Ви благодариме што ја посетивте Nature.com. Верзијата на прелистувачот што ја користите има ограничена поддршка за CSS. За најдобро искуство, препорачуваме да користите ажуриран прелистувач (или да го исклучите режимот на компатибилност во Internet Explorer). Во меѓувреме, за да обезбедиме континуирана поддршка, ќе ја прикажеме страницата без стилови и JavaScript.
Земајќи го наклонот на железничката пруга Суи-Чонгкинг како предмет на истражување, се утврдува отпорноста на почвата, електрохемијата на почвата (потенцијал на корозија, редокс потенцијал, потенцијален градиент и pH), анјоните на почвата (вкупно растворливи соли, Cl-, SO42- и) и хранливата вредност на почвата (содржина на влага, органска материја, вкупен азот, алкално-хидролизиран азот, достапен фосфор, достапен калиум). Под различни наклони, степенот на корозија се оценува според индивидуалните индикатори и сеопфатните индикатори на вештачката почва. Во споредба со другите фактори, водата има најголемо влијание врз корозијата на заштитната мрежа на наклонот, проследена од содржината на анјони. Вкупната растворлива сол има умерен ефект врз корозијата на заштитната мрежа на наклонот, а струјата за скитање има умерен ефект врз корозијата на заштитната мрежа на наклонот. Степенот на корозија на примероците од почвата беше сеопфатно оценет, а корозијата на горниот наклон беше умерена, а корозијата на средните и долните наклони беше силна. Органската материја во почвата беше значително корелирана со потенцијалниот градиент. Достапниот азот, достапниот калиум и достапниот фосфор беа значително корелирани со анјоните. Распределбата на хранливите материи во почвата е индиректно поврзана со типот на наклонот.
При изградба на железници, автопати и објекти за заштита на водата, отворањето на планините често е неизбежно. Поради планините на југозапад, изградбата на железницата во Кина бара многу ископувања на планината. Тоа ја уништува оригиналната почва и вегетација, создавајќи изложени карпести падини. Оваа ситуација доведува до лизгање на земјиштето и ерозија на почвата, со што се загрозува безбедноста на железничкиот транспорт. Лизгањето на земјиштето е лошо за патниот сообраќај, особено по земјотресот во Венчуан на 12 мај 2008 година. Лизгањето на земјиштето стана широко распространета и сериозна катастрофа предизвикана од земјотреси1. Во евалуацијата од 2008 година на 4.243 километри клучни магистрални патишта во покраината Сечуан, имало 1.736 силни земјотресни катастрофи во трасите на патиштата и потпорните ѕидови на падините, што претставува 39,76% од вкупната должина на евалуацијата. Директните економски загуби од оштетување на патиштата надминале 58 милијарди јуани 2,3. Глобалните примери покажуваат дека геолошките опасности по земјотресот можат да траат најмалку 10 години (земјотрес во Тајван), па дури и 40-50 години (земјотрес во Канто во Јапонија) 4,5. Градиентот е главниот фактор што влијае на опасноста од земјотрес 6,7. Затоа, потребно е да се одржува наклонот на патот и да се зајакне неговата стабилност. Растенијата играат незаменлива улога во заштитата на падините и реставрацијата на еколошкиот пејзаж 8. Во споредба со обичните падини на почвата, карпестите падини немаат акумулација на хранливи фактори како што се органска материја, азот, фосфор и калиум, и немаат почвена средина потребна за раст на вегетацијата. Поради фактори како што се големиот наклон и ерозијата од дожд, почвата на падините лесно се губи. Наклонот е суров, му недостасува неопходни услови за раст на растенијата, а почвата на падината нема потпорна стабилност9. Прскањето на падината со основен материјал за покривање на почвата за заштита на падината е најчесто користена технологија за еколошка реставрација на падината во мојата земја. Вештачката почва што се користи за прскање е составена од кршен камен, почва од обработливо земјиште, слама, сложено ѓубриво, средство за задржување на вода и лепило (вообичаено користените лепила вклучуваат портланд цемент, органско лепило и асфалтен емулгатор) во одреден сооднос. Техничкиот процес е: прво поставете бодликава жица на карпата, потоа фиксирајте ја бодликавата жица со навртки и сидрови завртки, и конечно прскајте вештачка почва што содржи семиња на падината со специјален распрскувач. Најчесто се користи метална мрежа во облик на дијамант 14# која е целосно поцинкована, со стандардна мрежа од 5cm×5cm и дијаметар од 2mm. Металната мрежа ѝ овозможува на матрицата на почвата да формира издржлива монолитна плоча на површината на карпата. Металната мрежа ќе кородира во почвата, бидејќи самата почва е електролит, а степенот на корозија зависи од карактеристиките на почвата. Евалуацијата на факторите на корозија на почвата е од големо значење за евалуација на ерозијата на металната мрежа предизвикана од почвата и елиминирање на лизгањето на земјиштето. опасности.
Се верува дека корените на растенијата играат клучна улога во стабилизацијата на наклонот и контролата на ерозијата10,11,12,13,14. За стабилизирање на наклоните од плитки лизгања на земјиштето, може да се користи вегетација бидејќи корените на растенијата можат да ја фиксираат почвата за да спречат лизгање на земјиштето15,16,17. Дрвенестата вегетација, особено дрвјата, помага во спречување на плитки лизгања на земјиштето18. Цврста заштитна структура формирана од вертикалните и страничните коренови системи на растенијата кои дејствуваат како зајакнувачки купови во почвата. Развојот на шемите на архитектурата на коренот е управуван од гените, а почвената средина игра одлучувачка улога во овие процеси. Корозијата на металите варира во зависност од почвената средина20. Степенот на корозија на металите во почвата може да се движи од прилично брзо растворање до занемарливо влијание21. Вештачката почва е многу различна од вистинската „почва“. Формирањето на природните почви е резултат на интеракции помеѓу надворешната средина и разните организми во текот на десетици милиони години22,23,24. Пред дрвенестата вегетација да формира стабилен коренов систем и екосистем, дали металната мрежа во комбинација со карпестиот наклон и вештачката почва може безбедно да функционира е директно поврзана со развојот на природната економија, безбедноста на животот. и подобрување на еколошката средина.
Сепак, корозијата на металите може да доведе до огромни загуби. Според истражување спроведено во Кина во раните 1980-ти за хемиски машини и други индустрии, загубите предизвикани од корозија на металите учествувале со 4% од вкупната вредност на производството. Затоа, од големо значење е да се проучи механизмот на корозија и да се преземат заштитни мерки за економска изградба. Почвата е сложен систем од гасови, течности, цврсти материи и микроорганизми. Микробните метаболити можат да кородираат материјали, а скитачките струи исто така можат да предизвикаат корозија. Затоа, важно е да се спречи корозија на метали закопани во почвата. Во моментов, истражувањето за корозија на закопани метали главно се фокусира на (1) фактори кои влијаат на корозијата на закопани метали25; (2) методи за заштита на метали26,27; (3) методи за проценка на степенот на корозија на метали28; Корозија во различни медиуми. Сепак, сите почви во студијата беа природни и претрпеле доволно процеси на формирање на почвата. Сепак, нема извештај за вештачка ерозија на почвата на карпестите падини на железничките патишта.
Во споредба со други корозивни медиуми, вештачката почва има карактеристики на неликвидност, хетерогеност, сезонска природа и регионалност. Корозијата на металите во вештачките почви е предизвикана од електрохемиски интеракции помеѓу металите и вештачките почви. Покрај вродените фактори, стапката на корозија на металите зависи и од околната средина. Различни фактори влијаат на корозијата на металите поединечно или во комбинација, како што се содржината на влага, содржината на кислород, вкупната содржина на растворливи соли, содржината на анјони и метални јони, pH, микробите во почвата30,31,32.
Во 30 години пракса, прашањето како трајно да се зачуваат вештачките почви на карпести падини претставува проблем33. Грмушките или дрвјата не можат да растат на некои падини по 10 години рачна нега поради ерозија на почвата. Нечистотијата на површината на металната мрежа била измиена на некои места. Поради корозија, некои метални мрежи пукнале и ја изгубиле целата почва над и под нив (Слика 1). Во моментов, истражувањето за корозија на железничкиот наклон главно се фокусира на корозијата на мрежата за заземјување на железничката трафостаница, корозијата од заскитани струи генерирана од лесна железница и корозијата на железничките мостови34,35, пруги и друга опрема за возила36. Нема извештаи за корозија на металната мрежа за заштита на железничкиот наклон. Овој труд ги проучува физичките, хемиските и електрохемиските својства на вештачките почви на југозападната карпеста падина на железницата Суију, со цел да се предвиди корозијата на металите преку проценка на својствата на почвата и да се обезбеди теоретска и практична основа за реставрација на екосистемот на почвата и вештачка реставрација. Вештачки наклон.
Тест-локацијата се наоѓа во ридестиот предел на Сечуан (30°32′N, 105°32′E) во близина на железничката станица Суининг. Областа се наоѓа во средината на басенот Сечуан, со ниски планини и ридови, со едноставна геолошка структура и рамен терен. Ерозијата, сечењето и акумулацијата на вода создаваат еродирани ридести предели. Карпестата подлога е главно варовник, а преоптоварувањето е главно виолетов песок и каллив камен. Интегритетот е слаб, а карпата е блоковидна структура. Проучуваната област има суптропска влажна монсунска клима со сезонски карактеристики на рана пролет, топло лето, кратка есен и доцна зима. Врнежите од дожд се обилни, ресурсите на светлина и топлина се обилни, периодот без мраз е долг (285 дена во просек), климата е блага, просечната годишна температура е 17,4°C, просечната температура на најжешкиот месец (август) е 27,2°C, а екстремната максимална температура е 39,3°C. Најстудениот месец е јануари (просечната температура е 6,5°C), екстремната минимална температура е -3,8°C, а просечните годишни врнежи од дожд се 920 мм, главно концентрирани во јули и август. Врнежите од дожд во пролет, лето, есен и зима варираат значително. Пропорцијата на врнежи од дожд во секое годишно време е 19-21%, 51-54%, 22-24% и 4-5%, соодветно.
Истражувачкото место има наклон од околу 45° на наклонот на железничката пруга Ју-Суи изградена во 2003 година. Во април 2012 година, таа беше свртена кон југ, на 1 км од железничката станица Суининг. Природниот наклон беше користен како контрола. Еколошката реставрација на наклонот ја прифаќа технологијата за прскање на почвата со надворешен прелив за еколошка реставрација. Според висината на страничниот наклон на железничката пруга, наклонот може да се подели на нагорен, среден наклон и надолу (Сл. 2). Бидејќи дебелината на вештачката почва на исечениот наклон е околу 10 см, за да се избегне загадувањето со производите од корозија на металната мрежа на почвата, користиме само лопата од не'рѓосувачки челик за да ја земеме површината на почвата од 0-8 см. За секоја позиција на наклонот беа поставени четири повторувања, со 15-20 случајни точки за земање примероци по повторување. Секое повторување е мешавина од 15-20 случајно одредени точки за земање примероци од линијата во облик на S. Неговата свежа тежина е околу 500 грама. Вратете ги примероците во лабораторијата во полиетиленски кеси со патент за обработка. Почвата се суши природно на воздух, а чакалот и животинските и растителните остатоци се собираат, се кршат со ахат стапче и се просејуваат со најлонско сито од 20 и 100 мрежи, освен грубите честички.
Отпорноста на почвата беше измерена со тестерот за отпорност на заземјување VICTOR4106 произведен од компанијата Shengli Instrument Company; отпорноста на почвата беше измерена на терен; Влажноста на почвата беше мерена со метод на сушење. Преносниот дигитален инструмент DMP-2 за mv/pH има висока влезна импеданса за мерење на потенцијалот за корозија на почвата. Потенцијалниот градиент и редокс потенцијалот беа определени со DMP-2 преносен дигитален mv/pH, вкупната растворлива сол во почвата беше определена со метод на сушење на остатоци, содржината на хлоридни јони во почвата беше определена со метод на титрација AgNO3 (метод на Mohr), содржината на сулфати во почвата беше определена со метод на индиректна EDTA титрација, метод на двоен индикаторска титрација за одредување на карбонат и бикарбонат во почвата, метод на загревање со оксидација на калиум дихромат за одредување на органска материја во почвата, метод на дифузија на алкален раствор за одредување на азот од алкална хидролиза во почвата, колориметриски метод на Mo-Sb разградување со H2SO4-HClO4. Вкупниот фосфор во почвата и содржината на достапен фосфор во почвата беа определени со метод на Олсен (раствор од 0,05 mol/L NaHCO3 како екстракт), а вкупната содржина на калиум во почвата беше определена со фотометрија со фузија на пламен на натриум хидроксид.
Експерименталните податоци првично беа систематизирани. SPSS Statistics 20 беше користен за извршување на средна вредност, стандардна девијација, еднонасочна ANOVA и човечка корелација.
Табела 1 ги прикажува електромеханичките својства, анјоните и хранливите материи на почвите со различни наклони. Потенцијалот на корозија, отпорноста на почвата и градиентот на потенцијалот исток-запад на различните наклони беа значајни (P < 0,05). Редокс потенцијалите на спуштање, среден наклон и природен наклон беа значајни (P < 0,05). Потенцијалниот градиент нормален на шината, односно градиентот на потенцијалот север-југ, е нагорен наклон>надолен наклон>среден наклон. pH вредноста на почвата беше од редот на спуштање>нагорен наклон>среден наклон>природен наклон. Вкупната растворлива сол, природниот наклон беше значително повисока од наклонот на железничката пруга (P < 0,05). Вкупната содржина на растворлива сол во почвата на железничката наклон од трет степен е над 500 mg/kg, а вкупната растворлива сол има умерен ефект врз корозијата на металите. Содржината на органска материја во почвата беше највисока во природниот наклон, а најниска во наклонот (P < 0,05). Вкупната содржина на азот беше највисока во средниот наклон, а најниска во нагорниот наклон; Содржината на достапен азот беше највисока во спустот и средниот наклон, а најниска во природниот наклон; вкупната содржина на азот во нагорниот и спустот на железничката пруга беше помала, но содржината на достапен азот беше поголема. Ова укажува дека стапката на минерализација на органски азот по нагорнина и надолу е брза. Содржината на достапен калиум е иста како и на достапниот фосфор.
Отпорноста на почвата е индекс што ја покажува електричната спроводливост и е основен параметар за проценка на корозијата на почвата. Факторите што влијаат на отпорноста на почвата вклучуваат содржина на влага, вкупна содржина на растворливи соли, pH, текстура на почвата, температура, содржина на органска материја, температура на почвата и затегнатост. Општо земено, почвите со ниска отпорност се покорозивни и обратно. Користењето на отпорноста за проценка на корозивноста на почвата е метод што најчесто се користи во различни земји. Табела 1 ги прикажува критериумите за евалуација на степенот на корозивност за секој поединечен индекс37,38.
Според резултатите од тестовите и стандардите во мојата земја (Табела 1), ако корозивноста на почвата се оценува само според отпорноста на почвата, почвата на нагорнината е многу корозивна; почвата на надолу е умерено корозивна; корозивноста на почвата на средниот наклон и природниот наклон е релативно ниска до слаба.
Отпорноста на почвата на нагорниот наклон е значително помала од онаа на другите делови од наклонот, што може да биде предизвикано од ерозија од дожд. Горниот слој на почвата на горниот наклон тече кон средната наклон со водата, така што металната заштитна мрежа на наклонот на горниот наклон е блиску до горниот слој на почвата. Некои од металните мрежи беа изложени, па дури и суспендирани во воздухот (Слика 1). Отпорноста на почвата беше измерена на лице место; растојанието меѓу куповите беше 3 m; длабочината на забивање на куповите беше под 15 cm. Голата метална мрежа и лупењето на 'рѓата можат да влијаат на резултатите од мерењето. Затоа, не е веродостојно да се процени корозивноста на почвата само преку индексот на отпорност на почвата. Во сеопфатната евалуација на корозијата, отпорноста на почвата на горниот наклон не се зема предвид.
Поради високата релативна влажност, повеќегодишниот влажен воздух во областа Сечуан предизвикува металната мрежа изложена на воздух да кородира посериозно од металната мрежа закопана во почвата39. Изложеноста на жичена мрежа на воздух може да резултира со намален век на траење, што може да ги дестабилизира почвите нагоре. Губењето на почвата може да го отежни растот на растенијата, особено дрвенестите растенија. Поради недостатокот на дрвенести растенија, тешко е да се формира коренов систем нагоре за да се зацврсти почвата. Во исто време, растот на растенијата може да го подобри квалитетот на почвата и да ја зголеми содржината на хумус во почвата, што не само што може да ја задржи водата, туку и да обезбеди добра средина за раст и репродукција на животни и растенија, со што се намалува загубата на почвата. Затоа, во раната фаза на изградба, треба да се посеат повеќе дрвенести семиња на горниот наклон, а средството за задржување на водата треба континуирано да се додава и да се покрива со фолија за заштита, со цел да се намали ерозијата на почвата на горниот наклон од дождовница.
Потенцијалот за корозија е важен фактор што влијае на корозијата на мрежата за заштита на наклонот на тристепениот наклон и има најголемо влијание врз нагорниот наклон (Табела 2). Под нормални услови, потенцијалот за корозија не се менува многу во дадена средина. Забележителна промена може да биде предизвикана од заскитани струи. Заскитаните струи се однесуваат на струите 40, 41, 42 што протекуваат во коловозот и почвената средина кога возилата го користат системот за јавен превоз. Со развојот на транспортниот систем, железничкиот транспортен систем на мојата земја постигна електрификација на големи размери, а корозијата на закопаните метали предизвикана од истекување на еднонасочна струја од електрифицирани железници не може да се игнорира. Во моментов, градиентот на потенцијалот на почвата може да се користи за да се утврди дали почвата содржи нарушувања на заскитаните струи. Кога градиентот на потенцијалот на површинската почва е помал од 0,5 mv/m, заскитаната струја е ниска; кога градиентот на потенцијалот е во опсег од 0,5 mv/m до 5,0 mv/m, заскитаната струја е умерена; Кога потенцијалниот градиент е поголем од 5,0 mv/m, нивото на заскитани струи е високо. Пловечкиот опсег на потенцијалниот градиент (EW) на средниот наклон, нагорниот наклон и надолуниот наклон е прикажан на Слика 3. Во однос на лебдечкиот опсег, постојат умерени заскитани струи во насоките исток-запад и север-југ на средниот наклон. Затоа, заскитаните струи се важен фактор што влијае на корозијата на металните мрежи на средниот наклон и надолуниот наклон, особено на средниот наклон.
Општо земено, редокс потенцијалот на почвата (Eh) над 400 mV укажува на оксидациска способност, над 0-200 mV е средна редуцирачки способност, а под 0 mV е голема редуцирачки способност. Колку е помал редокс потенцијалот на почвата, толку е поголема корозивната способност на почвените микроорганизми кон металите44. Можно е да се предвиди трендот на микробна корозија на почвата од редокс потенцијалот. Студијата покажа дека редокс потенцијалот на почвата на трите падини е поголем од 500 mV, а нивото на корозија е многу мало. Тоа покажува дека состојбата на вентилација на почвата на наклонетото земјиште е добра, што не е погодно за корозија на анаеробни микроорганизми во почвата.
Претходните студии покажаа дека влијанието на pH вредноста на почвата врз ерозијата на почвата е очигледно. Со флуктуацијата на pH вредноста, стапката на корозија на металните материјали е значително засегната. pH вредноста на почвата е тесно поврзана со површината и микроорганизмите во почвата45,46,47. Општо земено, ефектот на pH вредноста на почвата врз корозијата на металните материјали во благо алкална почва не е очигледен. Почвите на трите железнички падини се сите алкални, па затоа ефектот на pH вредноста врз корозијата на металната мрежа е слаб.
Како што може да се види од Табела 3, корелациската анализа покажува дека редокс потенцијалот и позицијата на наклонот се значително позитивно корелирани (R2 = 0,858), потенцијалот на корозија и градиентот на потенцијалот (SN) се значително позитивно корелирани (R2 = 0,755), а редокс потенцијалот и градиентот на потенцијалот (SN) се значително позитивно корелирани (R2 = 0,755). Постоеше значајна негативна корелација помеѓу потенцијалот и pH вредноста (R2 = -0,724). Позицијата на наклонот беше значајно позитивно корелирана со редокс потенцијалот. Ова покажува дека постојат разлики во микросредината на различните позиции на наклонот, а микроорганизмите во почвата се тесно поврзани со редокс потенцијалот48, 49, 50. Редокс потенцијалот беше значајно негативно корелиран со pH51,52. Оваа врска покажа дека вредностите на pH и Eh не секогаш се менуваа синхроно за време на редокс процесот на почвата, туку имаа негативна линеарна врска. Потенцијалот на корозија на металот може да ја претставува релативната способност за добивање и губење на електрони. Иако потенцијалот на корозија беше значајно позитивно корелиран со градиентот на потенцијалот (SN), градиентот на потенцијалот може да биде предизвикан од лесното губење на електрони од страна на металот.
Вкупната содржина на растворливи соли во почвата е тесно поврзана со корозивноста на почвата. Општо земено, колку е поголема соленоста на почвата, толку е помала отпорноста на почвата, со што се зголемува отпорноста на почвата. Во електролитите во почвата, не само анјоните и различните опсези, туку и влијанијата на корозија се главно карбонати, хлориди и сулфати. Покрај тоа, вкупната содржина на растворливи соли во почвата индиректно влијае на корозијата преку влијанието на други фактори, како што се ефектот на електродниот потенцијал кај металите и растворливоста на кислородот во почвата53.
Повеќето растворливи јони дисоцирани од сол во почвата не учествуваат директно во електрохемиските реакции, но влијаат на корозијата на металите преку отпорноста на почвата. Колку е поголема соленоста на почвата, толку е посилна спроводливоста на почвата и толку е посилна ерозијата на почвата. Содржината на соленост на почвата на природните падини е значително повисока од онаа на железничките падини, што може да се должи на фактот дека природните падини се богати со вегетација, што е погодно за зачувување на почвата и водата. Друга причина може да биде тоа што природниот наклон доживеал формирање на зрела почва (материјал од почвата формиран со распаѓање на карпите), но почвата на железничкиот наклон е составена од фрагменти од кршен камен како матрица на „вештачка почва“ и не поминала низ доволен процес на формирање на почвата. Минералите не се ослободени. Покрај тоа, јоните на сол во длабоката почва на природните падини се искачиле преку капиларно дејство за време на површинското испарување и се акумулирале во површинската почва, што резултира со зголемување на содржината на јони на сол во површинската почва. Дебелината на почвата на железничкиот наклон е помала од 20 см, што резултира со неможност на горниот слој на почвата да ја надополни солта од длабоката почва.
Позитивните јони (како што се K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, итн.) имаат мал ефект врз корозијата на почвата, додека анјоните играат значајна улога во електрохемискиот процес на корозија и имаат значително влијание врз корозијата на металите. Cl− може да ја забрза корозијата на анодата и е најкорозивниот анјон; колку е поголема содржината на Cl−, толку е посилна корозијата на почвата. SO42− не само што ја поттикнува корозијата на челикот, туку предизвикува и корозија кај некои бетонски материјали54. Исто така, го кородира железото. Во серија експерименти со кисела почва, се покажа дека стапката на корозија е пропорционална на киселоста на почвата55. Хлоридот и сулфатот се главните компоненти на растворливите соли, кои можат директно да ја забрзаат кавитацијата на металите. Студиите покажаа дека губењето на тежината на јаглеродниот челик поради корозија во алкалните почви е речиси пропорционално на додавањето на хлоридни и сулфатни јони56,57. Ли и сор. откриле дека SO42- може да ја попречи корозијата, но да го промовира развојот на корозивни јами кои веќе се формирале58.
Според стандардот за евалуација на корозивноста на почвата и резултатите од тестовите, содржината на хлоридни јони во секој примерок од почвата на наклонот била над 100 mg/kg, што укажува на силна корозивност на почвата. Содржината на сулфатни јони и на нагорни и на надолни падини била над 200 mg/kg и под 500 mg/kg, а почвата била умерено кородирана. Содржината на сулфатни јони на средниот наклон е помала од 200 mg/kg, а корозијата на почвата е слаба. Кога почвениот медиум содржи висока концентрација, тој ќе учествува во реакцијата и ќе произведе корозивен скала на површината на металната електрода, со што ќе се забави реакцијата на корозија. Како што се зголемува концентрацијата, скалата може одеднаш да се скрши, со што значително ќе се забрза стапката на корозија; како што концентрацијата продолжува да се зголемува, корозивниот скала ја покрива површината на металната електрода, а стапката на корозија повторно покажува тренд на забавување59. Студијата покажа дека количината во почвата е помала и затоа има мал ефект врз корозијата.
Според Табела 4, корелацијата помеѓу наклонот и анјоните на почвата покажа дека постои значајна позитивна корелација помеѓу наклонот и хлоридните јони (R2=0,836), и значајна позитивна корелација помеѓу наклонот и вкупните растворливи соли (R2=0,742).
Ова укажува дека површинското истекување и ерозијата на почвата може да бидат одговорни за промените во вкупните растворливи соли во почвата. Постоела значајна позитивна корелација помеѓу вкупните растворливи соли и хлоридните јони, што може да се должи на фактот што вкупните растворливи соли се базен на хлоридни јони, а содржината на вкупните растворливи соли ја одредува содржината на хлоридни јони во почвените раствори. Затоа, можеме да знаеме дека разликата во наклонот може да предизвика сериозна корозија на металниот дел од мрежата.
Органската материја, вкупниот азот, достапниот азот, достапниот фосфор и достапниот калиум се основните хранливи материи на почвата, кои влијаат на квалитетот на почвата и апсорпцијата на хранливи материи од страна на кореновиот систем. Хранливите материи во почвата се важен фактор што влијае на микроорганизмите во почвата, па затоа вреди да се проучи дали постои корелација помеѓу хранливите материи во почвата и корозијата на металите. Железницата Суију беше завршена во 2003 година, што значи дека вештачката почва доживеала само 9 години акумулација на органска материја. Поради специфичноста на вештачката почва, потребно е добро разбирање на хранливите материи во вештачката почва.
Истражувањето покажува дека содржината на органска материја е највисока во почвата со природен наклон по целиот процес на формирање на почвата. Содржината на органска материја во почвата со низок наклон беше најниска. Поради влијанието на атмосферските влијанија и површинското истекување, хранливите материи во почвата ќе се акумулираат на средниот и надолуниот наклон, формирајќи дебел слој хумус. Сепак, поради малите честички и слабата стабилност на почвата со низок наклон, органската материја лесно се распаѓа од микроорганизми. Истражувањето покажа дека покриеноста и разновидноста на вегетацијата на средниот и надолуниот наклон беа високи, но хомогеноста беше ниска, што може да доведе до нееднаква распределба на површинските хранливи материи. Дебел слој хумус ја задржува водата и почвените организми се активни. Сето ова го забрзува распаѓањето на органската материја во почвата.
Содржината на алкално-хидролизиран азот на железничките пруги со горен, среден и надолу наклон беше повисока од онаа на природниот наклон, што укажува дека стапката на минерализација на органски азот на железничкиот наклон е значително повисока од онаа на природниот наклон. Колку се помали честичките, толку е понестабилна структурата на почвата, толку е полесно микроорганизмите да ја разградат органската материја во агрегатите, а толку е поголем базенот на минерализиран органски азот60,61. Во согласност со резултатите од студијата62, содржината на агрегати од мали честички во почвата на железничките наклони беше значително повисока од онаа на природните наклони. Затоа, мора да се преземат соодветни мерки за зголемување на содржината на ѓубрива, органска материја и азот во почвата на железничкиот наклон и за подобрување на одржливото искористување на почвата. Губењето на достапниот фосфор и достапниот калиум предизвикано од површинското истекување учествуваше со 77,27% до 99,79% од вкупната загуба на железничкиот наклон. Површинското истекување може да биде главниот двигател на загубата на достапни хранливи материи во наклонетите почви63,64,65.
Како што е прикажано во Табела 4, постоела значајна позитивна корелација помеѓу положбата на наклонот и достапниот фосфор (R2 = 0,948), а корелацијата помеѓу положбата на наклонот и достапниот калиум била иста (R2 = 0,898). Тоа покажува дека положбата на наклонот влијае на содржината на достапниот фосфор и достапниот калиум во почвата.
Градиентот е важен фактор што влијае на содржината на органска материја во почвата и збогатувањето со азот66, а колку е помал градиентот, толку е поголема стапката на збогатување. За збогатување на хранливи материи во почвата, загубата на хранливи материи беше ослабена, а ефектот од положбата на наклонот врз содржината на органска материја во почвата и вкупното збогатување со азот не беше очигледен. Различните видови и бројки на растенија на различни наклони имаат различни органски киселини што се лачат од корените на растенијата. Органските киселини се корисни за фиксација на достапниот фосфор и достапниот калиум во почвата. Затоа, постоеше значајна корелација помеѓу положбата на наклонот и достапниот фосфор, како и положбата на наклонот и достапниот калиум.
За да се разјасни врската помеѓу хранливите материи во почвата и корозијата на почвата, потребно е да се анализира корелацијата. Како што е прикажано во Табела 5, редокс потенцијалот беше значително негативно корелиран со достапниот азот (R2 = -0,845) и значително позитивно корелиран со достапниот фосфор (R2 = 0,842) и достапниот калиум (R2 = 0,980). Редокс потенцијалот го одразува квалитетот на редокс, кој обично е под влијание на некои физички и хемиски својства на почвата, а потоа влијае на низа својства на почвата. Затоа, тој е важен фактор во одредувањето на насоката на трансформација на хранливите материи во почвата67. Различните редокс квалитети може да резултираат со различни состојби и достапност на хранливи фактори. Затоа, редокс потенцијалот има значајна корелација со достапниот азот, достапниот фосфор и достапниот калиум.
Покрај својствата на металите, потенцијалот за корозија е поврзан и со својствата на почвата. Потенцијалот за корозија беше значително негативно корелиран со органската материја, што укажува дека органската материја има значаен ефект врз потенцијалот за корозија. Покрај тоа, органската материја беше исто така значително негативно корелирана со потенцијалниот градиент (SN) (R2 = -0,713) и сулфатниот јон (R2 = -0,671), што укажува дека содржината на органска материја, исто така, влијае на потенцијалниот градиент (SN) и сулфатниот јон. Постоеше значителна негативна корелација помеѓу pH вредноста на почвата и достапниот калиум (R2 = -0,728).
Достапниот азот беше значително негативно корелиран со вкупните растворливи соли и хлоридните јони, а достапниот фосфор и достапниот калиум беа значително позитивно корелирани со вкупните растворливи соли и хлоридните јони. Ова укажува дека содржината на достапни хранливи материи значително влијае на количината на вкупни растворливи соли и хлоридни јони во почвата, а анјоните во почвата не беа погодни за акумулација и снабдување со достапни хранливи материи. Вкупниот азот беше значително негативно корелиран со сулфатниот јон и значително позитивно корелиран со бикарбонатот, што укажува дека вкупниот азот имаше ефект врз содржината на сулфат и бикарбонат. Растенијата имаат мала побарувачка за сулфатни јони и бикарбонатни јони, па затоа повеќето од нив се слободни во почвата или се апсорбираат од почвените колоиди. Бикарбонатните јони го фаворизираат акумулацијата на азот во почвата, а сулфатните јони ја намалуваат достапноста на азот во почвата. Затоа, соодветното зголемување на содржината на достапен азот и хумус во почвата е корисно за намалување на корозивноста на почвата.
Почвата е систем со комплексен состав и својства. Корозивноста на почвата е резултат на синергистичкото дејство на многу фактори. Затоа, генерално се користи сеопфатен метод на евалуација за евалуација на корозивноста на почвата. Со повикување на „Кодексот за геотехнички истражувања“ (GB50021-94) и методите за тестирање на Кинеската мрежа за тестирање на корозија на почвата, степенот на корозија на почвата може сеопфатно да се оцени според следниве стандарди: (1) Евалуацијата е слаба корозија, ако е само слаба корозија, нема умерена корозија или силна корозија; (2) ако нема силна корозија, се оценува како умерена корозија; (3) ако има едно или две места на силна корозија, се оценува како силна корозија; (4) ако има 3 или повеќе места на силна корозија, се оценува како силна корозија за тешка корозија.
Според отпорноста на почвата, редокс потенцијалот, содржината на вода, содржината на сол, pH вредноста и содржината на Cl- и SO42-, степените на корозија на примероците од почвата на различни наклони беа сеопфатно оценети. Резултатите од истражувањето покажуваат дека почвите на сите наклони се многу корозивни.
Потенцијалот за корозија е важен фактор што влијае на корозијата на заштитната мрежа на наклонот. Потенцијалите за корозија на трите наклони се пониски од -200 mV, што има најголемо влијание врз корозијата на металната мрежа на нагорнина. Потенцијалниот градиент може да се користи за да се процени големината на заскитаната струја во почвата. Заскитаната струја е важен фактор што влијае на корозијата на металната мрежа на средните и нагорните наклони, особено на средните наклони. Вкупната содржина на растворливи соли во почвите на горните, средните и долните наклони беше над 500 mg/kg, а ефектот на корозија врз заштитната мрежа на наклонот беше умерен. Содржината на вода во почвата е важен фактор што влијае на корозијата на металните мрежи на средниот и надолниот наклон и има поголемо влијание врз корозијата на заштитните мрежи на наклонот. Хранливите материи се најзастапени во почвата на средниот наклон, што укажува на чести микробни активности и брз раст на растенијата.
Истражувањето покажува дека потенцијалот на корозија, потенцијалниот градиент, вкупната содржина на растворлива сол и содржината на вода се главните фактори што влијаат на корозијата на почвата на трите падини, а корозивноста на почвата е оценета како силна. Корозијата на мрежата за заштита на падините е најсериозна на средниот наклон, што обезбедува референца за антикорозивен дизајн на мрежата за заштита на железничките падини. Соодветното додавање на достапен азот и органско ѓубриво е корисно за намалување на корозијата на почвата, олеснување на растот на растенијата и конечно стабилизирање на наклонот.
Како да се цитира оваа статија: Chen, J. et al. Ефекти на составот на почвата и електрохемијата врз корозијата на мрежата на карпести падини долж кинеската железничка линија. science.Rep. 5, 14939; doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Лин, ЈЛ и Јанг, ГЛ Динамички карактеристики на наклоните на подлогата на железничката пруга под дејство на земјотрес. природна катастрофа.69, 219–235 (2013).
Суи Ванг, Ј. и др. Анализа на типични штети од земјотрес на автопатиштата во областа Венчуан, погодена од земјотрес, во покраината Сечуан [J]. Кинески журнал за механика и инженерство на карпи. 28, 1250–1260 (2009).
Вејлин, З., Женју, Л. и Џинсонг, Ј. Анализа на сеизмичките штети и контрамерки на автопатските мостови при земјотрес во Венчуан. Кинески журнал за механика и инженерство на карпи. 28, 1377–1387 (2009).
Лин, ЦВ, Лиу, СХ, Ли, СЈ и Лиу, ЦЦ Ефектот од земјотресот Чичи врз лизгањата на земјиштето предизвикани од последователните врнежи од дожд во централен Тајван. Инженерска геологија.86, 87–101 (2006).
Кои, Т. и др. Долгорочни ефекти од свлечишта предизвикани од земјотреси врз производството на седимент во планински слив: регион Танзава, Јапонија. геоморфологија.101, 692–702 (2008).
Хонгшуаи, Л., Џингшан, Б. и Дедонг, Л. Преглед на истражувања за анализа на сеизмичката стабилност на геотехничките падини. Земјотресно инженерство и инженерски вибрации.25, 164–171 (2005).
Јуе Пинг, Истражување за геолошките опасности предизвикани од земјотресот Венчуан во Сечуан. Весник за инженерска геологија 4, 7–12 (2008).
Али, Ф. Заштита на падините со вегетација: механика на коренот кај некои тропски растенија. Меѓународен журнал за физички науки. 5, 496–506 (2010).
Такју, М., Аиба, СИ и Китајама, К. Топографски ефекти врз тропските нископланински шуми под различни геолошки услови во планината Кинабалу, Борнео. Екологија на растенијата.159, 35–49 (2002).
Стоукс, А. и др. Идеални карактеристики на коренот на растенијата за заштита на природните и инженерските падини од лизгање на земјиштето. Растенија и почви, 324, 1-30 (2009).
Де Бетс, С., Позен, Ј., Гиселс, Г. и Кнапен, А. Ефекти на корените од трева врз ерозијата на горниот слој на почвата за време на концентриран тек. Геоморфологија 76, 54–67 (2006).