qiyalik B ning odatiy qiymati 26 mV/dek deb taxmin qilingan. 2d-rasmda biologik bo'lmagan 2707 namunasining ikorr qiymati nisbatan barqaror bo'lib qolganligi, P. aeruginosa namunasi esa dastlabki 24 soatdan keyin sezilarli darajada o'zgarib turganligi ko'rsatilgan. P. aeruginosa namunalarining ikorr qiymatlari biologik bo'lmagan nazoratga qaraganda bir daraja yuqori bo'lgan. Bu tendentsiya qutblanish qarshiligi natijalariga mos keladi.
EIS - bu korroziyalangan interfeyslarda elektrokimyoviy reaksiyalarni tavsiflash uchun ishlatiladigan yana bir buzilmas usul. Abiotik muhit va Pseudomonas aeruginosa eritmasiga duchor bo'lgan namunalarning impedans spektrlari va hisoblangan sig'im qiymatlari, namunaning yuzasida hosil bo'lgan passiv plyonka/bioplyonkaning Rb qarshiligi, Rct zaryad uzatish qarshiligi, Cdl elektr ikki qavatli sig'im (EDL) va QCPE doimiy faza elementi (CPE) parametrlari. Ushbu parametrlar ekvivalent sxema (EEC) modeli yordamida ma'lumotlarni moslashtirish orqali qo'shimcha tahlil qilindi.
3-rasmda abiotik muhitda va P. aeruginosa bulonida turli inkubatsiya vaqtlari uchun 2707 ta HDSS namunalarining odatiy Nyquist (a va b) va Bode (a' va b') grafiklari ko'rsatilgan. Nyquist halqasining diametri Pseudomonas aeruginosa ishtirokida kamayadi. Bode grafikasi (3b'-rasm) umumiy impedans kattaligining oshishini ko'rsatadi. Relaksatsiya vaqti konstantasi haqidagi ma'lumot faza maksimalari bilan ta'minlanishi mumkin. 4-rasmda monoqatlamli (a) va ikkiqatlamli (b) asosidagi fizik tuzilmalar va ularga mos keladigan EEClar ko'rsatilgan. CPE EEC modeliga kiritilgan. Uning kirish va impedansi quyidagicha ifodalanadi:
2707 HDSS namunasining impedans spektrini moslashtirish uchun ikkita fizik model va mos keladigan ekvivalent sxemalar:
bu yerda Y0 CPE kattaligi, j xayoliy son yoki (-1)1/2, ω burchak chastotasi va n CPE quvvat indeksi birlikdan kichik35. Zaryad uzatish qarshiligining teskarisi (ya'ni 1/Rct) korroziya tezligiga mos keladi. Kichikroq Rct tezroq korroziya tezligini anglatadi27. 14 kunlik inkubatsiyadan so'ng, Pseudomonas aeruginosa namunalarining Rcti 32 kΩ sm2 ga yetdi, bu biologik bo'lmagan namunalarning 489 kΩ sm2 dan ancha kichik (4-jadval).
5-rasmdagi CLSM va SEM tasvirlari 7 kundan keyin 2707 HDSS namunasi yuzasida biofilm qoplamasi zich ekanligini aniq ko'rsatib turibdi. Biroq, 14 kundan keyin biofilm qoplamasi siyrak bo'lib, ba'zi o'lik hujayralar paydo bo'ldi. 5-jadvalda 7 va 14 kun davomida P. aeruginosa ta'sirida bo'lgan 2707 HDSS namunalarida biofilm qalinligi ko'rsatilgan. Maksimal biofilm qalinligi 7 kundan keyin 23,4 mkm dan 14 kundan keyin 18,9 mkm gacha o'zgargan. O'rtacha biofilm qalinligi ham bu tendentsiyani tasdiqladi. U 7 kundan keyin 22,2 ± 0,7 mkm dan 14 kundan keyin 17,8 ± 1,0 mkm gacha pasaygan.
(a) 7 kundan keyin 3 o'lchamli CLSM tasviri, (b) 14 kundan keyin 3 o'lchamli CLSM tasviri, (c) 7 kundan keyin SEM tasviri va (d) 14 kundan keyin SEM tasviri.
EDS 14 kun davomida P. aeruginosa ta'siriga uchragan namunalarda biofilmlar va korroziya mahsulotlarida kimyoviy elementlarni aniqladi. 6-rasmda biofilmlar va korroziya mahsulotlaridagi C, N, O va P miqdori yalang'och metallarga qaraganda ancha yuqori ekanligi ko'rsatilgan, chunki bu elementlar biofilmlar va ularning metabolitlari bilan bog'liq. Mikroblarga faqat iz miqdorida xrom va temir kerak. Biofilm va namunalar yuzasidagi korroziya mahsulotlarida Cr va Fe ning yuqori miqdori metall matritsasida korroziya tufayli elementlar yo'qolganligini ko'rsatadi.
14 kundan so'ng, 2216E muhitida P. aeruginosa bilan va bo'lmagan chuqurchalar kuzatildi. Inkubatsiyadan oldin namuna yuzasi silliq va nuqsonsiz edi (7a-rasm). Inkubatsiyadan va biofilm va korroziya mahsulotlarini olib tashlashdan so'ng, namunalar yuzasidagi eng chuqur chuqurchalar 7b va c-rasmlarda ko'rsatilganidek, CLSM ostida tekshirildi. Biologik bo'lmagan nazorat namunalari yuzasida aniq chuqurchalar topilmadi (maksimal chuqurlik 0,02 mkm). Pseudomonas aeruginosa keltirib chiqargan maksimal chuqurlik 7 kundan keyin 0,52 mkm va 14 kundan keyin 0,69 mkm ni tashkil etdi, bu 3 ta namunaning o'rtacha maksimal chuqurlik chuqurligiga asoslanadi (har bir namuna uchun 10 ta maksimal chuqurlik qiymati tanlangan) mos ravishda 0,42 ± 0,12 mkm va 0,52 ± 0,15 mkm ga yetdi (5-jadval). Bu chuqurlik chuqurlik qiymatlari kichik, ammo muhimdir.
(a) Ta'sir qilishdan oldin, (b) abiotik muhitda 14 kun va (c) Pseudomonas aeruginosa bulonida 14 kun.
8-rasmda turli namunaviy sirtlarning XPS spektrlari ko'rsatilgan va har bir sirt uchun tahlil qilingan kimyoviy tarkiblar 6-jadvalda umumlashtirilgan. 6-jadvalda P. aeruginosa (A va B namunalari) ishtirokidagi Fe va Cr ning atom foizlari biologik bo'lmagan nazorat namunalarinikidan (C va D namunalari) ancha past edi. P. aeruginosa namunasi uchun Cr 2p yadro darajasidagi spektral egri chizig'i bog'lanish energiyasi (BE) qiymatlari 574,4, 576,6, 578,3 va 586,8 eV bo'lgan to'rtta cho'qqi komponentlariga moslashtirilgan, ularni mos ravishda Cr, Cr2O3, CrO3 va Cr(OH)3 ga bog'lash mumkin (9a va b-rasmlar). Biologik bo'lmagan namunalar uchun Cr 2p yadro darajasidagi spektrda 1-rasmda Cr (BE uchun 573,80 eV) va Cr2O3 (BE uchun 575,90 eV) uchun ikkita asosiy cho'qqi mavjud. Mos ravishda 9c va d. Abiotik va P. aeruginosa namunalari orasidagi eng sezilarli farq biofilm ostida Cr6+ ning mavjudligi va Cr(OH)3 ning yuqori nisbiy ulushi (BE 586,8 eV) edi.
Ikki muhitdagi 2707 HDSS namunasi yuzasining keng XPS spektrlari mos ravishda 7 kun va 14 kunni tashkil qiladi.
(a) P. aeruginosa bilan 7 kunlik ta'sir, (b) P. aeruginosa bilan 14 kunlik ta'sir, (c) abiotik muhitda 7 kun va (d) abiotik muhitda 14 kun.
HDSS ko'pgina muhitlarda yuqori darajadagi korroziyaga chidamlilikni namoyish etadi. Kim va boshqalar 2 UNS S32707 HDSS 45 dan ortiq PRENga ega yuqori darajada qotishma DSS sifatida aniqlanganini xabar qilishdi. Ushbu ishda 2707 HDSS namunasining PREN qiymati 49 ni tashkil etdi. Bu uning yuqori xrom miqdori va yuqori molibden va Ni darajalari bilan bog'liq bo'lib, ular kislotali va yuqori xlorid muhitida foydalidir. Bundan tashqari, yaxshi muvozanatlangan tarkib va ​​nuqsonsiz mikrotuzilma strukturaviy barqarorlik va korroziyaga chidamlilik uchun foydalidir. Biroq, ajoyib kimyoviy qarshiligiga qaramay, ushbu ishdagi eksperimental ma'lumotlar 2707 HDSS P. aeruginosa biofilmlarining MIC ga to'liq immunitetga ega emasligini ko'rsatadi.
Elektrokimyoviy natijalar shuni ko'rsatdiki, P. aeruginosa bulonidagi 2707 HDSS ning korroziya tezligi 14 kundan keyin biologik bo'lmagan muhitga nisbatan sezilarli darajada oshdi. 2a-rasmda, dastlabki 24 soat ichida ham abiotik muhitda, ham P. aeruginosa bulonida Eocp ning kamayishi kuzatildi. Shundan so'ng, biofilm namunaning yuzasini qoplashni tugatdi va Eocp nisbatan barqarorlashadi36. Biroq, biologik Eocp darajasi biologik bo'lmagan Eocp darajasidan ancha yuqori edi. Bu farq P. aeruginosa biofilmining hosil bo'lishi bilan bog'liq deb taxmin qilish uchun asos bor. 2d-rasmda, P. aeruginosa ishtirokida, 2707 HDSS ning icorr qiymati 0,627 μA sm-2 ga yetdi, bu abiotik nazorat qiymatidan (0,063 μA sm-2) bir daraja yuqori edi, bu EIS tomonidan o'lchangan Rct qiymatiga mos keldi. Dastlabki bir necha kun ichida P dagi impedans qiymatlari. aeruginosa bulyoni P. aeruginosa hujayralarining birikishi va biofilmlarning hosil bo'lishi tufayli ko'paydi. Biroq, biofilm namunaning yuzasini to'liq qoplaganida, impedans pasayadi. Himoya qatlami birinchi navbatda biofilmlar va biofilm metabolitlarining hosil bo'lishi tufayli hujumga uchraydi. Shuning uchun, vaqt o'tishi bilan korroziyaga chidamlilik pasaydi va P. aeruginosa ning birikishi mahalliy korroziyaga olib keldi. Abiotik muhitdagi tendentsiyalar boshqacha edi. Biologik bo'lmagan nazoratning korroziyaga chidamliligi P. aeruginosa bulyoniga duchor bo'lgan namunalarning mos keladigan qiymatidan ancha yuqori edi. Bundan tashqari, abiotik namunalar uchun 2707 HDSS ning Rct qiymati 14-kuni 489 kΩ sm2 ga yetdi, bu P. aeruginosa ishtirokida Rct qiymatidan (32 kΩ sm2) 15 baravar ko'p edi. Shuning uchun, 2707 HDSS steril muhitda ajoyib korroziyaga chidamlilikka ega, ammo P. aeruginosa biofilmlarining MIC hujumiga chidamli emas.
Bu natijalarni 2b-rasmdagi polyarizatsiya egri chiziqlaridan ham kuzatish mumkin. Anod tarmoqlanishi Pseudomonas aeruginosa bioplyonkasining hosil bo'lishi va metall oksidlanish reaksiyalari bilan bog'liq edi. Shu bilan birga, katodik reaksiya kislorodning kamayishi hisoblanadi. P. aeruginosa ning mavjudligi korroziya oqimi zichligini sezilarli darajada oshirdi, bu abiotik nazoratdan taxminan bir daraja yuqori. Bu P. aeruginosa bioplyonkasi 2707 HDSS ning lokal korroziyasini oshirishini ko'rsatadi. Yuan va boshqalar29 70/30 Cu-Ni qotishmasining korroziya oqimi zichligi P. aeruginosa bioplyonkasi ta'sirida oshganini aniqladilar. Bu Pseudomonas aeruginosa bioplyonkalari tomonidan kislorodning kamayishi biokataliziga bog'liq bo'lishi mumkin. Ushbu kuzatish ushbu ishdagi 2707 HDSS ning MIC ni ham tushuntirishi mumkin. Aerob bioplyonkalarning ostida kislorod kamroq bo'lishi mumkin. Shuning uchun, metall yuzasini kislorod bilan qayta passivatsiya qilmaslik ushbu ishdagi MIC ga hissa qo'shuvchi omil bo'lishi mumkin.
Dikinson va boshqalar 38 kimyoviy va elektrokimyoviy reaksiyalar tezligiga namuna yuzasidagi o'tirgan bakteriyalarning metabolik faolligi va korroziya mahsulotlarining tabiati bevosita ta'sir qilishi mumkinligini ta'kidladilar. 5-rasm va 5-jadvalda ko'rsatilganidek, 14 kundan keyin hujayra soni ham, bioplyonka qalinligi ham kamaydi. Buni 14 kundan keyin 2707 HDSS yuzasidagi o'tirgan hujayralarning aksariyati 2216E muhitida ozuqa moddalarining kamayishi yoki 2707 HDSS matritsasidan zaharli metall ionlarining ajralib chiqishi tufayli nobud bo'lganligi bilan oqilona tushuntirish mumkin. Bu partiyaviy tajribalarning cheklanishi.
Ushbu ishda P. aeruginosa biofilmi 2707 HDSS yuzasida biofilm ostida Cr va Fe ning mahalliy kamayishini rag'batlantirdi (6-rasm). 6-jadvalda D namunasidagi C namunasiga nisbatan Fe va Cr ning kamayishi, P. aeruginosa biofilmidan kelib chiqqan erigan Fe va Cr dastlabki 7 kundan keyin ham saqlanib qolganligini ko'rsatadi. 2216E muhiti dengiz muhitini simulyatsiya qilish uchun ishlatiladi. U 17700 ppm Cl- ni o'z ichiga oladi, bu tabiiy dengiz suvida topilgan miqdorga o'xshash. 17700 ppm Cl- ning mavjudligi XPS tomonidan tahlil qilingan 7 va 14 kunlik abiotik namunalarda Cr ning kamayishining asosiy sababi bo'lgan. P. aeruginosa namunalari bilan taqqoslaganda, abiotik namunalarda Cr ning erishi 2707 HDSS ning abiotik muhitdagi kuchli Cl− qarshiligi tufayli ancha kam bo'lgan. 9-rasmda passivatsiya plyonkasida Cr6+ ning mavjudligi ko'rsatilgan. U olib tashlashda ishtirok etishi mumkin. Chen va Clayton tomonidan taklif qilinganidek, P. aeruginosa biofilmlari tomonidan po'lat yuzalardan Cr.
Bakteriyalarning ko'payishi tufayli, kultivatsiyadan oldin va keyin muhitning pH qiymatlari mos ravishda 7,4 va 8,2 ni tashkil etdi. Shuning uchun, P. aeruginosa biofilmidan pastda, ommaviy muhitda nisbatan yuqori pH tufayli organik kislota korroziyasi bu ishga hissa qo'shadigan omil bo'lishi ehtimoldan yiroq. Biologik bo'lmagan nazorat muhitining pH qiymati 14 kunlik sinov davrida sezilarli darajada o'zgarmadi (dastlabki 7,4 dan yakuniy 7,5 gacha). Inkubatsiyadan keyin emlash muhitida pH ning oshishi P. aeruginosa metabolik faolligi bilan bog'liq edi va sinov chiziqlari bo'lmagan taqdirda ham pH ga xuddi shunday ta'sir ko'rsatishi aniqlandi.
7-rasmda ko'rsatilgandek, P. aeruginosa biofilmining hosil qilgan maksimal chuqurlik chuqurligi 0,69 mkm ni tashkil etdi, bu abiotik muhitnikidan (0,02 mkm) ancha katta edi. Bu yuqorida tavsiflangan elektrokimyoviy ma'lumotlarga mos keladi. 0,69 mkm chuqurlik chuqurligi xuddi shu sharoitlarda 2205 DSS uchun xabar qilingan 9,5 mkm qiymatdan o'n baravar kichikroq. Ushbu ma'lumotlar 2707 HDSS 2205 DSS ga nisbatan yaxshiroq MIC qarshiligini namoyish etishini ko'rsatadi. Bu ajablanarli emas, chunki 2707 HDSS tarkibida xrom miqdori yuqori bo'lib, zararli ikkilamchi cho'kmalarsiz muvozanatli fazaviy tuzilish tufayli uzoqroq passivatsiyani ta'minlaydi, bu esa P. aeruginosa uchun passivatsiyani va tutilishni boshlashni qiyinlashtiradi.
Xulosa qilib aytganda, abiotik muhitdagi ahamiyatsiz chuqurchalarga nisbatan P. aeruginosa bulonidagi 2707 HDSS yuzasida MIC chuqurchalari topilgan. Ushbu ish shuni ko'rsatadiki, 2707 HDSS 2205 DSS ga qaraganda yaxshiroq MIC qarshiligiga ega, ammo P. aeruginosa biofilmi tufayli u MIC ga to'liq immunitetga ega emas. Ushbu topilmalar dengiz muhiti uchun mos zanglamaydigan po'latlarni tanlashda va xizmat muddatini taxmin qilishda yordam beradi.
2707 HDSS uchun kupon Xitoyning Shenyang shahridagi Shimoli-sharqiy universiteti (NEU) Metallurgiya maktabi tomonidan taqdim etilgan. 2707 HDSS ning elementar tarkibi 1-jadvalda keltirilgan bo'lib, u NEU materiallarini tahlil qilish va sinovdan o'tkazish bo'limi tomonidan tahlil qilingan. Barcha namunalar eritmada 1 soat davomida 1180 °C da ishlov berildi. Korroziya sinovidan oldin, yuqori ochiq yuzasi 1 sm2 bo'lgan tanga shaklidagi 2707 HDSS kremniy karbid qog'ozi bilan 2000 gritgacha silliqlandi va 0,05 mkm Al2O3 kukunli suspenziya bilan silliqlandi. Yon va pastki qismi inert bo'yoq bilan himoyalangan. Quritgandan so'ng, namunalar steril deionizatsiyalangan suv bilan yuvildi va 75% (v/v) etanol bilan 0,5 soat davomida sterilizatsiya qilindi. Keyin ular ishlatishdan oldin 0,5 soat davomida ultrabinafsha (UV) nur ostida havoda quritildi.
Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 shtammi Xitoyning Xiamen dengiz madaniyati yig'ish markazidan (MCCC) sotib olindi. Pseudomonas aeruginosa Marine 2216E suyuq muhiti (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Xitoy) yordamida 37°C da 250 ml flakonlarda va 500 ml elektrokimyoviy shisha katakchalarda aerobik usulda o'stirildi. Muhit (g/L): 19.45 NaCl, 5.98 MgCl2, 3.24 Na2SO4, 1.8 CaCl2, 0.55 KCl, 0.16 Na2CO3, 0.08 KBr, 0.034 SrCl2, 0.08 SrBr2, 0.022 H3BO3, 0.004 NaSiO3, 0016 NH3, 0016 NH3, 0016 NaH2PO4, 5,0 pepton, 1,0 xamirturush ekstrakti va 0,1 temir sitrat. Emlashdan oldin 20 daqiqa davomida 121°C da avtoklavlang. 400X kattalashtirishda yorug'lik mikroskopi ostida gemotsitometr yordamida harakatsiz va plankton hujayralarni sanang. Emlashdan so'ng darhol planktonik Pseudomonas aeruginosa ning dastlabki hujayra konsentratsiyasi taxminan 106 hujayra/ml ni tashkil etdi.
Elektrokimyoviy sinovlar o'rtacha hajmi 500 ml bo'lgan klassik uch elektrodli shisha katakchada o'tkazildi. Platina varag'i va to'yingan kalomel elektrodi (SCE) reaktorga tuz ko'priklari bilan to'ldirilgan Luggin kapillyarlari orqali ulangan bo'lib, ular mos ravishda qarshi va mos yozuvlar elektrodlari bo'lib xizmat qilgan. Ishchi elektrodlarni tayyorlash uchun har bir namunaga rezina bilan qoplangan mis sim biriktirilgan va epoksi bilan qoplangan, ishchi elektrod uchun taxminan 1 sm2 ochiq bir tomonlama sirt maydoni qolgan. Elektrokimyoviy o'lchovlar paytida namunalar 2216E muhitiga joylashtirildi va suv hammomida doimiy inkubatsiya haroratida (37 °C) saqlandi. OCP, LPR, EIS va potensial dinamik polyarizatsiya ma'lumotlari Autolab potentiostati (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., AQSh) yordamida o'lchandi. LPR sinovlari -5 va 5 mV diapazonida Eocp bilan 0,125 mV s-1 skanerlash tezligida va 1 Gts namuna olish chastotasida qayd etildi. EIS chastota diapazonida sinus to'lqini bilan amalga oshirildi. 0,01 dan 10 000 Gts gacha bo'lgan chastotada barqaror Eocp da 5 mV kuchlanish qo'llanildi. Potensialni supurishdan oldin, elektrodlar barqaror erkin korroziya potensiali qiymatiga erishilgunga qadar ochiq elektron rejimida bo'lgan. Keyin qutblanish egri chiziqlari Eocp ga nisbatan -0,2 dan 1,5 V gacha 0,166 mV/s skanerlash tezligida bajarildi. Har bir sinov P. aeruginosa bilan va P. aeruginosasiz 3 marta takrorlandi.
Metallografik tahlil uchun namunalar 2000 gritli nam SiC qog'oz bilan mexanik ravishda sayqallandi va keyin optik kuzatish uchun 0,05 mkm Al2O3 kukunli suspenziya bilan yanada sayqallandi. Metallografik tahlil optik mikroskop yordamida amalga oshirildi. Namunalar 10 og'irlik% kaliy gidroksid eritmasi 43 bilan o'yilgan.
Inkubatsiyadan so'ng, namunalar fosfat-buferlangan sho'r suv (PBS) eritmasi (pH 7.4 ± 0.2) bilan 3 marta yuvildi va keyin bioplyonkalarni fiksatsiya qilish uchun 10 soat davomida 2.5% (v/v) glutaraldegid bilan fiksatsiya qilindi. Keyinchalik havoda quritishdan oldin etanolning gradusli seriyasi (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% va 100% v/v) bilan quritildi. Nihoyat, SEM kuzatuvi uchun o'tkazuvchanlikni ta'minlash uchun namunaning yuzasi oltin plyonka bilan purkaladi. SEM tasvirlari har bir namunaning yuzasida eng o'tirgan P. aeruginosa hujayralari bo'lgan joylarga qaratilgan. Kimyoviy elementlarni topish uchun EDS tahlilini o'tkazing. Chuqur chuqurligini o'lchash uchun Zeiss konfokal lazerli skanerlash mikroskopi (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Germaniya) ishlatilgan. Bioplyonka ostidagi korroziya chuqurlarini kuzatish uchun sinov qismi avval Xitoy milliy standartlariga muvofiq tozalandi. Sinov qismi yuzasidagi korroziya mahsulotlari va biofilmni olib tashlash uchun standart (CNS) GB/T4334.4-2000.
Rentgen fotoelektron spektroskopiyasi (XPS, ESCALAB250 sirt tahlil tizimi, Thermo VG, AQSh) tahlili monoxromatik rentgen manbai (1500 eV energiya va 150 Vt quvvatdagi alyuminiy Kα liniyasi) yordamida standart sharoitlarda –1350 eV da keng bog'lanish energiyasi diapazoni 0 da amalga oshirildi. Yuqori aniqlikdagi spektrlar 50 eV o'tish energiyasi va 0,2 eV qadam o'lchami yordamida qayd etildi.
Inkubatsiya qilingan namunalar olib tashlandi va 15 s45 davomida PBS (pH 7.4 ± 0.2) bilan muloyimlik bilan yuvildi. Namunalardagi biofilmlarning bakteriyalarga chidamliligini kuzatish uchun biofilmlar LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, AQSh) yordamida bo'yaldi. To'plamda ikkita lyuminestsent bo'yoq mavjud: yashil lyuminestsent SYTO-9 bo'yog'i va qizil lyuminestsent propidium yodid (PI) bo'yog'i. CLSM ostida lyuminestsent yashil va qizil rangli nuqtalar mos ravishda tirik va o'lik hujayralarni ifodalaydi. Bo'yash uchun 3 mkl SYTO-9 va 3 mkl PI eritmasidan iborat 1 ml aralashma xona haroratida (23 oC) qorong'ida 20 daqiqa davomida inkubatsiya qilindi. Shundan so'ng, bo'yalgan namunalar Nikon CLSM mashinasi (C2 Plus, Nikon, Yaponiya) yordamida ikki to'lqin uzunligida (tirik hujayralar uchun 488 nm va o'lik hujayralar uchun 559 nm) kuzatildi. Biofilm qalinligi 3 o'lchamli skanerlash rejimida o'lchandi.
Ushbu maqolani qanday iqtibos qilish mumkin: Li, H. va boshqalar. Dengiz Pseudomonas aeruginosa biofilm tomonidan 2707 super dupleks zanglamaydigan po'latning mikroblarga qarshi korroziyasi. science. Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. LDX 2101 dupleks zanglamaydigan po'latining xlorid eritmasida tiosulfat ishtirokida stressli korroziya yorilishiga olib kelishi.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Super dupleks zanglamaydigan po'latdan yasalgan payvandlarning chuqurchaga chidamliligiga eritmani issiqlik bilan ishlov berish va himoya gazidagi azotning ta'siri. coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. 316L zanglamaydigan po'latda mikrobial va elektrokimyoviy induktsiyalangan chuqurchalar korroziyasining qiyosiy kimyoviy tadqiqoti.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Xlorid ishtirokida turli pH ishqoriy eritmalarda 2205 dupleks zanglamaydigan po'latning elektrokimyoviy xatti-harakati. Elektrokimyoviy jurnal. 64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Dengiz biofilmlarining korroziyaga ta'siri: qisqacha sharh. Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).