Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik. İstifadə etdiyiniz brauzer versiyasında CSS dəstəyi məhduddur. Ən yaxşı təcrübə üçün yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyinizi (və ya Internet Explorer-də uyğunluq rejimini söndürməyinizi) tövsiyə edirik. Bu vaxt ərzində davamlı dəstəyi təmin etmək üçün saytı stillər və JavaScript olmadan göstərəcəyik.
Sui-Chongqing dəmir yolu yamacını tədqiqat obyekti kimi götürdükdə, torpağın müqaviməti, torpağın elektrokimyası (korroziya potensialı, oksidləşmə-reduksiya potensialı, potensial qradiyent və pH), torpaq anionları (ümumi həll olan duzlar, Cl-, SO42- və) və torpağın qidalanması. (Nəmlik miqdarı, üzvi maddə, ümumi azot, qələvi-hidroliz edilmiş azot, mövcud fosfor, mövcud kalium) Müxtəlif yamaclarda korroziya dərəcəsi süni torpağın fərdi göstəricilərinə və hərtərəfli göstəricilərinə görə qiymətləndirilir. Digər amillərlə müqayisədə su yamac qoruyucu torunun korroziyasına ən böyük təsir göstərir, ardınca anion miqdarı gəlir. Ümumi həll olan duz yamac qoruyucu torunun korroziyasına orta dərəcədə təsir göstərir və azan cərəyan yamac qoruyucu torunun korroziyasına orta dərəcədə təsir göstərir. Torpaq nümunələrinin korroziya dərəcəsi hərtərəfli qiymətləndirilmiş və yuxarı yamacda korroziya orta dərəcədə, orta və aşağı yamaclarda isə korroziya güclü olmuşdur. Torpaqdakı üzvi maddə potensial qradiyentlə əhəmiyyətli dərəcədə korrelyasiya olunmuşdur. Mövcud azot, mövcud kalium və mövcud fosfor anionlarla əhəmiyyətli dərəcədə korrelyasiya olunmuşdur. Torpaq qida maddələrinin paylanması dolayı yolla yamacla bağlıdır. tip.
Dəmir yolları, magistral yollar və su mühafizəsi qurğuları tikilərkən dağ açılışları çox vaxt qaçılmaz olur. Cənub-qərbdəki dağlar səbəbindən Çinin dəmir yolu tikintisi dağın çoxlu qazılmasını tələb edir. Bu, orijinal torpaq və bitki örtüyünü məhv edir və açıq qayalı yamaclar yaradır. Bu vəziyyət sürüşmələrə və torpaq eroziyasına səbəb olur və beləliklə, dəmir yolu nəqliyyatının təhlükəsizliyini təhdid edir. Sürüşmələr, xüsusən də 12 may 2008-ci il tarixində baş verən Vençuan zəlzələsindən sonra yol hərəkəti üçün pisdir. Sürüşmələr geniş yayılmış və ciddi zəlzələ fəlakətinə çevrilib1. 2008-ci ildə Siçuan əyalətində 4243 kilometr uzunluğunda əsas magistral yolların qiymətləndirilməsində yol yataqlarında və yamacların istinad divarlarında 1736 şiddətli zəlzələ fəlakəti baş vermişdir ki, bu da qiymətləndirmənin ümumi uzunluğunun 39,76%-ni təşkil etmişdir. Yol zədələnməsindən yaranan birbaşa iqtisadi itkilər 58 milyard yuanı keçib 2,3. Qlobal nümunələr göstərir ki, zəlzələdən sonrakı geotəhlükələr ən azı 10 il (Tayvan zəlzələsi) və hətta 40-50 ilə qədər davam edə bilər (Yaponiyada Kanto zəlzələsi) 4,5. Qradient zəlzələ təhlükəsinə təsir edən əsas amildir 6,7. Buna görə də yolun yamacını qorumaq və onun sabitliyini gücləndirmək lazımdır. Bitkilər yamacın qorunmasında və ekoloji landşaftın bərpasında əvəzolunmaz rol oynayır 8. Adi torpaq yamacları ilə müqayisədə qaya yamaclarında üzvi maddələr, azot, fosfor və kalium kimi qida maddələrinin toplanması olmur və bitki örtüyünün böyüməsi üçün lazım olan torpaq mühiti yoxdur. Böyük yamac və yağış eroziyası kimi amillərə görə yamac torpağı asanlıqla itirilir. Yamac mühiti sərtdir, lazımi şərait yoxdur Bitki böyüməsi üçün və yamac torpağında dəstəkləyici sabitlik yoxdur9. Yamacı qorumaq üçün torpağı örtmək üçün əsas materialla yamac çiləmə üsulu, ölkəmdə geniş istifadə olunan yamac ekoloji bərpa texnologiyasıdır. Çiləmə üçün istifadə olunan süni torpaq müəyyən nisbətdə əzilmiş daş, əkin sahəsi torpağı, saman, mürəkkəb gübrə, su saxlayan maddə və yapışdırıcıdan (adətən istifadə olunan yapışdırıcılara Portland sementi, üzvi yapışqan və asfalt emulsifikatoru daxildir) ibarətdir. Texniki proses belədir: əvvəlcə qayanın üzərinə tikanlı məftil çəkilir, sonra tikanlı məftil pərçimlər və anker boltları ilə bərkidilir və nəhayət, xüsusi çiləyici ilə yamacda toxum olan süni torpağı çiləyir. Tam sinklənmiş 14 nömrəli romb formalı metal tor əsasən istifadə olunur, mesh standartı 5 sm × 5 sm və diametri 2 mm-dir. Metal tor torpaq matrisinin qaya səthində davamlı monolit lövhə əmələ gətirməsinə imkan verir. Metal tor torpaqda korroziyaya uğrayacaq, çünki torpaq özü elektrolitdir və korroziya dərəcəsi torpağın xüsusiyyətlərindən asılıdır. Torpaq korroziya amillərinin qiymətləndirilməsi torpaq tərəfindən törədilən metal tor eroziyasını qiymətləndirmək və sürüşmə təhlükələrini aradan qaldırmaq üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir.
Bitki köklərinin yamacın sabitləşməsində və eroziyaya nəzarətdə mühüm rol oynadığına inanılır10,11,12,13,14. Yamacları dayaz sürüşmələrə qarşı sabitləşdirmək üçün bitki örtüyündən istifadə etmək olar, çünki bitki kökləri torpaqları bərkidərək sürüşmələrin qarşısını ala bilər15,16,17. Ağaclı bitkilər, xüsusən də ağaclar, dayaz sürüşmələrin qarşısını almağa kömək edir18. Torpaqda möhkəmləndirici dayaqlar kimi çıxış edən bitkilərin şaquli və yan kök sistemləri tərəfindən əmələ gələn möhkəm qoruyucu quruluş. Kök arxitekturası nümunələrinin inkişafı genlər tərəfindən idarə olunur və torpaq mühiti bu proseslərdə həlledici rol oynayır. Metallara qarşı korroziya torpaq mühitindən asılı olaraq dəyişir20. Torpaqda metalların korroziya dərəcəsi kifayət qədər sürətli həll olmaqdan əhəmiyyətsiz təsirə qədər dəyişə bilər21. Süni torpaq həqiqi "torpaqdan" çox fərqlidir. Təbii torpaqların əmələ gəlməsi on milyonlarla il ərzində xarici mühitlə müxtəlif orqanizmlər arasında qarşılıqlı təsirlərin nəticəsidir22,23,24. Ağaclı bitkilər sabit kök sistemi və ekosistem yaratmazdan əvvəl, qaya yamacı və süni torpaqla birləşən metal torun təhlükəsiz şəkildə fəaliyyət göstərib-göstərməməsi təbii iqtisadiyyatın inkişafı, həyatın təhlükəsizliyi ilə birbaşa əlaqəlidir. və ekoloji mühitin yaxşılaşdırılması.
Lakin metalların korroziyası böyük itkilərə səbəb ola bilər. 1980-ci illərin əvvəllərində Çində kimya maşınqayırması və digər sənaye sahələri üzrə aparılan bir araşdırmaya görə, metal korroziyasından qaynaqlanan itkilər ümumi məhsul dəyərinin 4%-ni təşkil etmişdir. Buna görə də, korroziya mexanizmini öyrənmək və iqtisadi tikinti üçün qoruyucu tədbirlər görmək böyük əhəmiyyət kəsb edir. Torpaq qazların, mayelərin, bərk maddələrin və mikroorqanizmlərin mürəkkəb bir sistemidir. Mikrob metabolitləri materialları korroziya edə bilər və azmış cərəyanlar da korroziyaya səbəb ola bilər. Buna görə də, torpağa basdırılmış metalların korroziyasının qarşısını almaq vacibdir. Hazırda basdırılmış metal korroziyası üzrə tədqiqatlar əsasən (1) basdırılmış metal korroziyasına təsir edən amillərə25; (2) metalın mühafizəsi metodlarına26,27; (3) metalın korroziya dərəcəsini qiymətləndirmə metodlarına28; Müxtəlif mühitlərdə korroziyaya yönəlmişdir. Lakin, tədqiqatdakı bütün torpaqlar təbii idi və kifayət qədər torpaq əmələ gəlmə proseslərinə məruz qalmışdı. Lakin, dəmir yolu qayalarının yamaclarının süni torpaq eroziyası barədə heç bir məlumat yoxdur.
Digər korroziyaedici mühitlərlə müqayisədə süni torpaq mayelik, heterojenlik, mövsümilik və regionallıq xüsusiyyətlərinə malikdir. Süni torpaqlarda metal korroziyası metallar və süni torpaqlar arasındakı elektrokimyəvi qarşılıqlı təsirlərdən qaynaqlanır. Fitri amillərlə yanaşı, metal korroziyasının sürəti ətraf mühitdən də asılıdır. Metal korroziyasına fərdi və ya kombinasiya şəklində müxtəlif amillər təsir göstərir, məsələn, nəmlik miqdarı, oksigen miqdarı, ümumi həll olan duz miqdarı, anion və metal ion miqdarı, pH, torpaq mikrobları30,31,32.
30 illik təcrübədə qayalı yamaclarda süni torpaqların necə daimi qorunması məsələsi problem olmuşdur33. Torpaq eroziyası səbəbindən 10 illik əl baxımından sonra bəzi yamaclarda kollar və ya ağaclar böyüyə bilmir. Metal torun səthindəki çirk bəzi yerlərdə yuyulub gedib. Korroziya səbəbindən bəzi metal torlar çatlayıb və yuxarıdakı və altındakı bütün torpaqları itirib (Şəkil 1). Hazırda dəmir yolu yamacının korroziyası üzrə tədqiqatlar əsasən dəmir yolu yarımstansiyasının torpaqlama şəbəkəsinin korroziyasına, yüngül dəmir yolu tərəfindən yaranan azmış cərəyan korroziyasına və dəmir yolu körpülərinin, relslərin və digər nəqliyyat vasitələrinin korroziyasına yönəlib34,3536. Dəmir yolu yamacının mühafizə metal torunun korroziyası barədə heç bir məlumat verilməyib. Bu məqalədə Suiyu Dəmir Yolunun cənub-qərb qaya yamacındakı süni torpaqların fiziki, kimyəvi və elektrokimyəvi xüsusiyyətləri araşdırılır, məqsəd torpaq xüsusiyyətlərini qiymətləndirməklə metal korroziyasını proqnozlaşdırmaq və torpaq ekosisteminin bərpası və süni bərpası üçün nəzəri və praktik əsas təmin etməkdir. Süni yamac.
Sınaq sahəsi Siçuanın təpəli ərazisində (30°32′Ş, 105°32′Ş) Suininq Dəmir Yolu Stansiyasının yaxınlığında yerləşir. Ərazi Siçuan hövzəsinin ortasında, alçaq dağlar və təpələrlə, sadə geoloji quruluşa və düz relyefə malikdir. Eroziya, kəsmə və suyun yığılması aşınmış təpəli mənzərələr yaradır. Əsas süxur əsasən əhəngdaşı, üst qatı isə əsasən bənövşəyi qum və palçıq daşından ibarətdir. Bütövlük zəifdir və süxur bloklu quruluşdur. Tədqiqat sahəsi erkən yaz, isti yay, qısa payız və gec qış mövsümi xüsusiyyətləri olan subtropik rütubətli musson iqliminə malikdir. Yağış bol, işıq və istilik ehtiyatları bol, şaxtasız dövr uzun (orta hesabla 285 gün), iqlim mülayimdir, illik orta temperatur 17,4°C, ən isti ayın (avqust) orta temperaturu 27,2°C, ən yüksək maksimum temperatur isə 39,3°C-dir. Ən soyuq ay yanvar ayıdır (orta temperatur 6,5°C), ən aşağı minimum... Havanın temperaturu -3,8°C, illik orta yağıntı miqdarı isə 920 mm-dir və əsasən iyul və avqust aylarında cəmləşir. Yaz, yay, payız və qış aylarında yağıntı miqdarı çox dəyişir. İlin hər fəslində yağıntının nisbəti müvafiq olaraq 19-21%, 51-54%, 22-24% və 4-5% təşkil edir.
Tədqiqat sahəsi 2003-cü ildə tikilmiş Yu-Sui Dəmir Yolunun yamacında təxminən 45° bir yamacdadır. 2012-ci ilin aprel ayında Suininq Dəmir Yolu Stansiyasından 1 km məsafədə cənuba baxırdı. Təbii yamac nəzarət kimi istifadə edilmişdir. Yamacın ekoloji bərpası ekoloji bərpa üçün xarici üst gübrələmə torpağı çiləmə texnologiyasından istifadə edir. Dəmir yolu yan yamacının hündürlüyünə görə yamac yuxarı, orta və aşağı yamaclara bölünə bilər (Şəkil 2). Kəsilmiş yamac süni torpağının qalınlığı təxminən 10 sm olduğundan, torpaq metal torunun korroziya məhsullarının çirklənməsinin qarşısını almaq üçün torpaq səthini 0-8 sm götürmək üçün yalnız paslanmayan polad kürəkdən istifadə edirik. Hər yamac mövqeyi üçün dörd təkrarlama təyin edildi və hər təkrarlama üçün 15-20 təsadüfi nümunə götürmə nöqtəsi təyin edildi. Hər təkrarlama S formalı xətt nümunə götürmə nöqtələrindən təsadüfi olaraq təyin olunmuş 15-20 nümunənin qarışığıdır. Onun təzə çəkisi təxminən 500 qramdır. Nümunələri emal üçün polietilen ziplock torbalarda laboratoriyaya qaytarın. Torpaq təbii şəkildə havada qurudulur, çınqıl, heyvan və bitki qalıqları seçilir, əqiq çubuğu ilə əzilir və iri hissəciklər istisna olmaqla, 20 mesh, 100 mesh neylon ələklə ələnir.
Torpağın müqaviməti Shengli Instrument Company tərəfindən istehsal olunmuş VICTOR4106 torpaqlama müqaviməti test cihazı ilə ölçüldü; torpağın müqaviməti sahədə ölçüldü; Torpağın nəmliyi qurutma üsulu ilə ölçüldü. DMP-2 portativ rəqəmsal mv/pH cihazı torpağın korroziya potensialını ölçmək üçün yüksək giriş empedansına malikdir. Potensial qradiyent və redoks potensialı DMP-2 portativ rəqəmsal mv/pH ilə təyin edildi, torpaqda ümumi həll olan duz qalıq qurutma üsulu ilə təyin edildi, torpaqda xlorid ionlarının miqdarı AgNO3 titrləmə üsulu (Mohr metodu) ilə təyin edildi, torpaq sulfatının miqdarı dolayı EDTA Titrləmə üsulu, torpaq karbonatını və bikarbonatını təyin etmək üçün ikiqat indikator titrləmə üsulu, torpaq üzvi maddələrini təyin etmək üçün kalium dixromat oksidləşmə qızdırma üsulu, torpaq qələvi hidrolizi azotunu təyin etmək üçün qələvi məhlul diffuziya üsulu, H2SO4-HClO4 həzm Mo-Sb kolorimetrik üsulu ilə təyin edildi. Torpaqdakı ümumi fosfor və torpaqdakı mövcud fosfor miqdarı Olsen metodu (ekstraktant kimi 0,05 mol/L NaHCO3 məhlulu) ilə təyin edildi və torpaqdakı ümumi kalium miqdarı natrium hidroksid birləşmə-alov fotometriyası ilə təyin edildi.
Eksperimental məlumatlar əvvəlcə sistemləşdirildi. Orta, standart sapma, birtərəfli ANOVA və insan korrelyasiya təhlili aparmaq üçün SPSS Statistics 20 istifadə edildi.
Cədvəl 1-də müxtəlif yamaclı torpaqların elektromexaniki xüsusiyyətləri, anionları və qida maddələri təqdim olunur. Müxtəlif yamacların korroziya potensialı, torpağın müqaviməti və şərq-qərb potensial qradiyenti əhəmiyyətli idi (P < 0.05). Eniş, orta yamac və təbii yamacın oksidləşmə-redoks potensialları əhəmiyyətli idi (P < 0.05). Relsə perpendikulyar olan potensial qradiyent, yəni şimal-cənub potensial qradiyenti yuxarı yamac>aşağı yamac>orta yamacdır. Torpağın pH dəyəri aşağı yamac>yuxarı>orta yamac>təbii yamac sırasında idi. Ümumi həll olan duz, təbii yamac dəmir yolu yamacından xeyli yüksək idi (P < 0.05). Üçüncü dərəcəli dəmir yolu yamac torpağının ümumi həll olan duz tərkibi 500 mq/kq-dan yuxarıdır və ümumi həll olan duz metal korroziyasına orta dərəcədə təsir göstərir. Torpaq üzvi maddələrinin tərkibi təbii yamacda ən yüksək, eniş yamacında isə ən aşağı idi (P < 0.05). Ümumi azot miqdarı orta yamacda ən yüksək, yoxuş yamacında isə ən aşağı idi; Mövcud azot miqdarı eniş və orta yamacda ən yüksək, təbii yamacda isə ən aşağı idi; dəmir yolunun yuxarı və aşağı yamaclarında ümumi azot miqdarı daha aşağı, lakin mövcud azot miqdarı daha yüksək idi. Bu, yoxuş və enişdə üzvi azot minerallaşma sürətinin sürətli olduğunu göstərir. Mövcud kalium miqdarı mövcud fosforla eynidir.
Torpağın müqaviməti elektrik keçiriciliyini göstərən bir indeks və torpağın korroziyasını qiymətləndirmək üçün əsas parametrdir. Torpağın müqavimətinə təsir edən amillərə nəmlik miqdarı, ümumi həll olan duz miqdarı, pH, torpaq teksturası, temperatur, üzvi maddələrin miqdarı, torpaq temperaturu və sıxlıq daxildir. Ümumiyyətlə, aşağı müqavimətə malik torpaqlar daha çox korroziyaya uğrayır və əksinə. Torpağın korroziyasını qiymətləndirmək üçün müqavimətdən istifadə etmək müxtəlif ölkələrdə geniş istifadə olunan bir metoddur. Cədvəl 1 hər bir indeks üçün korroziya dərəcəsi qiymətləndirmə meyarlarını göstərir37,38.
Ölkəmdəki sınaq nəticələrinə və standartlarına (Cədvəl 1) görə, torpağın korroziyaya davamlılığı yalnız torpağın müqaviməti ilə qiymətləndirilirsə, yoxuş yamacındakı torpaq yüksək dərəcədə korroziyaya davamlıdır; eniş yamacındakı torpaq orta dərəcədə korroziyaya davamlıdır; orta və təbii yamacdakı torpaq korroziyası nisbətən aşağı və zəifdir.
Yoxuş yamacının torpaq müqaviməti yamacın digər hissələrinə nisbətən xeyli aşağıdır ki, bu da yağış eroziyasından qaynaqlana bilər. Yuxarı yamacdakı üst torpaq su ilə orta yamaca axır, beləliklə, yuxarı yamacın metal yamac qoruyucu toru üst torpağa yaxın olur. Bəzi metal torlar açıq qalmış və hətta havada asılı qalmışdır (Şəkil 1). Torpağın müqaviməti yerində ölçülmüşdür; svay aralığı 3 m, svayın vurulma dərinliyi isə 15 sm-dən aşağı olmuşdur. Çılpaq metal tor və soyulmuş pas ölçmə nəticələrinə mane ola bilər. Buna görə də, torpağın korroziyasını yalnız torpaq müqaviməti indeksi ilə qiymətləndirmək etibarsızdır. Korroziyanın hərtərəfli qiymətləndirilməsində yuxarı yamacın torpaq müqaviməti nəzərə alınmır.
Yüksək nisbi rütubət səbəbindən Siçuan ərazisindəki çoxillik rütubətli hava, havaya məruz qalan metal torun torpağa basdırılmış metal tordan daha ciddi şəkildə korroziyasına səbəb olur39. Tel torun havaya məruz qalması xidmət müddətinin azalmasına səbəb ola bilər ki, bu da yoxuş torpaqlarının qeyri-sabitliyini poza bilər. Torpaq itkisi bitkilərin, xüsusən də oduncaqlı bitkilərin böyüməsini çətinləşdirə bilər. Oduncaqlı bitkilərin olmaması səbəbindən torpağı bərkitmək üçün yoxuşda kök sistemi yaratmaq çətindir. Eyni zamanda, bitki böyüməsi torpağın keyfiyyətini yaxşılaşdıra və torpaqdakı humusun miqdarını artıra bilər ki, bu da yalnız suyu saxlaya bilməz, həm də heyvanların və bitkilərin böyüməsi və çoxalması üçün yaxşı bir mühit təmin edə bilər və bununla da torpaq itkisini azaldır. Buna görə də, tikintinin erkən mərhələsində yuxarı yamacda daha çox oduncaqlı toxum əkilməli və yağış suyu ilə yuxarı yamac torpağının eroziyasını azaltmaq üçün su saxlayan maddə davamlı olaraq əlavə edilməli və qoruma üçün filmlə örtülməlidir.
Korroziya potensialı üç səviyyəli yamacda yamac qoruyucu torunun korroziyasına təsir edən mühüm amildir və yoxuş yamacına ən böyük təsir göstərir (Cədvəl 2). Normal şəraitdə korroziya potensialı müəyyən bir mühitdə çox dəyişmir. Gözəçarpan dəyişiklik azmış cərəyanlar tərəfindən yarana bilər. Azmış cərəyanlar nəqliyyat vasitələri ictimai nəqliyyat sistemindən istifadə edərkən yol yatağına və torpaq mühitinə sızan 40, 41, 42 cərəyanlarına aiddir. Nəqliyyat sisteminin inkişafı ilə ölkəmin dəmir yolu nəqliyyat sistemi genişmiqyaslı elektrikləşdirməyə nail olub və elektrikləşdirilmiş dəmir yollarından birbaşa cərəyan sızması nəticəsində basdırılmış metalların korroziyasını nəzərə almamaq olmaz. Hal-hazırda, torpaq potensial qradiyentindən torpağın azmış cərəyan pozuntularının olub-olmadığını müəyyən etmək üçün istifadə etmək olar. Səth torpağının potensial qradiyenti 0,5 mv/m-dən aşağı olduqda, azmış cərəyan aşağıdır; potensial qradiyent 0,5 mv/m ilə 5,0 mv/m arasında olduqda, azmış cərəyan orta səviyyədədir; Potensial qradiyent 5.0 mv/m-dən çox olduqda, azmış cərəyan səviyyəsi yüksək olur. Orta yamacın, yuxarı yamacın və aşağı yamacın potensial qradiyentinin (EW) üzən diapazonu Şəkil 3-də göstərilmişdir. Üzən diapazon baxımından orta yamacın şərq-qərb və şimal-cənub istiqamətlərində orta dərəcədə azmış cərəyanlar mövcuddur. Buna görə də, azmış cərəyan, xüsusən də orta yamacda orta yamacda və aşağı yamacda metal torların korroziyasına təsir edən mühüm amildir.
Ümumiyyətlə, 400 mV-dan yuxarı torpaq oksidləşmə-reduksiya potensialı (Eh) oksidləşmə qabiliyyətini, 0-200 mV-dan yuxarı orta reduksiya qabiliyyətini, 0 mV-dan aşağı isə böyük reduksiya qabiliyyətini göstərir. Torpağın reduksiya-reduksiya potensialı nə qədər aşağı olarsa, torpaq mikroorqanizmlərinin metallara qarşı korroziya qabiliyyəti bir o qədər yüksəkdir44. Reduksiya-reduksiya potensialından torpaq mikrob korroziyasının tendensiyasını proqnozlaşdırmaq mümkündür. Tədqiqat nəticəsində üç yamacın torpaq reduksiya-reduksiya potensialının 500 mv-dən çox, korroziya səviyyəsinin isə çox aşağı olduğu aşkar edilmişdir. Bu, yamac torpaqlarının torpaq ventilyasiya vəziyyətinin yaxşı olduğunu və bu da torpaqdakı anaerob mikroorqanizmlərin korroziyasına əlverişli olmadığını göstərir.
Əvvəlki tədqiqatlar torpağın pH-nın torpaq eroziyasına təsirinin göz qabağında olduğunu müəyyən etmişdir. pH dəyərinin dəyişməsi ilə metal materialların korroziya sürəti əhəmiyyətli dərəcədə təsirlənir. Torpağın pH-ı ərazi və torpaqdakı mikroorqanizmlərlə sıx bağlıdır45,46,47. Ümumiyyətlə, bir qədər qələvi torpaqda torpaq pH-nın metal materialların korroziyasına təsiri göz qabağında deyil. Üç dəmir yolu yamacının torpaqları hamısı qələvidir, buna görə də pH-ın metal torun korroziyasına təsiri zəifdir.
Cədvəl 3-dən göründüyü kimi, korrelyasiya təhlili göstərir ki, redoks potensialı ilə meyl mövqeyi əhəmiyyətli dərəcədə müsbət korrelyasiya olunur (R2 = 0.858), korroziya potensialı ilə potensial qradiyenti (SN) əhəmiyyətli dərəcədə müsbət korrelyasiya olunur (R2 = 0.755) və redoks potensialı ilə potensial qradiyenti (SN) əhəmiyyətli dərəcədə müsbət korrelyasiya olunur (R2 = 0.755). Potensial və pH arasında əhəmiyyətli dərəcədə mənfi korrelyasiya mövcud idi (R2 = -0.724). Yamac mövqeyi oksidləşmə-reduksiya potensialı ilə əhəmiyyətli dərəcədə müsbət korrelyasiyaya malik idi. Bu, müxtəlif yamac mövqelərinin mikro mühitində fərqlərin olduğunu və torpaq mikroorqanizmlərinin oksidləşmə-reduksiya potensialı ilə sıx əlaqəli olduğunu göstərir48, 49, 50. Oksidləşmə-reduksiya potensialı pH51, 52 ilə əhəmiyyətli dərəcədə mənfi korrelyasiyaya malik idi. Bu əlaqə pH və Eh dəyərlərinin torpaq oksidləşmə-reduksiya prosesi zamanı həmişə sinxron şəkildə dəyişmədiyini, lakin mənfi xətti əlaqəyə malik olduğunu göstərirdi. Metalın korroziya potensialı elektron qazanmaq və itirmək nisbi qabiliyyətini təmsil edə bilər. Korroziya potensialı potensial qradiyent (SN) ilə əhəmiyyətli dərəcədə müsbət korrelyasiyaya malik olsa da, potensial qradiyent metal tərəfindən elektronların asanlıqla itirilməsindən qaynaqlana bilər.
Torpağın ümumi həll olan duz miqdarı torpağın korroziyaya davamlılığı ilə sıx bağlıdır. Ümumiyyətlə, torpağın duzluluğu nə qədər yüksəkdirsə, torpağın müqaviməti bir o qədər aşağı olur və beləliklə, torpağın müqaviməti artır. Torpaq elektrolitlərində yalnız anionlar və müxtəlif diapazonlar deyil, həm də korroziya təsirləri əsasən karbonatlar, xloridlər və sulfatlardır. Bundan əlavə, torpaqdakı ümumi həll olan duz miqdarı metallarda elektrod potensialının təsiri və torpaq oksigeninin həllolma qabiliyyəti kimi digər amillərin təsiri ilə dolayı yolla korroziyaya təsir göstərir53.
Torpaqdakı həll olan duzla dissosiasiya olunmuş ionların əksəriyyəti elektrokimyəvi reaksiyalarda birbaşa iştirak etmir, lakin torpağın müqaviməti vasitəsilə metal korroziyasına təsir göstərir. Torpağın duzluluğu nə qədər yüksək olarsa, torpağın keçiriciliyi bir o qədər güclü olar və torpaq eroziyası bir o qədər güclü olar. Təbii yamacların torpaq duzluluğu dəmir yolu yamaclarından xeyli yüksəkdir ki, bu da təbii yamacların bitki örtüyü ilə zəngin olması ilə bağlı ola bilər ki, bu da torpaq və suyun qorunmasına kömək edir. Digər bir səbəb təbii yamacın yetkin torpaq əmələ gəlməsinə (süxurların aşınması nəticəsində əmələ gələn torpaq ana materialı) məruz qalması, lakin dəmir yolu yamacının torpağının "süni torpaq" matrisi kimi çınqıl daş parçalarından ibarət olması və kifayət qədər torpaq əmələ gəlmə prosesinə məruz qalmaması ola bilər. Minerallar buraxılmayıb. Bundan əlavə, təbii yamacların dərin torpağındakı duz ionları səth buxarlanması zamanı kapilyar təsir vasitəsilə yüksəlmiş və səth torpağında toplanaraq səth torpağında duz ionlarının miqdarının artmasına səbəb olmuşdur. Dəmir yolu yamacının torpağın qalınlığı 20 sm-dən azdır və bu da üst torpağın dərin torpaqdan duzu bərpa edə bilməməsinə səbəb olur.
Müsbət ionlar (məsələn, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, və s.) torpaq korroziyasına az təsir göstərir, anionlar isə korroziyanın elektrokimyəvi prosesində əhəmiyyətli rol oynayır və metal korroziyasına əhəmiyyətli təsir göstərir. Cl− anodun korroziyasını sürətləndirə bilər və ən korroziyalı aniondur; Cl− tərkibi nə qədər yüksəkdirsə, torpaq korroziyası bir o qədər güclüdür. SO42− yalnız poladın korroziyasını təşviq etmir, həm də bəzi beton materiallarında korroziyaya səbəb olur54. Həmçinin dəmiri korroziyaya uğradır. Bir sıra turşu torpaq təcrübələrində korroziya sürətinin torpaq turşuluğu ilə mütənasib olduğu aşkar edilmişdir55. Xlorid və sulfat həll olan duzların əsas komponentləridir və metalların kavitasiyasını birbaşa sürətləndirə bilər. Tədqiqatlar göstərmişdir ki, qələvi torpaqlarda karbon poladın korroziya çəkisinin itirilməsi demək olar ki, xlorid və sulfat ionlarının əlavə edilməsi ilə mütənasibdir56,57. Li və digərləri SO42-nin korroziyaya mane ola biləcəyini, lakin artıq əmələ gəlmiş korroziya çuxurlarının inkişafına kömək edə biləcəyini aşkar etmişdir58.
Torpağın korroziyaya davamlılığının qiymətləndirilməsi standartına və sınaq nəticələrinə görə, hər bir yamac torpaq nümunəsində xlorid ionunun miqdarı 100 mq/kq-dan yuxarı idi ki, bu da güclü torpaq korroziyasını göstərir. Həm yoxuş, həm də eniş yamaclarında sulfat ionunun miqdarı 200 mq/kq-dan yuxarı və 500 mq/kq-dan aşağı idi və torpaq orta dərəcədə korroziyaya uğramışdı. Orta yamacda sulfat ionunun miqdarı 200 mq/kq-dan aşağıdır və torpaq korroziyası zəifdir. Torpaq mühiti yüksək konsentrasiyaya malik olduqda, reaksiyada iştirak edəcək və metal elektrodun səthində korroziya pulcuqları əmələ gətirəcək və bununla da korroziya reaksiyasını yavaşlatacaq. Konsentrasiya artdıqca pulcuq qəfil qırıla bilər və bununla da korroziya sürətini xeyli sürətləndirir; konsentrasiya artmağa davam etdikcə, korroziya pulcuqları metal elektrodun səthini örtür və korroziya sürəti yenidən yavaşlama meyli göstərir59. Tədqiqat torpaqdakı miqdarın daha az olduğunu və buna görə də korroziyaya az təsir göstərdiyini müəyyən etdi59.
Cədvəl 4-ə əsasən, yamac və torpaq anionları arasındakı korrelyasiya, yamac və xlorid ionları arasında əhəmiyyətli dərəcədə müsbət korrelyasiyanın (R2=0.836) və yamac ilə ümumi həll olan duzlar arasında əhəmiyyətli dərəcədə müsbət korrelyasiyanın (R2=0.742) olduğunu göstərdi.
Bu, səth axınının və torpaq eroziyasının torpaqdakı ümumi həll olan duzların dəyişməsinə səbəb ola biləcəyini göstərir. Ümumi həll olan duzlar və xlorid ionları arasında əhəmiyyətli dərəcədə müsbət korrelyasiya mövcud idi, bu, ümumi həll olan duzların xlorid ionlarının hovuzu olması və ümumi həll olan duzların tərkibinin torpaq məhlullarında xlorid ionlarının tərkibini müəyyən etməsi ilə bağlı ola bilər. Buna görə də, yamac fərqinin metal tor hissəsinin ciddi korroziyasına səbəb ola biləcəyini bilirik.
Üzvi maddələr, ümumi azot, mövcud azot, mövcud fosfor və mövcud kalium torpağın əsas qida maddələridir və torpağın keyfiyyətinə və kök sistemi tərəfindən qida maddələrinin mənimsənilməsinə təsir göstərir. Torpaq qida maddələri torpaqdakı mikroorqanizmlərə təsir edən mühüm amildir, buna görə də torpaq qida maddələri ilə metal korroziyası arasında bir korrelyasiyanın olub-olmadığını öyrənməyə dəyər. Suiyu Dəmir Yolu 2003-cü ildə tamamlanıb, bu da süni torpağın yalnız 9 il üzvi maddə yığılmasına səbəb olduğunu göstərir. Süni torpağın özünəməxsusluğuna görə süni torpaqdakı qida maddələrini yaxşı başa düşmək lazımdır.
Tədqiqat göstərir ki, bütün torpaq əmələ gəlmə prosesindən sonra təbii yamac torpağında üzvi maddələrin miqdarı ən yüksəkdir. Aşağı yamaclı torpaqda üzvi maddələrin miqdarı ən aşağı idi. Aşınma və səth axınlarının təsiri səbəbindən torpaq qida maddələri orta yamacda və aşağı yamacda toplanaraq qalın humusun təbəqəsini əmələ gətirir. Lakin, aşağı yamaclı torpağın kiçik hissəcikləri və zəif dayanıqlığı səbəbindən üzvi maddələr mikroorqanizmlər tərəfindən asanlıqla parçalanır. Tədqiqat nəticəsində orta yamac və aşağı yamac bitki örtüyünün və müxtəlifliyinin yüksək, lakin homogenliyin aşağı olduğu aşkar edilmişdir ki, bu da səth qida maddələrinin qeyri-bərabər paylanmasına səbəb ola bilər. Qalın humusun təbəqəsi suyu saxlayır və torpaq orqanizmləri aktivdir. Bütün bunlar torpaqdakı üzvi maddələrin parçalanmasını sürətləndirir.
Yuxarı yamac, orta yamac və aşağı yamac dəmir yollarının qələvi-hidrolizlənmiş azot tərkibi təbii yamacınkından daha yüksək idi ki, bu da dəmir yolu yamacının üzvi azot minerallaşma sürətinin təbii yamacınkından xeyli yüksək olduğunu göstərir. Hissəciklər nə qədər kiçikdirsə, torpaq quruluşu bir o qədər qeyri-sabit olur, mikroorqanizmlərin aqreqatlardakı üzvi maddələri parçalaması bir o qədər asan olur və minerallaşmış üzvi azot hovuzu bir o qədər çox olur60,61.62 tədqiqatının nəticələrinə uyğun olaraq, dəmir yolu yamaclarının torpağında kiçik hissəcik aqreqatlarının tərkibi təbii yamaclarınkından xeyli yüksək idi. Buna görə də, dəmir yolu yamacının torpağında gübrə, üzvi maddə və azotun miqdarını artırmaq və torpağın davamlı istifadəsini yaxşılaşdırmaq üçün müvafiq tədbirlər görülməlidir. Səth axını nəticəsində yaranan mövcud fosfor və mövcud kaliumun tullantıları dəmir yolu yamacının ümumi itkisinin 77,27%-dən 99,79%-ə qədərini təşkil edirdi. Səth axını yamac torpaqlarında mövcud qida maddələrinin itkisinin əsas səbəbi ola bilər63,64,65.
Cədvəl 4-də göstərildiyi kimi, yamac mövqeyi ilə mövcud fosfor arasında əhəmiyyətli dərəcədə müsbət korrelyasiya (R2=0.948) və yamac mövqeyi ilə mövcud kalium arasında korrelyasiya eyni idi (R2=0.898). Bu, yamac mövqeyinin torpaqdakı mövcud fosfor və mövcud kaliumun tərkibinə təsir etdiyini göstərir.
Qradiyent torpaq üzvi maddələrinin tərkibinə və azotun zənginləşməsinə təsir edən mühüm amildir66 və qradiyent nə qədər kiçik olarsa, zənginləşmə sürəti də bir o qədər yüksəkdir. Torpağın qida maddələrinin zənginləşdirilməsi üçün qida itkisi zəiflədi və yamac mövqeyinin torpaq üzvi maddələrinin tərkibinə və ümumi azotun zənginləşməsinə təsiri aşkar deyildi. Müxtəlif yamaclardakı müxtəlif növ və sayda bitkilərin bitki kökləri tərəfindən ifraz olunan fərqli üzvi turşuları var. Üzvi turşular torpaqda mövcud fosforun və mövcud kaliumun fiksasiyasına faydalıdır. Buna görə də, yamac mövqeyi ilə mövcud fosfor, yamac mövqeyi ilə mövcud kalium arasında əhəmiyyətli bir korrelyasiya var idi.
Torpaq qida maddələri ilə torpaq korroziyası arasındakı əlaqəni aydınlaşdırmaq üçün korrelyasiyanı təhlil etmək lazımdır. Cədvəl 5-də göstərildiyi kimi, redoks potensialı mövcud azotla (R2 = -0.845) əhəmiyyətli dərəcədə mənfi korrelyasiya olunmuş və mövcud fosforla (R2 = 0.842) və mövcud kaliumla (R2 = 0.980) əhəmiyyətli dərəcədə müsbət korrelyasiya olunmuşdur. Redoks potensialı redoks keyfiyyətini əks etdirir ki, bu da adətən torpağın bəzi fiziki və kimyəvi xüsusiyyətlərindən təsirlənir və sonra torpağın bir sıra xüsusiyyətlərinə təsir göstərir. Buna görə də, bu, torpaq qida maddələrinin transformasiyasının istiqamətini müəyyən etməkdə vacib amildir67. Müxtəlif redoks keyfiyyətləri qida amillərinin fərqli vəziyyətlərinə və mövcudluğuna səbəb ola bilər. Buna görə də, redoks potensialı mövcud azot, mövcud fosfor və mövcud kaliumla əhəmiyyətli dərəcədə korrelyasiyaya malikdir.
Metal xüsusiyyətlərinə əlavə olaraq, korroziya potensialı da torpağın xüsusiyyətləri ilə əlaqədardır. Korroziya potensialı üzvi maddələrlə əhəmiyyətli dərəcədə mənfi korrelyasiya göstərmişdir ki, bu da üzvi maddələrin korroziya potensialına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərdiyini göstərir. Bundan əlavə, üzvi maddələr potensial qradiyent (SN) (R2=-0.713) və sulfat ionu (R2=-0.671) ilə də əhəmiyyətli dərəcədə mənfi korrelyasiya göstərmişdir ki, bu da üzvi maddələrin tərkibinin potensial qradiyentə (SN) və sulfat ionuna da təsir etdiyini göstərir. Torpağın pH dəyəri ilə mövcud kalium arasında əhəmiyyətli dərəcədə mənfi korrelyasiya olmuşdur (R2 = -0.728).
Mövcud azot ümumi həll olan duzlar və xlorid ionları ilə əhəmiyyətli dərəcədə mənfi korrelyasiyaya malik idi və mövcud fosfor və mövcud kalium ümumi həll olan duzlar və xlorid ionları ilə əhəmiyyətli dərəcədə müsbət korrelyasiyaya malik idi. Bu, mövcud qida maddələrinin tərkibinin torpaqdakı ümumi həll olan duzların və xlorid ionlarının miqdarına əhəmiyyətli dərəcədə təsir etdiyini və torpaqdakı anionların mövcud qida maddələrinin toplanması və tədarükünə kömək etmədiyini göstərdi. Ümumi azotun sulfat ionu ilə əhəmiyyətli dərəcədə mənfi korrelyasiyaya malik olduğu və bikarbonatla əhəmiyyətli dərəcədə müsbət korrelyasiyaya malik olduğu, ümumi azotun sulfat və bikarbonatın tərkibinə təsir etdiyini göstərir. Bitkilərin sulfat ionlarına və bikarbonat ionlarına tələbatı azdır, buna görə də onların əksəriyyəti torpaqda sərbəstdir və ya torpaq kolloidləri tərəfindən udulur. Bikarbonat ionları torpaqda azotun toplanmasına kömək edir və sulfat ionları torpaqda azotun mövcudluğunu azaldır. Buna görə də, torpaqda mövcud azot və humusun miqdarının müvafiq şəkildə artırılması torpağın korroziyasını azaltmaq üçün faydalıdır.
Torpaq mürəkkəb tərkibə və xüsusiyyətlərə malik bir sistemdir. Torpağın korroziyaya davamlılığı bir çox amillərin sinergetik təsirinin nəticəsidir. Buna görə də, torpağın korroziyaya davamlılığını qiymətləndirmək üçün ümumiyyətlə hərtərəfli qiymətləndirmə metodundan istifadə olunur. "Geotexniki Mühəndislik Tədqiqatı Məcəlləsi"nə (GB50021-94) və Çin Torpaq Korroziyası Test Şəbəkəsinin sınaq metodlarına istinadən, torpağın korroziya dərəcəsi aşağıdakı standartlara uyğun olaraq hərtərəfli qiymətləndirilə bilər: (1) Qiymətləndirmə zəif korroziyadır, əgər yalnız zəif korroziyadırsa, orta və ya güclü korroziya yoxdur; (2) güclü korroziya yoxdursa, orta korroziya kimi qiymətləndirilir; (3) güclü korroziya yeri bir və ya ikidirsə, güclü korroziya kimi qiymətləndirilir; (4) güclü korroziya yeri 3 və ya daha çoxdursa, ağır korroziya üçün güclü korroziya kimi qiymətləndirilir.
Torpağın müqavimətinə, redoks potensialına, suyun tərkibinə, duz tərkibinə, pH dəyərinə və Cl- və SO42- tərkibinə görə müxtəlif yamaclardakı torpaq nümunələrinin korroziya dərəcələri hərtərəfli qiymətləndirilmişdir. Tədqiqat nəticələri göstərir ki, bütün yamaclardakı torpaqlar yüksək dərəcədə korroziyaya məruz qalır.
Korroziya potensialı yamac qoruyucu torunun korroziyasına təsir edən vacib amildir. Üç yamacın korroziya potensialı -200 mv-dən aşağıdır ki, bu da yoxuş metal torunun korroziyasına ən böyük təsir göstərir. Potensial qradiyent torpaqda azmış cərəyanın miqyasını qiymətləndirmək üçün istifadə edilə bilər. Azmış cərəyan orta yamaclarda və yoxuş yamaclarında, xüsusən də orta yamaclarda metal torunun korroziyasına təsir edən vacib amildir. Yuxarı, orta və aşağı yamacların torpaqlarında ümumi həll olan duz miqdarı 500 mq/kq-dan yuxarı idi və yamac qoruyucu toruna korroziya təsiri orta səviyyədə idi. Torpaq suyunun miqdarı orta yamacda və aşağı yamacda metal torların korroziyasına təsir edən vacib amildir və yamac qoruyucu torların korroziyasına daha çox təsir göstərir. Qida maddələri orta yamac torpağında ən çox olur ki, bu da tez-tez mikrob fəaliyyətinin və sürətli bitki böyüməsinin olduğunu göstərir.
Tədqiqat göstərir ki, korroziya potensialı, potensial qradiyent, ümumi həll olan duz miqdarı və su miqdarı üç yamacda torpaq korroziyasına təsir edən əsas amillərdir və torpağın korroziya qabiliyyəti güclü kimi qiymətləndirilir. Yamacın mühafizə şəbəkəsinin korroziyası orta yamacda ən ciddidir və bu da dəmir yolu yamacının mühafizə şəbəkəsinin korroziyaya qarşı dizaynı üçün istinad təmin edir. Mövcud azot və üzvi gübrənin müvafiq şəkildə əlavə edilməsi torpaq korroziyasını azaltmaq, bitki böyüməsini asanlaşdırmaq və nəhayət yamacı sabitləşdirmək üçün faydalıdır.
Bu məqaləyə necə istinad etmək olar: Chen, J. və b. Çin dəmir yolu xətti boyunca qaya yamac şəbəkəsinin korroziyasına torpaq tərkibinin və elektrokimyanın təsiri. elm. Rep. 5, 14939; doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL və Yang, GL Zəlzələ həyəcanı altında dəmir yolu alt yamaclarının dinamik xüsusiyyətləri. Təbii fəlakət.69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. və b. Siçuan əyalətinin Vençuan zəlzələsindən zərər çəkmiş ərazisində avtomobil yollarının tipik zəlzələ ziyanının təhlili [J]. Çin Qaya Mexanikası və Mühəndisliyi Jurnalı. 28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Wenchuan zəlzələsində avtomobil yollarının körpülərinin seysmik zərər təhlili və əks tədbirləri. Çin Qaya Mexanikası və Mühəndisliyi Jurnalı. 28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY və Liu, CC Çiçi zəlzələsinin Tayvanın mərkəzində sonrakı yağışların yaratdığı sürüşmələrə təsiri. Mühəndislik Geologiyası.86, 87–101 (2006).
Koi, T. və b. Dağ su hövzəsində zəlzələ nəticəsində yaranan sürüşmələrin çöküntü istehsalına uzunmüddətli təsirləri: Tanzava bölgəsi, Yaponiya. geomorfologiya.101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. Geotexniki yamacların seysmik sabitlik təhlili üzrə tədqiqatların icmalı. Zəlzələ mühəndisliyi və mühəndislik vibrasiyası.25, 164–171 (2005).
Yue Pinq, Siçuan əyalətindəki Vençuan zəlzələsinin yaratdığı geoloji təhlükələr üzrə tədqiqat. Mühəndislik Geologiyası Jurnalı 4, 7–12 (2008).
Ali, F. Yamacın bitki örtüyü ilə qorunması: bəzi tropik bitkilərin kök mexanikası. Beynəlxalq Fiziki Elmlər Jurnalı.5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI və Kitayama, K. Borneo, Kinabalu dağında müxtəlif geoloji şəraitdə tropik alçaq dağ meşələrinə topoqrafik təsirlər. Bitki Ekologiyası.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. və b. Təbii və mühəndislik yolu ilə hazırlanmış yamacları sürüşmələrdən qorumaq üçün ideal bitki kök xüsusiyyətləri. Bitkilər və Torpaqlar, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Ot köklərinin qatı axın zamanı torpağın üst qatının aşınmasına təsiri. Geomorfologiya 76, 54–67 (2006).