Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат. Сиз колдонуп жаткан серепчи версиясы CSS үчүн чектелген колдоого ээ. Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerде шайкештик режимин өчүрүү). Ошол эле учурда, колдоо үзгүлтүксүз болушу үчүн, биз сайтты стилдерсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Изилдөө объектиси катары Суй-Чунцин темир жол капталын алуу, кыртыштын каршылык касиети, кыртыштын электрохимиясы (коррозия потенциалы, редокс потенциалы, потенциалдык градиент жана рН), кыртыштын аниондору (жалпы эрүүчү туздар, Cl-, SO42- жана) жана кыртыштын азыктанышы. фосфор, бар калий) Ар кандай эңкейиштерде дат басуу даражасы жасалма топурактын жеке индикаторлору жана комплекстүү көрсөткүчтөрү боюнча бааланат. Башка факторлор менен салыштырганда, эңкейиштен коргоочу тордун коррозиясына суу эң чоң таасир этет, андан кийин аниондук курамы бар. эңкейиштен коргоо торунун коррозиясы. Топурак үлгүлөрүнүн коррозия деңгээли ар тараптуу бааланып, үстүнкү эңкейиште коррозия орточо, ал эми орто жана төмөнкү капталдарда коррозия күчтүү болгон. Топурактагы органикалык заттар потенциалдуу градиент менен олуттуу корреляцияланган. Жеткиликтүү азот жана жеткиликтүү коррелиондор менен олуттуу корреляцияланган. топурактын азыктандыруусу кыйыр түрүнө байланыштуу.
Темир жолдорду, автомобиль жолдорун жана суу чарба объектилерин курууда тоо тешиктери көп учурда сөзсүз болот. Түштүк-батышта тоолор болгондуктан, Кытайдын темир жол курулушу тоонун көп казылышын талап кылат. Ал баштапкы топуракты жана өсүмдүктөрдү кыйратып, ачык аскалуу эңкейиштерди жаратат. Бул абал жер көчкүгө жана темир жол транспортунун коопсуздугуна жана эрозияга алып келет. айрыкча 2008-жылдын 12-майындагы Вэньчуань жер титирөөсүнөн кийин жол кыймылы үчүн жаман. 2008-жылы Сычуань провинциясындагы 4243 километр негизги магистралдык жолдорду баалоодо жол тилкелеринде жана жантайма дубалдарда 1736 катуу жер титирөө кырсыктары болгон, бул баалоонун жалпы узундугунун 39,76% түзгөн. Жолдун зыянынан түз экономикалык жоготуулар 23 миллиард юандан ашкан. Жер титирөөдөн кийинки геокоркунучтар кеминде 10 жылга (Тайвандагы жер титирөө) жана ал тургай 40-50 жылга чейин созулушу мүмкүн (Япониядагы Канто жер титирөөсү) 4,5. Градиент жер титирөө коркунучуна таасир этүүчү негизги фактор болуп саналат6,7. Андыктан жолдун жантайышын сактап, анын туруктуулугун бекемдөө зарыл. калыбына келтирүү 8. Кадимки топурак капталдарына салыштырмалуу, тоо тектеринин капталдарында органикалык заттар, азот, фосфор жана калий сыяктуу азыктандыруучу факторлор топтолгон эмес жана өсүмдүктөрдүн өсүшү үчүн зарыл болгон топурак чөйрөсү жок. Чоң эңкейиш жана жамгыр эрозиясы, жантайыңкы топурактардын өсүшү үчүн зарыл болгон шарттар оңой жоголот. жантайыңкы топурактын колдоочу туруктуулугу жок9. Эңкейишти коргоо үчүн топуракты жабуу үчүн негизги материал менен жантайыңкы чачуу менин өлкөмдө эң кеңири колдонулган эңкейиш экологиялык калыбына келтирүү технологиясы болуп саналат. Чачыруу үчүн колдонулган жасалма топурак майдаланган таштан, айдоо жеринин топурагынан, самандан, татаал жер семирткичтен, сууну кармап туруучу агенттен жана жабышчаак органикалык заттардан турат. асфальт эмульгатор) белгилүү бир пропорцияда. Техникалык процесс: адегенде аскага тикенек зымдарды төшөө, андан кийин тикенектүү зымды кагыштар жана анкердик болттор менен бекитүү, акырында атайын чачкыч менен эңкейишке уруктары бар жасалма топурак чачуу. диаметри 2 мм. Металл тор топурак матрицасы таш бетинде туруктуу монолиттүү плитаны түзүүгө мүмкүндүк берет. Металл тор топуракта коррозияга учурайт, анткени топурактын өзү электролит болуп саналат жана коррозия даражасы топурактын өзгөчөлүктөрүнө жараша болот. жер көчкү коркунучтары.
Өсүмдүктүн тамыры жантайыңкыларды турукташтырууда жана эрозияга каршы күрөшүүдө чечүүчү ролду ойнойт деп ишенишет10,11,12,13,14. Эңкейиштерди тайыз көчкүлөргө каршы турукташтыруу үчүн өсүмдүктөрдү колдонсо болот, анткени өсүмдүк тамырлары жер көчкүлөрдүн алдын алуу үчүн топуракты бекемдей алат15,16,17. Бак-дарактуу өсүмдүктөр, өзгөчө бак-дарактар, тайыз жерлердин түзүлүшүнөн коргойт18. Топурактагы бекемдөөчү үймөктөрдүн ролун аткарган өсүмдүктөрдүн вертикалдуу жана капталдагы тамыр системалары. Тамыр архитектурасынын үлгүлөрүнүн өнүгүшү гендер менен шартталган жана бул процесстерде топурактын чөйрөсү чечүүчү ролду ойнойт. Металлдардын коррозиясы кыртыштын айлана-чөйрөсүнө жараша өзгөрүп турат. табигый топурактардын он миллиондогон жылдар бою сырткы чөйрө менен ар кандай организмдердин өз ара аракеттенүүсүнүн натыйжасы22,23,24. Жыгач өсүмдүктөрү туруктуу тамыр системасын жана экосистеманы түзө электе, металл тордун тоо жантайма жана жасалма топурак менен биригип, коопсуз иштей алабы, бул жаратылыш экономикасынын өнүгүшүнө, тиричиликтин коопсуздугуна жана экологиянын жакшырышына түздөн-түз байланыштуу.
Бирок, металлдардын коррозиясы чоң жоготууларга алып келиши мүмкүн. 1980-жылдардын башында Кытайда химиялык машиналарда жана башка тармактарда жүргүзүлгөн сурамжылоого ылайык, металл коррозиясынан келип чыккан жоготуулар өндүрүштүн жалпы наркынын 4% ын түзгөн. Ошондуктан, коррозия механизмин изилдөө жана коргоо чараларды көрүү чоң мааниге ээ. microorganisms.Microbial метаболиттер материалдарды коррозияга учурашы мүмкүн, жана адашкан агымдар да коррозияга алып келиши мүмкүн.Ошондуктан, топуракка көмүлгөн металлдардын коррозиясын алдын алуу маанилүү. Азыркы учурда көмүлгөн металл коррозиясы боюнча изилдөөлөр негизинен (1) көмүлгөн металлдын коррозиясына таасир этүүчү факторлорго багытталган25; (2) металлды коргоо ыкмалары26,27; (3) металлдын коррозиясынын даражасын баалоо ыкмалары28; Ар кандай чөйрөлөрдөгү коррозия. Бирок, изилдөөдө бардык кыртыштар табигый болгон жана жетиштүү топурак түзүү процесстеринен өткөн. Бирок, темир жол тектеринин капталдарынын топурактын жасалма эрозиясы жөнүндө эч кандай маалымат жок.
Башка жегичтүү чөйрөлөр менен салыштырганда, жасалма топурак өтүмсүздүк, гетерогендүүлүк, мезгилдүүлүк жана региондук мүнөздөмөлөргө ээ. Жасалма топурактагы металл коррозиясы металлдар менен жасалма топурактардын ортосундагы электрохимиялык өз ара аракеттенүүдөн пайда болот. Тубаса факторлордон тышкары, металлдын коррозиясынын ылдамдыгы ошондой эле курчап турган чөйрөнүн ар түрдүүлүгүнөн көз каранды, мисалы, металлдын коррозиясынын ылдамдыгы. нымдуулук, кычкылтек, жалпы эрүүчү туздар, анион жана металл иондору, рН, топурак микробдор30,31,32.
30 жылдык практикада аскалуу боорлордогу жасалма топурактарды кантип биротоло сактап калуу маселеси көйгөй жаратып келет33. Топурак эрозиясынан улам 10 жыл кол менен багуудан кийин кээ бир боорлордо бадалдар же бак-дарактар ​​өсө албайт. Металл тордун бетиндеги кир кээ бир жерлерде жууп кеткен. Азыркы учурда темир жолдун жантаюусунун коррозиясы боюнча изилдөөлөр негизинен темир жол подстанциясынын жерге туташтыруу торунун коррозиясына, жеңил рельс аркылуу пайда болгон адашкан токтун коррозиясына жана темир жол көпүрөлөрүнүн34,35, рельстердин жана башка транспорттук жабдуулардын коррозиясына багытталган36.Темир жолдун эңкейиштерин коррозияга учуратуу боюнча эч кандай билдирүүлөр болгон эмес. Суйу темир жолунун түштүк-батыш аска боорундагы топурак, топурактын касиеттерин баалоо аркылуу металл коррозиясын алдын ала айтуу жана кыртыштын экосистемасын калыбына келтирүү жана жасалма жол менен калыбына келтирүү үчүн теориялык жана практикалык негизди камсыз кылуу. Эңкейиш жасалма.
Сыноо аянты Сычуандын адырлуу аймагында (30°32′N, 105°32′E) Сюйнинг темир жол станциясынын жанында жайгашкан.Аянт Сычуань ойдуңунун ортосунда, жапыз тоолор жана дөңсөөлөр менен, жөнөкөй геологиялык түзүлүшү жана жалпак рельефи менен жайгашкан. үстүнкү катмары негизинен кызгылт көк кум жана ылай таштардан турат. Бүтүндүгү начар, тоо тектери блоктуу түзүлүштө. Изилдөө аймагы эрте жазда, ысык жайда, кыска күздө жана кеч кыштын мезгилдик мүнөздөмөлөрү менен субтропикалык нымдуу муссондук климатка ээ. Жаан-чачын көп, жарык жана жылуулук ресурстары көп, үшүк жүрбөй турган мезгил орточо жылдык температура 28 миллион, орточо жылдык (28 миллиметр) 17,4°С, эң ысык айдын орточо температурасы (август) 27,2°С, эң жогорку температурасы 39,3°С. Эң суук ай январь (орточо температура 6,5°С), эң төмөнкү температурасы -3,8°С, жаан-чачындын жылдык орточо көлөмү 920 мм, июль жана кышында негизинен жазда жана август айларында жаан-чачындар көп. абдан өзгөрөт. Жылдын ар бир мезгилинде жаан-чачындын үлүшү тиешелүүлүгүнө жараша 19-21%, 51-54%, 22-24% жана 4-5% түзөт.
Изилдөө аянты 2003-жылы курулган Ю-Суй темир жолунун эңкейишинде болжол менен 45° эңкейиш. 2012-жылдын апрелинде ал Суйнинг темир жол станциясынан 1 км аралыкта түштүктү караган. Табигый эңкейиш көзөмөл катары колдонулган. Жантайыңкы экологиялык калыбына келтирүү экологиялык калыбына келтирүү үчүн чет элдик топурак чачуу технологиясын кабыл алат.Темир жол капталындагы эңкейиштин бийиктигине ылайык, жантайыңкы эңкейишке, ортоңку эңкейишке жана эңкейишке бөлүнөт (2-сүрөт). топурактын металл торунун коррозия продуктуларынын булганышын болтурбоо үчүн, биз бир гана дат баспас болоттон жасалган күрөк менен топурактын бети 0-8cm.Four кайталап ар бир жантайма абалга үчүн белгиленген, 15-20 туш келди үлгү алуу пункттары менен replicate.Each реплика 15-20 кокустук аралашмасы аралашмасы болуп саналат S-түрүндөгү жаңы сызык үлгүлөрүнүн болжол менен аныкталат. grams. Үлгүлөрдү кайра иштетүү үчүн полиэтилен сыдырма баштыктарга салып лабораторияга алып келгиле. Топурак табигый түрдө абада кургатылат, ал эми шагыл, жаныбарлардын жана өсүмдүктөрдүн калдыктары тандалып алынат, агат таякчасы менен майдаланат жана 20 көздүү, 100 көздүү нейлон бөлүкчөлөрү менен электен өткөрүлөт.
Топурак каршылыгы Shengli Instrument Company тарабынан чыгарылган VICTOR4106 жерге туташтыруу каршылык сыноочу менен өлчөнгөн; кыртыштын каршылыгы талаада өлчөнгөн; топурактын нымдуулугу кургатуу ыкмасы менен өлчөнөт. DMP-2 көчмө санариптик mv/pH аспабы кыртыштын коррозия потенциалын өлчөө үчүн жогорку кириш импедансына ээ. Потенциалдык градиент жана редокс потенциалы DMP-2 көчмө санариптик mv/pH менен аныкталды, кыртышта жалпы эрүүчү туз калдыктарды кургатуу ыкмасы менен аныкталды, ошондуктан ANO3 титрлөө ыкмасы менен аныкталды. (Мохр ыкмасы), топурактын сульфатынын курамы кыйыр ЭДТА титрлөө ыкмасы менен, топурактын карбонатын жана бикарбонатын аныктоо үчүн кош индикатордук титрлөө ыкмасы менен, топурактын органикалык заттарын аныктоо үчүн калий дихроматтык кычкылдануу менен жылытуу ыкмасы менен, топурактын щелочтуу гидролизинде азотту аныктоо үчүн щелочтуу эритмесин диффузия ыкмасы менен, H2SO4-HCsmphospH2S04-HCl. топурактагы жана топурактагы фосфордун курамы Олсен методу менен (экстрагант катары 0,05 моль/л NaHCO3 эритмеси) жана топуракта калийдин жалпы курамы натрий гидроксидинин синтездик жалындык фотометриясы менен аныкталган.
Эксперименттик маалыматтар алгач системалаштырылган. SPSS Statistics 20 орточо, стандарттык четтөө, бир тараптуу ANOVA жана адамдын корреляциялык анализин аткаруу үчүн колдонулган.
1-таблицада ар түрдүү жантаймалуу топурактын электромеханикалык касиеттери, аниондору жана азыктандыруучу элементтери келтирилген. Коррозия потенциалы, кыртыштын каршылыгы жана ар кандай жантайыңкылардын чыгыш-батыш потенциалы градиенти маанилүү болгон (P <0.05). Эңкейиште, орто жантайыңда жана табигый эңкейиште редокс потенциалы олуттуу болгон (P < 0.05, рельстеги потенциал, бул градиентке карата). түндүк-түштүк потенциалдуу градиент, эңкейиш>ылдыйкы>орто эңкейиш.Топурактын рН мааниси ылдыйкы>өйдөлүш>ортоңку эңкейиш>табигый эңкейиш тартибинде болгон.Жалпы эрүүчү туз, табигый жантаюу темир жол жантаймасынан кыйла жогору болгон (P <0,05). жана жалпы эрүүчү туз металл коррозияга орточо таасир этет. Топурактагы органикалык заттардын мазмуну табигый жантайыңда эң көп, ал эми ылдый жакта эң аз (P <0,05) болгон. колдо болгон азоттун эң жогорку деңгээли ылдыйкы жана ортоңку эңкейиште, ал эми эң азы табигый эңкейиште болгон; темир жолдун эңкейишиндеги жана эңкейишиндеги азоттун жалпы көлөмү азыраак болгон, бирок азоттун бар болгондугу жогору болгон. Бул өйдө жана ылдый жактагы органикалык азоттун минералдашуу ылдамдыгы тез экенин көрсөтүп турат. Колдогу калийдин мазмуну колдо болгон фосфор менен бирдей.
Топурак каршылыгы электр өткөрүмдүүлүктү көрсөтүүчү индекс жана кыртыштын коррозиясына баа берүү үчүн негизги параметр болуп саналат. Топурак каршылыкка таасир этүүчү факторлор нымдуулукту, жалпы эрүүчү туздун мазмунун, рНды, кыртыштын текстурасын, температураны, органикалык заттардын курамын, кыртыштын температурасын жана нымдуулугун камтыйт. 1-таблицада ар бир индекс үчүн коррозиялык даражаны баалоо критерийлери көрсөтүлгөн37,38.
Менин өлкөмдөгү сыноолордун натыйжалары жана стандарттары боюнча (1-таблица), эгерде кыртыштын коррозиялык касиети топурактын өздүк каршылыгы менен гана бааланса, эңкейиштеги кыртыш жогорку коррозияга дуушар болот; эңкейиштеги топурак орточо коррозиялык; ортоңку эңкейиште жана табигый эңкейиште кыртыштын коррозиялуулугу салыштырмалуу төмөн.
Эңкейиштеги эңкейиштеги топурактын каршылыгы эңкейиштин башка бөлүктөрүнө караганда бир кыйла төмөн, ал жаан эрозиясынан келип чыгышы мүмкүн. Эңкейиштеги топурактын үстүнкү катмары суу менен ортоңку эңкейишке агып кетет, ошондуктан эңкейиштеги металл эңкейиштен коргоочу тор топурактын үстүнкү катмарына жакын болот. Кээ бир металл торчолору ачыкка чыгып, ал тургай абада асылып калган. сайтында; үймөктөрдүн аралыгы 3 м; Үймөктөрдү айдоо тереңдиги 15 смден төмөн болгон. Жылаңач металл тор жана кабык дат өлчөө натыйжаларына тоскоол болушу мүмкүн. Ошондуктан, кыртыштын коррозиясын топурактын өздүк каршылык индекси менен гана баалоо ишенимсиз. Коррозияны комплекстүү баалоодо эңкейиштеги топурактын өздүк каршылыгы каралбайт.
Салыштырмалуу нымдуулуктун жогору болгондугуна байланыштуу, Сычуань аймагындагы көп жылдык нымдуу аба абага дуушар болгон металл сетка топуракка көмүлгөн металл сеткага караганда олуттуу коррозияга алып келет39. Зым тордун абага таасир этиши кызмат мөөнөтүн кыскартууга алып келиши мүмкүн, бул тоо бетиндеги топурактарды туруксуздаштырууга алып келиши мүмкүн. Топурак жоготуу өсүмдүктөрдүн, айрыкча өсүмдүктөрдүн, жыгачтын жетишсиздигинин өсүүсүн кыйындатат. топуракты бекемдөө үчүн өйдө көздөй тамыр системасын түзүү кыйын. Ошол эле учурда өсүмдүктүн өсүшү топурактын сапатын жакшыртат жана топурактын курамындагы чириндисин көбөйтөт, бул сууну кармап тим болбостон, жаныбарлардын жана өсүмдүктөрдүн өсүшүнө жана көбөйүшүнө жакшы чөйрөнү камсыздайт, ошону менен топурактын коромжу болушун азайтат. Ошондуктан, курулуштун алгачкы этабында көбүрөөк жыгач түрүндөгү уруктарды тынымсыз жабуу керек, ошондой эле сууну тынымсыз жабуу керек. жамгыр суусунун эрозиясын азайтуу үчүн, коргоо үчүн пленка менен.
Коррозия потенциалы үч деңгээлдүү эңкейиште эңкейиштен коргоочу тордун коррозиясына таасир этүүчү маанилүү фактор болуп саналат жана эңкейишке эң чоң таасирин тийгизет (2-таблица). Кадимки шарттарда, коррозия потенциалы берилген чөйрөдө көп деле өзгөрбөйт. Адашкан агымдардын айынан байкалаарлык өзгөрүү болушу мүмкүн. транспорт каражаттары коомдук транспорт системасын колдонгондо. Транспорт системасынын өнүгүшү менен, менин өлкөмдүн темир жол транспорт системасы масштабдуу электрлештирүү жетишти, жана электрлештирилген темир жолдордон түз токтун агып чыгуусунан улам көмүлгөн металлдардын коррозиясын этибарга албай коюуга болбойт. Учурда, топурактын потенциал градиенти топурактын градиентинин төмөн болушун аныктоо үчүн колдонулушу мүмкүн. 0,5 мв/м, адашкан ток аз; потенциалдуу градиент 0,5 мв/мден 5,0 мв/мге чейинки диапазондо болгондо, адашкан ток орточо болуп саналат; Потенциалдуу градиент 5,0 мв/м жогору болгондо, адашкан агымдын деңгээли жогору болот. Ортоңку эңкейиштин, эңкейиштин жана ылдыйдын потенциалдуу градиентинин (EW) калкып жүрүүчү диапазону 3-сүрөттө көрсөтүлгөн. Калкыма диапазон боюнча, агымдын чыгыш-батыш жана түндүк-түштүк багыттарында орточо адашкан агымдар бар. орто жантайыңкы жана ылдый эңкейиште, өзгөчө орто эңкейиште металл торлордун коррозиясына таасир этүүчү маанилүү фактор.
Жалпысынан алганда, кыртыштын редокс потенциалы (Eh) 400 мВ жогору болсо кычкылдануу жөндөмдүүлүгүн көрсөтөт, 0-200 мВ жогору болсо - орточо редукциялоо жөндөмдүүлүгү, ал эми 0 мВ төмөн - чоң калыбына келтирүү жөндөмдүүлүгү. Топурактын редокстук потенциалы канчалык төмөн болсо, кыртыштын микроорганизмдеринин металлдарга чейин коррозияга жөндөмдүүлүгү ошончолук чоң болот44. Потенциалдуу.Изилдөө көрсөткөндөй, үч жантайыңкы топурактын редокс потенциалы 500 мВдан ашкан жана коррозия деңгээли өтө аз болгон. Бул эңкейиш жердин кыртыштын желдетүү абалы жакшы экенин көрсөтүп турат, бул кыртыштагы анаэробдук микроорганизмдердин коррозиясына шарт түзбөйт.
Мурунку изилдөөлөр топурактын рНынын кыртыштын эрозиясына тийгизген таасири ачык экенин аныкташкан. рН маанисинин өзгөрүшү менен металл материалдарынын коррозия ылдамдыгы олуттуу таасир этет.Топурактын рНы аймак менен тыгыз байланышта жана кыртыштагы микроорганизмдер45,46,47.Жалпысынан алганда, топурактагы рНнын таасири анча-мынча кыртыштын корроондугуна таасир этпейт. ачык. Үч темир жол капталынын топурактары щелочтуу, ошондуктан металл тордун коррозиясына рН таасири начар.
3-таблицадан көрүнүп тургандай, корреляциялык анализ көрсөткөндөй, редокс потенциалы жана эңкейиш абалы олуттуу оң корреляцияда (R2 = 0,858), коррозия потенциалы жана потенциалдык градиент (SN) олуттуу оң корреляцияда (R2 = 0,755), ал эми редокс потенциалы менен потенциалдык градиент (SN) олуттуу түрдө оң корреляцияланган (R2 = R0). Потенциалдуу жана рН (R2 = -0,724) ортосунда олуттуу терс корреляция бар болчу. Жантайыңкы абал редокс потенциалы менен олуттуу оң корреляцияланган. Бул ар кандай жантайыңкы позициялардын микро чөйрөсүндө айырмачылыктар бар экенин көрсөтүп турат, жана топурак микроорганизмдери редокс потенциалы менен тыгыз байланышта экенин көрсөтөт48, 49, 50. Редокс потенциалы менен тыгыз байланышта болгон. рН жана Eh маанилери топурактын редокс процессинде дайыма эле синхрондуу өзгөрбөй турганын, бирок терс сызыктуу байланышка ээ экенин көрсөттү. Металл коррозия потенциалы электрондорду алуу жана жоготуу салыштырмалуу жөндөмдүүлүгүн көрсөтөт. Коррозия потенциалы потенциалдык градиент (SN) менен олуттуу оң корреляцияланганына карабастан, потенциалдык градиент металлдын электрондордун оңой жоголушу менен шартталышы мүмкүн.
Топурактагы жалпы эрүүчү туздун курамы кыртыштын коррозиясына тыгыз байланыштуу.Жалпы айтканда, топурактын туздуулугу канчалык жогору болсо, топурактын каршылыгы ошончолук төмөн болот, ошентип кыртыштын электролиттеринде аниондор жана ар кандай диапазондор гана эмес, коррозия таасири да негизинен карбонаттар, хлориддер жана сульфаттар аркылуу, ошондой эле туздун жалпы курамына кыйыр түрдө таасирин тийгизет. металлдардагы электрод потенциалынын таасири жана топурактын кычкылтектин эригичтиги53 сыяктуу башка факторлордун таасири.
Топурактагы эрүүчү туз менен диссоциацияланган иондордун көбү түздөн-түз электрохимиялык реакцияларга катышпайт, бирок кыртыштын каршылыгы аркылуу металлдын коррозиясына таасир этет. Топурак туздуулугу канчалык жогору болсо, кыртыштын өткөргүчтүгү ошончолук күчтүү болот жана кыртыштын эрозиясы ошончолук күчтүү болот. Табигый капталдардын кыртышынын туздуулугу темир жол капталдарына караганда бир кыйла жогору, бул табигый жантайыштарга караганда бир кыйла жогору. топурак жана суу сакталышы үчүн ыңгайлуу. Дагы бир себеби, табигый жантайыңкы жетилген топурак пайда болушу мүмкүн (тоо тектердин бузулушунан пайда болгон топурак ата-эне материалы), бирок темир жол жантайма топурак "жасалма топурак" матрицасы катары майдаланган таш сыныктарынан турат жана жетиштүү топурак түзүү процессинен өтпөгөн. Пайдалуу кендер чыккан эмес. Мындан тышкары, табигый капталдардын терең кыртышындагы туз иондору жер үстүндөгү буулануу учурунда капиллярдык аракет аркылуу көтөрүлүп, жер үстүндөгү топуракта топтолуп, анын натыйжасында жер үстүндөгү топурактагы туз иондорунун курамы көбөйөт. Темир жолдун жантайма жеринин кыртышынын калыңдыгы 20 смден аз, натыйжада кыртыштын үстүнкү катмары туздун терең катмарына сиңе албай калат.
Позитивдүү иондор (мисалы, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+ ж.б.) топурактын коррозиясына анчалык деле таасир этпейт, аниондор коррозиянын электрохимиялык процессинде олуттуу роль ойнойт жана металл коррозиясына олуттуу таасирин тийгизет. Cl- мазмуну канчалык жогору болсо, топурактын коррозиясы ошончолук күчтүү болот. SO42- болоттун коррозиясын гана эмес, ошондой эле кээ бир бетон материалдарында коррозияга алып келет54.Ошондой эле темирди коррозияга учуратат. Бир катар кислота топурак эксперименттеринде коррозия ылдамдыгы топурактын кычкылдуулугуна пропорционалдуу экени аныкталган55.Хлорид жана сульфат туздун түз түзүлүшүн тездетүүчү негизги компоненттер болуп саналат. металлдар.Изилдөөлөр щелочтуу топурактагы көмүртектүү болоттун коррозия салмагынын жоготуусу хлорид жана сульфат иондорунун кошулушуна дээрлик пропорционалдуу экенин көрсөттү56,57.Ли жана башкалар. SO42- коррозияга тоскоол болушу мүмкүн, бирок буга чейин пайда болгон коррозия чуңкурларынын өнүгүшүнө өбөлгө түзөрүн аныкташкан58.
Топурактын коррозияга жөндөмдүүлүгүн баалоо стандартына жана сыноонун натыйжаларына ылайык, ар бир жантайма топурактын үлгүсүндөгү хлорид ионунун курамы 100 мг/кгдан жогору болгон, бул топурактын күчтүү жегичтигин көрсөтүп турат. Тоолуу жана ылдый жактагы эңкейиштердеги сульфат ионунун мазмуну 200 мг/кгдан жогору жана 500 мг/кгдан төмөн болгон жана топурактагы сульфаттык орточо деңгээлде болгон. 200mg / кг төмөн болуп саналат, жана топурак дат начар болуп саналат. Топурак чөйрөсү жогорку концентрациясын камтыса, ал реакцияга катышат жана металл электроддун бетинде коррозия масштабын пайда кылат, ошону менен коррозия реакциясын жайлатат. Концентрациясы көбөйгөндө, масштаб күтүлбөгөн жерден бузулушу мүмкүн, ошону менен дат басуу ылдамдыгын абдан тездетет; концентрациясы жогорулаган сайын, коррозия масштабы металл электроддун бетин жаап, коррозия ылдамдыгы кайрадан жайлоо тенденциясын көрсөтөт59.Изилдөө топурактын курамында азыраак болгонун жана ошондуктан коррозияга аз таасир эткенин көрсөттү.
4-таблицага ылайык, жантайыңкы жана топурак аниондорунун ортосундагы корреляция эңкейиш менен хлорид иондорунун ортосунда олуттуу оң корреляция (R2=0,836) жана эңкейиш менен жалпы эрүүчү туздар (R2=0,742) ортосунда олуттуу оң корреляция бар экенин көрсөттү.
Бул жер бетиндеги агындылар жана кыртыштын эрозиясы топурактагы жалпы эрүүчү туздардын өзгөрүшүнө жооптуу болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат. Жалпы эрүүчү туздар менен хлорид иондорунун ортосунда олуттуу оң корреляция бар, бул жалпы эрүүчү туздар хлорид иондорунун бассейни болуп саналат жана жалпы эрүүчү туздардын мазмуну хлориддердин курамындагы айырмачылыкты аныктайт. эңкейиш металл тор бөлүгүнүн катуу коррозиясына алып келиши мүмкүн.
Органикалык заттар, жалпы азот, колдо болгон азот, колдо болгон фосфор жана жеткиликтүү калий кыртыштын сапатына жана тамыр системасы тарабынан азык заттардын сиңишине таасир этүүчү негизги азык болуп саналат. Темир жол 2003-жылы курулуп бүттү, бул жасалма топурак 9 жыл гана органикалык заттардын топтолушун башынан өткөрдү дегенди билдирет. Жасалма топурактын өзгөчөлүгүнө байланыштуу, жасалма топурактын курамындагы азыктарды жакшы түшүнүү зарыл.
Изилдөө көрсөткөндөй, органикалык заттардын курамы бүткүл кыртыштын түзүлүү процессинен кийин табигый жантайыңкы топуракта эң көп болот. Эңкейиштүү топурактын органикалык заттары эң аз болгон. Аба ырайынын жана жер үстүндөгү агындын таасиринен кыртыштын аш болумдуу заттары эңкейиште жана эңкейиште чогулуп, гумустун калың катмарын түзөт. микроорганизмдер тарабынан оңой ажырайт. Сурамжылоодо эңкейиште жана эңкейиште өсүмдүктөрдүн каптоосу жана ар түрдүүлүгү жогору, бирок бир тектүүлүгү төмөн болгон, бул жер үстүндөгү азыктардын бирдей эмес бөлүштүрүлүшүнө алып келиши мүмкүн. Гумустун калың катмары сууну кармап, топурактын организмдери активдүү. Мунун баары органикалык заттардын ажыроо процессин тездетет.
Өйдө эңкейиште, ортоңку эңкейиште жана ылдыйда азоттун курамында щелоч-гидролизденген азоттун курамы табигый эңкейишке караганда жогору болгон, бул темир жол капталындагы органикалык азоттун минералдашуу деңгээли табигый эңкейишке караганда бир кыйла жогору болгондугун көрсөтүп турат. агрегаттарда, ал эми минералдаштырылган органикалык азоттун бассейни канчалык көп болсо60,61. Изилдөөнүн натыйжаларына ылайык, темир жол капталдарынын кыртышында майда бөлүкчөлөрдүн агрегаттарынын мазмуну табигый эңкейиштерге караганда бир кыйла жогору болгон. Ошондуктан, жер семирткичтердин, органикалык заттардын жана рельс жолдорунун курамын жакшыртуу боюнча тийиштүү чараларды көрүү зарыл. кыртыштын туруктуу пайдаланылышы. Колдо болгон фосфордун жана колдогу калийдин калдыктары жер үстүндөгү агын суулардын натыйжасында келип чыккан темир жол жантаймасынын жалпы жоготуусунун 77,27%дан 99,79%ке чейинкисин түздү. Жер үстүндөгү агындылар жантайма топурактагы аш болумдуу заттардын жоготуусунун негизги кыймылдаткычы болушу мүмкүн63,64,65.
4-таблицада көрсөтүлгөндөй, эңкейиш абалы менен колдо болгон фосфордун ортосунда олуттуу оң корреляция бар (R2=0,948) жана жантайыңкы абалы менен жеткиликтүү калийдин ортосундагы корреляция бирдей болгон (R2=0,898). Бул эңкейиш позициясы колдогу фосфордун жана колдогу калийдин мазмунуна таасир этээрин көрсөтүп турат.
Градиент топурактын органикалык заттарынын мазмунуна жана азоттун байышына таасир этүүчү маанилүү фактор болуп саналат66, ал эми градиент канчалык аз болсо, байытуу ылдамдыгы ошончолук чоң болот. Топурактагы азык байытуу үчүн аш болумдуу заттардын жоготуусу алсырап, жантайма абалынын топурактын органикалык заттарына жана жалпы азоттун байытылышына тийгизген таасири ачык байкалган эмес. Өсүмдүктүн тамыры. Органикалык кислоталар топуракта колдо болгон фосфорду жана калийди бекитүүгө пайдалуу. Демек, эңкейиштин абалы менен колдо болгон фосфордун, жантайың абалы менен жеткиликтүү калийдин ортосунда олуттуу корреляция бар.
Топурак азыктары менен кыртыштын коррозиясынын ортосундагы байланышты тактоо үчүн корреляцияны талдоо керек. 5-таблицада көрсөтүлгөндөй, редокс потенциалы жеткиликтүү азот менен олуттуу терс корреляцияланган (R2 = -0,845) жана колдо болгон фосфор (R2 = 0,842) менен олуттуу оң корреляцияланган (R2 = 0,842) жана кызыл калий = 809R). Адатта кыртыштын кээ бир физикалык жана химиялык касиеттеринен таасир этүүчү редокстун сапатын чагылдырат, андан кийин кыртыштын бир катар касиеттерине таасир этет.Ошондуктан, ал топурактын азыктандыруучу затынын трансформациясынын багытын аныктоодо маанилүү фактор болуп саналат67. Ар түрдүү редокс сапаттары ар кандай абалга жана азыктандыруучу факторлордун болушуна алып келиши мүмкүн. фосфор жана жеткиликтүү калий.
Металл касиеттеринен тышкары, коррозия потенциалы топурактын касиеттери менен да байланыштуу. Коррозия потенциалы органикалык заттар менен олуттуу терс корреляцияда болгон, бул органикалык заттын коррозия потенциалына олуттуу таасир эткендигин көрсөтүп турат. Мындан тышкары, органикалык заттар да потенциалдуу градиент (SN) (R2 = -0,713) жана сульфат иондору (R2 = 0,713) менен олуттуу терс корреляцияланган. градиент (SN) жана сульфат ион..Топурактын рН жана жеткиликтүү калий (R2 = -0,728) ортосунда олуттуу терс корреляция бар болчу.
Жеткиликтүү азот жалпы эрүүчү туздар жана хлорид иондору менен олуттуу терс корреляцияда болгон, ал эми колдо болгон фосфор жана жеткиликтүү калий жалпы эрүүчү туздар жана хлорид иондору менен олуттуу оң корреляцияда болгон. Бул колдо болгон аш болумдуу заттын жалпы эрүүчү туздардын жана хлорид иондорунун жана эриүүчү иондорунун көлөмүнө олуттуу таасир эткенин көрсөттү. азоттун топтолушу жана колдо болгон азык-түлүк менен камсыз болушу. Жалпы азот сульфат иону менен олуттуу терс корреляцияланган жана бикарбонат менен олуттуу оң корреляцияланган, бул жалпы азот сульфаттын жана бикарбонаттын курамына таасирин тийгизгендигин көрсөтүп турат. коллоиддер.Бикарбонат иондору топуракта азоттун топтолушун жакшыртат, ал эми сульфат иондору азоттун топуракта болушун азайтат.Ошондуктан, топурактагы азоттун жана гумустун мазмунун тийиштүү түрдө көбөйтүү топурактын коррозиясын азайтуу үчүн пайдалуу.
Топурак татаал курамы жана касиеттери бар система. Топурак коррозиясы көптөгөн факторлордун синергетикалык аракетинин натыйжасы болуп саналат. Ошондуктан, комплекстүү баалоо ыкмасы жалпысынан кыртыштын коррозиясын баалоо үчүн колдонулат. "Geotechnical Engineering изилдөө кодексине" (GB50021-94) жана Кытай Топурак коррозиясын сыноо тармагынын сыноо ыкмаларына шилтеме берүү менен, топурактын коррозия классы комплекстүү түрдө баалоого болот төмөнкү стандарттарга ылайык, алсыз гана: коррозия , орточо коррозия же күчтүү коррозия жок; (2) катуу коррозия болбосо, ал орточо коррозия катары бааланат; (3) катуу коррозия болгон бир же эки жер болсо, ал күчтүү коррозия катары бааланат; (4) эгерде 3 же андан көп күчтүү коррозия болгон жерлер болсо, ал катуу коррозия үчүн күчтүү коррозия катары бааланат.
Кыртыштын өздүк каршылыгына, редокс потенциалына, суунун курамына, туздун курамына, рН маанисине жана Cl- жана SO42- мазмунуна ылайык, ар кандай капталдардагы кыртыштын үлгүлөрүнүн коррозия даражалары комплекстүү бааланган. Изилдөөнүн натыйжалары бардык капталдардагы топурактардын коррозияга жөндөмдүү экенин көрсөттү.
Коррозия потенциалы эңкейиштен коргоочу тордун коррозиясына таасир этүүчү маанилүү фактор болуп саналат. Үч эңкейиштин коррозия потенциалы -200 мв дан төмөн, бул бийиктиктеги металл торунун коррозиясына эң чоң таасирин тийгизет. Потенциалдык градиент топурактагы адашкан токтун чоңдугун баалоо үчүн колдонулушу мүмкүн. орто эңкейиштерде.Жогорку, ортоңку жана төмөнкү эңкейиштердеги топурактагы жалпы эрүүчү туздун курамы 500 мг/кгдан жогору болгон жана жантайыңкы коргоо тармагына коррозияга каршы таасири орточо болгон. Топурактагы суунун курамы эңкейиште жана ылдыйда металл торчолордун коррозиясына таасир этүүчү маанилүү фактор болуп саналат, ошондой эле дат басуу коркунучунун көбүн коргойт. орто жантайма топурак, микробдордун тез-тез активдүүлүгүн жана өсүмдүктөрдүн тез өсүшүн көрсөтүп турат.
Изилдөө көрсөткөндөй, коррозия потенциалы, потенциалдуу градиент, жалпы эрүүчү туздун курамы жана суунун курамы үч эңкейиште кыртыштын коррозиясына таасир этүүчү негизги факторлор болуп саналат, ал эми кыртыштын коррозиясы күчтүү деп бааланат. Жантаймаларды коргоо тармагынын коррозиясы орто жантайыңда эң олуттуу болуп саналат, бул темир жол түйүндөрүнүн коррозияга каршы конструкциясына шилтеме берет. жер семирткич топурактын коррозиясын азайтуу, өсүмдүктөрдүн өсүшүн жеңилдетүү жана акырында жантаюуну турукташтыруу үчүн пайдалуу.
Бул макаланы кантип келтирсе болот: Chen, J. et al. Effects of tour content and electrochemistry on the corrosion of stones lines along a Chinese railway line.science.Rep. 5, 14939; doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL & Yang, GL Жер титирөөнүн козголуусу астында темир жол астындагы эңкейиштердин динамикалык мүнөздөмөлөрү. табигый кырсык.69, 219–235 (2013).
Суй Ван, Дж. ж.б. Сычуань провинциясынын Вэнчуань жер титирөөдөн жабыркаган аймагындагы шоссе жолдорунун типтүү жер титирөөлөрүнүн анализи [J]. China Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Сейсмикалык зыянды талдоо жана Wenchuan жер титирөөдө автожол көпүрөлөрүнүн каршы чаралары. China Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC Taiwan.Engineering Geology.86, 87-101 (2006).
Koi, T. et al. Жер титирөөдөн улам пайда болгон жер көчкүлөрдүн тоолуу суу бөлгүчтөгү чөкмөлөрдүн өндүрүшүнө узак мөөнөттүү таасири: Танзава аймагы, Япония.geomorphology.101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. Геотехникалык жантаймалардын сейсмикалык туруктуулугун талдоо боюнча изилдөөлөрдү карап чыгуу. Жер титирөө инженериясы жана инженердик Vibration.25, 164–171 (2005).
Юэ Пинг, Сычуандагы Вэнчуань жер титирөөсүнөн улам келип чыккан геологиялык коркунучтарды изилдөө. Journal of Engineering Geology 4, 7–12 (2008).
Али, F. Өсүмдүктөр менен эңкейиштерди коргоо: кээ бир тропикалык өсүмдүктөрдүн тамыр механикасы. International Journal of Physical Sciences.5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI & Kitayama, K. Mount Kinabalu, Borneo.Plant Ecology.159, 35-49 (2002) ар кандай геологиялык шарттарда тропикалык жапыз тоо токойлоруна топографиялык таасирлери.
Stokes, A. et al. Ideal өсүмдүк тамыры мүнөздөмөлөрү табигый жана инженердик капталдарды жер көчкүлөрдөн коргоо үчүн. Өсүмдүктөр жана Топурактар, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Effects on the toprağın erodibility концентрацияланган агын учурунда чөп тамырлары. Geomorphology 76, 54-67 (2006).