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In ambienti d'acqua dolce, si osserva spessu a corrosione accelerata di l'acciai à u carbone è inossidabili. Un studiu di immersione in cisterna d'acqua dolce di 22 mesi hè statu realizatu quì utilizendu nove gradi d'acciaiu. A corrosione accelerata hè stata osservata in l'acciai à u carbone è à u cromu è in a ghisa, mentre chì in l'acciaiu inossidabile ùn hè stata osservata alcuna corrosione visibile ancu dopu à 22 mesi. Un'analisi di a cumunità microbiana hà dimustratu chì durante a corrosione generale, i batteri chì ossidanu u Fe(II) eranu arricchiti in a fase iniziale di a corrosione, i batteri chì riducenu u Fe(III), in a fase di sviluppu di a corrosione, è i batteri chì riducenu u sulfatu, in a fase di corrosione in a fase finale di a corrosione di u produttu. À u cuntrariu, i batteri di Beggiatocaea eranu particularmente numerosi in l'acciaiu cù 9% di Cr sottumessu à corrosione lucalizzata. Queste cumpusizioni di e cumunità microbiane differianu ancu da quelle in i campioni d'acqua è di sedimenti di fondu. Cusì, à misura chì a corrosione avanza, a cumunità microbiana subisce cambiamenti drammatici, è u metabolismu energeticu microbianu dipendente da u ferru crea un ambiente chì pò arricchisce altri microrganismi.
I metalli si ponu deteriorà è corrode per via di diversi fattori ambientali fisichi è chimichi cum'è u pH, a temperatura è a cuncentrazione di ioni. E cundizioni acide, l'alte temperature è e cuncentrazioni di cloruri affettanu in particulare a corrosione di i metalli1,2,3. I microorganismi in ambienti naturali è custruiti influenzanu spessu l'usura è a corrosione di i metalli, un cumpurtamentu espressu in a corrosione microbica (MIC)4,5,6,7,8. U MIC si trova spessu in ambienti cum'è tubi interni è serbatoi di almacenamiento, in fessure metalliche è in u terrenu, induve appare di colpu è si sviluppa rapidamente. Dunque, u monitoraghju è a rilevazione precoce di i MIC hè assai difficiule, dunque l'analisi MIC hè generalmente effettuata dopu a corrosione. Numerosi studii di casi MIC sò stati segnalati in i quali i batteri chì riducenu u sulfatu (SRB) sò stati spessu trovati in i prudutti di corrosione9,10,11,12,13. Tuttavia, ùn hè chjaru se i SRB cuntribuiscenu à l'iniziu di a corrosione, postu chì a so rilevazione hè basata nantu à l'analisi post-corrosione.
Recentemente, in più di i batteri chì ossidanu u iodu21, sò stati segnalati diversi microorganismi chì degradanu u ferru, cum'è SRB14 chì degradanu u ferru, metanogeni15,16,17, batteri chì riducenu i nitrati18, batteri chì ossidanu u ferru19 è acetogeni20. In cundizioni di laburatoriu anaerobiche o microaerobiche, a maiò parte di elli corrodenu u ferru zero-valente è l'acciaiu à u carbone. Inoltre, i so meccanismi di corrosione suggerenu chì i metanogeni è i SRB corrosivi di u ferru prumove a corrosione raccogliendu elettroni da u ferru nullo-valente utilizendu idrogenasi extracellulari è citocromi multieme, rispettivamente22,23. I MIC sò divisi in dui tipi: (i) MIC chimicu (CMIC), chì hè a corrosione indiretta da spezie prodotte microbicamente, è (ii) MIC elettricu (EMIC), chì hè a corrosione diretta per deplezione di elettroni di u metallu24. L'EMIC facilitatu da u trasferimentu extracellulare di elettroni (EET) hè di grande interessu perchè i microorganismi cù proprietà EET causanu una corrosione più rapida cà i microorganismi non EET. Mentre a risposta limitante di a velocità di CMIC in cundizioni anaerobiche hè a pruduzzione di H2 via a riduzione di protoni (H+), EMIC procede via u metabolismu EET, chì hè indipendente da a pruduzzione di H2. U mecanismu di EET in vari microorganismi hè ligatu à e prestazioni di u carburante cellulare microbianu è l'elettrobiosintesi25,26,27,28,29. Siccome e cundizioni di cultura per questi microorganismi corrosivi differiscenu da quelle in l'ambiente naturale, ùn hè chjaru se questi prucessi di corrosione microbiana osservati riflettenu a corrosione in pratica. Dunque, hè difficiule d'osservà u mecanismu MIC induttu da questi microorganismi corrosivi in ​​l'ambiente naturale.
U sviluppu di a tecnulugia di sequenziamentu di u DNA hà facilitatu u studiu di i dettagli di e cumunità microbiche in ambienti naturali è artificiali, per esempiu, a prufilatura microbica basata annantu à a sequenza di u genu 16S rRNA cù sequenziatori di nova generazione hè stata aduprata in u campu di l'ecologia microbica30,31.,32. Numerosi studii MIC sò stati publicati chì anu dettagliatu e cumunità microbiche in ambienti terrestri è marini13,33,34,35,36. In più di SRB, hè statu ancu signalatu l'arricchimentu in batteri Fe(II)-ossidanti (FeOB) è nitrificanti in campioni di corrosione, per esempiu FeOB, cum'è Gallionella spp. è Dechloromonas spp., è batteri nitrificanti, cum'è Nitrospira. spp., in acciai à u carbone è à u rame in terreni33. In listessu modu, in l'ambiente marinu, hè stata osservata per parechje settimane una rapida culunizazione di batteri ossidanti u ferru appartenenti à e classi Zetaproteobacteria è Betaproteobacteria nantu à l'acciaiu à u carbone36. Questi dati indicanu u cuntributu di sti microorganismi à a currusione. Tuttavia, in parechji studii, a durata è i gruppi sperimentali sò limitati, è si sà pocu nantu à a dinamica di e cumunità microbiche durante a currusione.
Quì, investighemu i valori minime MIC di l'acciaiu à u carbone, di l'acciaiu à u cromu, di l'acciaiu inox è di a ghisa aduprendu studii d'immersione in un ambiente aerobicu d'acqua dolce cù una storia d'eventi MIC. I campioni sò stati prelevati à 1, 3, 6, 14 è 22 mesi è hè stata studiata a velocità di corrosione di ogni metallu è cumpunente microbianu. I nostri risultati furniscenu una visione di a dinamica à longu andà di e cumunità microbiane durante a corrosione.
Cum'è mostratu in a Tavula 1, nove metalli sò stati aduprati in questu studiu. Dece campioni di ogni materiale sò stati immersi in una piscina d'acqua dolce. A qualità di l'acqua di prucessu hè a seguente: 30 ppm Cl-, 20 mS m-1, 20 ppm Ca2+, 20 ppm SiO2, turbidità 1 ppm è pH 7,4. A cuncentrazione di ossigenu dissoltu (DO) in fondu à a scala di campionamentu era di circa 8,2 ppm è a temperatura di l'acqua variava da 9 à 23 °C stagionalmente.
Cum'è mostratu in a Figura 1, dopu à 1 mese d'immersione in ambienti di ghisa ASTM A283, ASTM A109 Cundizione #4/5, ASTM A179, è ASTM A395, sò stati osservati prudutti di corrosione marrone nantu à a superficia di l'acciaiu à u carbone in forma di corrosione generalizzata. A perdita di pesu di sti campioni hè aumentata cù u tempu (Tabella Supplementare 1) è a velocità di corrosione era di 0,13-0,16 mm à l'annu (Fig. 2). In listessu modu, a corrosione generale hè stata osservata in acciai cù un bassu cuntenutu di Cr (1% è 2,25%) cù una velocità di corrosione di circa 0,13 mm/annu (Figure 1 è 2). In cuntrastu, l'acciaiu cù 9% Cr presenta una corrosione lucalizzata chì si verifica in i spazii furmati da e guarnizioni. A velocità di corrosione di stu campione hè di circa 0,02 mm/annu, chì hè significativamente più bassa di quella di l'acciaiu cù corrosione generale. In cuntrastu, l'acciai inox di tipu 304 è -316 ùn mostranu micca corrosione visibile, cù tassi di corrosione stimati di <0,001 mm y−1. In cuntrastu, l'acciai inossidabili di tipu 304 è -316 ùn mostranu micca corrosione visibile, cù tassi di accelerazione stimati di <0,001 mm y−1. Напротив, нержавеющие стали типов 304 и 316 не проявляют видимой коррозия, при эттом расчстом расчстом расчстом расющие коррозии составляет <0,001 мм/год. In cuntrastu, l'acciai inox di Tipi 304 è 316 ùn mostranu micca corrosione visibile, cù una velocità di corrosione stimata di <0,001 mm/annu.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 Напротив, нержавеющие стали типа 304 и -316 не показали видимой коррозии с расчетной скоритной скорозали видимой <0,001 мм/год. In cuntrastu, l'acciai inox di tipu 304 è -316 ùn anu mostratu alcuna corrosione visibile cù una velocità di corrosione di cuncepimentu di <0,001 mm/annu.
Sò mostrate l'imagine macroscopiche di ogni campione (altezza 50 mm × larghezza 20 mm) prima è dopu a decalcificazione. 1 metru, 1 mese; 3 metri, 3 mesi; 6 metri, 6 mesi; 14 metri, 14 mesi; 22 metri, 22 mesi; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, cundizione 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, acciaio 1% Cr; acciaio 3C, acciaio 2,25% Cr; acciaio 9C, acciaio 9% Cr; S6, acciaio inox 316; S8, acciaio inox tipu 304.
A velocità di corrosione hè stata calculata aduprendu a perdita di pesu è u tempu d'immersione. S, ASTM A283, SP, ASTM A109, induritu 4/5, FC, ASTM A395, B, ASTM A179, 1C, acciaio 1% Cr, 3 C, acciaio 2,25% Cr, 9 C, acciaio 9% Cr, S6, acciaio inox tipu 316; S8, acciaio inox tipu 304.
A figura 1 mostra ancu chì i prudutti di corrosione di l'acciaiu à u carbone, l'acciaiu à bassu cuntenutu di Cr è a ghisa si sviluppanu ulteriormente dopu à immersione per 3 mesi. U tassu di corrosione generale hè diminuitu gradualmente à 0,07 ~ 0,08 mm/annu dopu à 22 mesi (Figura 2). Inoltre, u tassu di corrosione di l'acciaiu à 2,25% Cr era ligeramente più bassu di quellu di altri campioni corrosi, ciò chì indica chì u Cr pò inibisce a corrosione. Oltre à a corrosione generale, secondu ASTM A179, hè stata osservata una corrosione lucalizzata dopu à 22 mesi cù una prufundità di corrosione di circa 700 µm (Fig. 3). U tassu di corrosione lucale, calculatu utilizendu a prufundità di corrosione è u tempu d'immersione, hè di 0,38 mm/annu, chì hè circa 5 volte più veloce di a corrosione generale. U tassu di corrosione di a lega ASTM A395 pò esse sottustimu postu chì i prudutti di corrosione ùn eliminanu micca cumpletamente a scala dopu à 14 o 22 mesi d'immersione in acqua. Tuttavia, a differenza duveria esse minima. Inoltre, sò state osservate parechje piccule fosse in l'acciaiu à bassu cuntenutu di cromu corrosu.
Imagine cumpleta (barra di scala: 10 mm) è currusione lucalizzata (barra di scala: 500 µm) di ASTM A179 è acciaio 9% Cr à prufundità massima utilizendu un microscopiu laser à visualizazione 3D. I cerchi rossi in l'imagine cumpleta indicanu a currusione lucalizzata misurata. Una vista cumpleta di l'acciaio 9% Cr da u latu oppostu hè mostrata in a Figura 1.
Cum'è mostratu in a figura 2, per l'acciaiu cù 9% Cr, ùn hè stata osservata alcuna corrosione in 3-14 mesi, è a velocità di corrosione era praticamente nulla. Tuttavia, a corrosione lucalizzata hè stata osservata dopu à 22 mesi (Figura 3) cù una velocità di corrosione di 0,04 mm/annu calculata utilizendu a perdita di pesu. A prufundità massima di corrosione lucalizzata hè 1260 µm è a velocità di corrosione lucalizzata stimata utilizendu a prufundità di corrosione è u tempu d'immersione (22 mesi) hè 0,68 mm/annu. Siccomu u puntu esattu induve a corrosione principia ùn hè micca cunnisciutu, a velocità di corrosione pò esse più alta.
In cuntrastu, nisuna currusione visibile hè stata osservata nantu à l'acciaiu inox ancu dopu à 22 mesi d'immersione. Ancu s'è qualchì particella marrone hè stata osservata nantu à a superficia prima di a decalcificazione (Fig. 1), eranu debulemente attaccate è ùn eranu micca prudutti di currusione. Siccomu u metallu riapparisce nantu à a superficia di l'acciaiu inox dopu chì a calcare hè stata eliminata, u tassu di currusione hè praticamente zero.
U sequenziamentu di ampliconi hè statu realizatu per capisce e differenze è a dinamica di e cumunità microbiche in u tempu in i prudutti di corrosione è i biofilm nantu à e superfici metalliche, in l'acqua è i sedimenti. Un totale di 4.160.012 letture sò state ricevute, cù un intervallu da 31.328 à 124.183 letture.
L'indici di Shannon di i campioni d'acqua prelevati da e prese d'acqua è da i stagni variavanu da 5,47 à 7,45 (Fig. 4a). Siccomu l'acqua di fiume recuperata hè aduprata cum'è acqua industriale, a cumunità microbica pò cambià stagionalmente. In cuntrastu, l'indice di Shannon di i campioni di sedimenti di fondu era circa 9, chì hè significativamente più altu chè quellu di i campioni d'acqua. In listessu modu, i campioni d'acqua avianu indici Chao1 calculati più bassi è unità tassonomiche operative osservate (OTU) rispetto à i campioni di sedimenti (Fig. 4b, c). Queste differenze sò statisticamente significative (test di Tukey-Kramer; valori p < 0,01, Fig. 4d), ciò chì indica chì e cumunità microbiche in i campioni di sedimenti sò più cumplesse chè quelle in i campioni d'acqua. Queste differenze sò statisticamente significative (test di Tukey-Kramer; valori p < 0,01, Fig. 4d), ciò chì indica chì e cumunità microbiche in i campioni di sedimenti sò più cumplesse chè quelle in i campioni d'acqua. Эти различия статистически значимы (критерий Тьюки-Крамера; значения p <0,01, рис. 4d), рис. 4d), то, что микробные сообщества в образцах донных отложений более сложны, чем в оІах зоцах донных отложений более сложны, чем в оІахзцах. Queste differenze sò statisticamente significative (test di Tukey-Kramer; valori p <0,01, Fig. 4d), ciò chì indica chì e cumunità microbiche in i campioni di sedimenti sò più cumplesse chè in i campioni d'acqua.这些差异具有统计学意义（Tukey-Kramer 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夂夂这些 差异 具有 统计学 （tukey-kramer 检验 ； p 值 <0.01 ， 图 4d） 表明 沉积物样朮物样朮物样有中 中 的 群落更。。。。。。。。。 Эти различия были статистически значимыми (критерий Тьюки-Крамера; p-значение <0,01, тори), позволяет предположить, что микробные сообщества в образцах донных отложений былий былие бщества чем в образцах воды. Queste differenze eranu statisticamente significative (test di Tukey-Kramer; valore p <0,01, Fig. 4d), ciò chì suggerisce chì e cumunità microbiche in i campioni di sedimenti eranu più cumplesse chè in i campioni d'acqua.Siccomu l'acqua in u bacinu di sfogu si rinnova constantemente è i sedimenti si depositanu in u fondu di u bacinu senza disturbi meccanichi, sta differenza in a diversità microbica duveria riflette l'ecosistema in u bacinu.
a Indice di Shannon, b Unità tassonomica operativa osservata (OTU), è c Indice di assorbimentu di Chao1 (n=6) è bacinu (n=5) Acqua, sedimenti (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) è 9% (9 C: n = 5) acciai Cr, è ancu acciai inossidabili di tipu 316 (S6: n = 5) è -304 (S8: n = 5) sò mostrati cum'è grafici à forma di scatula è à baffi. d Valori p per l'indici di Shannon è Chao1 ottenuti utilizendu testi di paragone multiplu ANOVA è Tukey-Kramer. I sfondi rossi rapprisentanu coppie cù valori p < 0,05. I sfondi rossi rapprisentanu coppie cù valori p < 0,05. Красные фоны представляют пары со значениями p <0,05. I sfondi rossi rapprisentanu coppie cù valori 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. I sfondi rossi rapprisentanu coppie cù valori p <0,05.A linea in u centru di a scatula, a cima è u fondu di a scatula, è i baffi rapprisentanu a mediana, u 25esimu è u 75esimu percentile, è i valori minimi è massimi, rispettivamente.
L'indici di Shannon per l'acciaiu à u carbone, l'acciaiu à bassu cuntenutu di cromu è a ghisa eranu simili à quelli di i campioni d'acqua (Fig. 4a). In cuntrastu, l'indici di Shannon di i campioni d'acciaiu inox sò significativamente più alti di quelli di l'acciai corrosi (valori p < 0,05, Fig. 4d) è simili à quelli di i sedimenti. In cuntrastu, l'indici di Shannon di i campioni d'acciaiu inox sò significativamente più alti di quelli di l'acciai currusi (valori p < 0,05, Fig. 4d) è simili à quelli di i sedimenti. Напротив, индексы Шеннона образцов из нержавеющей стали значительно выше, черм у коронд сталей (значения p <0,05, рис. 4d), è аналогичны индексам отложений. In cuntrastu, l'indici di Shannon di i campioni d'acciaiu inox sò significativamente più alti di quelli di l'acciai corrosi (valori p < 0,05, Fig. 4d) è sò simili à l'indici di depositu.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 Напротив, индекс Шеннона образцов из нержавеющей стали был значительно выше, чером нобразцов стали (значение p <0,05, рис. 4d), как и у отложений. In cuntrastu, l'indice Shannon di i campioni d'acciaiu inox era significativamente più altu ch'è quellu di l'acciaiu currudu (valore p < 0,05, Fig. 4d), cum'è u depositu.In cuntrastu, l'indice di Shannon per l'acciai cù 9% Cr variava da 6,95 à 9,65. Quessi valori eranu assai più alti in i campioni micca corrosi à 1 è 3 mesi chè in i campioni corrosi à 6, 14 è 22 mesi (Fig. 4a). Inoltre, l'indici Chao1 è l'OTU osservati di l'acciai à 9% Cr sò più alti di quelli di i campioni corrosi è d'acqua è più bassi di quelli di i campioni micca corrosi è di sedimenti (Fig. 4b, c), è e differenze sò statisticamente significative (valori p < 0,01, Fig. 4d). Inoltre, l'indici Chao1 è l'OTU osservati di l'acciai à 9% Cr sò più alti di quelli di i campioni corrosi è d'acqua è più bassi di quelli di i campioni micca corrosi è di sedimenti (Fig. 4b, c), è e differenze sò statisticamente significative (valori p < 0,01, Fig. 4d).Inoltre, u Chao1 è l'OTU osservatu di l'acciai cù 9% Cr sò più alti di quelli di i campioni corrosi è acquosi è più bassi di quelli di i campioni non corrosi è sedimentari (Fig. 4b, c), è e differenze sò statisticamente significative.(p-значения <0,01, рис. 4d). (valori p <0,01, Fig. 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 腐蚓沉积物 （图 图 4b ， c） 差异 统计学 意义 （p 值 <0.01 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图   ， ， ， ， ， 4d）. Кроме того, индекс Chao1 и наблюдаемые OTU стали с содержанием 9 % Cr были выше, чем у коранходием 9 % образцов, и ниже, чем у некорродированных и осадочных образцов (рис. 4b,c), а разтницластничаск значимой (p- значение < 0,01, рис. 4г). Inoltre, l'indice Chao1 è l'OTU osservatu di l'acciaiu à 9% Cr eranu più alti di quelli di i campioni corrosi è acquosi è più bassi di quelli di i campioni micca corrosi è sedimentarii (Fig. 4b,c), è a differenza era statisticamente significativa (valore p < 0,01, Fig. 4d).Questi risultati indicanu chì a diversità microbica in i prudutti di corrosione hè più bassa chè in i biofilm nantu à i metalli micca corrosi.
A figura 5a mostra un graficu di l'Analisi di Coordinate Principali (PCoA) basatu annantu à a distanza micca ponderata UniFrac per tutti i campioni, cù trè gruppi principali osservati. E cumunità microbiche in i campioni d'acqua eranu significativamente diverse da altre cumunità. E cumunità microbiche in i sedimenti includenu ancu cumunità d'acciaiu inox, mentre eranu diffuse in i campioni di corrosione. In cuntrastu, a mappa di l'acciaiu cù 9% Cr hè divisa in gruppi micca corrosi è corrosi. Di cunsiguenza, e cumunità microbiche nantu à e superfici metalliche è i prudutti di corrosione sò significativamente diverse da quelle in acqua.
Graficu di l'analisi di coordinate principali (PCoA) basatu annantu à distanze UniFrac senza ponderazione in tutti i campioni (a), acqua (b) è metalli (c). I cerchi evidenzianu ogni cluster. E traiettorie sò rapprisentate da linee chì cunnettanu i periodi di campionamentu in serie. 1 metru, 1 mese; 3 metri, 3 mesi; 6 metri, 6 mesi; 14 metri, 14 mesi; 22 metri, 22 mesi; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, cundizione 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, acciaio 1% Cr; acciaio 3C, acciaio 2,25% Cr; acciaio 9C, acciaio 9% Cr; S6, acciaio inox 316; S8, acciaio inox tipu 304.
Quandu sò disposti in ordine cronologicu, i grafici PCoA di i campioni d'acqua eranu in una disposizione circulare (Fig. 5b). Questa transizione di ciclu pò riflettà i cambiamenti stagiunali.
Inoltre, solu dui gruppi (corrosi è micca corrosi) sò stati osservati nantu à i grafici PCoA di i campioni di metallu, induve (cù l'eccezzione di l'acciaiu à 9% di cromu) hè statu ancu osservatu un cambiamentu di a cumunità microbica da 1 à 22 mesi (Fig. 5c). Inoltre, postu chì e transizioni in i campioni corrosi eranu più grande chè in i campioni micca corrosi, ci era una currelazione trà i cambiamenti in e cumunità microbiche è a progressione di a corrosione. In i campioni d'acciaiu cù 9% Cr, sò stati rivelati dui tipi di cumunità microbiche: punti à 1 è 6 mesi, situati vicinu à l'acciaiu inox, è altri (3, 14 è 22 mesi), situati in punti vicinu à l'acciaiu corrosu. I cuponi à 1 mese è i cuponi utilizati per l'estrazione di DNA à 6 mesi ùn eranu micca corrosi, mentre chì i cuponi à 3, 14 è 22 mesi eranu corrosi (Figura Supplementare 1). Dunque, e cumunità microbiche in i campioni corrosi eranu diverse da quelle in l'acqua, i sedimenti è i campioni micca corrosi è cambiavanu cù u prugressu di a corrosione.
I principali tipi di cumunità microbiche osservate in i campioni d'acqua eranu Proteobacteria (30,1–73,5%), Bacteroidetes (6,3–48,6%), Planctomycetota (0,4–19,6%) è Actinobacteria (0–17,7%), a so abbundanza relativa variava da campione à campione (Fig. 6), per esempiu, l'abbundanza relativa di Bacteroidetes in l'acqua di u stagnu era più alta chè in l'acqua astratta. Questa differenza pò esse influenzata da u tempu di residenza di l'acqua in u serbatu di sfogu. Questi tipi sò stati ancu osservati in i campioni di sedimenti di fondu, ma a so abbundanza relativa differia significativamente da quella in i campioni d'acqua. Inoltre, u cuntenutu relativu di Acidobacteriota (8,7–13,0%), Chloroflexi (8,1–10,2%), Nitrospirota (4,2–4,4%) è Desulfobacterota (1,5–4,4%) era più altu chè in i campioni d'acqua. Siccomu quasi tutte e spezie di Desulfobacterota sò SRB37, l'ambiente in u sedimentu deve esse anaerobicu. Ancu s'è i Desulfobacterota ponu influenzà a currusione, u risicu deve esse estremamente bassu perchè e so abbundanze relative in l'acqua di a piscina sò <0,04%. Ancu s'è i Desulfobacterota ponu influenzà a currusione, u risicu deve esse estremamente bassu perchè e so abbundanze relative in l'acqua di a piscina sò <0,04%. Хотя Desulfobacterota, возможно, влияют на коррозию, риск должен быть чрезвычайно низкичайно низким, поскую, поскую относительное содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Ancu s'è i Desulfobacterota ponu avè un effettu nant'à a currusione, u risicu deve esse estremamente bassu postu chì a so abbundanza relativa in l'acqua di a piscina hè <0,04%.尽管脱硫杆菌门可能影响腐蚀，但风险应该极低，因为它们在池水中在池水中皀<0.04%中的盰0. <0,04%. Хотя тип Desulfobacillus может влиять на коррозию, риск должен быть крайне низким, посколзким, посколзиь корозию содержание в воде бассейна составляет <0,04%. Ancu s'è u tipu Desulfobacillus pò influenzà a currusione, u risicu deve esse estremamente bassu postu chì a so abbundanza relativa in l'acqua di a piscina hè <0,04%.
RW è Air rapprisentanu campioni d'acqua da a presa d'acqua è da u bacinu, rispettivamente. Sediment-C, -E, -W sò campioni di sedimenti prelevati da u centru di u fondu di u bacinu, è ancu da i lati est è ovest. 1 metru, 1 mese; 3 metri, 3 mesi; 6 metri, 6 mesi; 14 metri, 14 mesi; 22 metri, 22 mesi; S, ASTM A283; SP, ASTM A109, cundizione 4/5; FC, ASTM A395; B, ASTM A179; 1C, acciaio 1% Cr; acciaio 3C, acciaio 2,25% Cr; acciaio 9C, acciaio 9% Cr; S6, acciaio inox 316; S8, acciaio inox tipu 304.
À u livellu di u genaru, una pruporzione ligeramente più alta (6-19%) di batteri micca classificati appartenenti à a famiglia Trichomonadaceae, è ancu Neosphingosine, Pseudomonas è Flavobacterium, hè stata osservata in tutte e stagioni. Cum'è cumpunenti principali minori, e so parte varianu (Fig. 1). . 7a è b). In l'affluenti, l'abbundanza relativa di Flavobacterium, Pseudovibrio è Rhodoferrobacter era più alta solu in invernu. In listessu modu, un cuntenutu più altu di Pseudovibrio è Flavobacterium hè statu osservatu in l'acqua invernale di u bacinu. Cusì, e cumunità microbiche in i campioni d'acqua variavanu secondu a stagione, ma ùn anu micca subitu cambiamenti drastici durante u periodu di studiu.
a Acqua d'entrata, b Acqua di piscina, c ASTM A283, d ASTM A109 temperatura #4/5, e ASTM A179, f ASTM A395, g 1% Cr, h 2,25% Cr, è i 9% Cr acciaio, j Tipu 316 è acciaio inox K-304.
I proteobatteri eranu i principali custituenti in tutti i campioni, ma a so abbundanza relativa in i campioni corrosi hè diminuita cù u prugressu di a corrosione (Fig. 6). In i campioni ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 è 1% è 2,25% Cr, l'abbundanza relativa di proteobatteri hè diminuita da 89,1%, 85,9%, 89,6%, 79,5%, 84,8%., 83,8% sò 43,3%, 52,2%, 50,0%, 41,9%, 33,8% è 31,3% rispettivamente. In cuntrastu, l'abbundanze relative di Desulfobacterota aumentanu gradualmente da <0,1% à 12,5-45,9% cù a progressione di a corrosione. In cuntrastu, l'abbundanze relative di Desulfobacterota aumentanu gradualmente da <0,1% à 12,5-45,9% cù a progressione di a corrosione. Напротив, относительное содержание Desulfobacterota постепенно увеличивается с <0,1% до 12,5-45,9% порамер пораме коррозии. In cuntrastu, l'abbundanza relativa di Desulfobacterota aumenta gradualmente da <0,1% à 12,5-45,9% à misura chì a corrosione progredisce.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% поим 45,9% постепенно коррозии. In cuntrastu, l'abbundanza relativa di Desulfobacillus hè aumentata gradualmente da <0,1% à 12,5-45,9% cù u prugressu di a corrosione.Cusì, à misura chì a currusione prugressava, Proteobactereira hè stata rimpiazzata da Desulfobacterota.
In cuntrastu, i biofilm nantu à l'acciaiu inox micca currudu cuntenenu e listesse proporzioni di batteri diversi. 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%) è Chloroflexi (2,1-8,8%). Hè statu trovu chì a proporzione di Nitrospirota in i campioni d'acciaiu inox hè aumentata gradualmente (Fig. 6). Quessi rapporti sò simili à quelli in i campioni di sedimenti, ciò chì currisponde à u graficu PCoA mostratu in a Fig. 5a.
In i campioni d'acciaiu chì cuntenenu 9% Cr, sò stati osservati dui tipi di cumunità microbiche: e cumunità microbiche di 1 mese è 6 mesi eranu simili à quelle in i campioni di sedimenti di fondu, mentre chì a proporzione di proteobatteri in i campioni di corrosione 3, 14 è 22 hè aumentata significativamente. mesi Inoltre, queste duie cumunità microbiche in i campioni d'acciaiu à 9% Cr currispundianu à gruppi divisi in u graficu PCoA mostratu in Fig. 5c.
À u livellu di u genaru, sò stati osservati >2000 OTU chì cuntenenu batteri è archea micca assignati. À u livellu di u genaru, sò stati osservati >2000 OTU chì cuntenenu batteri è archea micca assignati.À u livellu di u genaru, sò stati osservati più di 2000 OTU chì cuntenenu batteri è archea micca identificati.À u livellu di u genaru, sò stati osservati più di 2000 OTU chì cuntenenu batteri è archea micca specificati. Frà elli, ci simu cuncentrati nantu à 10 OTU cù una pupulazione alta in ogni campione. Questu copre 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% è 21,8-45,1% in ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395, acciai 1%, 2,25% è 9% Cr è acciai inossidabili Type 316 è -304.
Un cuntenutu relativamente altu di monoliti declorinati cù proprietà ossidanti di Fe(II) hè statu osservatu in campioni di corrosione cum'è ASTM A179, ASTM A109 Temp No. 4/5, ASTM A179, ASTM A395 è acciai cù 1% è 2,25% Cr. fase iniziale di corrosione (1 mese è 3 mesi, Fig. 7c-h). A proporzione di Dechloromonas hè diminuita cù u tempu, ciò chì currisponde à a diminuzione di Proteobacteria (Fig. 6). Inoltre, e proporzioni di Dechloromonas in i biofilm nantu à i campioni micca currusi sò <1%. Inoltre, e proporzioni di Dechloromonas in i biofilm nantu à i campioni micca currusi sò <1%. Кроме того, доля Dechloromonas в биопленках на некорродированных образцах составляет <1%. Inoltre, a proporzione di Dechloromonas in biofilm nantu à campioni micca corrosi hè <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% Кроме того, доля Dechloromonas в биопленке некорродированных образцов была <1%. Inoltre, a proporzione di Dechloromonas in u biofilm di campioni micca currusi era <1%.Dunque, trà i prudutti di corrosione, Dechloromonas hè significativamente arricchitu in una fase iniziale di corrosione.
In cuntrastu, in ASTM A179, ASTM A109 temperatu #4/5, ASTM A179, ASTM A395 è acciai cù 1% è 2,25% Cr, a pruporzione di spezie SRB Desulfovibrio hè finalmente aumentata dopu à 14 è 22 mesi (Fig. 7c-h). U desulfofibrion era assai bassu o micca rilevatu in e prime fasi di a corrosione, in i campioni d'acqua (Fig. 7a, b) è in i biofilm micca corrosi (Fig. 7j, j). Questu suggerisce fortemente chì Desulfovibrio preferisce l'ambiente di i prudutti di corrosione furmati, ancu s'elli ùn influenzanu micca a corrosione in e prime fasi di a corrosione.
I batteri chì riducenu u Fe(III) (RRB), cum'è Geobacter è Geothrix, sò stati trovati in i prudutti di corrosione à e tappe medie di a corrosione (6 è 14 mesi), ma a pruporzione di e tappe tardive (22 mesi) di a corrosione hè più alta in elli. relativamente bassa (Fig. 7c, eh). U genaru Sideroxydans cù e proprietà di ossidazione di Fe(II) hà mostratu un cumpurtamentu simile (Fig. 7f), dunque a pruporzione di FeOB, IRB è SRB era solu più alta in i campioni corrosi. Questu suggerisce fortemente chì i cambiamenti in queste cumunità microbiche sò assuciati à a progressione di a corrosione.
In l'acciaiu cù 9% Cr currudu dopu à 3, 14 è 22 mesi, hè stata osservata una proporzione più alta di membri di a famiglia Beggiatoacea (8,5-19,6%), chì ponu mustrà proprietà ossidanti di u zolfu, è sò stati osservati sideroxidani (8,4-13,7%) (Fig. 1). 7i) Inoltre, Thiomonas, una batteria ossidante di u zolfu (SOB), hè stata trovata in numeri più alti (3,4% è 8,8%) à 3 è 14 mesi. In cuntrastu, i batteri chì riducenu i nitrati Nitrospira (12,9%) sò stati osservati in campioni senza corrosione di 6 mesi. Una proporzione aumentata di Nitrospira hè stata ancu osservata in biofilm nantu à l'acciaiu inox dopu l'immersione (Fig. 7j,k). Cusì, e cumunità microbiche di l'acciaii à 9% Cr senza corrosione di 1 è 6 mesi eranu simili à quelle in i biofilm d'acciaiu inox. Inoltre, e cumunità microbiche di l'acciaiu à 9% Cr corrosu à 3, 14 è 22 mesi differianu da i prudutti di corrosione di l'acciaii à u carbone è à bassu cromu è di a ghisa.
U sviluppu di a corrosione hè generalmente più lentu in acqua dolce chè in acqua di mare perchè a cuncentrazione di ioni cloruri affetta a corrosione di u metallu. Tuttavia, certi acciai inossidabili ponu corrodersi in ambienti d'acqua dolce38,39. Inoltre, u MIC hè statu inizialmente suspettatu postu chì u materiale corrosu era statu osservatu prima in a piscina d'acqua dolce aduprata in questu studiu. In studii d'immersione à longu andà, sò state osservate varie forme di corrosione, trè tippi di cumunità microbiche è un cambiamentu in e cumunità microbiche in i prudutti di corrosione.
U mezu d'acqua dolce utilizatu in questu studiu hè un serbatu chjusu per l'acqua tecnica prelevata da un fiume cù una cumpusizione chimica relativamente stabile è un cambiamentu stagionale di a temperatura di l'acqua chì varieghja da 9 à 23 °C. Dunque, e fluttuazioni stagionali di e cumunità microbiche in i campioni d'acqua ponu esse assuciate à cambiamenti di temperatura. Inoltre, a cumunità microbica in l'acqua di a piscina era un pocu diversa da quella in l'acqua d'entrata (Fig. 5b). L'acqua in a piscina hè constantemente rimpiazzata per via di u traboccu. Di cunsiguenza, l'OD hè restatu à ~8,2 ppm ancu à prufundità intermedie trà a superficia di u bacinu è u fondu. À u cuntrariu, l'ambiente di u sedimentu duveria esse anaerobicu, postu chì si deposita è ferma in u fondu di u reservoir, è a flora microbica in questu (cum'è CRP) duveria ancu differisce da a flora microbica in l'acqua (Fig. 6). Siccomu i cuponi in a piscina eranu più luntani da i sedimenti, sò stati esposti à l'acqua dolce solu durante i studii d'immersione in cundizioni aerobiche.
A currusione generale si verifica in l'acciaio à u carbone, l'acciaio à bassu cuntenutu di cromu è a ghisa in ambienti d'acqua dolce (Figura 1) perchè questi materiali ùn sò micca resistenti à a currusione. Tuttavia, a velocità di currusione (0,13 mm annu-1) in cundizioni abiotiche d'acqua dolce era più alta chè in studii precedenti40 (0,04 mm annu-1) è era paragunabile à a velocità di currusione (0,02-0,76 mm annu-1) in presenza di microrganismi 1) Simile à e cundizioni d'acqua dolce40,41,42. Questa velocità di currusione accelerata hè una caratteristica di u MIC.
Inoltre, dopu à 22 mesi d'immersione, hè stata osservata una corrosione lucalizzata in parechji metalli sottu à i prudutti di corrosione (Fig. 3). In particulare, a velocità di corrosione lucalizzata osservata in ASTM A179 hè circa cinque volte più veloce di a corrosione generale. Questa forma insolita di corrosione è a velocità di corrosione accelerata hè stata ancu osservata in a corrosione chì si verifica nantu à u listessu ughjettu. Cusì, l'immersione realizata in questu studiu riflette a corrosione in pratica.
Trà i metalli studiati, l'acciaiu 9% Cr hà mostratu a corrosione più severa, cù una prufundità di corrosione di > 1,2 mm, chì hè probabilmente MIC per via di a corrosione accelerata è di a forma anormale di corrosione. Trà i metalli studiati, l'acciaiu 9% Cr hà mostratu a corrosione più severa, cù una prufundità di corrosione di > 1,2 mm, chì hè probabilmente MIC per via di a corrosione accelerata è di a forma anormale di corrosione. Среди исследованных металлов сталь с 9% Cr показала наиболее сильную коррозию с глуби с глуби, мор 1, 1 что, вероятно, является МИК из-за ускоренной коррозии и аномальной формы коррозии. Trà i metalli esaminati, l'acciaiu cù 9% Cr hà mostratu a corrosione più severa cù una prufundità di corrosione > 1,2 mm, chì hè probabilmente u MIC per via di a corrosione accelerata è di una forma anormale di corrosione.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，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 Среди исследованных металлов наиболее сильно корродировала сталь с 9% Cr, с глубиной кор, с глубиной корродировала сталь всего, МИК из-за ускоренных è аномальных форм коррозии. Trà i metalli studiati, l'acciaiu cù 9% Cr s'hè corrosu u più severamente, cù una prufundità di corrosione di > 1,2 mm, assai prubabilmente MIC per via di forme accelerate è anomale di corrosione.Siccomu l'acciaiu à 9% Cr hè adupratu in applicazioni à alta temperatura, u so cumpurtamentu di corrosione hè statu studiatu prima43,44 ma nisuna MIC hè stata signalata prima per questu metallu. Siccomu numerosi microorganismi, eccettu per l'ipertermofili, sò inattivi in ​​un ambiente à alta temperatura (> 100 °C), a MIC in l'acciaiu à 9% Cr pò esse trascurata in tali casi. Siccomu numerosi microorganismi, eccettu per l'ipertermofili, sò inattivi in ​​un ambiente à alta temperatura (> 100 °C), a MIC in l'acciaiu à 9% Cr pò esse trascurata in tali casi. Поскольку многие микроорганизмы, за исключением гипертермофилов, неактивны в высоктивны высокотемпед 10> °С), МИК в стали с 9% Cr в таких случаях можно не учитывать. Siccomu parechji microorganismi, à l'eccezzione di l'ipertermofili, sò inattivi in ​​un ambiente à alta temperatura (> 100 ° C), u MIC in l'acciaiu cù 9% Cr pò esse trascuratu in tali casi.由于除超嗜热菌外，许多微生物在高温环境(>100 °C)中不活跃，因此在这种情况下可以忽略9% Cr 钢中的MIC。 9% Cr (>100 °C) Поскольку многие микроорганизмы, кроме гипертермофилов, не проявляют активности в высонерхатермофилов (>100 °С), МПК в стали с 9% Cr в данном случае можно не учитывать. Siccomu parechji microorganismi, eccettu per l'ipertermofili, ùn mostranu micca attività in ambienti à alta temperatura (> 100 °C), a MIC in l'acciaiu cù 9% Cr pò esse trascurata in questu casu.Tuttavia, quandu l'acciaiu à 9% Cr hè adupratu in un ambiente à temperatura media, devenu esse prese diverse misure per riduce u MIC.
Diverse cumunità microbiche è i so cambiamenti sò stati osservati in depositi di materiale micca currudu è in prudutti di currusione in biofilms paragunati à l'acqua, in più di a currusione accelerata (Fig. 5-7), ciò chì suggerisce fortemente chì sta currusione hè un microfonu. Ramirez et al.13 riportanu una transizione in 3 tappe (FeOB => SRB/IRB = > SOB) in un ecosistema microbianu marinu per più di 6 mesi, induve u sulfuru d'idrogenu pruduttu da SRB arricchitu secundariamente pò infine cuntribuisce à l'arricchimentu di SOB. Ramirez et al.13 segnalanu una transizione in 3 tappe (FeOB => SRB/IRB => SOB) in un ecosistema microbianu marinu per più di 6 mesi, quandu u sulfuru d'idrogenu pruduttu da SRB arricchitu secundariamente pò infine cuntribuisce à l'arricchimentu di SOB. Ramirez et al.13 сообщают о трехэтапном переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме экосистеме в систеч в вестеме в в морской микробной переходе когда сероводород, образующийся при вторичном обогащении SRB, может, наконец, способстововобставо SOB. Ramirez et al.13 riportanu una transizione in trè tappe (FeOB => SRB/IRB => SOB) in l'ecosistema microbianu marinu annantu à un periodu di 6 mesi, induve u sulfuru d'idrogenu generatu da l'arricchimentu secundariu di SRB pò infine cuntribuisce à l'arricchimentu di 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 => 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 中 嚄 个 转 海洋转变 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 srb) ， 其中 srb硫化氢 可能 最终 有助于 sob 的富集。 Ramirez et al.13 сообщили о трехступенчатом переходе (FeOB => SRB/IRB => SOB) в морской микробной экосистеме экосистеме 6 месяцев, в котором сероводород, образующийся в результате вторичного обогащения SRB, месяцев в результате вторичного обогащения SRB, месяцев способствовать обогащению SOB. Ramirez et al.13 anu signalatu una transizione in trè tappe (FeOB => SRB/IRB => SOB) in l'ecosistema microbianu marinu annantu à un periodu di 6 mesi, in a quale u sulfuru d'idrogenu pruduttu da l'arricchimentu secundariu di SRB pò eventualmente cuntribuisce à l'arricchimentu di SOB.McBeth è Emerson36 anu signalatu un arricchimentu primariu in FeOB. In listessu modu, l'arricchimentu di FeOB durante a fase iniziale di corrosione hè osservatu in questu studiu, ma i cambiamenti microbici cù a progressione di a corrosione osservati in l'acciai à u carbone è à 1% è 2,25% Cr è in a ghisa per più di 22 mesi sò FeOB => IRB = > SRB (Fig. 7 è 8). In listessu modu, l'arricchimentu di FeOB durante a fase iniziale di corrosione hè osservatu in questu studiu, ma i cambiamenti microbici cù a progressione di a corrosione osservati in l'acciai à u carbone è à 1% è 2,25% Cr è in a ghisa per più di 22 mesi sò FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 è 8). Точно так же в этом исследовании наблюдается обогащение FeOB на ранней стадии коррози коррозини, нозик изменения по мере прогрессирования коррозии, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr суг сталч в углеродистых течение 22 месяцев, представляют собой FeOB => IRB => SRB (рис. 7 и 8). In listessu modu, in questu studiu si osserva un arricchimentu in FeOB in una fase iniziale di a corrosione, ma i cambiamenti microbici à misura chì a corrosione progredisce, osservati in l'acciai à u carbone è à 1% è 2,25% Cr è in a ghisa per 22 mesi, sò FeOB => IRB => SRB (Figure 7 è 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 钻2.25% Cr 钢2越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 和 1% Cr 2.25% 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）。 Аналогичным образом, в этом исследовании наблюдалось обогащение FeOB на ранних стадиря,хзокирях микробиологические изменения, наблюдаемые в углеродистых и 1% и 2,25% Cr сталях и чунтеч 2 чунтеч 2 месяцев, были FeOB => IRB => SRB (рис. 7 и 8). In listessu modu, l'arricchimentu di FeOB in e prime fasi di a currusione hè statu osservatu in questu studiu, ma i cambiamenti microbiologichi osservati in l'acciai à u carbone è à 1% è 2,25% Cr è in a ghisa in 22 mesi eranu FeOB => IRB => SRB (Fig. 7 è 8).I SRB si ponu accumulà facilmente in ambienti d'acqua marina per via di l'alte concentrazioni di ioni sulfatu, ma u so arricchimentu in ambienti d'acqua dolce hè ritardatu da basse concentrazioni di ioni sulfatu. L'arricchimentu di SRB in acqua marina hè statu spessu signalatu10,12,45.
a Carboniu organicu è azotu via u metabolismu energeticu dipendente da Fe(II) cù ossidu di ferru (cellule rosse [Dechloromonas sp.] è verdi [Sideroxydans sp.]) è batteri chì riducenu u Fe(III) (cellule grigie [Geothrix sp. è Geobacter sp.]) in una fase iniziale di corrosione, dopu i batteri anaerobici chì riducenu u sulfatu (SRP) è i microrganismi eterotrofi arricchiscenu a fase matura di corrosione cunsumandu a materia organica accumulata. b Cambiamenti in e cumunità microbiche nantu à i metalli resistenti à a corrosione. E cellule violette, blu, gialle è bianche rapprisentanu i batteri di e famiglie Comamonadaceae, Nitrospira sp., Beggiatoacea è altre, rispettivamente.
In quantu à i cambiamenti in a cumunità microbiana è u pussibule arricchimentu di SRB, FeOB hè criticu in a fase iniziale di a corrosione, è Dechloromonas pò ottene a so energia di crescita da l'ossidazione di Fe(II). I microorganismi ponu sopravvive in mezi chì cuntenenu elementi traccia, ma ùn cresceranu micca esponenzialmente. Tuttavia, a piscina di immersione utilizata in questu studiu hè un bacinu di sfogu, cù un afflussu di 20 m3/h, chì furnisce continuamente elementi traccia chì cuntenenu ioni inorganici. In e prime fasi di a corrosione, l'ioni ferrosi sò liberati da l'acciaiu à u carbone è a ghisa, è i FeOB (cum'è Dechloromonas) li utilizanu cum'è fonte d'energia. Tracce di carbone, fosfatu è azotu necessarie per a crescita cellulare devenu esse presenti in l'acqua di prucessu in forma di sustanzi organichi è inorganici. Dunque, in questu ambiente d'acqua dolce, FeOB hè inizialmente arricchitu nantu à superfici metalliche cum'è l'acciaiu à u carbone è a ghisa. Successivamente, l'IRB ponu cresce è aduprà materia organica è ossidi di ferru cum'è fonti d'energia è accettori di elettroni terminali, rispettivamente. In i prudutti di corrosione maturi, devenu esse create cundizioni anaerobiche arricchite cù azotu per via di u metabolismu di FeOB è IRB. Dunque, SRB pò cresce rapidamente è rimpiazzà FeOB è IRB (Fig. 8a).
Recentemente, Tang et al. anu signalatu a currusione di l'acciaiu inox da Geobacter ferroreducens in ambienti d'acqua dolce per via di u trasferimentu direttu di elettroni da u ferru à i microbi46. Cunsiderendu EMIC, u cuntributu di i microorganismi cù proprietà EET hè criticu. SRB, FeOB è IRB sò e principali spezie microbiche in i prudutti di currusione in questu studiu, chì devenu avè caratteristiche EET. Dunque, questi microorganismi elettrochimicamente attivi ponu cuntribuisce à a currusione per via di EET, è a cumpusizione di a so cumunità cambia sottu l'influenza di varie spezie ioniche mentre i prudutti di currusione si formanu. À u cuntrariu, a cumunità microbica in l'acciaiu cù 9% Cr differia da altri acciai (Fig. 8b). Dopu à 14 mesi, in più di l'arricchimentu cù FeOB, cum'è Sideroxydans, SOB47Beggiatoacea è Thiomonas sò stati ancu arricchiti (Fig. 7i). Questu cambiamentu hè marcatamente differente da quellu di altri materiali currusivi, cum'è l'acciaiu à u carbonu, è pò esse influenzatu da ioni ricchi di cromu dissolti durante a currusione. In particulare, Thiomonas ùn hà micca solu proprietà ossidanti di u zolfu, ma ancu proprietà ossidanti di Fe(II), un sistema EET è tolleranza à i metalli pesanti48,49. Puderanu esse arricchiti per via di l'attività ossidativa di Fe(II) è/o di u cunsumu direttu di elettroni metallichi. In un studiu precedente, hè stata osservata una abbundanza relativamente alta di Beggiatoacea in biofilm nantu à Cu utilizendu un sistema di monitoraghju di biofilm discontinuu, chì suggerisce chì sti batteri possinu esse resistenti à i metalli tossichi cum'è Cu è Cr. Tuttavia, a fonte d'energia necessaria à Beggiatoacea per cresce in questu ambiente hè scunnisciuta.
Stu studiu riporta cambiamenti in e cumunità microbiche durante a currusione in ambienti d'acqua dolce. In u listessu ambiente, e cumunità microbiche differianu in u tipu di metallu. Inoltre, i nostri risultati cunfermanu l'impurtanza di FeOB in e prime fasi di a currusione, postu chì u metabolismu energeticu microbicu dipendente da u ferru prumove a furmazione di un ambiente riccu di nutrienti favuritu da altri microorganismi cum'è SRB. Per riduce a MIC in ambienti d'acqua dolce, l'arricchimentu di FeOB è IRB deve esse limitatu.
Nove metalli sò stati aduprati in questu studiu è trasfurmati in blocchi di 50 × 20 × 1–5 mm (spessore per l'acciaio ASTM 395 è 1%, 2,25% è 9% Cr: 5 mm; spessore per ASTM A283 è ASTM A179: 3 mm). mm; ASTM A109 Temper 4/5 è Acciaio Inox Type 304 è 316, spessore: 1 mm), cù dui fori di 4 mm. L'acciai à u cromu sò stati lucidati cù carta vetrata è l'altri metalli sò stati lucidati cù carta vetrata à grana 600 prima di l'immersione. Tutti i campioni sò stati sonicati cù etanolu à 99,5%, asciugati è pesati. Deci campioni di ogni metallu sò stati aduprati per u calculu di a velocità di corrosione è l'analisi di u microbioma. Ogni campione hè statu fissatu à scala cù aste è distanziatori in PTFE (φ 5 × 30 mm, Figura Supplementare 2).
A piscina hà un vulume di 1100 metri cubi è una prufundità di circa 4 metri. L'afflussu d'acqua era di 20 m3 h-1, u straripamentu hè statu liberatu, è a qualità di l'acqua ùn hà micca fluttuatu stagionalmente (Figura Supplementare 3). A scala di campionamentu hè calata nantu à un filu d'acciaiu di 3 m suspesu in u centru di u serbatu. Dui gruppi di scale sò stati rimossi da a piscina à 1, 3, 6, 14 è 22 mesi. Campioni da una scala sò stati aduprati per misurà a perdita di pesu è calculà i tassi di corrosione, mentre chì campioni da un'altra scala sò stati aduprati per l'analisi di u microbioma. L'ossigenu dissoltu in u serbatu d'immersione hè statu misuratu vicinu à a superficia è à u fondu, è ancu in u centru, aduprendu un sensore d'ossigenu dissoltu (InPro6860i, Mettler Toledo, Columbus, Ohio, USA).
I prudutti di currusione è i biofilm nantu à i campioni sò stati eliminati raschjendu cù un raschietto di plastica o asciugandu cù un tampone di cuttone, è dopu puliti in etanolu à 99,5% aduprendu un bagnu à ultrasoni. I campioni sò stati dopu immersi in a suluzione di Clark in cunfurmità cù ASTM G1-0351. Tutti i campioni sò stati pesati dopu chì l'asciugatura hè stata cumpletata. Calcule u tassu di currusione (mm/annu) per ogni campione aduprendu a seguente formula:
induve K hè una custante (8,76 × 104), T hè u tempu d'esposizione (h), A hè a superficia tutale (cm2), W hè a perdita di massa (g), D hè a densità (g cm–3).
Dopu avè pesatu i campioni, sò state ottenute immagini 3D di parechji campioni aduprendu un microscopiu laser di misurazione 3D (LEXT OLS4000, Olympus, Tokyo, Giappone).