Tankewol foar jo besite oan Nature.com. De browserferzje dy't jo brûke hat beheinde stipe foar CSS. Foar de bêste ûnderfining advisearje wy jo in bywurke browser te brûken (of kompatibiliteitsmodus yn Internet Explorer út te skeakeljen). Yn 'e tuskentiid, om trochgeande stipe te garandearjen, sille wy de side sûnder stilen en JavaScript werjaan.
Mei de Sui-Chongqing-spoarhelling as ûndersyksobjekt, wurde boaiemresistinsje, boaiemelektrogemy (korrosjepotinsjeel, redokspotinsjeel, potinsjele gradiënt en pH), boaiemanionen (totaal oplosbere sâlt, Cl-, SO42- en) en boaiemfieding (fochtgehalte, organyske stof, totale stikstof, alkali-hydrolysearre stikstof, beskikbere fosfor, beskikbere kalium) ûndersocht. Under ferskate hellingen wurdt de korrosjegraad evaluearre neffens de yndividuele yndikatoaren en wiidweidige yndikatoaren fan keunstmjittige boaiem. Yn ferliking mei oare faktoaren hat wetter de grutste ynfloed op 'e korrosje fan it hellingbeskermingsnet, folge troch it aniongehalte. It totale oplosbere sâlt hat in matich effekt op 'e korrosje fan it hellingbeskermingsnet, en de dwaalstroom hat in matich effekt op 'e korrosje fan it hellingbeskermingsnet. De korrosjegraad fan boaiemmonsters waard wiidweidich evaluearre, en de korrosje op 'e boppeste helling wie matich, en de korrosje op 'e middelste en legere hellingen wie sterk. De organyske stof yn 'e boaiem wie signifikant korrelearre mei de potinsjele gradiënt. Beskikbere stikstof, beskikbere kalium en beskikbere fosfor wiene signifikant korrelearre mei anionen. De ferdieling fan boaiemfiedingsstoffen is yndirekt relatearre oan it hellingtype.
By it bouwen fan spoarwegen, snelwegen en wetterbesparringsfoarsjennings binne iepeningen yn 'e berch faak ûnûntkomber. Fanwegen de bergen yn it súdwesten fereasket de spoarbou yn Sina in soad útgraving fan 'e berch. It ferneatiget de oarspronklike boaiem en fegetaasje, wêrtroch't bleatstelde rotsige hellingen ûntsteane. Dizze situaasje liedt ta lânferskowings en boaiemeroazje, wêrtroch't de feiligens fan spoarferfier bedrige wurdt. Lânferskowings binne min foar it ferkear op 'e dyk, foaral nei de ierdbeving yn Wenchuan op 12 maaie 2008. Lânferskowings binne in wiidfersprate en serieuze ierdbevingsramp wurden. Yn 'e evaluaasje fan 2008 fan 4.243 kilometer oan wichtige haadwegen yn 'e provinsje Sichuan wiene der 1.736 swiere ierdbevingsrampen yn dykbeddingen en hellingsteunmuorren, goed foar 39,76% fan 'e totale lingte fan' e evaluaasje. Direkte ekonomyske ferliezen fan dykskea wiene mear as 58 miljard yuan 2,3. Wrâldwide foarbylden litte sjen dat geohazards nei ierdbevings teminsten 10 jier kinne duorje (ierdbeving yn Taiwan) en sels 40-50 jier (ierdbeving yn Kanto yn Japan) 4,5. Gradiënt is de wichtichste faktor dy't ynfloed hat op ierdbevingsgefaar 6,7. Dêrom is it needsaaklik om de helling fan 'e dyk te behâlden en de stabiliteit te fersterkjen. Planten spylje in ûnferfangbere rol yn hellingbeskerming en ekologysk lânskipsherstel 8. Yn ferliking mei gewoane boaiemhellingen hawwe rotshellingen net de opgarjen fan fiedingsstoffen lykas organyske stof, stikstof, fosfor en kalium, en hawwe se net de boaiemomjouwing dy't nedich is foar fegetaasjegroei. Fanwegen faktoaren lykas grutte helling en reineroazje giet de boaiem fan 'e helling maklik ferlern. De hellingomjouwing is rûch, mist de nedige betingsten foar plantegroei, en de boaiem fan 'e helling mist stipestabiliteit9. Hellingspuiten mei basismateriaal om boaiem te dekken om de helling te beskermjen is in faak brûkte technology foar it herstel fan ekologyske hellingen yn myn lân. De keunstmjittige boaiem dy't brûkt wurdt foar spuiten bestiet út stien, lânbougrûn, strie, gearstalde dongstof, wetterbehâldmiddel en lijm (faak brûkte lijmen omfetsje Portland-sement, organyske lijm en asfalt-emulgator) yn in bepaalde ferhâlding. It technyske proses is: earst prikkeldraad op 'e rots lizze, dan it prikkeldraad befestigje mei klinknagels en ankerbouten, en úteinlik keunstmjittige boaiem mei sied op 'e helling spuite mei in spesjale spuit. It 14# diamantfoarmige metalen gaas dat folslein galvanisearre is, wurdt meast brûkt, mei in gaasstandert fan 5cm × 5cm en in diameter fan 2mm. It metalen gaas lit de boaiemmatrix in duorsume monolityske plaat foarmje op it rotsoerflak. It metalen gaas sil yn 'e boaiem korrodearje, om't de boaiem sels in elektrolyt is, en de mjitte fan korrosje hinget ôf fan 'e skaaimerken fan' e boaiem. De evaluaasje fan boaiemkorrosjefaktoaren is fan grut belang foar it evaluearjen fan boaiem-indusearre metaal mesh-eroazje en it eliminearjen fan gefaar foar lânferskuiwingen.
Plantwoartels wurde leaud in krúsjale rol te spyljen yn hellingstabilisaasje en eroazjekontrôle10,11,12,13,14. Om hellingen te stabilisearjen tsjin ûndjippe lânferskowingen, kin fegetaasje brûkt wurde, om't plantwoartels de boaiem kinne fêstigje om lânferskowingen te foarkommen15,16,17. Houtige fegetaasje, benammen beammen, helpt ûndjippe lânferskowingen te foarkommen18. In stevige beskermjende struktuer foarme troch de fertikale en laterale woartelsystemen fan planten dy't fungearje as fersterkende peallen yn 'e boaiem. De ûntwikkeling fan woartelarsjitektuerpatroanen wurdt oandreaun troch genen, en de boaiemomjouwing spilet in beslissende rol yn dizze prosessen. Korrosje oan metalen ferskilt mei boaiemomjouwing20. De mjitte fan korrosje fan metalen yn boaiem kin fariearje fan frij rappe oplossing oant ferwaarloosbere ynfloed21. Keunstmjittige boaiem is hiel oars as echte "boaiem". De foarming fan natuerlike boaiem is it resultaat fan ynteraksjes tusken de eksterne omjouwing en ferskate organismen oer tsientallen miljoenen jierren22,23,24. Foardat de houtige fegetaasje in stabyl woartelsysteem en ekosysteem foarmet, is it oft it metalen gaas yn kombinaasje mei de rotshelling en keunstmjittige boaiem feilich kin funksjonearje direkt relatearre oan 'e ûntwikkeling fan' e natuerlike ekonomy, de feiligens fan it libben en de ferbettering fan 'e ekologyske omjouwing.
Korrosje fan metalen kin lykwols liede ta enoarme ferliezen. Neffens in ûndersyk útfierd yn Sina yn 'e iere jierren '80 oer gemyske masines en oare yndustryen, wiene ferliezen feroarsake troch metaalkorrosje goed foar 4% fan 'e totale útfierwearde. Dêrom is it fan grut belang om it korrosjemeganisme te bestudearjen en beskermjende maatregels te nimmen foar ekonomyske konstruksje. Boaiem is in kompleks systeem fan gassen, floeistoffen, fêste stoffen en mikroorganismen. Mikrobielle metaboliten kinne materialen korrodearje, en dwaalstreamen kinne ek korrosje feroarsaakje. Dêrom is it wichtich om korrosje fan metalen begroeven yn 'e boaiem te foarkommen. Op it stuit rjochtet it ûndersyk nei begroeven metaalkorrosje him benammen op (1) faktoaren dy't ynfloed hawwe op begroeven metaalkorrosje25; (2) metoaden foar metaalbeskerming26,27; (3) oardielmetoaden foar de mjitte fan metaalkorrosje28; Korrosje yn ferskate media. Alle boaiems yn 'e stúdzje wiene lykwols natuerlik en hiene genôch boaiemfoarmingsprosessen ûndergien. D'r is lykwols gjin rapport oer keunstmjittige boaiemeroazje fan spoarrotshellingen.
Yn ferliking mei oare korrosive media hat keunstmjittige boaiem de skaaimerken fan illiquiditeit, heterogeniteit, seizoensgebondenheid en regionaliteit. Metaalkorrosje yn keunstmjittige boaiem wurdt feroarsake troch elektrogemyske ynteraksjes tusken metalen en keunstmjittige boaiem. Neist oanberne faktoaren hinget de snelheid fan metaalkorrosje ek ôf fan 'e omjouwing. In ferskaat oan faktoaren beynfloedzje metaalkorrosje yndividueel of yn kombinaasje, lykas fochtgehalte, soerstofgehalte, totaal oplosber sâltgehalte, anion- en metaaliongehalte, pH, boaiemmikroben30,31,32.
Yn 30 jier praktyk is de fraach hoe't keunstmjittige boaiem op rotsige hellingen permanint bewarre wurde kin in probleem west33. Strûken of beammen kinne net groeie op guon hellingen nei 10 jier fan hânmjittige soarch fanwegen boaiemeroazje. It smoargens op it oerflak fan it metalen gaas is op guon plakken fuortspield. Troch korrosje binne guon metalen gaas barsten en hawwe alle boaiem boppe en ûnder har ferlern (Ofbylding 1). Op it stuit rjochtet it ûndersyk nei korrosje fan spoarhellingen him benammen op 'e korrosje fan it ierdingsnet fan spoarstasjons, dwaalstroomkorrosje generearre troch lichte spoarwegen, en korrosje fan spoarbrêgen34,35, spoaren en oare auto-apparatuer36. Der binne gjin rapporten west fan korrosje fan it metalen gaas foar de beskerming fan 'e spoarhellingen. Dit artikel bestudearret de fysike, gemyske en elektrogemyske eigenskippen fan keunstmjittige boaiem op 'e súdwestlike rotshelling fan 'e Suiyu-spoarwei, mei as doel metaalkorrosje te foarsizzen troch boaiemeigenskippen te beoardieljen en in teoretyske en praktyske basis te jaan foar it restaurearjen fan boaiemekosystemen en keunstmjittige restauraasje.Keunstmjittige helling.
De testlokaasje leit yn it heuveleftige gebiet fan Sichuan (30°32′N, 105°32′E) tichtby it treinstasjon fan Suining. It gebiet leit yn 'e midden fan it Sichuanbekken, mei lege bergen en heuvels, mei in ienfâldige geologyske struktuer en flak terrein. Eroazje, útsnijing en opgarjen fan wetter meitsje erodearre heuveleftige lânskippen. It rotsgrûn is benammen kalkstien, en de boppelaach bestiet benammen út pears sân en modderstien. De yntegriteit is min, en it rots is in blokkerige struktuer. It stúdzjegebiet hat in subtropysk fochtich moessonklimaat mei seizoenskarakteristiken fan iere maitiid, waarme simmer, koarte hjerst en lette winter. De delslach is oerfloedich, de ljocht- en waarmteboarnen binne oerfloedich, de froastfrije perioade is lang (gemiddeld 285 dagen), it klimaat is myld, de gemiddelde jiertemperatuer is 17,4°C, de gemiddelde temperatuer fan 'e waarmste moanne (augustus) is 27,2°C, en de ekstreme maksimumtemperatuer is 39,3°C. De kâldste moanne is jannewaris (gemiddelde temperatuer is 6,5°C), de ekstreme minimumtemperatuer De temperatuer is -3,8 °C, en de gemiddelde jierlikse delslach is 920 mm, benammen konsintrearre yn july en augustus. De delslach yn 'e maitiid, simmer, hjerst en winter fariëarret sterk. It oanpart fan delslach yn elk seizoen fan it jier is respektivelik 19-21%, 51-54%, 22-24% en 4-5%.
It ûndersyksplak is in helling fan sawat 45° op 'e helling fan 'e Yu-Sui-spoarwei dy't yn 2003 boud is. Yn april 2012 lei it nei it suden, binnen 1 km fan it Suining-treinstasjon. De natuerlike helling waard brûkt as kontrôle. De ekologyske restauraasje fan 'e helling brûkt de bûtenlânske topdressing boaiemspuittechnology foar ekologyske restauraasje. Neffens de hichte fan 'e spoarsidehelling kin de helling wurde ferdield yn opwaartse helling, middenhelling en delgeande helling (Fig. 2). Om't de dikte fan 'e keunstmjittige boaiem fan' e sniene helling sawat 10 sm is, brûke wy allinich in roestfrij stielen skop om it boaiemoerflak 0-8 sm te nimmen om de fersmoarging fan 'e korrosjeprodukten fan it boaiemmetaalgaas te foarkommen. Fjouwer replikaten waarden ynsteld foar elke hellingposysje, mei 15-20 willekeurige samplingpunten per replikaat. Elke replikaat is in mingsel fan 15-20 willekeurich bepaald út S-foarmige line samplingpunten. It farske gewicht is sawat 500 gram. Bring de samples werom nei it laboratoarium yn polyetyleen ziplock-tassen foar ferwurking. De boaiem wurdt natuerlik oan 'e loft droege, en it grint en dierlike en plantresten wurde útsocht, ferpletterd mei in agaatstok, en sieve mei in 20-mesh, 100-mesh nylon sieve útsein de grove dieltsjes.
De boaiemresistinsje waard metten mei de VICTOR4106 ierdingsresistinsjetester produsearre troch Shengli Instrument Company; de boaiemresistinsje waard yn it fjild metten; De boaiemfochtigens waard metten mei de droechmetoade. It DMP-2 draachbere digitale mv/pH-ynstrumint hat in hege ynfierimpedânsje foar it mjitten fan boaiemkorrosjepotinsjeel. Potinsjele gradiënt en redokspotinsjeel waarden bepaald troch DMP-2 draachbere digitale mv/pH, totaal oplosber sâlt yn 'e boaiem waard bepaald troch residu-droechmetoade, chloride-ionenynhâld yn 'e boaiem waard bepaald troch AgNO3-titraasjemetoade (Mohr-metoade), boaiemsulfaatynhâld waard bepaald troch yndirekte EDTA-titraasjemetoade, dûbele yndikatortitraasjemetoade om boaiemkarbonaat en bikarbonaat te bepalen, kaliumdichromaatoksidaasjeferwaarmingsmetoade om boaiemorganyske stof te bepalen, alkaline oplossingdiffúzjemetoade om boaiemalkalyske hydrolysestikstof te bepalen, H2SO4-HClO4-spiisfertarring Mo-Sb kolorimetryske metoade Totaal fosfor yn 'e boaiem en beskikber fosforynhâld yn 'e boaiem waarden bepaald troch Olsen-metoade (0,05 mol/L NaHCO3-oplossing as ekstraksjemiddel), en totaal kaliumynhâld yn 'e boaiem waard bepaald troch natriumhydroksidefúzje-flamfotometry.
De eksperimintele gegevens waarden yn earste ynstânsje systematisearre. SPSS Statistics 20 waard brûkt om gemiddelde, standertdeviaasje, ienwegs-ANOVA en minsklike korrelaasje-analyze út te fieren.
Tabel 1 presintearret de elektromechanyske eigenskippen, anionen en fiedingsstoffen fan boaiems mei ferskillende hellingen. De korrosjepotinsjeel, boaiemresistinsje en east-west potinsjele gradiënt fan ferskate hellingen wiene allegear signifikant (P < 0.05). De redokspotinsjes fan berchôf, middenhelling en natuerlike helling wiene signifikant (P < 0.05). De potinsjele gradiënt loodrecht op 'e rail, dat is, de noard-súd potinsjele gradiënt, is ophelling>delhelling>middenhelling. De pH-wearde fan 'e boaiem wie yn 'e oarder fan berchôf>berchop>middenhelling>natuerlike helling. Totaal oplosber sâlt, natuerlike helling wie signifikant heger as spoarhelling (P < 0.05). It totale oplosbere sâltgehalte fan 'e tredde-graad spoarhellingboaiem is boppe 500 mg/kg, en it totale oplosbere sâlt hat in matich effekt op metaalkorrosje. It organyske stofgehalte fan 'e boaiem wie it heechst yn 'e natuerlike helling en it leechst yn 'e berchôf (P < 0.05). It totale stikstofgehalte wie it heechst yn 'e middenhelling en it leechst yn 'e ophelling; It beskikbere stikstofgehalte wie it heechst yn 'e delgeande en middelste helling, en it leechst yn 'e natuerlike helling; it totale stikstofgehalte fan 'e spoarop- en delgeande helling wie leger, mar it beskikbere stikstofgehalte wie heger. Dit jout oan dat de mineralisaasjesnelheid fan organyske stikstof bergop en bergaf rap is. It beskikbere kaliumgehalte is itselde as it beskikbere fosfor.
Boaiemresistinsje is in yndeks dy't elektryske gelieding oanjout en in basisparameter foar it beoardieljen fan boaiemkorrosje. Faktoaren dy't ynfloed hawwe op boaiemresistinsje omfetsje fochtgehalte, totaal oplosber sâltgehalte, pH, boaiemtekstuer, temperatuer, organysk materiaalgehalte, boaiemtemperatuer en tichtheid. Yn 't algemien binne boaiems mei in lege resistinsje mear korrosyf, en oarsom. It brûken fan resistinsje om boaiemkorrosje te beoardieljen is in metoade dy't faak brûkt wurdt yn ferskate lannen. Tabel 1 toant de evaluaasjekritearia foar korrosjegraad foar elke yndeks37,38.
Neffens de testresultaten en noarmen yn myn lân (Tabel 1), as boaiemkorrosjemint allinich evaluearre wurdt troch boaiemresistinsje, is de boaiem op 'e opwaartse helling tige korrosjemint; de boaiem op 'e ôfwaartse helling is matich korrosjemint; de boaiemkorrosjemint op 'e middelste helling en natuerlike helling is relatyf leech swak.
De boaiemwjerstân fan 'e opwaartse helling is signifikant leger as dy fan oare dielen fan 'e helling, wat feroarsake wurde kin troch reineroazje. De boppegrûn op 'e opwaartse helling streamt mei it wetter nei de middelste helling, sadat it metalen beskermingsnet fan 'e opwaartse helling ticht by de boppegrûn leit. Guon fan 'e metalen gaas wiene bleatlein en sweven sels yn 'e loft (Ofbylding 1). De boaiemwjerstân waard op it terrein metten; de pealôfstân wie 3m; de pealdjipte wie ûnder de 15cm. Bleat metaalgaas en ôfbladerjende roest kinne de mjitresultaten beynfloedzje. Dêrom is it net betrouber om de boaiemkorrosiviteit allinich te evaluearjen mei de boaiemwjerstânsyndeks. By de wiidweidige evaluaasje fan korrosje wurdt de boaiemwjerstân fan 'e opwaartse helling net meirekkene.
Troch de hege relative fochtigens feroarsaket de ivich fochtige loft yn it Sichuan-gebiet dat it metalen gaas dat oan 'e loft bleatsteld wurdt, slimmer korrodearret as it metalen gaas dat yn 'e grûn begroeven is39. Bleatstelling fan triedgaas oan loft kin liede ta in fermindere libbensdoer, wat de boaiem op 'e helling destabilisearje kin. Boaiemferlies kin it lestich meitsje foar planten, benammen houtige planten, om te groeien. Troch it gebrek oan houtige planten is it lestich om in woartelsysteem op 'e helling te foarmjen om de boaiem te ferhurdzjen. Tagelyk kin plantegroei ek de boaiemkwaliteit ferbetterje en it humusgehalte yn 'e boaiem ferheegje, wat net allinich wetter kin fêsthâlde, mar ek in goede omjouwing kin leverje foar de groei en fuortplanting fan bisten en planten, wêrtroch boaiemferlies wurdt fermindere. Dêrom moatte yn 'e iere faze fan 'e bou mear houtige siedden op 'e helling siedde wurde, en moat wetterbehâldmiddel kontinu tafoege wurde en mei film bedekt wurde foar beskerming, om de eroazje fan 'e boaiem op 'e helling troch reinwetter te ferminderjen.
De korrosjepotinsjeel is in wichtige faktor dy't ynfloed hat op 'e korrosje fan it hellingbeskermingsnet op 'e helling mei trije nivo's, en hat de grutste ynfloed op 'e opwaartse helling (Tabel 2). Under normale omstannichheden feroaret de korrosjepotinsjeel net folle yn in bepaalde omjouwing. In merkbere feroaring kin feroarsake wurde troch dwaalstreamen. Dwaalstreamen ferwize nei streamingen 40, 41, 42 dy't yn it dykbed en boaiemmedium lekke as auto's it iepenbier ferfiersysteem brûke. Mei de ûntwikkeling fan it ferfiersysteem hat it spoarferfiersysteem fan myn lân grutskalige elektrifikaasje berikt, en de korrosje fan begroeven metalen feroarsake troch gelijkstroomlekkage fan elektrifisearre spoarwegen kin net negearre wurde. Op it stuit kin de boaiempotinsjeelgradiïnt brûkt wurde om te bepalen oft de boaiem dwaalstroomfersteuringen befettet. As de potinsjeelgradiïnt fan 'e oerflakboaiem leger is as 0,5 mv/m, is de dwaalstroom leech; as de potinsjeelgradiïnt yn it berik fan 0,5 mv/m oant 5,0 mv/m leit, is de dwaalstroom matich; as de potinsjele gradiënt grutter is as 5,0 mv/m, is it nivo fan dwaalstream heech. It driuwende berik fan 'e potinsjele gradiënt (EW) fan 'e middenhelling, op-helling en delhelling wurdt werjûn yn figuer 3. Wat it driuwende berik oanbelanget, binne der matige dwaalstreamen yn 'e east-west en noard-súd rjochtingen fan 'e middenhelling. Dêrom is dwaalstream in wichtige faktor dy't ynfloed hat op 'e korrosje fan metalen gaas op 'e middenhelling en delhelling, foaral op 'e middenhelling.
Yn 't algemien jout in boaiemredoxpotinsjeel (Eh) boppe 400 mV it oksidearjende fermogen oan, boppe 0-200 mV is in middelgrutte reduksjefermogen, en ûnder 0 mV is in grutte reduksjefermogen. Hoe leger it boaiemredoxpotinsjeel, hoe grutter it korrosjefermogen fan boaiemmikroorganismen foar metalen44. It is mooglik om de trend fan boaiemmikrobiële korrosje te foarsizzen út it redokspotinsjeel. De stúdzje fûn dat it boaiemredoxpotinsjeel fan 'e trije hellingen grutter wie as 500 mv, en it korrosjenivo wie tige lyts. It lit sjen dat de boaiemventilaasjetastân fan hellinglân goed is, wat net geunstich is foar de korrosje fan anaerobe mikroorganismen yn 'e boaiem.
Eardere stúdzjes hawwe oantoand dat de ynfloed fan boaiem-pH op boaiemeroazje dúdlik is. Mei de fluktuaasje fan pH-wearde wurdt de korrosjesnelheid fan metalen materialen signifikant beynfloede. De boaiem-pH is nau besibbe oan it gebiet en de mikroorganismen yn 'e boaiem45,46,47. Yn 't algemien is it effekt fan boaiem-pH op 'e korrosje fan metalen materialen yn wat alkaline boaiem net dúdlik. De boaiems fan 'e trije spoarhellingen binne allegear alkaline, dus it effekt fan pH op 'e korrosje fan it metalen gaas is swak.
Lykas te sjen is yn tabel 3, lit de korrelaasje-analyze sjen dat de redokspotinsjaal en de hellingposysje signifikant posityf korrelearre binne (R2 = 0.858), de korrosjepotinsjaal en de potinsjaalgradiënt (SN) signifikant posityf korrelearre binne (R2 = 0.755), en de redokspotinsjaal en de potinsjaalgradiënt (SN) signifikant posityf korrelearre binne (R2 = 0.755). Der wie in wichtige negative korrelaasje tusken potinsjeel en pH (R2 = -0.724). De hellingposysje wie signifikant posityf korrelearre mei de redokspotinsjeel. Dit lit sjen dat der ferskillen binne yn 'e mikro-omjouwing fan ferskate hellingposysjes, en boaiem-mikroorganismen binne nau besibbe oan redokspotinsjeel48, 49, 50. De redokspotinsjeel wie signifikant negatyf korrelearre mei pH51,52. Dizze relaasje joech oan dat pH- en Eh-wearden net altyd syngroan feroaren tidens it boaiem-redoxproses, mar in negative lineêre relaasje hienen. Metaalkorrosjepotinsjeel kin it relative fermogen fertsjintwurdigje om elektroanen te winnen en te ferliezen. Hoewol de korrosjepotinsjeel signifikant posityf korrelearre wie mei de potinsjele gradiënt (SN), kin de potinsjele gradiënt feroarsake wurde troch it maklike ferlies fan elektroanen troch it metaal.
De totale oplosbere sâltynhâld fan 'e boaiem is nau besibbe oan 'e korrosiviteit fan 'e boaiem. Yn 't algemien, hoe heger it sâltgehalte fan 'e boaiem, hoe leger de boaiemwjerstân, wêrtroch't de boaiemwjerstân tanimt. Yn boaiemelektrolyten binne net allinich de anionen en ferskillende beriken, mar ek de ynfloeden op korrosje, benammen karbonaten, chloriden en sulfaten. Derneist beynfloedet it totale oplosbere sâltynhâld yn 'e boaiem yndirekt de korrosje troch de ynfloed fan oare faktoaren, lykas it effekt fan elektrodepotinsjaal yn metalen en de oplosberens fan soerstof yn 'e boaiem53.
De measte oplosbere sâlt-dissosiearre ioanen yn 'e boaiem nimme net direkt diel oan elektrogemyske reaksjes, mar beynfloedzje metaalkorrosje troch boaiemresistinsje. Hoe heger it boaiemsâltgehalte, hoe sterker de boaiemgelieding en hoe sterker de boaiemeroazje. It boaiemsâltgehalte fan natuerlike hellingen is signifikant heger as dat fan spoarhellingen, wat kin komme troch it feit dat natuerlike hellingen ryk binne oan fegetaasje, wat geunstich is foar boaiem- en wetterbehâld. In oare reden kin wêze dat de natuerlike helling folwoeksen boaiemfoarming hat meimakke (boaiemmemmemateriaal foarme troch rotsferwering), mar de boaiem fan 'e spoarhelling bestiet út stiennen fragminten as de matrix fan "keunstmjittige boaiem", en hat gjin foldwaande boaiemfoarmingsproses ûndergien. Mineralen net frijlitten. Derneist binne de sâltioanen yn 'e djippe boaiem fan natuerlike hellingen omheech gien troch kapillêre aksje tidens oerflakferdamping en sammele yn 'e oerflakboaiem, wat resulteart yn in tanimming fan it gehalte oan sâltioanen yn 'e oerflakboaiem. De boaiemdikte fan 'e spoarhelling is minder dan 20 sm, wat resulteart yn it ûnfermogen fan 'e boppegrûn om it sâlt út 'e djippe boaiem oan te foljen.
Positive ioanen (lykas K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, ensfh.) hawwe in lyts effekt op boaiemkorrosje, wylst anionen in wichtige rol spylje yn it elektrogemyske proses fan korrosje en in wichtige ynfloed hawwe op metaalkorrosje. Cl− kin de korrosje fan 'e anode fersnelle en is it meast korrosive anion; hoe heger it Cl−-gehalte, hoe sterker de boaiemkorrosje. SO42− befoarderet net allinich korrosje fan stiel, mar feroarsaket ek korrosje yn guon betonmaterialen54. Korrodearret ek izer. Yn in searje soere boaiemeksperiminten waard fûn dat de korrosjesnelheid evenredich wie mei de soerheid fan 'e boaiem55. Chloride en sulfaat binne de wichtichste komponinten fan oplosbere sâlt, dy't de kavitaasje fan metalen direkt kinne fersnelle. Undersyk hat oantoand dat it gewichtsferlies fan korrosje fan koalstofstiel yn alkaline boaiem hast evenredich is mei de tafoeging fan chloride- en sulfaationen56,57. Lee et al. fûnen dat SO42- korrosje kin hinderje, mar de ûntwikkeling fan korrosjeputten dy't al foarme binne befoarderje58.
Neffens de standert foar boaiemkorrosjebeoardieling en testresultaten wie it chloride-ionengehalte yn elke hellingboaiemmonster boppe de 100 mg/kg, wat in sterke boaiemkorrosje oanjout. It sulfaat-ionengehalte fan sawol de op- as de delgeande hellingen wie boppe de 200 mg/kg en ûnder de 500 mg/kg, en de boaiem wie matich korrodearre. It sulfaat-ionengehalte yn 'e middelste helling is leger as 200 mg/kg, en de boaiemkorrosje is swak. As it boaiemmedium in hege konsintraasje befettet, sil it meidwaan oan 'e reaksje en korrosjeskaal produsearje op it oerflak fan 'e metalen elektrode, wêrtroch't de korrosjereaksje fertrage wurdt. As de konsintraasje tanimt, kin de skaal ynienen brekke, wêrtroch't de korrosjesnelheid sterk fersnelt; as de konsintraasje trochgiet mei tanimmen, bedekt de korrosjeskaal it oerflak fan 'e metalen elektrode, en de korrosjesnelheid lit wer in stadige trend sjen59. De stúdzje fûn dat de hoemannichte yn 'e boaiem leger wie en dêrom in bytsje effekt hie op korrosje.
Neffens tabel 4 liet de korrelaasje tusken helling en boaiemanionen sjen dat der in wichtige positive korrelaasje wie tusken helling en chloride-ionen (R2=0.836), en in wichtige positive korrelaasje tusken helling en totaal oplosbere sâlt (R2=0.742).
Dit suggerearret dat oerflakteôfwettering en boaiemeroazje ferantwurdlik kinne wêze foar de feroaringen yn totale oplosbere sâlt yn 'e boaiem. Der wie in wichtige positive korrelaasje tusken totale oplosbere sâlt en chloride-ionen, wat kin wêze om't totale oplosbere sâlt de pool fan chloride-ionen binne, en de ynhâld fan totale oplosbere sâlt bepaalt de ynhâld fan chloride-ionen yn boaiemoplossingen. Dêrom kinne wy ​​witte dat it ferskil yn helling slimme korrosje fan it metalen gaasdiel kin feroarsaakje.
Organyske stof, totale stikstof, beskikbere stikstof, beskikbere fosfor en beskikbere kalium binne de basisfiedingsstoffen fan 'e boaiem, dy't ynfloed hawwe op 'e boaiemkwaliteit en de opname fan fiedingsstoffen troch it woartelsysteem. Boaiemfiedingsstoffen binne in wichtige faktor dy't ynfloed hat op 'e mikroorganismen yn 'e boaiem, dus it is de muoite wurdich om te bestudearjen oft der in korrelaasje is tusken boaiemfiedingsstoffen en metaalkorrosje. De Suiyu-spoarwei waard foltôge yn 2003, wat betsjut dat de keunstmjittige boaiem mar 9 jier fan opgarjen fan organyske stof meimakke hat. Fanwegen de bysûnderheden fan keunstmjittige boaiem is it needsaaklik om in goed begryp te hawwen fan 'e fiedingsstoffen yn keunstmjittige boaiem.
It ûndersyk lit sjen dat it organyske stofgehalte it heechst is yn 'e natuerlike hellingboaiem nei it hiele boaiemfoarmingsproses. It organyske stofgehalte yn 'e boaiem op in lege helling wie it leechst. Troch de ynfloed fan ferwering en oerflakteôfwettering sille boaiemfiedingsstoffen op 'e midden- en hellingdelgong opstapelje, wêrtroch in dikke laach humus ûntstiet. Troch de lytse dieltsjes en minne stabiliteit fan boaiem op in lege helling wurdt organyske stof lykwols maklik ôfbrutsen troch mikro-organismen. It ûndersyk fûn út dat de fegetaasjebedekking en ferskaat op 'e midden- en hellingdelgong heech wiene, mar de homogeniteit wie leech, wat kin liede ta in ûngelikense ferdieling fan oerflakfiedingsstoffen. In dikke laach humus hâldt wetter fêst en boaiemorganismen binne aktyf. Dit alles fersnelt de ûntbining fan organyske stof yn 'e boaiem.
It alkali-hydrolysearre stikstofgehalte fan 'e spoarwegen op 'e helling omheech, midden en del wie heger as dat fan 'e natuerlike helling, wat oanjout dat de mineralisaasjesnelheid fan organyske stikstof fan 'e spoarhelling signifikant heger wie as dat fan 'e natuerlike helling. Hoe lytser de dieltsjes, hoe ynstabiler de boaiemstruktuer, hoe makliker it is foar mikro-organismen om de organyske stof yn 'e aggregaten te ûntbinen, en hoe grutter de pool fan mineralisearre organyske stikstof60,61. Yn oerienstimming mei de resultaten fan 'e 62-stúdzje wie it gehalte oan lytse dieltsjeaggregaten yn 'e boaiem fan spoarhellingen signifikant heger as dat fan natuerlike hellingen. Dêrom moatte passende maatregels nommen wurde om it gehalte oan dongstof, organyske stof en stikstof yn 'e boaiem fan 'e spoarhelling te ferheegjen, en om it duorsume gebrûk fan 'e boaiem te ferbetterjen. De fergriemerij fan beskikbere fosfor en beskikbere kalium feroarsake troch oerflakteôfwettering wie ferantwurdlik foar 77,27% oant 99,79% fan it totale ferlies fan 'e spoarhelling. Oerflakteôfwettering kin de wichtichste oarsaak wêze fan ferlies fan beskikbere fiedingsstoffen yn hellingboaiem63,64,65.
Lykas te sjen is yn tabel 4, wie der in wichtige positive korrelaasje tusken de hellingposysje en beskikbere fosfor (R2=0.948), en de korrelaasje tusken de hellingposysje en beskikbere kalium wie itselde (R2=0.898). It lit sjen dat de hellingposysje ynfloed hat op it gehalte oan beskikbere fosfor en beskikbere kalium yn 'e boaiem.
Gradiïnt is in wichtige faktor dy't ynfloed hat op it organyske stofgehalte fan 'e boaiem en stikstofferriking66, en hoe lytser de gradiïnt, hoe grutter de ferrikingsgraad. Foar it ferriken fan fiedingsstoffen yn 'e boaiem wie it ferlies fan fiedingsstoffen ferswakke, en it effekt fan 'e posysje fan 'e helling op it organyske stofgehalte fan 'e boaiem en de totale stikstofferriking wie net dúdlik. Ferskillende soarten en oantallen planten op ferskate hellingen hawwe ferskillende organyske soeren dy't troch plantwoartels ôfskieden wurde. Organyske soeren binne foardielich foar de fêstlegging fan beskikbere fosfor en beskikbere kalium yn 'e boaiem. Dêrom wie der in wichtige korrelaasje tusken de posysje fan 'e helling en beskikbere fosfor, en de posysje fan 'e helling en beskikbere kalium.
Om de relaasje tusken boaiemfiedingsstoffen en boaiemkorrosje te ferdúdlikjen, is it needsaaklik om de korrelaasje te analysearjen. Lykas te sjen is yn tabel 5, wie de redokspotinsjeel signifikant negatyf korrelearre mei beskikbere stikstof (R2 = -0.845) en signifikant posityf korrelearre mei beskikbere fosfor (R2 = 0.842) en beskikber kalium (R2 = 0.980). De redokspotinsjeel reflektearret de kwaliteit fan redoks, dy't meastentiids beynfloede wurdt troch guon fysike en gemyske eigenskippen fan 'e boaiem, en beynfloedet dan in searje eigenskippen fan 'e boaiem. Dêrom is it in wichtige faktor by it bepalen fan 'e rjochting fan boaiemfiedingstransformaasje67. Ferskillende redokskwaliteiten kinne resultearje yn ferskillende steaten en beskikberens fan fiedingsfaktoaren. Dêrom hat de redokspotinsjeel in wichtige korrelaasje mei beskikbere stikstof, beskikbere fosfor en beskikber kalium.
Neist metaaleigenskippen is korrosjepotinsjeel ek relatearre oan boaiemeigenskippen. Korrosjepotinsjeel wie signifikant negatyf korrelearre mei organyske matearje, wat oanjout dat organyske matearje in signifikant effekt hie op korrosjepotinsjeel. Derneist wie organyske matearje ek signifikant negatyf korrelearre mei potinsjele gradiënt (SN) (R2 = -0.713) en sulfaation (R2 = -0.671), wat oanjout dat it organyske matearje-ynhâld ek ynfloed hat op potinsjele gradiënt (SN) en sulfaation. Der wie in signifikant negative korrelaasje tusken boaiem-pH en beskikber kalium (R2 = -0.728).
Beskikbere stikstof wie signifikant negatyf korrelearre mei totale oplosbere sâlten en chloride-ionen, en beskikbere fosfor en beskikbere kalium wiene signifikant posityf korrelearre mei totale oplosbere sâlten en chloride-ionen. Dit joech oan dat de beskikbere fiedingsstoffenynhâld de hoemannichte totale oplosbere sâlten en chloride-ionen yn 'e boaiem signifikant beynfloede, en anionen yn 'e boaiem wiene net befoarderlik foar de opgarjen en oanfier fan beskikbere fiedingsstoffen. Totale stikstof wie signifikant negatyf korrelearre mei sulfaation, en signifikant posityf korrelearre mei bikarbonaat, wat oanjout dat totale stikstof in effekt hie op it gehalte fan sulfaat en bikarbonaat. Planten hawwe in bytsje fraach nei sulfaationen en bikarbonaationen, dus de measten dêrfan binne frij yn 'e boaiem of wurde opnommen troch boaiemkolloïden. Bikarbonaationen befoarderje de opgarjen fan stikstof yn 'e boaiem, en sulfaationen ferminderje de beskikberens fan stikstof yn 'e boaiem. Dêrom is it passend ferheegjen fan it gehalte oan beskikbere stikstof en humus yn 'e boaiem foardielich om de korrosiviteit fan 'e boaiem te ferminderjen.
Boaiem is in systeem mei komplekse gearstalling en eigenskippen. Boaiemkorrosiviteit is it resultaat fan 'e synergistyske aksje fan in protte faktoaren. Dêrom wurdt oer it algemien in wiidweidige evaluaasjemetoade brûkt om boaiemkorrosiviteit te evaluearjen. Mei ferwizing nei de "Code for Geotechnical Engineering Investigation" (GB50021-94) en de testmetoaden fan China Soil Corrosion Test Network, kin de boaiemkorrosysjegraad wiidweidich wurde evaluearre neffens de folgjende noarmen: (1) De evaluaasje is swakke korrosje, as allinich swakke korrosje, is der gjin matige korrosje of sterke korrosje; (2) as der gjin sterke korrosje is, wurdt it evaluearre as matige korrosje; (3) as der ien of twa plakken fan sterke korrosje binne, wurdt it evaluearre as sterke korrosje; (4) as der 3 of mear plakken fan sterke korrosje binne, wurdt it evaluearre as sterke korrosje foar swiere korrosje.
Neffens boaiemresistinsje, redokspotinsjeel, wetterynhâld, sâltynhâld, pH-wearde en Cl- en SO42-ynhâld waarden de korrosjegraden fan boaiemmonsters op ferskate hellingen wiidweidich evaluearre. De ûndersyksresultaten litte sjen dat de boaiem op alle hellingen tige korrosyf is.
Korrosjepotinsjeel is in wichtige faktor dy't ynfloed hat op 'e korrosje fan it hellingbeskermingsnet. De korrosjepotinsjes fan 'e trije hellingen binne allegear leger as -200 mv, wat de grutste ynfloed hat op 'e korrosje fan it opwaartse metalen gaas. Potinsjele gradiënt kin brûkt wurde om de grutte fan dwaalstream yn 'e boaiem te beoardieljen. Dwaalstream is in wichtige faktor dy't ynfloed hat op 'e korrosje fan metalen gaas op middelste hellingen en opwaartse hellingen, foaral op middelste hellingen. It totale oplosbere sâltgehalte yn 'e boaiem fan 'e boppeste, middelste en legere hellingen wie allegear boppe de 500 mg/kg, en it korrosje-effekt op it hellingbeskermingsnet wie matich. It wettergehalte fan 'e boaiem is in wichtige faktor dy't ynfloed hat op 'e korrosje fan metalen gaas op middelste en delgeande hellingen, en hat in gruttere ynfloed op 'e korrosje fan hellingbeskermingsgaas. Fiedingsstoffen binne it meast oerfloedich yn boaiem op middelste hellingen, wat oanjout dat d'r faak mikrobiële aktiviteiten en rappe plantegroei binne.
It ûndersyk lit sjen dat korrosjepotinsjeel, potinsjele gradiënt, totaal oplosber sâltgehalte en wettergehalte de wichtichste faktoaren binne dy't ynfloed hawwe op boaiemkorrosje op 'e trije hellingen, en de boaiemkorrosje wurdt beoardiele as sterk. De korrosje fan it hellingbeskermingsnetwurk is it earnstichst op 'e middelste helling, wat in referinsje biedt foar it anty-korrosjeûntwerp fan it spoarhellingbeskermingsnetwurk. Passende tafoeging fan beskikbere stikstof en organyske dongstoffen is foardielich om boaiemkorrosje te ferminderjen, plantegroei te fasilitearjen en úteinlik de helling te stabilisearjen.
Hoe dit artikel te sitearjen: Chen, J. et al.Effekten fan boaiemkomposysje en elektrochemy op 'e korrosje fan rotshellingnetwurk lâns in Sineeske spoarline.science.Rep. 5, 14939; doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL & Yang, GL Dynamyske skaaimerken fan spoarwei-ûndergrûnhellingen ûnder ierdbevings-eksitaasje. natuerramp. 69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. et al.Analyse fan typyske ierdbevingsskea fan snelwegen yn it troch ierdbevings troffen Wenchuan-gebiet fan 'e provinsje Sichuan [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Seismyske skea-analyze en tsjinmaatregels fan snelweibrêgen yn Wenchuan-ierdbeving. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering. 28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC It effekt fan 'e ierdbeving fan Chichi op lânferskowings feroarsake troch neifolgjende rein yn sintraal Taiwan. Engineering Geology. 86, 87–101 (2006).
Koi, T. et al. Lange-termyn effekten fan troch ierdbevings feroarsake lânferskowings op sedimintproduksje yn in berchôfwetteringsgebiet: Tanzawa-regio, Japan. geomorphology. 101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. In oersjoch fan ûndersyk nei seismyske stabiliteitsanalyse fan geotechnyske hellingen. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 25, 164–171 (2005).
Yue Ping, Undersyk nei geologyske gefaren feroarsake troch de Wenchuan-ierdbeving yn Sichuan. Journal of Engineering Geology 4, 7–12 (2008).
Ali, F. Hellingbeskerming mei fegetaasje: woartelmeganika fan guon tropyske planten. Ynternasjonaal Tydskrift foar Fysike Wittenskippen. 5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI & Kitayama, K. Topografyske effekten op tropyske leechberchbosken ûnder ferskate geologyske omstannichheden yn Mount Kinabalu, Borneo. Plant Ecology.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. et al. Ideale woartelkarakteristiken fan planten foar it beskermjen fan natuerlike en oanleine hellingen tsjin lânferskowings. Planten en boaiem, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Effekten fan gerswoartels op erodearberens fan 'e boppegrûn tidens konsintrearre stream. Geomorphology 76, 54–67 (2006).