Бетон является самым используемым строительным материалом в мире и биологически экстремальной средой, микробиом которой состоит из бактерий, которые, вероятно, происходят из материалов-предшественников бетона, аэрозолей и осадков окружающей среды.
Эти микроорганизмы, хотя они и попадают из различных материалов, подвергаются высыханию, нагреванию, голоданию, высокой солености и очень высокому pH. Микроорганизмы, которые выживают и даже процветают в этих условиях, потенциально могут либо разрушать бетон, либо способствовать его восстановлению.
Микробам внутри бетона, из которого построены здания или дороги, уделяется мало внимания, несмотря на их повсеместное распространение и способность взаимодействовать с бетоном. Поскольку бетон представляет собой композитный материал, имеющий свои собственные микробные сообщества, мы предположили, что микробные сообщества бетона отражают сообщества компонентов бетона и что эти сообщества изменяются по мере старения бетона.
В данной работе мы использовали исследование 16S-ампликонов, чтобы показать, как микробные сообщества изменяются в течение 2 лет выветривания на открытом воздухе в двух комплектах бетонных цилиндров, один из которых подвержен разрушающей бетон щелочно-кремнеземистой реакции (ASR), а в другом риск ASR снижен. После идентификации и удаления таксонов, которые, вероятно, были лабораторными или реагентными контаминантами, мы обнаружили, что исходные материалы, особенно крупный заполнитель (гравий), были вероятным источником от ∼50 до 60% бактерий, наблюдаемых в первых цилиндрах из каждого комплекта.
В целом, разнообразие сообществ уменьшалось в течение 2 лет, с временным увеличением разнообразия в более теплые летние месяцы. Мы обнаружили, что большая часть микробиома бетона состояла из Proteobacteria, Firmicutes и Actinobacteria, хотя состав сообщества менялся сезонно и в течение нескольких лет, и на него, вероятно, влияли экологические осадки. Хотя в целом состав сообществ двух комплектов существенно не отличался, несколько таксонов, включая Arcobacter, Modestobacter, Salinicoccus, Rheinheimera, Lawsonella и Bryobacter, оказались ассоциированными с ASR.
Таким образом, понимание того, какие микроорганизмы выживают в бетоне, в каких условиях и как долго, имеет потенциальные последствия для биовосстановления бетона. Кроме того, методологические схемы анализа микробных сообществ бетона могут быть применены к бетону различных конструкций или с различными типами повреждений для выявления видов биоиндикаторов, которые могут быть использованы для мониторинга состояния конструкций и прогнозирования срока службы.
