Cảm ơn bạn đã truy cập Nature.com. Bạn đang sử dụng phiên bản trình duyệt có hỗ trợ CSS hạn chế. Để có trải nghiệm tốt nhất, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng trình duyệt đã cập nhật (hoặc tắt Chế độ tương thích trong Internet Explorer). Ngoài ra, để đảm bảo hỗ trợ liên tục, chúng tôi hiển thị trang web không có kiểu dáng và JavaScript.
Hiển thị một vòng quay gồm ba slide cùng một lúc. Sử dụng các nút Trước và Tiếp theo để di chuyển qua ba slide cùng một lúc hoặc sử dụng các nút thanh trượt ở cuối để di chuyển qua ba slide cùng một lúc.
Trong môi trường nước ngọt, sự ăn mòn nhanh của thép cacbon và thép không gỉ thường được quan sát thấy. Một nghiên cứu lặn bể nước ngọt trong 22 tháng đã được tiến hành tại đây bằng cách sử dụng chín loại thép. Sự ăn mòn nhanh đã được quan sát thấy trong thép cacbon và crom và gang, trong khi ở thép không gỉ không quan sát thấy sự ăn mòn có thể nhìn thấy ngay cả sau 22 tháng. Một phân tích về quần thể vi khuẩn cho thấy rằng trong quá trình ăn mòn nói chung, vi khuẩn oxy hóa Fe(II) được làm giàu ở giai đoạn đầu của quá trình ăn mòn, vi khuẩn khử Fe(III) ở giai đoạn phát triển ăn mòn và vi khuẩn khử sunfat ở giai đoạn ăn mòn. trong giai đoạn cuối của quá trình ăn mòn sản phẩm. Ngược lại, vi khuẩn Beggiatocaea đặc biệt nhiều trong thép với 9% Cr bị ăn mòn cục bộ. Các thành phần của quần thể vi khuẩn này cũng khác với các thành phần trong các mẫu nước và trầm tích đáy. Do đó, khi quá trình ăn mòn tiến triển, quần thể vi khuẩn trải qua những thay đổi mạnh mẽ và quá trình chuyển hóa năng lượng của vi khuẩn phụ thuộc vào sắt tạo ra một môi trường có thể làm giàu các vi sinh vật khác.
Kim loại có thể bị hư hỏng và ăn mòn do nhiều yếu tố môi trường vật lý và hóa học như độ pH, nhiệt độ và nồng độ ion. Điều kiện axit, nhiệt độ cao và nồng độ clorua ảnh hưởng đặc biệt đến sự ăn mòn kim loại1,2,3. Các vi sinh vật trong môi trường tự nhiên và nhân tạo thường ảnh hưởng đến sự mài mòn và ăn mòn kim loại, một hành vi được thể hiện ở sự ăn mòn do vi khuẩn (MIC)4,5,6,7,8. MIC thường được tìm thấy trong các môi trường như đường ống trong nhà và bể chứa, trong các khe hở kim loại và trong đất, nơi nó xuất hiện đột ngột và phát triển nhanh chóng. Do đó, việc theo dõi và phát hiện sớm MIC rất khó khăn, vì vậy phân tích MIC thường được thực hiện sau khi ăn mòn. Nhiều nghiên cứu trường hợp MIC đã được báo cáo trong đó vi khuẩn khử sunfat (SRB) thường được tìm thấy trong các sản phẩm ăn mòn9,10,11,12,13. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ liệu SRB có góp phần vào sự khởi đầu của sự ăn mòn hay không, vì việc phát hiện chúng dựa trên phân tích sau ăn mòn.
Gần đây, ngoài vi khuẩn oxy hóa iốt21, nhiều vi sinh vật phân hủy sắt khác nhau đã được báo cáo, chẳng hạn như SRB14 phân hủy sắt, vi khuẩn sinh metan15,16,17, vi khuẩn khử nitrat18, vi khuẩn oxy hóa sắt19 và vi khuẩn sinh axetogen20. Trong điều kiện phòng thí nghiệm kỵ khí hoặc vi hiếu khí, hầu hết chúng đều ăn mòn sắt hóa trị không và thép cacbon. Ngoài ra, cơ chế ăn mòn của chúng cho thấy rằng vi khuẩn sinh metan và SRB ăn mòn sắt thúc đẩy sự ăn mòn bằng cách thu thập các electron từ sắt hóa trị không bằng cách sử dụng hydrogenase ngoại bào và cytochrome đa heme tương ứng22,23. MIC được chia thành hai loại: (i) MIC hóa học (CMIC), là sự ăn mòn gián tiếp do các loài do vi sinh vật tạo ra và (ii) MIC điện (EMIC), là sự ăn mòn trực tiếp do sự suy giảm electron của kim loại24. EMIC được tạo điều kiện bởi sự truyền electron ngoại bào (EET) rất được quan tâm vì các vi sinh vật có đặc tính EET gây ra sự ăn mòn nhanh hơn các vi sinh vật không phải EET. Trong khi phản ứng giới hạn tốc độ của CMIC trong điều kiện kỵ khí là sản xuất H2 thông qua quá trình khử proton (H+), EMIC tiến hành thông qua quá trình chuyển hóa EET, không phụ thuộc vào quá trình sản xuất H2. Cơ chế của EET ở nhiều vi sinh vật khác nhau có liên quan đến hiệu suất của nhiên liệu tế bào vi khuẩn và quá trình điện sinh tổng hợp25,26,27,28,29. Vì các điều kiện nuôi cấy đối với các vi sinh vật ăn mòn này khác với các điều kiện trong môi trường tự nhiên, nên không rõ liệu các quá trình ăn mòn vi khuẩn quan sát được này có phản ánh quá trình ăn mòn trong thực tế hay không. Do đó, rất khó để quan sát cơ chế MIC do các vi sinh vật ăn mòn này gây ra trong môi trường tự nhiên.
Sự phát triển của công nghệ giải trình tự DNA đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc nghiên cứu chi tiết về cộng đồng vi khuẩn trong môi trường tự nhiên và nhân tạo, ví dụ, hồ sơ vi khuẩn dựa trên trình tự gen 16S rRNA sử dụng máy giải trình tự thế hệ mới đã được sử dụng trong lĩnh vực sinh thái vi khuẩn30,31. ,32. Nhiều nghiên cứu MIC đã được công bố có chi tiết về cộng đồng vi khuẩn trong môi trường đất và biển13,33,34,35,36. Ngoài SRB, sự làm giàu vi khuẩn oxy hóa Fe(II) (FeOB) và nitrat hóa trong các mẫu ăn mòn, ví dụ FeOB, chẳng hạn như Gallionella spp. và Dechloromonas spp., và vi khuẩn nitrat hóa, chẳng hạn như Nitrospira, cũng đã được báo cáo. spp., trong thép chứa cacbon và đồng trong môi trường đất33. Tương tự như vậy, trong môi trường biển, sự xâm chiếm nhanh chóng của vi khuẩn oxy hóa sắt thuộc lớp Zetaproteobacteria và Betaproteobacteria đã được quan sát thấy trong vài tuần trên thép cacbon 36. Những dữ liệu này chỉ ra sự góp phần của các vi sinh vật này vào sự ăn mòn. Tuy nhiên, trong nhiều nghiên cứu, thời gian và nhóm thử nghiệm bị hạn chế, và người ta biết rất ít về động lực của cộng đồng vi khuẩn trong quá trình ăn mòn.
Ở đây, chúng tôi nghiên cứu MIC của thép cacbon, thép crom, thép không gỉ và gang bằng cách sử dụng các nghiên cứu ngâm trong môi trường nước ngọt hiếu khí có tiền sử các sự kiện MIC. Các mẫu được lấy ở 1, 3, 6, 14 và 22 tháng và tốc độ ăn mòn của từng thành phần kim loại và vi khuẩn đã được nghiên cứu. Kết quả của chúng tôi cung cấp cái nhìn sâu sắc về động lực học dài hạn của cộng đồng vi khuẩn trong quá trình ăn mòn.
Như thể hiện trong Bảng 1, chín kim loại đã được sử dụng trong nghiên cứu này. Mười mẫu của mỗi vật liệu được nhúng trong một bể nước ngọt. Chất lượng nước quy trình như sau: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, độ đục 1 ppm và pH 7,4. Nồng độ oxy hòa tan (DO) ở đáy thang lấy mẫu là khoảng 8,2 ppm và nhiệt độ nước dao động từ 9 đến 23°C theo mùa.
Như thể hiện trong Hình 1, sau 1 tháng ngâm trong môi trường gang ASTM A283, ASTM A109 Điều kiện #4/5, ASTM A179 và ASTM A395, các sản phẩm ăn mòn màu nâu đã được quan sát thấy trên bề mặt thép cacbon dưới dạng ăn mòn tổng quát. Sự mất trọng lượng của các mẫu vật này tăng theo thời gian (Bảng bổ sung 1) và tốc độ ăn mòn là 0,13–0,16 mm mỗi năm (Hình 2). Tương tự như vậy, sự ăn mòn tổng quát đã được quan sát thấy ở các loại thép có hàm lượng Cr thấp (1% và 2,25%) với tốc độ ăn mòn khoảng 0,13 mm/năm (Hình 1 và 2). Ngược lại, thép có 9% Cr biểu hiện sự ăn mòn cục bộ xảy ra ở các khe hở được tạo thành bởi các miếng đệm. Tốc độ ăn mòn của mẫu này là khoảng 0,02 mm/năm, thấp hơn đáng kể so với thép bị ăn mòn tổng quát. Ngược lại, thép không gỉ loại 304 và -316 không có hiện tượng ăn mòn rõ ràng, với tốc độ ăn mòn ước tính <0,001 mm y−1. Ngược lại, thép không gỉ loại 304 và -316 không có hiện tượng ăn mòn rõ ràng, với tốc độ gia tốc ước tính <0,001 mm y−1. Hãy nhớ rằng, không có vấn đề gì với стали типов 304 và 316 không phải là người quản lý tài sản của bạn, bạn có thể sử dụng nó mức tối đa <0,001 mm/tháng. Ngược lại, thép không gỉ loại 304 và 316 không có hiện tượng ăn mòn rõ ràng, với tốc độ ăn mòn ước tính <0,001 mm/năm.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 и -316 не показали видимой коррозии с расчетной скоростью коррозии <0,001 mm/g. Ngược lại, thép không gỉ loại 304 và -316 không cho thấy hiện tượng ăn mòn rõ ràng với tốc độ ăn mòn thiết kế là <0,001 mm/năm.
Hiển thị hình ảnh vĩ mô của từng mẫu (chiều cao 50 mm×chiều rộng 20 mm) trước và sau khi tẩy cặn. 1 mét, 1 tháng; 3 mét, 3 tháng; 6 mét, 6 tháng; 14 mét, 14 tháng; 22 mét, 22 tháng; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, tình trạng 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, thép 1% Cr; 3C, thép 2,25% Cr; thép 9C, thép 9% Cr; S6, thép không gỉ 316; S8, thép không gỉ loại 304.
Tốc độ ăn mòn được tính toán bằng cách sử dụng trọng lượng giảm và thời gian ngâm. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, tôi cứng 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, thép 1% Cr, 3 C, thép 2,25% Cr, 9 C, thép 9% Cr, S6, thép không gỉ loại 316; S8, thép không gỉ loại 304.
Hình 1 cũng cho thấy các sản phẩm ăn mòn của thép cacbon, thép Cr thấp và gang phát triển thêm sau khi ngâm trong 3 tháng. Tốc độ ăn mòn chung giảm dần xuống còn 0,07 ~ 0,08 mm/năm sau 22 tháng (Hình 2). Ngoài ra, tốc độ ăn mòn của thép Cr 2,25% thấp hơn một chút so với các mẫu bị ăn mòn khác, cho thấy Cr có thể ức chế sự ăn mòn. Ngoài ăn mòn chung, theo ASTM A179, ăn mòn cục bộ đã được quan sát thấy sau 22 tháng với độ sâu ăn mòn khoảng 700 µm (Hình 3). Tốc độ ăn mòn cục bộ, được tính bằng cách sử dụng độ sâu ăn mòn và thời gian ngâm, là 0,38 mm/năm, nhanh hơn khoảng 5 lần so với ăn mòn chung. Tốc độ ăn mòn của hợp kim ASTM A395 có thể bị đánh giá thấp vì các sản phẩm ăn mòn không loại bỏ hoàn toàn cặn sau 14 hoặc 22 tháng ngâm nước. Tuy nhiên, sự khác biệt phải là rất nhỏ. Ngoài ra, nhiều vết rỗ nhỏ đã được quan sát thấy trên thép crom thấp bị ăn mòn.
Hình ảnh đầy đủ (thanh tỷ lệ: 10 mm) và ăn mòn cục bộ (thanh tỷ lệ: 500 µm) của ASTM A179 và thép 9% Cr ở độ sâu tối đa bằng kính hiển vi laser xem 3D. Các vòng tròn màu đỏ trong hình ảnh đầy đủ cho biết ăn mòn cục bộ được đo. Hình ảnh đầy đủ của thép 9% Cr từ mặt sau được hiển thị trong Hình 1.
Như thể hiện trong hình 2, đối với thép có 9% Cr, không quan sát thấy ăn mòn trong vòng 3-14 tháng và tốc độ ăn mòn thực tế là bằng không. Tuy nhiên, ăn mòn cục bộ đã được quan sát thấy sau 22 tháng (Hình 3) với tốc độ ăn mòn là 0,04 mm/năm được tính bằng cách sử dụng trọng lượng bị mất. Độ sâu ăn mòn cục bộ tối đa là 1260 µm và tốc độ ăn mòn cục bộ ước tính bằng cách sử dụng độ sâu ăn mòn và thời gian ngâm (22 tháng) là 0,68 mm/năm. Vì không biết chính xác thời điểm bắt đầu ăn mòn nên tốc độ ăn mòn có thể cao hơn.
Ngược lại, không có hiện tượng ăn mòn nào được quan sát thấy trên thép không gỉ ngay cả sau 22 tháng ngâm. Mặc dù có một vài hạt màu nâu được quan sát thấy trên bề mặt trước khi tẩy cặn (Hình 1), nhưng chúng bám dính yếu và không phải là sản phẩm ăn mòn. Vì kim loại xuất hiện trở lại trên bề mặt thép không gỉ sau khi lớp cặn được loại bỏ, nên tốc độ ăn mòn thực tế là bằng không.
Giải trình tự Amplicon đã được thực hiện để hiểu sự khác biệt và động lực của các cộng đồng vi khuẩn theo thời gian trong các sản phẩm ăn mòn và màng sinh học trên bề mặt kim loại, trong nước và trầm tích. Tổng cộng đã nhận được 4.160.012 lượt đọc, với phạm vi từ 31.328 đến 124.183 lượt đọc.
Chỉ số Shannon của các mẫu nước lấy từ các cửa lấy nước và ao hồ dao động từ 5,47 đến 7,45 (Hình 4a). Vì nước sông tái chế được sử dụng làm nước công nghiệp nên quần thể vi khuẩn có thể thay đổi theo mùa. Ngược lại, chỉ số Shannon của các mẫu trầm tích đáy là khoảng 9, cao hơn đáng kể so với các mẫu nước. Tương tự như vậy, các mẫu nước có chỉ số Chao1 tính toán thấp hơn và các đơn vị phân loại hoạt động quan sát được (OTU) thấp hơn so với các mẫu trầm tích (Hình 4b, c). Những khác biệt này có ý nghĩa thống kê (kiểm định Tukey-Kramer; giá trị p < 0,01, Hình 4d), cho thấy cộng đồng vi khuẩn trong các mẫu trầm tích phức tạp hơn so với các cộng đồng vi khuẩn trong các mẫu nước. Những khác biệt này có ý nghĩa thống kê (kiểm định Tukey-Kramer; giá trị p < 0,01, Hình 4d), cho thấy cộng đồng vi khuẩn trong các mẫu trầm tích phức tạp hơn so với các mẫu nước. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), что указывает на đó, bạn có thể làm được điều đó bạn có thể làm điều đó nếu bạn muốn, bạn có thể làm điều đó. Những khác biệt này có ý nghĩa thống kê (kiểm định Tukey-Kramer; giá trị p <0,01, Hình 4d), cho thấy cộng đồng vi khuẩn trong mẫu trầm tích phức tạp hơn so với mẫu nước.这些差异具有统计学意义（Tukey-Kramer 检验；p 值< 0,01,图4d), 4d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 中中 的 群落更。。。。。。。。。 Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, рис. 4d), что позволяет предположить, что микробные bạn có thể làm điều đó với những gì bạn có thể làm được nếu bạn muốn làm điều đó. Những khác biệt này có ý nghĩa thống kê (kiểm định Tukey-Kramer; giá trị p <0,01, Hình 4d), cho thấy cộng đồng vi khuẩn trong mẫu trầm tích phức tạp hơn so với mẫu nước.Vì nước trong lưu vực tràn liên tục được đổi mới và trầm tích lắng xuống đáy lưu vực mà không bị xáo trộn về mặt cơ học nên sự khác biệt về đa dạng vi khuẩn này sẽ phản ánh hệ sinh thái trong lưu vực.
a Chỉ số Shannon, b Đơn vị phân loại vận hành quan sát (OTU), và c Chỉ số hấp thụ Chao1 (n = 6) và lưu vực (n = 5) Nước, trầm tích (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) và 9% (9 C: n = 5) thép Cr, cũng như thép không gỉ loại 316 (S6: n = 5) và -304 (S8: n = 5) được hiển thị dưới dạng biểu đồ hình hộp và biểu đồ râu. d Giá trị p cho các chỉ số Shannon và Chao1 thu được bằng cách sử dụng ANOVA và các thử nghiệm so sánh nhiều Tukey-Kramer. Nền đỏ biểu thị các cặp có giá trị p < 0,05. Nền đỏ biểu thị các cặp có giá trị p < 0,05. Tỷ lệ phần trăm của nó là thấp hơn p <0,05. Nền đỏ biểu thị các cặp có giá trị p < 0,05.红色背景代表p 值< 0,05 的对。红色背景代表p 值< 0,05 的对。 Красные фоны представляют пары с p-значениями <0,05. Nền đỏ biểu thị các cặp có giá trị p <0,05.Đường thẳng ở giữa hộp, ở trên cùng và dưới cùng của hộp, và các đường ria mép lần lượt biểu diễn giá trị trung vị, phần trăm thứ 25 và 75, cũng như giá trị tối thiểu và tối đa.
Chỉ số Shannon đối với thép cacbon, thép có hàm lượng crom thấp và gang tương tự như đối với mẫu nước (Hình 4a). Ngược lại, chỉ số Shannon của các mẫu thép không gỉ cao hơn đáng kể so với các mẫu thép bị ăn mòn (giá trị p < 0,05, Hình 4d) và tương tự như các mẫu trầm tích. Ngược lại, chỉ số Shannon của các mẫu thép không gỉ cao hơn đáng kể so với các mẫu thép bị ăn mòn (giá trị p < 0,05, Hình 4d) và tương tự như các mẫu trầm tích. Bạn có thể sử dụng một số công cụ có thể giúp bạn có được một khoản vay phù hợp với bạn. сталей (значения p <0,05, рис. 4d), и một trong những điều tốt nhất có thể xảy ra. Ngược lại, chỉ số Shannon của mẫu thép không gỉ cao hơn đáng kể so với mẫu thép bị ăn mòn (giá trị p < 0,05, Hình 4d) và tương tự như chỉ số cặn.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), 与沉积物相似。相比之下,不锈钢样品的香农指数明显高于腐蚀钢的香农指数(p 值< 0.05,图4d),与沉积物〸 Bạn có thể sử dụng một khoản tiền nhất định để có được một khoản vay tối ưu cho bạn. стали (значение p <0,05, рис. 4d), как и у отложений. Ngược lại, chỉ số Shannon của mẫu thép không gỉ cao hơn đáng kể so với mẫu thép bị ăn mòn (giá trị p < 0,05, Hình 4d), cũng như lớp cặn.Ngược lại, chỉ số Shannon đối với thép có 9% Cr dao động từ 6,95 đến 9,65. Các giá trị này cao hơn nhiều ở các mẫu không bị ăn mòn sau 1 và 3 tháng so với các mẫu bị ăn mòn sau 6, 14 và 22 tháng (Hình 4a). Hơn nữa, chỉ số Chao1 và OTU quan sát được của thép 9% Cr cao hơn so với mẫu bị ăn mòn và mẫu nước và thấp hơn so với mẫu không bị ăn mòn và mẫu trầm tích (Hình 4b, c) và sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê (giá trị p < 0,01, Hình 4d). Hơn nữa, chỉ số Chao1 và OTU quan sát được của thép 9% Cr cao hơn so với mẫu bị ăn mòn và mẫu nước và thấp hơn so với mẫu không bị ăn mòn và mẫu trầm tích (Hình 4b, c) và sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê (giá trị p < 0,01, Hình 4d).Ngoài ra, Chao1 và OTU quan sát được của thép có 9% Cr cao hơn mẫu bị ăn mòn và mẫu có nước và thấp hơn mẫu không bị ăn mòn và mẫu trầm tích (Hình 4b, c) và sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê.(p-значения <0,01, рис. 4d). (giá trị p <0,01, Hình 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 , , , , , , , , ， 4ngày）。 Кроме того, индекс Chao1 и наблюдаемые OTU стали содержанием 9 % Cr были выше, чем у корродированных и водных образцов, и ниже, чем у không cần thiết 0,01, 4г). Ngoài ra, chỉ số Chao1 và OTU quan sát được của thép 9% Cr cao hơn so với mẫu bị ăn mòn và mẫu nước và thấp hơn so với mẫu không bị ăn mòn và mẫu trầm tích (Hình 4b, c), và sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê (giá trị p < 0,01, Hình 4d).Những kết quả này chỉ ra rằng sự đa dạng của vi khuẩn trong các sản phẩm ăn mòn thấp hơn so với trong màng sinh học trên kim loại không bị ăn mòn.
Trên hình 5a cho thấy một biểu đồ Phân tích tọa độ chính (PCoA) dựa trên khoảng cách không trọng số UniFrac cho tất cả các mẫu, với ba cụm chính được quan sát thấy. Các cộng đồng vi khuẩn trong các mẫu nước khác biệt đáng kể so với các cộng đồng khác. Các cộng đồng vi khuẩn trong trầm tích cũng bao gồm các cộng đồng thép không gỉ, trong khi chúng phổ biến trong các mẫu ăn mòn. Ngược lại, bản đồ thép có 9% Cr được chia thành các cụm không bị ăn mòn và bị ăn mòn. Do đó, các cộng đồng vi khuẩn trên bề mặt kim loại và các sản phẩm ăn mòn khác biệt đáng kể so với các cộng đồng trong nước.
Biểu đồ phân tích tọa độ chính (PCoA) dựa trên khoảng cách UniFrac không trọng số trong tất cả các mẫu (a), nước (b) và kim loại (c). Các vòng tròn làm nổi bật từng cụm. Các quỹ đạo được biểu diễn bằng các đường nối các giai đoạn lấy mẫu theo chuỗi. 1 mét, 1 tháng; 3 mét, 3 tháng; 6 mét, 6 tháng; 14 mét, 14 tháng; 22 mét, 22 tháng; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, điều kiện 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, thép 1% Cr; 3C thép, thép 2,25% Cr; thép 9C, thép 9% Cr; S6, thép không gỉ 316; S8, thép không gỉ loại 304.
Khi được sắp xếp theo thứ tự thời gian, các biểu đồ PCoA của các mẫu nước được sắp xếp theo hình tròn (Hình 5b). Sự chuyển đổi chu kỳ này có thể phản ánh những thay đổi theo mùa.
Ngoài ra, chỉ có hai cụm (bị ăn mòn và không bị ăn mòn) được quan sát thấy trên các biểu đồ PCoA của các mẫu kim loại, trong đó (ngoại trừ thép crom 9%) sự dịch chuyển của cộng đồng vi khuẩn từ 1 đến 22 tháng cũng được quan sát thấy (Hình 5c). Ngoài ra, vì sự chuyển đổi trong các mẫu bị ăn mòn lớn hơn trong các mẫu không bị ăn mòn, nên có mối tương quan giữa những thay đổi trong cộng đồng vi khuẩn và tiến trình ăn mòn. Trong các mẫu thép có 9% Cr, hai loại cộng đồng vi khuẩn đã được phát hiện: các điểm ở 1 và 6 tháng, nằm gần thép không gỉ và các điểm khác (3, 14 và 22 tháng), nằm ở các điểm gần thép bị ăn mòn. 1 tháng và các phiếu dùng để chiết xuất DNA ở 6 tháng không bị ăn mòn, trong khi các phiếu ở 3, 14 và 22 tháng bị ăn mòn (Hình bổ sung 1). Do đó, cộng đồng vi khuẩn trong các mẫu bị ăn mòn khác với cộng đồng vi khuẩn trong nước, trầm tích và các mẫu không bị ăn mòn và thay đổi khi quá trình ăn mòn diễn ra.
Các loại chính của cộng đồng vi khuẩn được quan sát thấy trong các mẫu nước là Proteobacteria (30,1–73,5%), Bacteroidetes (6,3–48,6%), Planctomycetota (0,4–19,6%) và Actinobacteria (0 –17,7%), độ phong phú tương đối của chúng thay đổi tùy theo mẫu (Hình 6), ví dụ, độ phong phú tương đối của Bacteroidetes trong nước ao cao hơn trong nước thoát. Sự khác biệt này có thể bị ảnh hưởng bởi thời gian lưu trú của nước trong bể tràn. Các loại này cũng được quan sát thấy trong các mẫu trầm tích đáy, nhưng độ phong phú tương đối của chúng khác đáng kể so với độ phong phú trong các mẫu nước. Ngoài ra, hàm lượng tương đối của Acidobacteriota (8,7–13,0%), Chloroflexi (8,1–10,2%), Nitrospirota (4,2–4,4%) và Desulfobacterota (1,5–4,4%) %) cao hơn trong các mẫu nước. Vì hầu hết các loài Desulfobacterota đều là SRB37 nên môi trường trong trầm tích phải là kỵ khí. Mặc dù vi khuẩn Desulfobacterota có thể ảnh hưởng đến sự ăn mòn, nhưng rủi ro này cực kỳ thấp vì hàm lượng tương đối của chúng trong nước hồ bơi là <0,04%. Mặc dù vi khuẩn Desulfobacterota có thể ảnh hưởng đến sự ăn mòn, nhưng rủi ro này cực kỳ thấp vì hàm lượng tương đối của chúng trong nước hồ bơi là <0,04%. Хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск должен быть чрезвычайно низким, поскольку их относительное содержание воде бассейна độ chính xác <0,04%. Mặc dù vi khuẩn Desulfobacterota có thể ảnh hưởng đến sự ăn mòn, nhưng rủi ro sẽ cực kỳ thấp vì hàm lượng tương đối của chúng trong nước hồ bơi là <0,04%.Công ty có thể cung cấp các dịch vụ hỗ trợ liên quan đến công việc kinh doanh của họ, nhưng họ có thể giảm chi phí bảo trì <0,04%。 <0,04%。 Хотя тип Desulfobacillus может влиять на коррозию, риск должен быть крайне низким, поскольку их относительное содержание в воде бассейна độ chính xác <0,04%. Mặc dù loại Desulfobacillus có thể gây ra sự ăn mòn, nhưng rủi ro sẽ cực kỳ thấp vì hàm lượng tương đối của chúng trong nước hồ bơi là <0,04%.
RW và Air lần lượt biểu diễn các mẫu nước từ nguồn nước lấy vào và lưu vực. Sediment-C, -E, -W là các mẫu trầm tích lấy từ tâm đáy lưu vực, cũng như từ phía đông và phía tây. 1 mét, 1 tháng; 3 mét, 3 tháng; 6 mét, 6 tháng; 14 mét, 14 tháng; 22 mét, 22 tháng; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, điều kiện 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, thép 1% Cr; 3C thép, thép 2,25% Cr; thép 9C, thép 9% Cr; S6, thép không gỉ 316; S8, thép không gỉ loại 304.
Ở cấp độ chi, tỷ lệ vi khuẩn chưa phân loại thuộc họ Trichomonadaceae, cũng như Neosphingosine, Pseudomonas và Flavobacterium cao hơn một chút (6–19%) đã được quan sát thấy trong tất cả các mùa. Là các thành phần chính phụ, tỷ lệ của chúng thay đổi (Hình 1). . 7a và b). Ở các nhánh sông, sự phong phú tương đối của Flavobacterium, Pseudovibrio và Rhodoferrobacter chỉ cao hơn vào mùa đông. Tương tự như vậy, hàm lượng Pseudovibrio và Flavobacterium cao hơn đã được quan sát thấy trong nước mùa đông của lưu vực. Do đó, các cộng đồng vi khuẩn trong các mẫu nước thay đổi tùy theo mùa, nhưng không trải qua những thay đổi mạnh mẽ trong thời gian nghiên cứu.
a Nước đầu vào, b Nước hồ bơi, c ASTM A283, d ASTM A109 nhiệt độ #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2,25% Cr, và i 9% Cr thép, j Loại 316 và thép không gỉ K-304.
Proteobacteria là thành phần chính trong tất cả các mẫu, nhưng sự phong phú tương đối của chúng trong các mẫu bị ăn mòn giảm khi quá trình ăn mòn tiến triển (Hình 6). Trong các mẫu ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 và 1% và 2,25% Cr, sự phong phú tương đối của proteobacteria giảm từ 89,1%, 85,9%, 89,6%, 79,5%, 84,8%. , 83,8% là 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% và 31,3%. Ngược lại, độ phong phú tương đối của Desulfobacterota tăng dần từ <0,1% lên 12,5–45,9% theo sự tiến triển của quá trình ăn mòn. Ngược lại, độ phong phú tương đối của Desulfobacterota tăng dần từ <0,1% lên 12,5–45,9% theo sự tiến triển của quá trình ăn mòn. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% до 12,5–45,9% по мере развития коррозии. Ngược lại, độ phong phú tương đối của Desulfobacterota tăng dần từ <0,1% lên 12,5–45,9% khi quá trình ăn mòn diễn ra.相反, 随着腐蚀的进展,脱硫杆菌的相对丰度从<0,1% 逐渐增加到12,5-45,9%。相反, 随着腐蚀的进展,脱硫杆菌的相对丰度从<0,1% Напротив, относительная численность Desulfobacillus постепенно увеличивалась с <0,1% до 12,5–45,9% по мере развития коррозии. Ngược lại, độ phong phú tương đối của Desulfobacillus tăng dần từ <0,1% lên 12,5–45,9% khi quá trình ăn mòn diễn ra.Vì vậy, khi quá trình ăn mòn diễn ra, Proteobactereira được thay thế bằng Desulfobacterota.
Ngược lại, màng sinh học trên thép không gỉ không bị ăn mòn chứa cùng tỷ lệ các loại vi khuẩn khác nhau. 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%) và Chloroflexi (2,1–8,8%). Người ta thấy rằng tỷ lệ Nitrospirota trong các mẫu thép không gỉ tăng dần (Hình 6). Các tỷ lệ này tương tự như trong các mẫu trầm tích, tương ứng với biểu đồ PCoA được hiển thị trong Hình 5a.
Trong các mẫu thép chứa 9% Cr, người ta quan sát thấy hai loại cộng đồng vi khuẩn: cộng đồng vi khuẩn 1 tháng và 6 tháng tương tự như các cộng đồng trong các mẫu trầm tích đáy, trong khi tỷ lệ vi khuẩn proteobacteria trong các mẫu ăn mòn 3, 14 và 22 tăng đáng kể. Ngoài ra, hai cộng đồng vi khuẩn này trong các mẫu thép 9% Cr tương ứng với các cụm phân tách trong biểu đồ PCoA được thể hiện ở Hình 5c.
Ở cấp độ chi, >2000 OTU chứa vi khuẩn và vi khuẩn cổ chưa được chỉ định đã được quan sát thấy. Ở cấp độ chi, >2000 OTU chứa vi khuẩn và vi khuẩn cổ chưa được chỉ định đã được quan sát thấy.Ở cấp độ chi, người ta đã quan sát thấy hơn 2000 OTU có chứa vi khuẩn và vi khuẩn cổ chưa xác định.Ở cấp độ chi, hơn 2000 OTU đã được quan sát thấy có chứa vi khuẩn và vi khuẩn cổ không xác định. Trong số đó, chúng tôi tập trung vào 10 OTU có quần thể cao trong mỗi mẫu. Điều này bao gồm 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% và 21,8-45,1% trong ASTM A179. , ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1%, 2,25% và 9% thép Cr và thép không gỉ loại 316 và -304.
Hàm lượng monolith khử clo tương đối cao có đặc tính oxy hóa Fe(II) đã được quan sát thấy trong các mẫu ăn mòn như ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 và thép có 1% và 2,25% Cr. giai đoạn đầu ăn mòn (1 tháng và 3 tháng, Hình 7c-h). Tỷ lệ Dechloromonas giảm theo thời gian, tương ứng với sự giảm của Proteobacteria (Hình 6). Hơn nữa, tỷ lệ Dechloromonas trong màng sinh học trên các mẫu không bị ăn mòn là <1%. Hơn nữa, tỷ lệ Dechloromonas trong màng sinh học trên các mẫu không bị ăn mòn là <1%. Ví dụ, Dechloromonas được sử dụng ở mức thấp hơn 1%. Ngoài ra, tỷ lệ Dechloromonas trong màng sinh học trên các mẫu vật không bị ăn mòn là <1%.此外, 未腐蚀样品的生物膜中脱氯单胞菌的比例<1%。Tỷ lệ giảm cân < 1% Ví dụ, Dechloromonas được sử dụng để giảm tỷ lệ phần trăm <1%. Ngoài ra, tỷ lệ Dechloromonas trong màng sinh học của mẫu vật không bị ăn mòn là <1%.Do đó, trong số các sản phẩm ăn mòn, Dechloromonas được làm giàu đáng kể ở giai đoạn đầu của quá trình ăn mòn.
Ngược lại, trong ASTM A179, ASTM A109 được tôi luyện #4/5, ASTM A179, ASTM A395 và thép có 1% và 2,25% Cr, tỷ lệ các loài SRB Desulfovibrio cuối cùng đã tăng sau 14 và 22 tháng (Hình 7c–h). Desulfofibrion rất thấp hoặc không được phát hiện trong giai đoạn đầu của quá trình ăn mòn, trong các mẫu nước (Hình 7a, b) và trong các màng sinh học không bị ăn mòn (Hình 7j, j). Điều này cho thấy rõ ràng rằng Desulfovibrio thích môi trường của các sản phẩm ăn mòn đã hình thành, mặc dù chúng không ảnh hưởng đến quá trình ăn mòn trong giai đoạn đầu của quá trình ăn mòn.
Vi khuẩn khử Fe(III) (RRB), chẳng hạn như Geobacter và Geothrix, được tìm thấy trong các sản phẩm ăn mòn ở giai đoạn giữa của quá trình ăn mòn (6 và 14 tháng), nhưng tỷ lệ các giai đoạn ăn mòn muộn (22 tháng) cao hơn ở chúng. tương đối thấp (Hình 7c, eh). Chi Sideroxydans có đặc tính oxy hóa Fe(II) cho thấy hành vi tương tự (Hình 7f), do đó tỷ lệ FeOB, IRB và SRB chỉ cao hơn trong các mẫu bị ăn mòn. Điều này cho thấy mạnh mẽ rằng những thay đổi trong các cộng đồng vi khuẩn này có liên quan đến quá trình ăn mòn.
Trong thép bị ăn mòn 9% Cr sau 3, 14 và 22 tháng, tỷ lệ các thành viên của họ Beggiatoacea cao hơn (8,5–19,6%) được quan sát thấy, có thể biểu hiện các đặc tính oxy hóa lưu huỳnh và sideroxidans được quan sát thấy (8,4– 13,7%) (Hình 1). ). 7i) Ngoài ra, Thiomonas, một loại vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh (SOB), được tìm thấy với số lượng cao hơn (3,4% và 8,8%) ở 3 và 14 tháng. Ngược lại, vi khuẩn khử nitrat Nitrospira (12,9%) được quan sát thấy trong các mẫu không bị ăn mòn 6 tháng tuổi. Tỷ lệ Nitrospira tăng lên cũng được quan sát thấy trong các màng sinh học trên thép không gỉ sau khi nhúng (Hình 7j,k). Do đó, các cộng đồng vi khuẩn của thép 9% Cr không bị ăn mòn 1 và 6 tháng tuổi tương tự như các cộng đồng trong các màng sinh học thép không gỉ. Ngoài ra, cộng đồng vi khuẩn của thép 9% Cr bị ăn mòn sau 3, 14 và 22 tháng khác với sản phẩm ăn mòn của thép cacbon, thép có hàm lượng crom thấp và gang.
Sự phát triển ăn mòn thường chậm hơn ở nước ngọt so với nước biển vì nồng độ ion clorua ảnh hưởng đến sự ăn mòn của kim loại. Tuy nhiên, một số loại thép không gỉ có thể bị ăn mòn trong môi trường nước ngọt38,39. Ngoài ra, MIC ban đầu được nghi ngờ là vật liệu bị ăn mòn trước đó đã được quan sát thấy trong hồ nước ngọt được sử dụng trong nghiên cứu này. Trong các nghiên cứu ngâm lâu dài, người ta đã quan sát thấy nhiều dạng ăn mòn khác nhau, ba loại cộng đồng vi khuẩn và sự thay đổi trong cộng đồng vi khuẩn trong các sản phẩm ăn mòn.
Môi trường nước ngọt được sử dụng trong nghiên cứu này là một bể kín chứa nước kỹ thuật lấy từ một con sông có thành phần hóa học tương đối ổn định và nhiệt độ nước thay đổi theo mùa từ 9 đến 23 °C. Do đó, sự biến động theo mùa của các cộng đồng vi khuẩn trong các mẫu nước có thể liên quan đến những thay đổi về nhiệt độ. Ngoài ra, cộng đồng vi khuẩn trong nước hồ bơi có phần khác biệt so với cộng đồng vi khuẩn trong nước đầu vào (Hình 5b). Nước trong hồ bơi liên tục được thay thế do tràn. Do đó, DO vẫn ở mức ~ 8,2 ppm ngay cả ở độ sâu trung gian giữa bề mặt lưu vực và đáy. Ngược lại, môi trường của trầm tích phải là kỵ khí, vì nó lắng xuống và tồn tại ở đáy hồ chứa, và hệ vi khuẩn trong đó (như CRP) cũng phải khác với hệ vi khuẩn trong nước (Hình 6). Vì các phiếu trong hồ bơi cách xa trầm tích hơn nên chúng chỉ tiếp xúc với nước ngọt trong các nghiên cứu ngâm trong điều kiện hiếu khí.
Ăn mòn nói chung xảy ra ở thép cacbon, thép crom thấp và gang trong môi trường nước ngọt (Hình 1) vì những vật liệu này không chống ăn mòn. Tuy nhiên, tốc độ ăn mòn (0,13 mm năm-1) trong điều kiện nước ngọt phi sinh học cao hơn so với các nghiên cứu trước đây40 (0,04 mm năm-1) và tương đương với tốc độ ăn mòn (0,02–0,76 mm năm-1) khi có vi sinh vật 1) Tương tự như điều kiện nước ngọt40,41,42. Tốc độ ăn mòn tăng tốc này là một đặc điểm của MIC.
Ngoài ra, sau 22 tháng ngâm, ăn mòn cục bộ đã được quan sát thấy ở một số kim loại dưới các sản phẩm ăn mòn (Hình 3). Đặc biệt, tốc độ ăn mòn cục bộ được quan sát thấy trong ASTM A179 nhanh hơn khoảng năm lần so với ăn mòn nói chung. Dạng ăn mòn bất thường này và tốc độ ăn mòn tăng tốc cũng đã được quan sát thấy trong quá trình ăn mòn xảy ra trên cùng một vật thể. Do đó, quá trình ngâm được thực hiện trong nghiên cứu này phản ánh sự ăn mòn trong thực tế.
Trong số các kim loại được nghiên cứu, thép 9% Cr biểu hiện tình trạng ăn mòn nghiêm trọng nhất, với độ sâu ăn mòn >1,2 mm, có khả năng là MIC do tốc độ ăn mòn tăng nhanh và dạng ăn mòn bất thường. Trong số các kim loại được nghiên cứu, thép 9% Cr biểu hiện tình trạng ăn mòn nghiêm trọng nhất, với độ sâu ăn mòn >1,2 mm, có khả năng là MIC do tốc độ ăn mòn tăng nhanh và dạng ăn mòn bất thường. Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глубиной коррозиии> 1,2 мм, что, вероятно, является МИК Tôi là một người có kinh nghiệm và một người có thể kiếm được nhiều tiền hơn. Trong số các kim loại được kiểm tra, thép có 9% Cr cho thấy sự ăn mòn nghiêm trọng nhất với độ sâu ăn mòn >1,2 mm, có thể là MIC do ăn mòn nhanh và dạng ăn mòn bất thường.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, 很可能是 MIC。9% Cr Среди исследованных металлов наиболее сильно корродировала сталь с 9% Cr, с глубиной коррозии >1,2 mm, скорее vâng, МИК из-за ускоренных và một người khác. Trong số các kim loại được nghiên cứu, thép có 9% Cr bị ăn mòn nghiêm trọng nhất, với độ sâu ăn mòn >1,2 mm, nhiều khả năng là MIC do các dạng ăn mòn tăng tốc và bất thường.Vì thép 9% Cr được sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao nên hành vi ăn mòn của nó đã được nghiên cứu trước đây43,44 nhưng chưa có báo cáo nào về MIC trước đây đối với kim loại này. Vì nhiều vi sinh vật, ngoại trừ vi khuẩn ưa nhiệt, không hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao (>100 °C), nên MIC trong thép Cr 9% có thể bị bỏ qua trong những trường hợp như vậy. Vì nhiều vi sinh vật, ngoại trừ vi khuẩn ưa nhiệt, không hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao (>100 °C), nên MIC trong thép Cr 9% có thể bị bỏ qua trong những trường hợp như vậy. Bạn có thể làm được điều đó, bạn có thể làm điều đó với một người khác, bạn không cần phải làm gì với công việc của mình (>100 °С), МИК в стали с 9% Cr в điều đó không có gì đáng lo ngại. Vì nhiều vi sinh vật, ngoại trừ các vi khuẩn ưa nhiệt cao, không hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao (>100°C), nên MIC trong thép có 9% Cr có thể bị bỏ qua trong những trường hợp như vậy.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) Bạn có thể làm được điều đó, nhưng bạn không cần phải làm gì với những gì bạn đang làm средах (>100 °С), МПК в стали с 9% Cr bạn không cần phải làm gì cả. Vì nhiều vi sinh vật, ngoại trừ vi khuẩn ưa nhiệt, không hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao (>100 °C), nên MIC trong thép có 9% Cr có thể bỏ qua trong trường hợp này.Tuy nhiên, khi sử dụng thép 9% Cr trong môi trường nhiệt độ trung bình, cần phải áp dụng nhiều biện pháp khác nhau để giảm MIC.
Nhiều cộng đồng vi khuẩn và những thay đổi của chúng đã được quan sát thấy trong các lớp vật liệu chưa bị ăn mòn và trong các sản phẩm ăn mòn trong màng sinh học so với nước, ngoài ra còn có sự ăn mòn tăng tốc (Hình 5-7), cho thấy rõ ràng rằng sự ăn mòn này là một micrô. Ramirez và cộng sự13 báo cáo quá trình chuyển đổi 3 bước (FeOB => SRB/IRB = > SOB) trong hệ sinh thái vi khuẩn biển trong hơn 6 tháng, trong đó hydro sunfua được tạo ra bởi SRB làm giàu thứ cấp cuối cùng có thể góp phần làm giàu SOB. Ramirez và cộng sự13 báo cáo quá trình chuyển đổi 3 bước (FeOB => SRB/IRB => SOB) trong hệ sinh thái vi khuẩn biển trong hơn 6 tháng, khi hydro sunfua được tạo ra bởi SRB làm giàu thứ cấp cuối cùng có thể góp phần làm giàu SOB. Ramirez et al.13 сообщают о трехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме в течение 6 месяцев, когда сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способствовать обогащению SOB. Ramirez và cộng sự13 báo cáo quá trình chuyển đổi ba giai đoạn (FeOB => SRB/IRB => SOB) trong hệ sinh thái vi khuẩn biển trong khoảng thời gian 6 tháng, trong đó hydro sunfua được tạo ra từ quá trình làm giàu thứ cấp SRB cuối cùng có thể góp phần làm giàu SOB. Ramirez 等人13 报告了一个超过6 个月的海洋微生物生态系统中的三步转变(FeOB => SRB/IRB => SOB),其中二次富集SRB 产生的硫化氢可能最终有助于SOB 的富集。Ramirez 等 人 13 报告 了 个 超过 超过 6 个 月 海洋 微生物 生态 系统 中 的 三 步 转变 转变其中 次 富集 srb 产生硫化氢 可能 最终 有助于 nức nở 的富集。 Ramirez et al.13 сообщили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме в течение 6 месяцев, в котором сероводород, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, может в конечном итоге способствовать обогащению SOB. Ramirez et al.13 đã báo cáo về quá trình chuyển đổi ba bước (FeOB => SRB/IRB => SOB) trong hệ sinh thái vi khuẩn biển trong khoảng thời gian 6 tháng, trong đó hydro sunfua được tạo ra từ quá trình làm giàu thứ cấp SRB cuối cùng có thể góp phần làm giàu SOB.McBeth và Emerson36 đã báo cáo sự làm giàu chính trong FeOB. Tương tự như vậy, sự làm giàu FeOB trong giai đoạn ăn mòn sớm được quan sát thấy trong nghiên cứu này, nhưng những thay đổi về vi khuẩn theo tiến trình ăn mòn được quan sát thấy trong thép cacbon và 1% và 2,25% Cr và gang trong hơn 22 tháng là FeOB => IRB = > SRB (Hình 7 và 8). Tương tự như vậy, sự làm giàu FeOB trong giai đoạn ăn mòn sớm được quan sát thấy trong nghiên cứu này, nhưng những thay đổi về vi khuẩn theo tiến trình ăn mòn được quan sát thấy trong thép cacbon và 1% và 2,25% Cr và gang trong hơn 22 tháng là FeOB => IRB => SRB (Hình 7 và 8). Bạn có thể sử dụng một số công cụ để cung cấp cho FeOB một khoản tiền lớn mà bạn không cần phải làm изменения по мере người mua nhà ở, người quản lý tài sản, người quản lý tài chính, người có khả năng thanh toán 1% và 2,25% Cr сталях và чугуне в течение 22 месяцев, представляют собой FeOB => IRB => SRB (рис. 7 и 8). Tương tự như vậy, trong nghiên cứu này, sự làm giàu FeOB ở giai đoạn đầu của quá trình ăn mòn được quan sát thấy, nhưng những thay đổi của vi khuẩn khi quá trình ăn mòn tiến triển, được quan sát thấy trong thép cacbon và thép Cr 1% và 2,25% và gang trong hơn 22 tháng, là FeOB => IRB => SRB (Hình 7 và 8).22个月的铸铁中观察到的微生物随着腐蚀的进展而变化是FeOB => IRB => SRB(图7 和8)。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）。 Bạn có thể nghĩ về điều đó, bạn có thể sử dụng một công cụ để cung cấp cho FeOB một công việc tuyệt vời, không микробиологические изменения, наблюдаемые в углеродистых и 1% và 2,25% Cr сталях и чугуне в течение 22 tháng, были FeOB => IRB => SRB (рис. 7 и 8). Tương tự như vậy, sự làm giàu FeOB trong giai đoạn đầu của quá trình ăn mòn đã được quan sát thấy trong nghiên cứu này, nhưng những thay đổi vi sinh được quan sát thấy trong thép cacbon và 1% và 2,25% Cr và gang trong hơn 22 tháng là FeOB => IRB => SRB (Hình 7 và 8).SRB có thể dễ dàng tích tụ trong môi trường nước biển do nồng độ ion sunfat cao, nhưng sự làm giàu của chúng trong môi trường nước ngọt bị chậm lại do nồng độ ion sunfat thấp. Sự làm giàu SRB trong nước biển đã được báo cáo thường xuyên10,12,45.
a Cacbon hữu cơ và nitơ thông qua quá trình chuyển hóa năng lượng phụ thuộc Fe(II) oxit sắt (tế bào đỏ [Dechloromonas sp.] và xanh lục [Sideroxydans sp.]) và vi khuẩn khử Fe(III) (tế bào xám [Geothrix sp. và Geobacter sp.]) ở giai đoạn đầu của quá trình ăn mòn, sau đó vi khuẩn khử sunfat kỵ khí (SRP) và các vi sinh vật dị dưỡng làm giàu giai đoạn ăn mòn trưởng thành bằng cách tiêu thụ vật chất hữu cơ tích tụ. b Những thay đổi trong cộng đồng vi khuẩn trên kim loại chống ăn mòn. Tế bào màu tím, xanh lam, vàng và trắng đại diện cho vi khuẩn thuộc họ Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea và các họ khác.
Đối với những thay đổi trong cộng đồng vi khuẩn và khả năng làm giàu SRB, FeOB đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn đầu của quá trình ăn mòn và Dechloromonas có thể lấy năng lượng tăng trưởng từ quá trình oxy hóa Fe(II). Vi sinh vật có thể sống sót trong môi trường chứa các nguyên tố vi lượng, nhưng chúng sẽ không phát triển theo cấp số nhân. Tuy nhiên, bể chứa được sử dụng trong nghiên cứu này là bể tràn, có lưu lượng dòng chảy vào là 20 m3/h, liên tục cung cấp các nguyên tố vi lượng chứa các ion vô cơ. Trong giai đoạn đầu của quá trình ăn mòn, các ion sắt được giải phóng từ thép cacbon và gang, và FeOB (như Dechloromonas) sử dụng chúng làm nguồn năng lượng. Lượng vết cacbon, photphat và nitơ cần thiết cho sự phát triển của tế bào phải có trong nước xử lý dưới dạng các chất hữu cơ và vô cơ. Do đó, trong môi trường nước ngọt này, FeOB ban đầu được làm giàu trên các bề mặt kim loại như thép cacbon và gang. Sau đó, IRB có thể phát triển và sử dụng chất hữu cơ và oxit sắt làm nguồn năng lượng và chất nhận điện tử cuối cùng. Trong các sản phẩm ăn mòn trưởng thành, các điều kiện kỵ khí làm giàu nitơ sẽ được tạo ra do quá trình trao đổi chất của FeOB và IRB. Do đó, SRB có thể phát triển nhanh chóng và thay thế FeOB và IRB (Hình 8a).
Gần đây, Tang và cộng sự đã báo cáo sự ăn mòn thép không gỉ do Geobacter ferroreducens trong môi trường nước ngọt do sự truyền electron trực tiếp từ sắt sang vi khuẩn46. Xem xét EMIC, sự đóng góp của các vi sinh vật có đặc tính EET là rất quan trọng. SRB, FeOB và IRB là các loài vi khuẩn chính trong các sản phẩm ăn mòn trong nghiên cứu này, chúng phải có đặc điểm EET. Do đó, các vi sinh vật hoạt động điện hóa này có thể góp phần vào sự ăn mòn thông qua EET và thành phần cộng đồng của chúng thay đổi dưới ảnh hưởng của các loài ion khác nhau khi các sản phẩm ăn mòn được hình thành. Ngược lại, cộng đồng vi khuẩn trong thép có 9% Cr khác với các loại thép khác (Hình 8b). Sau 14 tháng, ngoài việc làm giàu bằng FeOB, chẳng hạn như Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea và Thiomonas cũng được làm giàu (Hình 7i). Sự thay đổi này khác biệt rõ rệt so với sự thay đổi của các vật liệu ăn mòn khác, chẳng hạn như thép cacbon và có thể bị ảnh hưởng bởi các ion giàu crom hòa tan trong quá trình ăn mòn. Đáng chú ý là Thiomonas không chỉ có đặc tính oxy hóa lưu huỳnh mà còn có đặc tính oxy hóa Fe(II), hệ thống EET và khả năng chịu kim loại nặng48,49. Chúng có thể được làm giàu do hoạt động oxy hóa của Fe(II) và/hoặc tiêu thụ trực tiếp các electron kim loại. Trong một nghiên cứu trước đây, người ta đã quan sát thấy sự phong phú tương đối cao của Beggiatoacea trong màng sinh học trên Cu bằng cách sử dụng hệ thống giám sát màng sinh học không liên tục, cho thấy rằng những vi khuẩn này có thể kháng lại các kim loại độc hại như Cu và Cr. Tuy nhiên, nguồn năng lượng mà Beggiatoacea cần để phát triển trong môi trường này vẫn chưa được biết.
Nghiên cứu này báo cáo những thay đổi trong cộng đồng vi khuẩn trong quá trình ăn mòn ở môi trường nước ngọt. Trong cùng một môi trường, cộng đồng vi khuẩn khác nhau về loại kim loại. Ngoài ra, kết quả của chúng tôi xác nhận tầm quan trọng của FeOB trong giai đoạn đầu của quá trình ăn mòn, vì quá trình chuyển hóa năng lượng của vi khuẩn phụ thuộc vào sắt thúc đẩy sự hình thành môi trường giàu chất dinh dưỡng được các vi sinh vật khác như SRB ưa chuộng. Để giảm MIC trong môi trường nước ngọt, phải hạn chế làm giàu FeOB và IRB.
Chín kim loại đã được sử dụng trong nghiên cứu này và được chế biến thành các khối 50 × 20 × 1–5 mm (độ dày đối với thép ASTM 395 và 1%, 2,25% và 9% Cr: 5 mm; độ dày đối với ASTM A283 và ASTM A179: 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 và Thép không gỉ loại 304 và 316, độ dày: 1 mm), với hai lỗ 4 mm. Thép crom được đánh bóng bằng giấy nhám và các kim loại khác được đánh bóng bằng giấy nhám 600 grit trước khi nhúng. Tất cả các mẫu đều được siêu âm bằng etanol 99,5%, sấy khô và cân. Mười mẫu của mỗi kim loại được sử dụng để tính toán tốc độ ăn mòn và phân tích hệ vi sinh vật. Mỗi mẫu được cố định theo kiểu thang bằng các thanh PTFE và miếng đệm (φ 5 × 30 mm, Hình bổ sung 2).
Bể có thể tích 1100 mét khối và độ sâu khoảng 4 mét. Lượng nước chảy vào là 20 m3 h-1, nước tràn đã được xả ra và chất lượng nước không thay đổi theo mùa (Hình bổ sung 3). Thang mẫu được hạ xuống một sợi dây thép dài 3 m treo ở giữa bể. Hai bộ thang được lấy ra khỏi bể sau 1, 3, 6, 14 và 22 tháng. Các mẫu từ một thang được sử dụng để đo lượng trọng lượng mất đi và tính toán tốc độ ăn mòn, trong khi các mẫu từ một thang khác được sử dụng để phân tích hệ vi sinh vật. Oxy hòa tan trong bể ngâm được đo gần bề mặt và đáy, cũng như ở giữa, bằng cảm biến oxy hòa tan (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, Hoa Kỳ).
Các sản phẩm ăn mòn và màng sinh học trên các mẫu được loại bỏ bằng cách cạo bằng dụng cụ cạo nhựa hoặc lau bằng tăm bông, sau đó làm sạch bằng ethanol 99,5% bằng bồn siêu âm. Sau đó, các mẫu được ngâm trong dung dịch Clark theo tiêu chuẩn ASTM G1-0351. Tất cả các mẫu được cân sau khi sấy khô hoàn tất. Tính tốc độ ăn mòn (mm/năm) cho từng mẫu bằng công thức sau:
trong đó K là hằng số (8,76 × 104), T là thời gian tiếp xúc (h), A là tổng diện tích bề mặt (cm2), W là khối lượng mất đi (g), D là mật độ (g cm–3).
Sau khi cân các mẫu, hình ảnh 3D của một số mẫu đã được thu được bằng kính hiển vi laser đo 3D (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Nhật Bản).