Дзякуй за наведванне сайта Nature.com. Вы карыстаецеся версіяй браўзера з абмежаванай падтрымкай CSS. Для найлепшага карыстання рэкамендуем выкарыстоўваць абноўлены браўзер (або адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer). Акрамя таго, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы паказваем сайт без стыляў і JavaScript.
Адлюстроўвае карусель з трох слайдаў адначасова. Выкарыстоўвайце кнопкі «Папярэдні» і «Наступны», каб перамяшчацца паміж трыма слайдамі адначасова, або выкарыстоўвайце кнопкі-паўзункі ў канцы, каб перамяшчацца паміж трыма слайдамі адначасова.
У прэснаводным асяроддзі часта назіраецца паскораная карозія вугляродзістых і нержавеючых сталей. Тут было праведзена 22-месячнае даследаванне апусканняў у прэснаводныя рэзервуары з выкарыстаннем дзевяці марак сталі. Паскораная карозія назіралася ў вугляродзістых і храмаваных сталях і чыгуне, у той час як у нержавеючай сталі бачнай карозіі не назіралася нават праз 22 месяцы. Аналіз мікробнай супольнасці паказаў, што падчас агульнай карозіі бактэрыі, якія акісляюць Fe(II), узбагачаліся на ранняй стадыі карозіі, бактэрыі, якія аднаўляюць Fe(III), — на стадыі развіцця карозіі, а сульфат-аднаўляльныя бактэрыі — на стадыі карозіі, на канчатковай стадыі карозіі прадукту. Наадварот, бактэрыі Beggiatocaea былі асабліва шматлікія ў сталі з 9% Cr, якая падверглася лакальнай карозіі. Гэтыя склады мікробных супольнасцей таксама адрозніваліся ад складаў у вадзе і донных адкладах. Такім чынам, па меры прагрэсавання карозіі мікробная супольнасць перажывае рэзкія змены, і залежны ад жалеза мікробны энергетычны метабалізм стварае асяроддзе, якое можа ўзбагачаць іншыя мікраарганізмы.
Металы могуць разбурацца і каразіраваць з-за розных фізічных і хімічных фактараў навакольнага асяроддзя, такіх як pH, тэмпература і канцэнтрацыя іонаў. Кіслотныя ўмовы, высокія тэмпературы і канцэнтрацыя хларыдаў асабліва ўплываюць на карозію металаў1,2,3. Мікраарганізмы ў прыродным і штучным асяроддзі часта ўплываюць на знос і карозію металаў, што выяўляецца ў мікробнай карозіі (МІК)4,5,6,7,8. МІК часта сустракаецца ў такіх асяроддзях, як унутраныя трубы і рэзервуары для захоўвання, у металічных шчылінах і ў глебе, дзе яна з'яўляецца раптоўна і хутка развіваецца. Такім чынам, маніторынг і ранняе выяўленне МІК вельмі складаныя, таму аналіз МІК звычайна праводзіцца пасля карозіі. Было апісана шматлікія даследаванні МІК, у якіх сульфат-аднаўляльныя бактэрыі (СВБ) часта выяўляліся ў прадуктах карозіі9,10,11,12,13. Аднак застаецца незразумелым, ці спрыяюць СВБ пачатку карозіі, паколькі іх выяўленне заснавана на посткаразійным аналізе.
Нядаўна, акрамя бактэрый, якія акісляюць ёд21, былі апісаны розныя мікраарганізмы, якія дэградуюць жалеза, такія як жалезадэградуючыя SRB14, метанагены15,16,17, нітрат-аднаўляльныя бактэрыі18, жалезаакісляльныя бактэрыі19 і ацэтагены20. У анаэробных або мікрааэробных лабараторных умовах большасць з іх разбураюць жалеза з нульвалентнасцю і вугляродзістую сталь. Акрамя таго, іх механізмы карозіі сведчаць аб тым, што метанагены і SRB, якія выклікаюць карозію жалеза, спрыяюць карозіі, збіраючы электроны з нульвалентнага жалеза з выкарыстаннем пазаклеткавых гідрагеназ і мультыгемавых цытахромаў адпаведна22,23. МІК падзяляюцца на два тыпы: (i) хімічная МІК (CMIC), якая ўяўляе сабой ускосную карозію, выкліканую мікробнымі відамі, і (ii) электрычная МІК (EMIC), якая ўяўляе сабой прамую карозію з-за знясілення электронаў металу24. EMIC, які палягчаецца пазаклеткавым пераносам электронаў (EET), уяўляе вялікую цікавасць, таму што мікраарганізмы з уласцівасцямі EET выклікаюць больш хуткую карозію, чым мікраарганізмы, якія не з'яўляюцца EET. У той час як лімітуючым фактарам хуткасці рэакцыі CMIC у анаэробных умовах з'яўляецца вытворчасць H2 праз аднаўленне пратонаў (H+), EMIC адбываецца праз метабалізм EET, які не залежыць ад вытворчасці H2. Механізм EET у розных мікраарганізмаў звязаны з прадукцыйнасцю мікробнага клетачнага паліва і электрабіясінтэзам25,26,27,28,29. Паколькі ўмовы культывавання гэтых каразійных мікраарганізмаў адрозніваюцца ад умоў у прыродным асяроддзі, незразумела, ці адлюстроўваюць гэтыя назіраныя працэсы мікробнай карозіі карозію на практыцы. Таму цяжка назіраць механізм MIC, выкліканы гэтымі каразійнымі мікраарганізмамі ў прыродным асяроддзі.
Распрацоўка тэхналогіі секвенавання ДНК палегчыла вывучэнне дэталяў мікробных супольнасцей у натуральных і штучных асяроддзях, напрыклад, мікробнае прафіляванне на аснове паслядоўнасці гена 16S рРНК з выкарыстаннем секвенатараў новага пакалення выкарыстоўваецца ў галіне мікробнай экалогіі30,31,32. Былі апублікаваныя шматлікія даследаванні MIC, якія падрабязна апісваюць мікробныя супольнасці ў глебавым і марскім асяроддзі13,33,34,35,36. Акрамя SRB, таксама паведамлялася пра ўзбагачэнне ўзораў карозіі Fe(II)-акісляльнымі (FeOB) і нітрыфікуючымі бактэрыямі, такімі як Gallionella spp. і Dechloromonas spp., і нітрыфікуючымі бактэрыямі, такімі як Nitrospira spp., у вугляродзістых і медьзмяшчальных сталях у глебавым асяроддзі33. Падобным чынам, у марскім асяроддзі на працягу некалькіх тыдняў на вугляродзістай сталі назіралася хуткая каланізацыя жалезазмяшчальных бактэрый, якія належаць да класаў Zetaproteobacteria і Betaproteobacteria36. Гэтыя дадзеныя сведчаць пра ўклад гэтых мікраарганізмаў у карозію. Аднак у многіх даследаваннях працягласць і эксперыментальныя групы абмежаваныя, і мала што вядома пра дынаміку мікробных супольнасцей падчас карозіі.
Тут мы даследуем мінімальныя інгібіруючыя канцэнтрацыі (МІК) вугляродзістай сталі, храмаванай сталі, нержавеючай сталі і чыгуну з дапамогай імерсійных даследаванняў у аэробным прэснаводным асяроддзі з гісторыяй МІК. Узоры былі адабраны праз 1, 3, 6, 14 і 22 месяцы, і была вывучана хуткасць карозіі кожнага металу і мікробнага кампанента. Нашы вынікі даюць уяўленне аб доўгатэрміновай дынаміцы мікробных супольнасцей падчас карозіі.
Як паказана ў Табліцы 1, у гэтым даследаванні было выкарыстана дзевяць металаў. Дзесяць узораў кожнага матэрыялу былі апушчаны ў басейн з прэснай вадой. Якасць тэхналагічнай вады была наступнай: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, мутнасць 1 ppm і pH 7,4. Канцэнтрацыя растворанага кіслароду (DO) у ніжняй частцы лесвіцы адбору проб складала прыблізна 8,2 ppm, а тэмпература вады вагалася ад 9 да 23°C сезонна.
Як паказана на малюнку 1, пасля 1 месяца апускання ў чыгунныя асяроддзі ASTM A283, ASTM A109 Condition #4/5, ASTM A179 і ASTM A395 на паверхні вугляродзістай сталі назіраліся карычневыя прадукты карозіі ў выглядзе агульнай карозіі. Страта вагі гэтых узораў павялічвалася з часам (Дадатковая табліца 1), а хуткасць карозіі складала 0,13–0,16 мм у год (мал. 2). Падобным чынам, агульная карозія назіралася ў сталях з нізкім утрыманнем хрому (1% і 2,25%) з хуткасцю карозіі каля 0,13 мм/год (малюнкі 1 і 2). Наадварот, сталь з 9% хрому праяўляе лакалізаваную карозію, якая ўзнікае ў зазорах, утвораных пракладкамі. Хуткасць карозіі гэтага ўзору складае каля 0,02 мм/год, што значна ніжэй, чым у сталі з агульнай карозіяй. У адрозненне ад гэтага, нержавеючыя сталі тыпу 304 і 316 не праяўляюць бачнай карозіі, з ацэначнай хуткасцю карозіі <0,001 мм/г. У адрозненне ад гэтага, нержавеючыя сталі тыпу 304 і 316 не праяўляюць бачнай карозіі, з ацэначным паскарэннем <0,001 мм/г. Насупраць, нержавеючыя сталі тыпаў 304 і 316 не выяўляюць бачнай карозіі, пры гэтым разліковая хуткасць карозіі складае <0,001 мм/год. У адрозненне ад гэтага, нержавеючыя сталі тыпаў 304 і 316 не праяўляюць бачнай карозіі, з ацэначнай хуткасцю карозіі <0,001 мм/год.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 мм 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 мм y−1。 Насупраць, нержавеючыя сталі тыпу 304 і -316 не паказалі бачнай карозіі з разліковай хуткасцю карозіі <0,001 мм/год. У адрозненне ад гэтага, нержавеючыя сталі тыпаў 304 і -316 не праяўлялі бачнай карозіі з разліковай хуткасцю карозіі <0,001 мм/год.
Паказаны макраскапічныя выявы кожнага ўзору (вышыня 50 мм × шырыня 20 мм) да і пасля выдалення акаліны. 1 метр, 1 месяц; 3 метры, 3 месяцы; 6 метраў, 6 месяцаў; 14 метраў, 14 месяцаў; 22 метры, 22 месяцы; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, стан 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, сталь 1% Cr; 3C сталь, сталь 2,25% Cr; сталь 9C, сталь 9% Cr; S6, нержавеючая сталь 316; S8, нержавеючая сталь тыпу 304.
Хуткасць карозіі была разлічана з выкарыстаннем страты вагі і часу апускання. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, загартаваная 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, сталь 1% Cr, 3 C, сталь 2,25% Cr, 9 C, сталь 9% Cr, S6, нержавеючая сталь тыпу 316; S8, нержавеючая сталь тыпу 304.
На мал. 1 таксама паказана, што прадукты карозіі вугляродзістай сталі, нізкахромавай сталі і чыгуну развіваюцца далей пасля апускання на працягу 3 месяцаў. Агульная хуткасць карозіі паступова зніжалася да 0,07 ~ 0,08 мм/год праз 22 месяцы (малюнак 2). Акрамя таго, хуткасць карозіі сталі з 2,25% хрому была крыху ніжэйшай, чым у іншых карозіяваных узораў, што сведчыць аб тым, што хром можа інгібіраваць карозію. Акрамя агульнай карозіі, згодна з ASTM A179, праз 22 месяцы назіралася лакалізаваная карозія з глыбінёй карозіі каля 700 мкм (мал. 3). Лакальная хуткасць карозіі, разлічаная з выкарыстаннем глыбіні карозіі і часу апускання, складае 0,38 мм/год, што прыкладна ў 5 разоў хутчэй, чым агульная карозія. Хуткасць карозіі сплаву ASTM A395 можна недаацэньваць, паколькі прадукты карозіі не выдаляюць акаліну цалкам пасля 14 або 22 месяцаў апускання ў ваду. Аднак розніца павінна быць мінімальнай. Акрамя таго, у карозіяванай нізкахромавай сталі назіралася мноства дробных ямак.
Поўнае выява (маштаб: 10 мм) і лакалізаваная карозія (маштаб: 500 мкм) сталі ASTM A179 і сталі з 9% хрому на максімальнай глыбіні, атрыманая з дапамогай 3D-лазернага мікраскопа. Чырвоныя кругі на поўным выяве паказваюць вымераную лакалізаваную карозію. Поўны выгляд сталі з 9% хрому з адваротнага боку паказаны на малюнку 1.
Як паказана на мал. 2, для сталі з 9% Cr карозіі не назіралася на працягу 3-14 месяцаў, і хуткасць карозіі была практычна нулявой. Аднак лакалізаваная карозія назіралася праз 22 месяцы (малюнак 3) са хуткасцю карозіі 0,04 мм/год, разлічанай з выкарыстаннем страты вагі. Максімальная глыбіня лакалізаванай карозіі складае 1260 мкм, а хуткасць лакалізаванай карозіі, разлічаная з выкарыстаннем глыбіні карозіі і часу апускання (22 месяцы), складае 0,68 мм/год. Паколькі дакладны момант пачатку карозіі невядомы, хуткасць карозіі можа быць вышэйшай.
У адрозненне ад гэтага, на нержавеючай сталі бачнай карозіі не назіралася нават пасля 22 месяцаў апускання. Нягледзячы на ​​тое, што перад выдаленнем акаліны на паверхні назіраліся некалькі карычневых часціц (мал. 1), яны былі слаба прымацаваныя і не з'яўляліся прадуктамі карозіі. Паколькі метал зноў з'яўляецца на паверхні нержавеючай сталі пасля выдалення акаліны, хуткасць карозіі практычна роўная нулю.
Для разумення адрозненняў і дынамікі мікробных супольнасцей з цягам часу ў прадуктах карозіі і біяплёнках на металічных паверхнях, у вадзе і адкладах было праведзена секвенаванне ампліконаў. Усяго было атрымана 4 160 012 счытванняў у дыяпазоне ад 31 328 да 124 183 счытванняў.
Індэксы Шэнана проб вады, узятых з водазабораў і сажалак, вагаліся ад 5,47 да 7,45 (мал. 4а). Паколькі ачышчаная рачная вада выкарыстоўваецца ў якасці прамысловай вады, мікробная супольнасць можа змяняцца сезонна. У адрозненне ад гэтага, індэкс Шэнана проб донных адкладаў склаў каля 9, што значна вышэй, чым у проб вады. Аналагічна, узоры вады мелі ніжэйшыя разліковыя індэксы Chao1 і назіраныя аперацыйныя таксанамічныя адзінкі (OTU), чым узоры адкладаў (мал. 4б, в). Гэтыя адрозненні статыстычна значныя (тэст Цьюкі-Крамера; p-значэнні < 0,01, мал. 4d), што сведчыць аб тым, што мікробныя супольнасці ў пробах асадкаў больш складаныя, чым у пробах вады. Гэтыя адрозненні статыстычна значныя (тэст Цьюкі-Крамера; p-значэнні ​​< 0,01, мал. 4d), што сведчыць аб тым, што мікробныя супольнасці ў пробах асадкаў больш складаныя, чым у пробах вады. Гэтыя адрозненні статыстычна значныя (крытэрый Цьюкі-Крамера; значэння p <0,01, рыс. 4d), што паказвае на тое, што мікробныя супольнасці ў выбарках гэтых адкладзенняў больш складаныя, чым ва ўзоры вады. Гэтыя адрозненні статыстычна значныя (крытэрый Цьюкі-Крамера; значэнні p ​​<0,01, мал. 4d), што сведчыць аб тым, што мікробныя супольнасці ў пробах асадкаў больш складаныя, чым у пробах вады.这些差异具有统计学意义（Тьюкі-Крамер 检验；p 值< 0,01，图4d），表明沉积物样本中的微生物群落比水样中的微生物群落更复杂。这些 差异 具有 统计学 （tukey-kramer 检验 ； p 值 <0,01 ， 图 4d） 表明 沉积物样本 中 的 微生物中 中 的 群落更。。。。。。。。。 Гэтыя адрозненні былі статыстычна значнымі (крытэрый Цьюкі-Крамера; р-значэнне <0,01, рыс. 4d), што дазваляе выказаць здагадку, што мікробныя супольнасці ў выбарках гэтых адкладаў былі больш складанымі, чым ва ўзоры вады. Гэтыя адрозненні былі статыстычна значнымі (крытэрый Цьюкі-Крамера; p-значэнне <0,01, мал. 4d), што сведчыць аб тым, што мікробныя супольнасці ў пробах асадкавых парод былі больш складанымі, чым у пробах вады.Паколькі вада ў пераліўным басейне пастаянна абнаўляецца, а адклады асядаюць на дне басейна без механічных парушэнняў, гэта адрозненне ў мікробнай разнастайнасці павінна адлюстроўваць экасістэму ў басейне.
a Індэкс Шэнана, b Назіраная аперацыйная таксанамічная адзінка (OTU) і c Індэкс паглынання Chao1 (n=6) і басейн (n=5) Вада, асадкі (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) і 9% (9 C: n = 5) хром-сталяў, а таксама нержавеючых сталей тыпу 316 (S6: n = 5) і -304 (S8: n = 5) паказаны ў выглядзе скрынкападобных і вусікаўпадобных дыяграм. d p-значэнні ​​для індэксаў Шэнана і Chao1, атрыманыя з дапамогай ANOVA і тэстаў множнага параўнання Цьюкі-Крамера. Чырвоным фонам пазначаны пары са значэннямі p < 0,05. Чырвоным фонам пазначаны пары са значэннямі p < 0,05. Чырвоныя фоны прадстаўляюць пару са значэннямі p <0,05. Чырвоным фонам пазначаны пары са значэннямі 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. Чырвоныя фоны ўяўляюць пары з р-значэннямі <0,05. Чырвоным фонам пазначаны пары са значэннямі p <0,05.Лінія пасярэдзіне квадрата, верхняя і ніжняя часткі квадрата, а таксама вусы прадстаўляюць медыяну, 25-ы і 75-ы перцэнтылі, а таксама мінімальнае і максімальнае значэнні адпаведна.
Індэксы Шэнана для вугляродзістай сталі, нізкахромавай сталі і чыгуну былі падобныя да індэксаў для ўзораў вады (мал. 4а). У адрозненне ад гэтага, індэксы Шэнана ўзораў нержавеючай сталі значна вышэйшыя, чым у карадзіраваных сталей (p-значэнні < 0,05, мал. 4d), і падобныя да індэксаў адкладаў. У адрозненне ад гэтага, індэксы Шэнана ўзораў нержавеючай сталі значна вышэйшыя, чым у карадзіраваных сталей (p-значэнні ​​< 0,05, мал. 4d), і падобныя да індэксаў адкладаў. Насупраць, індэксы Шеннона ўзораў з нержавеючай сталі значна вышэй, чым у карадаваных сталей (значэнне p <0,05, рыс. 4d), і аналагічныя індэксы адкладзеных. У адрозненне ад гэтага, індэксы Шэнана ўзораў з нержавеючай сталі значна вышэйшыя, чым у карадзіраваных сталей (p-значэнні ​​< 0,05, мал. 4d), і падобныя да індэксаў адкладаў.相比之下，不锈钢样品的香农指数明显高于腐蚀钢的香农指数（p 值< 0,05，图4d），与沉积物相似。相比之下，不锈钢样品的香农指数明显高于腐蚀钢的香农指数（p 值< 0,05，图4d），与沉积物〸 Насупраць, індэкс Шэнна ўзораў з нержавеючай сталі быў значна вышэйшы, чым у карродаванай сталі (значэнне p <0,05, рыс. 4d), як і ў адкладах. У адрозненне ад гэтага, індэкс Шэнана ўзораў з нержавеючай сталі быў значна вышэйшым, чым у карадзіраванай сталі (значэнне p < 0,05, мал. 4d), як і напластаванае пакрыццё.У адрозненне ад гэтага, індэкс Шэнана для сталей з 9% Cr вагаўся ад 6,95 да 9,65. Гэтыя значэнні былі значна вышэйшымі ў некародных узорах праз 1 і 3 месяцы, чым у карадыёзных узорах праз 6, 14 і 22 месяцы (мал. 4a). Акрамя таго, індэксы Chao1 і назіраныя OTU сталей з 9% Cr вышэйшыя, чым у карадзіраваных і вадзяных узораў, і ніжэйшыя, чым у некарадзіраваных і асадкавых узораў (мал. 4b, c), і адрозненні статыстычна значныя (p-значэнні < 0,01, мал. 4d). Акрамя таго, індэксы Chao1 і назіраныя OTU сталей з 9% Cr вышэйшыя, чым у карадзіраваных і вадзяных узораў, і ніжэйшыя, чым у некарадзіраваных і асадкавых узораў (мал. 4b, c), і адрозненні статыстычна значныя (p-значэнні < 0,01, мал. 4d).Акрамя таго, Chao1 і назіраная OTU сталей з 9% Cr вышэйшыя, чым у карадзіраваных і водных узораў, і ніжэйшыя, чым у некарадзіраваных і асадкавых узораў (мал. 4b, c), і адрозненні статыстычна значныя.(p-значэнне <0,01, рыс. 4d). (p-значэнні ​​<0,01, мал. 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，图4d）.此外 ， 9% CR 钢 Chao1 指数 和 观察 的 的 rtu 高于 腐蚀 样品 水样 ， 低于 腐蚀 样品 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 ， ， ， ， ， ， ， ， 4д). Акрамя таго, індэкс Chao1 і назіраныя OTU сталі з утрыманнем 9 % Cr былі вышэй, чым у карадаваных і водных узораў, і ніжэй, чым у некарродаваных і асадкавых узораў (рыс. 4b,c), а разніца была статыстычна значнай (p- значэнне < 0,01, рыс. 4g). Акрамя таго, індэкс Chao1 і назіраная OTU сталі 9% Cr былі вышэйшымі, чым у карадзіраваных і водных узораў, і ніжэйшымі, чым у некарадзіраваных і асадкавых узораў (мал. 4b,c), прычым розніца была статыстычна значнай (p-значэнне < 0,01, мал. 4d).Гэтыя вынікі паказваюць, што мікробная разнастайнасць у прадуктах карозіі ніжэйшая, чым у біяплёнках на некародаваных металах.
На мал. 5а паказаны графік аналізу галоўных каардынат (PCoA), заснаваны на неўзважанай адлегласці UniFrac для ўсіх узораў, на якім назіраюцца тры асноўныя кластары. Мікробныя супольнасці ў пробах вады значна адрозніваліся ад іншых супольнасцей. Мікробныя супольнасці ў адкладах таксама ўключалі супольнасці нержавеючай сталі, у той час як яны былі шырока распаўсюджаны ў карозійных узорах. Наадварот, карта сталі з 9% Cr падзелена на некародаваныя і карадыёзаваныя кластары. Такім чынам, мікробныя супольнасці на металічных паверхнях і прадуктах карозіі значна адрозніваюцца ад такіх у вадзе.
Графік аналізу галоўных каардынат (PCoA) на аснове неўзважаных адлегласцей UniFrac ва ўсіх узорах (a), вады (b) і металаў (c). Кругі вылучаюць кожны кластар. Траекторыі прадстаўлены лініямі, якія злучаюць перыяды адбору проб паслядоўна. 1 метр, 1 месяц; 3 метры, 3 месяцы; 6 метраў, 6 месяцаў; 14 метраў, 14 месяцаў; 22 метры, 22 месяцы; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, стан 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, сталь 1% Cr; 3C сталь, сталь 2,25% Cr; сталь 9C, сталь 9% Cr; S6, нержавеючая сталь 316; S8, нержавеючая сталь тыпу 304.
Пры размяшчэнні ў храналагічным парадку графікі PCoA ўзораў вады мелі кругавую структуру (мал. 5b). Гэты цыклічны пераход можа адлюстроўваць сезонныя змены.
Акрамя таго, на графіках PCoA металічных узораў назіраліся толькі два кластары (карадаваныя і некарадаваныя), дзе (за выключэннем сталі з 9% храмата) таксама назіраўся зрух мікробнай супольнасці ад 1 да 22 месяцаў (мал. 5c). Акрамя таго, паколькі пераходы ў карадзіраваных узорах былі большымі, чым у некарадаваных, назіралася карэляцыя паміж зменамі ў мікробных супольнасцях і прагрэсаваннем карозіі. У сталёвых узорах з 9% Cr былі выяўлены два тыпы мікробных супольнасцей: кропкі праз 1 і 6 месяцаў, размешчаныя паблізу нержавеючай сталі, і іншыя (3, 14 і 22 месяцы), размешчаныя ў кропках паблізу карадзіраванай сталі. 1 месяц і купоны, якія выкарыстоўваліся для экстракцыі ДНК праз 6 месяцаў, не былі карадзіраваны, у той час як купоны праз 3, 14 і 22 месяцы былі карадзіраваны (дадатковы малюнак 1). Такім чынам, мікробныя супольнасці ў карадзіраваных узорах адрозніваліся ад такіх узораў ва ўзорах вады, асадка і некарадаваных узораў і змяняліся па меры прагрэсавання карозіі.
Асноўнымі тыпамі мікробных супольнасцей, якія назіраліся ў пробах вады, былі пратэабактэрыі (30,1–73,5%), бактэрыёідэты (6,3–48,6%), планктаміцэтоты (0,4–19,6%) і актынабактэрыі (0–17,7%), іх адносная колькасць змянялася ад узору да ўзору (мал. 6), напрыклад, адносная колькасць бактэрыёідэтаў у вадзе сажалкі была вышэйшай, чым у абстрактнай вадзе. На гэтую розніцу можа паўплываць час знаходжання вады ў пераліўным рэзервуары. Гэтыя тыпы таксама назіраліся ў пробах донных адкладаў, але іх адносная колькасць значна адрознівалася ад колькасці ў пробах вады. Акрамя таго, адноснае ўтрыманне ацыдабактэрыёт (8,7–13,0%), хларафлексі (8,1–10,2%), нітраспірот (4,2–4,4%) і дэсульфабактэрыёт (1,5–4,4%) было вышэйшым, чым у пробах вады. Паколькі амаль усе віды дэсульфабактэрыёт з'яўляюцца SRB37, асяроддзе ў адкладах павінна быць анаэробным. Нягледзячы на ​​тое, што дэсульфабактароты могуць уплываць на карозію, рызыка павінна быць надзвычай нізкай, паколькі іх адносная колькасць у вадзе басейна складае <0,04%. Нягледзячы на ​​тое, што дэсульфабактароты могуць уплываць на карозію, рызыка павінна быць надзвычай нізкай, паколькі іх адносная колькасць у вадзе басейна складае <0,04%. Хоць Desulfobacterota, магчыма, уплываюць на каррозію, рызыка павінен быць надзвычай нізкім, паколькі іх адноснае ўтрыманне ў вадзе басейна складае <0,04%. Нягледзячы на ​​тое, што дэсульфабактароты могуць уплываць на карозію, рызыка павінна быць надзвычай нізкай, бо іх адносная колькасць у вадзе басейна складае <0,04%.尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池水中的相对丰度<0,04%。 <0,04%. Хоць тып Desulfobacillus можа ўплываць на карозію, рызыка павінен быць вельмі нізкім, паколькі іх адноснае ўтрыманне ў вадзе басейна складае <0,04%. Нягледзячы на ​​тое, што бактэрыі тыпу Desulfobacillus могуць уплываць на карозію, рызыка павінна быць надзвычай нізкай, бо іх адносная колькасць у вадзе басейна складае <0,04%.
RW і Air адлюстроўваюць пробы вады з водазабору і басейна адпаведна. Sediment-C, -E, -W — гэта пробы адкладаў, узятыя з цэнтра дна басейна, а таксама з усходняга і заходняга бакоў. 1 метр, 1 месяц; 3 метры, 3 месяцы; 6 метраў, 6 месяцаў; 14 метраў, 14 месяцаў; 22 метры, 22 месяцы; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, стан 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, сталь 1% Cr; 3C сталь, сталь 2,25% Cr; сталь 9C, сталь 9% Cr; S6, нержавеючая сталь 316; S8, нержавеючая сталь тыпу 304.
На ўзроўні роду ва ўсе сезоны назіралася крыху большая доля (6–19%) некласіфікаваных бактэрый, якія адносяцца да сямейства Trichomonadaceae, а таксама Neosphingosine, Pseudomonas і Flavobacterium. Як другарадныя асноўныя кампаненты, іх долі вар'іруюцца (мал. 1). . 7a і b). У прытоках адносная колькасць Flavobacterium, Pseudovibrio і Rhodoferrobacter была вышэйшай толькі зімой. Аналагічна, больш высокае ўтрыманне Pseudovibrio і Flavobacterium назіралася ў зімовай вадзе басейна. Такім чынам, мікробныя супольнасці ў пробах вады змяняліся ў залежнасці ад сезона, але не зведалі рэзкіх змен на працягу перыяду даследавання.
a Вада ў басейне, b Вада ў басейне, c ASTM A283, d ASTM A109 тэмпература № 4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2,25% Cr і i 9% Cr сталь, j Type-316 і нержавеючая сталь K-304.
Пратэабактэрыі былі асноўнымі кампанентамі ва ўсіх узорах, але іх адносная колькасць у пашкоджаных карозіяй узорах змяншалася па меры прагрэсавання карозіі (мал. 6). У ўзорах ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 і 1% і 2,25% Cr адносная колькасць пратэабактэрый змяншалася з 89,1%, 85,9%, 89,6%, 79,5%, 84,8%, 83,8% да 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% і 31,3% адпаведна. Наадварот, адносная колькасць Desulfobacterota паступова павялічваецца ад <0,1% да 12,5–45,9% па меры прагрэсавання карозіі. Наадварот, адносная колькасць Desulfobacterota паступова павялічваецца ад <0,1% да 12,5–45,9% па меры прагрэсавання карозіі. Супраць, адноснае ўтрыманне Desulfobacterota паступова павялічваецца з <0,1% да 12,5-45,9% па меры развіцця каррозіі. Наадварот, адносная колькасць Desulfobacterota паступова павялічваецца ад <0,1% да 12,5–45,9% па меры прагрэсавання карозіі.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% Супраць, адносная колькасць Desulfobacillus паступова павялічвалася з <0,1% да 12,5–45,9% па меры развіцця каррозіі. Наадварот, адносная колькасць Desulfobacillus паступова павялічвалася з <0,1% да 12,5–45,9% па меры прагрэсавання карозіі.Такім чынам, па меры развіцця карозіі, Proteobacteria была заменена Desulfobacterota.
У адрозненне ад гэтага, біяплёнкі на некародаванай нержавеючай сталі ўтрымлівалі аднолькавыя прапорцыі розных бактэрый. 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%) і Chloroflexi (2,1–8,8%). Было выяўлена, што доля Nitrospirota ва ўзорах нержавеючай сталі паступова павялічвалася (мал. 6). Гэтыя суадносіны падобныя да такіх жа ў узорах асадкавых парод, што адпавядае графіку PCoA, паказанаму на мал. 5a.
У сталёвых узорах, якія змяшчаюць 9% Cr, назіраліся два тыпы мікробных супольнасцей: 1-месячныя і 6-месячныя мікробныя супольнасці былі падобныя да такіх узораў донных адкладаў, у той час як доля пратэабактэрый у каразійных узорах 3, 14 і 22 значна павялічылася. Акрамя таго, гэтыя дзве мікробныя супольнасці ва ўзорах сталі з 9% Cr адпавядалі падзеленым кластарам на графіку PCoA, паказаным на мал. 5c.
На ўзроўні роду было выяўлена >2000 OTU, якія змяшчалі непрыпісаныя бактэрыі і археі. На ўзроўні роду было выяўлена >2000 OTU, якія змяшчалі непрыпісаныя бактэрыі і археі.На ўзроўні роду было выяўлена больш за 2000 OTU, якія змяшчаюць неідэнтыфікаваныя бактэрыі і археі.На ўзроўні роду было выяўлена больш за 2000 OTU, якія змяшчаюць неўказаныя бактэрыі і археі. Сярод іх мы засяродзіліся на 10 OTU з высокай папуляцыяй у кожным узоры. Гэта ахоплівае 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% і 21,8-45,1% у ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, 1%, 2,25% і 9% хромавых сталей і нержавеючых сталей тыпу 316 і -304.
Адносна высокае ўтрыманне дэхлараваных маналітаў з акісляльнымі ўласцівасцямі Fe(II) назіралася ў каразійных узорах, такіх як ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 і сталях з 1% і 2,25% Cr. Ранняя стадыя карозіі (1 месяц і 3 месяцы, мал. 7c-h). Доля Dechloromonas з часам змяншалася, што адпавядала змяншэнню колькасці Proteobacteria (мал. 6). Акрамя таго, доля Dechloromonas у біяплёнках на некарозійных узорах складае <1%. Акрамя таго, доля Dechloromonas у біяплёнках на некарозійных узорах складае <1%. Акрамя таго, доля Dechloromonas ў биопленках на некорродированных узорах складае <1%. Акрамя таго, доля Dechloromonas у біяплёнках на некародаваных узорах складае <1%.此外，未腐蚀样品的生物膜中脱氯单胞菌的比例<1%。此外，未腐蚀样品的生物膜中脱氯单胞菌的比例 < 1% Акрамя таго, доля Dechloromonas ў біяплёнцы некарродаваных узораў была <1%. Акрамя таго, доля Dechloromonas у біяплёнцы некародных узораў складала <1%.Такім чынам, сярод прадуктаў карозіі дэхларамонас значна ўзбагачаецца на ранняй стадыі карозіі.
У адрозненне ад гэтага, у сталях ASTM A179, ASTM A109 з адпачынкам №4/5, ASTM A179, ASTM A395 і сталях з 1% і 2,25% Cr доля відаў SRB Desulfovibrio канчаткова павялічылася праз 14 і 22 месяцы (мал. 7c–h). Desulfovibrion быў вельмі нізкім або не выяўляўся зусім на ранніх стадыях карозіі, ва ўзорах вады (мал. 7a, b) і ў некарозійных біяплёнках (мал. 7j, j). Гэта пераканаўча сведчыць аб тым, што Desulfovibrio аддае перавагу асяроддзю ўтвораных прадуктаў карозіі, хоць яны не ўплываюць на карозію на ранніх стадыях.
Fe(III)-аднаўляльныя бактэрыі (RRB), такія як Geobacter і Geothrix, былі выяўлены ў прадуктах карозіі на сярэдніх стадыях карозіі (6 і 14 месяцаў), але доля позніх (22 месяцы) стадый карозіі ў іх вышэйшая. Гэта адносна нізкая (мал. 7c, eh). Род Sideroxydans з акісляльнымі ўласцівасцямі Fe(II) прадэманстраваў падобныя паводзіны (мал. 7f), таму доля FeOB, IRB і SRB была вышэйшай толькі ў падвергнутых карозіі ўзорах. Гэта пераканаўча сведчыць аб тым, што змены ў гэтых мікробных супольнасцях звязаны з прагрэсаваннем карозіі.
У сталі з 9% Cr, якая падверглася карозіі праз 3, 14 і 22 месяцы, назіралася большая доля прадстаўнікоў сямейства Beggiatoacea (8,5–19,6%), якія могуць праяўляць уласцівасці акіслення серы, а таксама назіраліся сідэрааксіданы (8,4–13,7%) (мал. 1). 7i) Акрамя таго, Thiomonas, бактэрыя, якая акісляе серу (SOB), была выяўлена ў большай колькасці (3,4% і 8,8%) праз 3 і 14 месяцаў. Наадварот, нітрат-аднаўляльныя бактэрыі Nitrospira (12,9%) назіраліся ў 6-месячных некародаваных узорах. Павялічаная доля Nitrospira таксама назіралася ў біяплёнках на нержавеючай сталі пасля апускання (мал. 7j,k). Такім чынам, мікробныя супольнасці некародаваных 1- і 6-месячных сталей з 9% Cr былі падобныя да такіх супольнасцей у біяплёнках нержавеючай сталі. Акрамя таго, мікробныя супольнасці сталі з 9% утрыманнем хрому, якая падверглася карозіі праз 3, 14 і 22 месяцы, адрозніваліся ад прадуктаў карозіі вугляродзістых і нізкахромістых сталей і чыгуну.
Развіццё карозіі ў прэснай вадзе звычайна павольней, чым у марской, паколькі канцэнтрацыя іонаў хлору ўплывае на карозію металу. Аднак некаторыя нержавеючыя сталі могуць карозаваць у прэснаводным асяроддзі38,39. Акрамя таго, першапачаткова меркавалася мікраарганізмная інгібіруючая карозія (МІК), паколькі раней у басейне з прэснай вадой, які выкарыстоўваўся ў гэтым даследаванні, назіраўся карозія. У доўгатэрміновых даследаваннях з выкарыстаннем апускання назіраліся розныя формы карозіі, тры тыпы мікробных супольнасцей і змяненне мікробных супольнасцей у прадуктах карозіі.
Прэснаводнае асяроддзе, якое выкарыстоўвалася ў гэтым даследаванні, уяўляла сабой закрыты рэзервуар для тэхнічнай вады, узятай з ракі з адносна стабільным хімічным складам і сезонным змяненнем тэмпературы вады ў дыяпазоне ад 9 да 23 °C. Такім чынам, сезонныя ваганні мікробных супольнасцей у пробах вады могуць быць звязаны са зменамі тэмпературы. Акрамя таго, мікробная супольнасць у вадзе басейна некалькі адрознівалася ад такой жа ва ўваходнай вадзе (мал. 5b). Вада ў басейне пастаянна замяняецца з-за пераліву. Такім чынам, раствораны кіслот заставаўся на ўзроўні ~8,2 ppm нават на прамежкавых глыбінях паміж паверхняй басейна і дном. Наадварот, асяроддзе адкладаў павінна быць анаэробным, паколькі яны асядаюць і застаюцца на дне вадасховішча, і мікробная флора ў іх (напрыклад, CRP) таксама павінна адрознівацца ад мікробнай флоры ў вадзе (мал. 6). Паколькі купоны ў басейне знаходзіліся далей ад адкладаў, яны падвяргаліся ўздзеянню прэснай вады толькі падчас даследаванняў імерсіі ў аэробных умовах.
У прэснаводным асяроддзі (Малюнак 1) звычайна адбываецца карозія вугляродзістай сталі, нізкахромавай сталі і чыгуну, паколькі гэтыя матэрыялы не ўстойлівыя да карозіі. Аднак хуткасць карозіі (0,13 мм/год) у абіятычных прэснаводных умовах была вышэйшай, чым у папярэдніх даследаваннях40 (0,04 мм/год) і параўнальнай з хуткасцю карозіі (0,02–0,76 мм/год) у прысутнасці мікраарганізмаў1) Падобна да прэснаводных умоў40,41,42. Гэтая паскораная хуткасць карозіі з'яўляецца характэрнай рысай мікраарганізмаў.
Акрамя таго, пасля 22 месяцаў апускання ў некалькі металаў пад прадуктамі карозіі назіралася лакалізаваная карозія (мал. 3). У прыватнасці, хуткасць лакалізаванай карозіі, якая назіраецца ў ASTM A179, прыкладна ў пяць разоў вышэйшая за агульную карозію. Гэтая незвычайная форма карозіі і паскораная хуткасць карозіі таксама назіраліся пры карозіі, якая адбываецца на тым жа аб'екце. Такім чынам, апусканне, выкананае ў гэтым даследаванні, адлюстроўвае карозію на практыцы.
Сярод даследаваных металаў сталь з 9% утрыманнем хрому прадэманстравала найбольш моцную карозію з глыбінёй карозіі >1,2 мм, што, верагодна, з'яўляецца мінімальнай інтэнсіўнасцю карозіі з-за паскоранай карозіі і анамальнай формы карозіі. Сярод даследаваных металаў сталь з 9% утрыманнем хрому прадэманстравала найбольш моцную карозію з глыбінёй карозіі >1,2 мм, што, верагодна, з'яўляецца мінімальнай інтэнсіўнасцю карозіі з-за паскоранай карозіі і анамальнай формы карозіі. Сярод даследаваных металаў сталь з 9% Cr паказала найбольш моцную карозію з глыбінёй карозіі> 1,2 мм, што, верагодна, з'яўляецца МІК з-за паскоранай карозіі і анамальнай формы карозіі. Сярод даследаваных металаў сталь з 9% Cr прадэманстравала найбольш моцную карозію з глыбінёй карозіі >1,2 мм, што, верагодна, з'яўляецца мінімальнай інтэнсіўнасцю карозіі з-за паскоранай карозіі і анамальнай формы карозіі.在所研究的金属中，9% Cr 钢的腐蚀最为严重，腐蚀深度>1,2 мм，由于加速腐蚀和异常腐蚀形式，很可能是MIC。.在所研究的金属中，9% Cr Сярод даследаваных металаў найбольш моцна корродировала сталь з 9% Cr, з глыбінёй карозіі >1,2 мм, хутчэй за ўсё, МИК з-за паскораных і анамальных форм карозіі. Сярод даследаваных металаў сталь з 9% Cr найбольш моцна падверглася карозіі, з глыбінёй карозіі >1,2 мм, хутчэй за ўсё, з-за паскоранай і анамальнай карозіі.Паколькі сталь з утрыманнем 9% хрому выкарыстоўваецца ў прымяненні пры высокіх тэмпературах, яе каразійныя ўласцівасці вывучаліся раней43,44, але раней не паведамлялася пра мінімальны інгібіруючы ўтрыманне (МІК) для гэтага металу. Паколькі шматлікія мікраарганізмы, за выключэннем гіпертэрмафілаў, неактыўныя ў асяроддзі з высокай тэмпературай (>100 °C), у такіх выпадках мінімальнай інгібіруючай інгібіруючай колькасцю (МІК) у сталі з 9% хрому можна не ўлічваць. Паколькі шматлікія мікраарганізмы, за выключэннем гіпертэрмафілаў, неактыўныя ў асяроддзі з высокай тэмпературай (>100 °C), у такіх выпадках мінімальнай інгібіруючай інгібіруючай каэфіцыентам (МІК) у сталі з 9% утрыманнем хрому можна не ўлічваць. Колькі многіх мікраарганізмаў, за кошт гипертермофилов, неактыўных ў высокатэмпературнай асяроддзі (>100 °С), МІК сталі з 9% Cr у такіх выпадках можна не ўлічваць. Паколькі многія мікраарганізмы, за выключэннем гіпертэрмафілаў, неактыўныя ў асяроддзі з высокай тэмпературай (>100°C), у такіх выпадках мінімальнай інгібіруючай каэфіцыентам (МІК) у сталі з 9% Cr можна занядбаць.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) Паколькі многія мікраарганізмы, акрамя гипертермофилов, не выяўляюць актыўнасці ў высокатэмпературных асяроддзях (>100 °С), МПК сталі з 9% Cr, у гэтым выпадку можна не ўлічваць. Паколькі многія мікраарганізмы, за выключэннем гіпертэрмафілаў, не праяўляюць актыўнасці ў высокатэмпературных асяроддзях (>100 °C), у гэтым выпадку мінімальнай інгібіруючай каэфіцыентам (МІК) у сталі з 9% Cr можна занядбаць.Аднак, калі сталь з утрыманнем 9% хрому выкарыстоўваецца ў асяроддзі сярэдняй тэмпературы, неабходна прыняць розныя меры для зніжэння мінімальнага ўтрымання іонаў (МІК).
Розныя мікробныя супольнасці і іх змены назіраліся ў адкладах некародаванага матэрыялу і ў прадуктах карозіі ў біяплёнках у параўнанні з вадой, акрамя паскоранай карозіі (мал. 5-7), што пераканаўча сведчыць аб тым, што гэтая карозія з'яўляецца мікрафонам. Рамірэс і інш.13 паведамляюць пра трохэтапны пераход (FeOB => SRB/IRB = > SOB) у марской мікробнай экасістэме на працягу 6 месяцаў, прычым серавадарод, які ўтвараецца другасна ўзбагачаным SRB, можа ў канчатковым выніку спрыяць узбагачэнню SOB. Рамірэс і інш.13 паведамляюць пра трохэтапны пераход (FeOB => SRB/IRB => SOB) у марской мікробнай экасістэме на працягу 6 месяцаў, калі серавадарод, які ўтвараецца другасна ўзбагачаным SRB, можа ў рэшце рэшт спрыяць узбагачэнню SOB. Ramirez et al.13 паведамляюць аб трохэтапным пераходзе (FeOB => SRB/IRB => SOB) у марской мікробнай экасістэме на працягу 6 месяцаў, калі сераводарод, які ўтвараецца пры другасным абагачэнні SRB, можа, нарэшце, спрыяць абагачэнню SOB. Рамірэс і інш.13 паведамляюць пра трохэтапны пераход (FeOB => SRB/IRB => SOB) у марской мікробнай экасістэме на працягу 6 месяцаў, калі серавадарод, які ўтвараецца ў выніку другаснага ўзбагачэння SRB, можа ў рэшце рэшт спрыяць узбагачэнню 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。Рамірэс 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 转变转变 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 产生硫化氢 可能 最终 有助于 sob 的富集。 Ramirez et al.13 паведаміў аб трохступенчатым пераходзе (FeOB => SRB/IRB => SOB) у марской мікробнай экасістэме на працягу 6 месяцаў, у якім сераводарод, які ўтварае вынік другаснага абагачэння SRB, можа ў канчатковым выніку спрыяць абагачэнню SOB. Рамірэс і інш.13 паведамілі пра трохэтапны пераход (FeOB => SRB/IRB => SOB) у марской мікробнай экасістэме на працягу 6 месяцаў, пры якім серавадарод, які ўтвараецца ў выніку другаснага ўзбагачэння SRB, можа ў канчатковым выніку спрыяць узбагачэнню SOB.Макбет і Эмерсан36 паведамілі пра першаснае ўзбагачэнне FeOB. Падобным чынам, у гэтым даследаванні назіраецца ўзбагачэнне FeOB на ранняй фазе карозіі, але мікробныя змены па меры прагрэсавання карозіі, якія назіраюцца ў вугляродзістых сталях і чыгунах з утрыманнем 1% і 2,25% Cr на працягу 22 месяцаў, выглядаюць наступным чынам: FeOB => IRB = > SRB (мал. 7 і 8). Падобным чынам, у гэтым даследаванні назіраецца ўзбагачэнне FeOB на ранняй фазе карозіі, але мікробныя змены па меры прагрэсавання карозіі, якія назіраюцца ў вугляродзістых сталях і чыгунах з утрыманнем 1% і 2,25% Cr на працягу 22 месяцаў, выглядаюць наступным чынам: FeOB => IRB => SRB (мал. 7 і 8). Дакладна так жа ў гэтым даследаванні назіраецца ўзбагачэнне FeOB на ранняй стадыі карозіі, але мікрабныя змены па меры прагрэсавання карозіі, якія назіраюцца ў углеродистость і 1% і 2,25% Cr сталей і чугуна на працягу 22 месяцаў, уяўляюць сабой FeOB => IRB = > SRB (рыс. 7 і 8). Падобным чынам, у гэтым даследаванні назіраецца ўзбагачэнне FeOB на ранняй стадыі карозіі, але мікробныя змены па меры прагрэсавання карозіі, якія назіраюцца ў вугляродзістых сталях і чыгунах з утрыманнем 1% і 2,25% Cr на працягу 22 месяцаў, выглядаюць наступным чынам: FeOB => IRB => SRB (малюнкі 7 і 8).同样，在本研究中观察到早期腐蚀阶段FeOB 的富集，但在碳和1% 和2,25% Cr 钢以及超过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）。同样 ， 在 本 研究 中 观察 早期 腐蚀 阶段 feob 的 富集 ， 但 碳 和 和 1% 和 2,25% Cr 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）。 Аналагічным чынам, у гэтым даследаванні назіралася ўзбагачэнне FeOB на ранніх стадыях карозіі, але мікрабіялагічныя змены, назіраныя ў углеродистых і 1% і 2,25% Cr сталях і чугуне на працягу 22 месяцаў, былі FeOB => IRB => SRB (рыс. 7 і 8). Падобным чынам, у гэтым даследаванні назіралася ўзбагачэнне FeOB на ранніх стадыях карозіі, але мікрабіялагічныя змены, якія назіраліся ў вугляродзістых сталях і чыгуне з утрыманнем 1% і 2,25% Cr на працягу 22 месяцаў, былі наступнымі: FeOB => IRB => SRB (мал. 7 і 8).С-РБ могуць лёгка назапашвацца ў марской вадзе з-за высокай канцэнтрацыі сульфат-іонаў, але іх узбагачэнне ў прэснаводным асяроддзі запавольваецца нізкай канцэнтрацыяй сульфат-іонаў. Узбагачэнне С-РБ у марской вадзе часта паведамлялася10,12,45.
a Арганічны вуглярод і азот праз Fe(II)-залежны энергетычны метабалізм аксідам жалеза (чырвоныя [Dechloromonas sp.] і зялёнымі [Sideroxydans sp.] клеткамі) і Fe(III)-рэдукуючымі бактэрыямі (шэрыя клеткі [Geothrix sp. і Geobacter sp.]) на ранняй стадыі карозіі, затым анаэробныя сульфат-рэдукуючыя бактэрыі (SRP) і гетэратрофныя мікраарганізмы ўзбагачаюць сталую стадыю карозіі, спажываючы назапашанае арганічнае рэчыва. b Змены ў мікробных супольнасцях на каразійна-ўстойлівых металах. Фіялетавыя, сінія, жоўтыя і белыя клеткі прадстаўляюць бактэрыі з сямействаў Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea і іншых адпаведна.
Што тычыцца змяненняў у мікробнай супольнасці і магчымага ўзбагачэння SRB, FeOB мае вырашальнае значэнне на ранняй стадыі карозіі, і Dechloromonas могуць атрымліваць энергію росту за кошт акіслення Fe(II). Мікраарганізмы могуць выжываць у асяроддзі, якое змяшчае мікраэлементы, але яны не будуць расці ў геаметрычнай прагрэсіі. Аднак басейн, які выкарыстоўваўся ў гэтым даследаванні, уяўляе сабой пераліўны басейн з прытокам 20 м3/г, які бесперапынна пастаўляе мікраэлементы, якія змяшчаюць неарганічныя іоны. На ранніх стадыях карозіі іоны жалеза вызваляюцца з вугляродзістай сталі і чыгуну, і FeOB (напрыклад, Dechloromonas) выкарыстоўваюць іх у якасці крыніцы энергіі. Слядовыя колькасці вугляроду, фасфату і азоту, неабходныя для росту клетак, павінны прысутнічаць у тэхналагічнай вадзе ў выглядзе арганічных і неарганічных рэчываў. Такім чынам, у гэтым прэснаводным асяроддзі FeOB першапачаткова ўзбагачаецца на металічных паверхнях, такіх як вугляродзістая сталь і чыгун. Пасля гэтага IRB могуць расці і выкарыстоўваць арганічныя рэчывы і аксіды жалеза ў якасці крыніц энергіі і тэрмінальных акцэптараў электронаў адпаведна. У спелых прадуктах карозіі павінны стварацца анаэробныя ўмовы, узбагачаныя азотам, дзякуючы метабалізму FeOB і IRB. Такім чынам, SRB можа хутка расці і замяняць FeOB і IRB (мал. 8a).
Нядаўна Танг і інш. паведамілі пра карозію нержавеючай сталі, выкліканую Geobacter ferroreducens у прэснаводным асяроддзі з-за прамога пераносу электронаў ад жалеза да мікробаў46. Улічваючы EMIC, уклад мікраарганізмаў з уласцівасцямі EET мае вырашальнае значэнне. SRB, FeOB і IRB з'яўляюцца асноўнымі мікробнымі відамі ў прадуктах карозіі ў гэтым даследаванні, якія павінны мець характарыстыкі EET. Такім чынам, гэтыя электрахімічна актыўныя мікраарганізмы могуць спрыяць карозіі праз EET, і склад іх супольнасці змяняецца пад уплывам розных іённых відаў па меры ўтварэння прадуктаў карозіі. Наадварот, мікробная супольнасць у сталі з 9% Cr адрознівалася ад іншых сталей (мал. 8b). Праз 14 месяцаў, акрамя ўзбагачэння FeOB, такія як Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea і Thiomonas таксама былі ўзбагачаны (мал. 7i). Гэта змяненне значна адрозніваецца ад змянення іншых каразійных матэрыялаў, такіх як вугляродзістая сталь, і можа быць пад уплывам багатых на хром іёнаў, раствораных падчас карозіі. Варта адзначыць, што Thiomonas валодае не толькі ўласцівасцямі акіслення серы, але і ўласцівасцямі акіслення Fe(II), сістэмай EET і талерантнасцю да цяжкіх металаў48,49. Яны могуць узбагачацца дзякуючы акісляльнай актыўнасці Fe(II) і/або непасрэднаму спажыванню электронаў металу. У папярэднім даследаванні адносна высокая колькасць Beggiatoacea назіралася ў біяплёнках на Cu з выкарыстаннем сістэмы маніторынгу перарывістай біяплёнкі, што сведчыць аб тым, што гэтыя бактэрыі могуць быць устойлівымі да таксічных металаў, такіх як Cu і Cr. Аднак крыніца энергіі, неабходная Beggiatoacea для росту ў гэтым асяроддзі, невядомая.
У гэтым даследаванні паведамляюцца пра змены ў мікробных супольнасцях падчас карозіі ў прэснаводным асяроддзі. У адным і тым жа асяроддзі мікробныя супольнасці адрозніваліся тыпам металу. Акрамя таго, нашы вынікі пацвярджаюць важнасць FeOB на ранніх стадыях карозіі, паколькі залежны ад жалеза мікробны энергетычны метабалізм спрыяе ўтварэнню багатага пажыўнымі рэчывамі асяроддзя, якое спрыяе размнажэнню іншых мікраарганізмаў, такіх як SRB. Каб знізіць мінімальную інгібіруючую канцэнтрацыю (МІК) у прэснаводным асяроддзі, неабходна абмежаваць узбагачэнне FeOB і IRB.
У гэтым даследаванні было выкарыстана дзевяць металаў, якія былі апрацаваны ў блокі памерам 50 × 20 × 1–5 мм (таўшчыня для сталі ASTM 395 і 1%, 2,25% і 9% Cr: 5 мм; таўшчыня для ASTM A283 і ASTM A179: 3 мм). мм; ASTM A109 Temper 4/5 і тып 304 і 316 нержавеючая сталь, таўшчыня: 1 мм) з двума адтулінамі дыяметрам 4 мм. Храмістыя сталі паліраваліся наждачнай паперай, а іншыя металы - наждачнай паперай з зернем 600 перад акунаннем. Усе ўзоры былі апрацаваны ультрагукам у 99,5% этаноле, высушаны і ўзважаны. Дзесяць узораў кожнага металу былі выкарыстаны для разліку хуткасці карозіі і аналізу мікрабіёма. Кожны ўзор быў замацаваны ў выглядзе лесвіцы з дапамогай PTFE-стрыжняў і распорных элементаў (φ 5 × 30 мм, дадатковы мал. 2).
Аб'ём басейна складае 1100 кубічных метраў, а глыбіня — каля 4 метраў. Прыток вады склаў 20 м3/г, пераліў быў скінуты, а якасць вады не вагалася ў залежнасці ад сезона (Дадатковы мал. 3). Лесвіца для адбору проб апускаецца на 3-метровы сталёвы трос, падвешаны пасярэдзіне рэзервуара. Два камплекты лесвіц былі выняты з басейна праз 1, 3, 6, 14 і 22 месяцы. Узоры з адной лесвіцы выкарыстоўваліся для вымярэння страты вагі і разліку хуткасці карозіі, а ўзоры з іншай лесвіцы — для аналізу мікрабіёма. Раствораны кісларод у апускальным рэзервуары вымяраўся каля паверхні і дна, а таксама ў сярэдзіне, з дапамогай датчыка растворанага кіслароду (InPro6860i, Mettler Toledo, Калумбус, Агаё, ЗША).
Прадукты карозіі і біяплёнкі на ўзорах былі выдалены шляхам саскрабання пластыкавым скрабком або працірання ватным тампонам, а затым ачышчаны ў 99,5% этаноле з выкарыстаннем ультрагукавой ванны. Затым узоры былі апушчаны ў раствор Кларка ў адпаведнасці з ASTM G1-0351. Усе ўзоры былі ўзважаныя пасля завяршэння сушкі. Разлічыце хуткасць карозіі (мм/год) для кожнага ўзору па наступнай формуле:
дзе K — пастаянная велічыня (8,76 × 104), T — час экспазіцыі (г), A — агульная плошча паверхні (см2), W — страта масы (г), D — шчыльнасць (г см–3).
Пасля ўзважвання ўзораў з дапамогай 3D-вымяральнага лазернага мікраскопа (LEXT OLS4000, Olympus, Токіо, Японія) былі атрыманы 3D-выявы некалькіх узораў.