Faleminderit që vizituat Nature.com. Versioni i shfletuesit që po përdorni ka mbështetje të kufizuar për CSS. Për përvojën më të mirë, ju rekomandojmë të përdorni një shfletues të përditësuar (ose të çaktivizoni modalitetin e përputhshmërisë në Internet Explorer). Ndërkohë, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne do ta shfaqim faqen pa stile dhe JavaScript.
Duke marrë si objekt kërkimi pjerrësinë e hekurudhës Sui-Chongqing, rezistenca e tokës, elektrokimia e tokës (potenciali i korrozionit, potenciali redoks, gradienti i potencialit dhe pH), anionet e tokës (kripërat totale të tretshme, Cl-, SO42- dhe) dhe vlera ushqyese e tokës. (Përmbajtja e lagështisë, lënda organike, azoti total, azoti i hidrolizuar në alkali, fosfori i disponueshëm, kaliumi i disponueshëm). Nën pjerrësi të ndryshme, shkalla e korrozionit vlerësohet sipas treguesve individualë dhe treguesve gjithëpërfshirës të tokës artificiale. Krahasuar me faktorë të tjerë, uji ka ndikimin më të madh në korrozionin e rrjetës mbrojtëse të pjerrësisë, i ndjekur nga përmbajtja e anioneve. Kripa totale e tretshme ka një efekt të moderuar në korrozionin e rrjetës mbrojtëse të pjerrësisë, dhe rryma endacake ka një efekt të moderuar në korrozionin e rrjetës mbrojtëse të pjerrësisë. Shkalla e korrozionit të mostrave të tokës u vlerësua në mënyrë gjithëpërfshirëse, dhe korrozioni në pjerrësinë e sipërme ishte i moderuar, dhe korrozioni në pjerrësitë e mesme dhe të poshtme ishte i fortë. Lënda organike në tokë ishte e korreluar ndjeshëm me gradientin potencial. Azoti i disponueshëm, kaliumi i disponueshëm dhe fosfori i disponueshëm ishin të korreluar ndjeshëm me anionet. Shpërndarja e lëndëve ushqyese të tokës lidhet indirekt me llojin e pjerrësisë.
Kur ndërtohen hekurudha, autostrada dhe objekte për ruajtjen e ujit, hapjet në male janë shpesh të pashmangshme. Për shkak të maleve në jugperëndim, ndërtimi i hekurudhave në Kinë kërkon shumë gërmime në mal. Kjo shkatërron tokën dhe bimësinë origjinale, duke krijuar shpate shkëmbore të ekspozuara. Kjo situatë çon në rrëshqitje dheu dhe erozion të tokës, duke kërcënuar kështu sigurinë e transportit hekurudhor. Rrëshqitjet e dheut janë të dëmshme për trafikun rrugor, veçanërisht pas tërmetit të 12 majit 2008 në Wenchuan. Rrëshqitjet e dheut janë bërë një katastrofë tërmeti e përhapur gjerësisht dhe serioze. Në vlerësimin e vitit 2008 të 4,243 kilometrave të rrugëve kryesore kryesore në Provincën Sichuan, pati 1,736 fatkeqësi të rënda nga tërmetet në shtretërit e rrugëve dhe muret mbajtëse të shpateve, duke përbërë 39.76% të gjatësisë totale të vlerësimit. Humbjet e drejtpërdrejta ekonomike nga dëmtimet e rrugëve tejkaluan 58 miliardë juanë 2,3. Shembujt globalë tregojnë se gjeo-rreziqet pas tërmetit mund të zgjasin për të paktën 10 vjet (tërmeti i Tajvanit) dhe madje deri në 40-50 vjet (tërmeti i Kantos në Japoni) 4,5. Gradienti është faktori kryesor që ndikon në rrezikun e tërmetit 6,7. Prandaj, është e nevojshme të ruhet pjerrësia e rrugës dhe të forcohet stabiliteti i saj. Bimët luajnë një rol të pazëvendësueshëm në mbrojtjen e shpateve dhe restaurimin e peizazhit ekologjik 8. Krahasuar me shpatet e zakonshme të tokës, shpatet shkëmbore nuk kanë akumulimin e faktorëve ushqyes si lënda organike, azoti, fosfori dhe kaliumi, dhe nuk kanë mjedisin e tokës të nevojshëm për rritjen e bimësisë. Për shkak të faktorëve të tillë si pjerrësia e madhe dhe erozioni i shiut, toka e shpatit humbet lehtë. Mjedisi i shpatit është i ashpër, i mungon Kushtet e nevojshme për rritjen e bimëve, dhe toka e shpatit nuk ka stabilitet mbështetës 9. Spërkatja e shpatit me material bazë për të mbuluar tokën për të mbrojtur shpatin është një teknologji e zakonshme e restaurimit ekologjik të shpatit në vendin tim. Toka artificiale e përdorur për spërkatje përbëhet nga gur i thërrmuar, tokë bujqësore, kashtë, pleh i përbërë, agjent mbajtës uji dhe ngjitës (ngjitësit e përdorur zakonisht përfshijnë çimenton Portland, ngjitësin organik dhe emulsifikuesin e asfaltit) në një proporcion të caktuar. Procesi teknik është: së pari vendosni tela me gjemba në shkëmb, pastaj fiksoni tela me gjemba me thumba dhe bulona spirancë, dhe së fundmi spërkatni tokën artificiale që përmban fara në shpat me një spërkatës të veçantë. Përdoret kryesisht rrjeta metalike në formë diamanti 14 # që është plotësisht e galvanizuar, me një standard rrjete prej 5cm×5cm dhe një diametër prej 2mm. Rrjeta metalike lejon që matrica e tokës të formojë një pllakë monolitike të qëndrueshme në sipërfaqen e shkëmbit. Rrjeta metalike do të korrodohet në tokë, sepse vetë toka është një elektrolit, dhe shkalla e korrozionit varet nga karakteristikat e tokës. Vlerësimi i faktorëve të korrozionit të tokës është me rëndësi të madhe për vlerësimin e erozionit të rrjetës metalike të shkaktuar nga toka dhe eliminimin e rrëshqitjes së dheut. rreziqet.
Besohet se rrënjët e bimëve luajnë një rol vendimtar në stabilizimin e shpateve dhe kontrollin e erozionit10,11,12,13,14. Për të stabilizuar shpatet kundër rrëshqitjeve të cekëta të tokës, mund të përdoret bimësia sepse rrënjët e bimëve mund të fiksojnë tokën për të parandaluar rrëshqitjet e tokës15,16,17. Bimësia drunore, veçanërisht pemët, ndihmon në parandalimin e rrëshqitjeve të tokës të cekëta18. Një strukturë mbrojtëse e fortë e formuar nga sistemet rrënjore vertikale dhe anësore të bimëve që veprojnë si grumbuj përforcues në tokë. Zhvillimi i modeleve të arkitekturës së rrënjëve drejtohet nga gjenet, dhe mjedisi i tokës luan një rol vendimtar në këto procese. Korrozioni ndaj metaleve ndryshon në varësi të mjedisit të tokës20. Shkalla e korrozionit të metaleve në tokë mund të shkojë nga shpërbërja mjaft e shpejtë në ndikim të papërfillshëm21. Toka artificiale është shumë e ndryshme nga "toka" e vërtetë. Formimi i tokave natyrore është rezultat i ndërveprimeve midis mjedisit të jashtëm dhe organizmave të ndryshëm gjatë dhjetëra miliona viteve22,23,24. Përpara se bimësia drunore të formojë një sistem rrënjor dhe ekosistem të qëndrueshëm, nëse rrjeta metalike e kombinuar me shpatin shkëmbor dhe tokën artificiale mund të funksionojë në mënyrë të sigurt lidhet drejtpërdrejt me zhvillimin e ekonomisë natyrore, sigurinë e jetës. dhe përmirësimin e mjedisit ekologjik.
Megjithatë, korrozioni i metaleve mund të çojë në humbje të mëdha. Sipas një studimi të kryer në Kinë në fillim të viteve 1980 mbi makineritë kimike dhe industritë e tjera, humbjet e shkaktuara nga korrozioni i metaleve përbënin 4% të vlerës totale të prodhimit. Prandaj, është me rëndësi të studiohet mekanizmi i korrozionit dhe të merren masa mbrojtëse për ndërtimin ekonomik. Toka është një sistem kompleks gazesh, lëngjesh, lëndësh të ngurta dhe mikroorganizmash. Metabolitët mikrobikë mund të korrodojnë materialet, dhe rrymat endacake gjithashtu mund të shkaktojnë korrozion. Prandaj, është e rëndësishme të parandalohet korrozioni i metaleve të varrosura në tokë. Aktualisht, hulumtimi mbi korrozionin e metaleve të varrosura përqendrohet kryesisht në (1) faktorët që ndikojnë në korrozionin e metaleve të varrosura25; (2) metodat e mbrojtjes së metaleve26,27; (3) metodat e gjykimit për shkallën e korrozionit të metaleve28; Korrozionin në mjedise të ndryshme. Megjithatë, të gjitha tokat në studim ishin natyrale dhe kishin kaluar procese të mjaftueshme të formimit të tokës. Megjithatë, nuk ka raport mbi erozionin artificial të tokës në shpatet shkëmbore të hekurudhave.
Krahasuar me mjedise të tjera korrozive, toka artificiale ka karakteristikat e mungesës së lëngshmërisë, heterogjenitetit, sezonalitetit dhe rajonalitetit. Korrozioni i metaleve në tokat artificiale shkaktohet nga bashkëveprimet elektrokimike midis metaleve dhe tokave artificiale. Përveç faktorëve të lindur, shkalla e korrozionit të metaleve varet edhe nga mjedisi përreth. Një sërë faktorësh ndikojnë në korrozionin e metaleve individualisht ose në kombinim, siç janë përmbajtja e lagështisë, përmbajtja e oksigjenit, përmbajtja totale e kripërave të tretshme, përmbajtja e anioneve dhe joneve metalike, pH, mikrobet e tokës 30,31,32.
Në 30 vjet praktikë, çështja se si të ruhen përgjithmonë tokat artificiale në shpatet shkëmbore ka qenë një problem33. Shkurret ose pemët nuk mund të rriten në disa shpate pas 10 vjetësh kujdesi manual për shkak të erozionit të tokës. Papastërtia në sipërfaqen e rrjetës metalike është larë në disa vende. Për shkak të korrozionit, disa rrjeta metalike janë çarë dhe kanë humbur të gjithë tokën sipër dhe poshtë tyre (Figura 1). Aktualisht, hulumtimi mbi korrozionin e shpatit hekurudhor përqendrohet kryesisht në korrozionin e rrjetit të tokëzimit të nënstacionit hekurudhor, korrozionin e rrymës së humbur të gjeneruar nga shina e lehtë dhe korrozionin e urave hekurudhore34,35, shinave dhe pajisjeve të tjera të automjeteve36. Nuk ka pasur raportime për korrozionin e rrjetës metalike mbrojtëse të shpatit hekurudhor. Ky punim studion vetitë fizike, kimike dhe elektrokimike të tokave artificiale në shpatin shkëmbor jugperëndimor të Hekurudhës Suiyu, duke synuar të parashikojë korrozionin e metaleve duke vlerësuar vetitë e tokës dhe të ofrojë bazë teorike dhe praktike për restaurimin e ekosistemit të tokës dhe restaurimin artificial. Shpat artificial.
Vendi i testimit ndodhet në zonën kodrinore të Sichuanit (30°32′V, 105°32′L) pranë Stacionit Hekurudhor Suining. Zona ndodhet në mes të Pellgut të Sichuanit, me male dhe kodra të ulëta, me strukturë të thjeshtë gjeologjike dhe terren të sheshtë. Erozioni, prerja dhe akumulimi i ujit krijojnë peizazhe kodrinore të gërryera. Shkëmbinjtë themelorë janë kryesisht gur gëlqeror, dhe shtresa e sipërme është kryesisht rërë vjollcë dhe gur balte. Integriteti është i dobët dhe shkëmbi është një strukturë bllokore. Zona e studimit ka një klimë musonike subtropikale të lagësht me karakteristika sezonale të pranverës së hershme, verës së nxehtë, vjeshtës së shkurtër dhe dimrit të vonë. Reshjet janë të bollshme, burimet e dritës dhe nxehtësisë janë të bollshme, periudha pa ngrica është e gjatë (mesatarisht 285 ditë), klima është e butë, temperatura mesatare vjetore është 17.4°C, temperatura mesatare e muajit më të nxehtë (gusht) është 27.2°C, dhe temperatura maksimale ekstreme është 39.3°C. Muaji më i ftohtë është janari (temperatura mesatare është 6.5°C), temperatura minimale ekstreme është -3.8°C, dhe reshjet mesatare vjetore janë 920 mm, të përqendruara kryesisht në korrik dhe gusht. Reshjet në pranverë, verë, vjeshtë dhe dimër ndryshojnë shumë. Përqindja e reshjeve në çdo stinë të vitit është përkatësisht 19-21%, 51-54%, 22-24% dhe 4-5%.
Vendi i kërkimit ka një pjerrësi prej rreth 45° mbi shpatin e Hekurudhës Yu-Sui të ndërtuar në vitin 2003. Në prill të vitit 2012, ajo ishte e orientuar nga jugu brenda 1 km nga Stacioni Hekurudhor i Suining. Pjerrësia natyrore u përdor si kontroll. Restaurimi ekologjik i shpatit përdor teknologjinë e spërkatjes së tokës me shtresë sipërfaqësore të huaj për restaurimin ekologjik. Sipas lartësisë së pjerrësisë anësore të hekurudhës, pjerrësia mund të ndahet në pjerrësi lart, pjerrësi mesatare dhe pjerrësi poshtë (Fig. 2). Meqenëse trashësia e tokës artificiale të shpatit të prerë është rreth 10 cm, për të shmangur ndotjen nga produktet e korrozionit të rrjetës metalike të tokës, ne përdorim vetëm një lopatë çeliku inox për të marrë sipërfaqen e tokës 0-8 cm. U vendosën katër përsëritje për secilën pozicion të pjerrësisë, me 15-20 pika të rastësishme marrjeje mostrash për përsëritje. Çdo përsëritje është një përzierje prej 15-20 pikash marrjeje mostrash të përcaktuara rastësisht nga vija në formë S. Pesha e saj e freskët është rreth 500 gram. Sillni mostrat përsëri në laborator në qese polietileni me ziplock për përpunim. Toka thahet natyrshëm në ajër, dhe zhavorri dhe mbetjet shtazore dhe bimore nxirren, grimcohen me një shkop agati dhe siten me një sitë najloni 20-rrjeta, 100-rrjeta, përveç grimcave të trasha.
Rezistenca e tokës u mat me anë të testuesit të rezistencës së tokëzimit VICTOR4106 të prodhuar nga Shengli Instrument Company; rezistenca e tokës u mat në terren; Lagështia e tokës u mat me metodën e tharjes. Instrumenti dixhital portativ DMP-2 mv/pH përmban impedancë të lartë hyrëse për matjen e potencialit të korrozionit të tokës. Gradienti potencial dhe potenciali redoks u përcaktuan me mv/pH dixhital portativ DMP-2, kripa totale e tretshme në tokë u përcaktua me metodën e tharjes së mbetjeve, përmbajtja e joneve të klorurit në tokë u përcaktua me metodën e titrimit AgNO3 (metoda Mohr), përmbajtja e sulfatit të tokës u përcaktua me metodën indirekte të titrimit EDTA, metoda e titrimit me tregues të dyfishtë për të përcaktuar karbonatin dhe bikarbonatin e tokës, metoda e ngrohjes me oksidim të dikromatit të kaliumit për të përcaktuar lëndën organike të tokës, metoda e difuzionit të tretësirës alkaline për të përcaktuar azotin e hidrolizës alkaline të tokës, metoda kolorimetrike e tretjes me H2SO4-HClO4. Fosfori total në tokë dhe përmbajtja e fosforit të disponueshëm në tokë u përcaktuan me metodën Olsen (tretësirë ​​NaHCO3 0.05 mol/L si nxjerrës), dhe përmbajtja totale e kaliumit në tokë u përcaktua me fotometrinë e shkrirjes me flakë të hidroksidit të natriumit.
Të dhënat eksperimentale u sistematizuan fillimisht. SPSS Statistics 20 u përdor për të kryer analizën mesatare, devijimin standard, ANOVA-n njëkahëshe dhe korrelacionin njerëzor.
Tabela 1 paraqet vetitë elektromekanike, anionet dhe lëndët ushqyese të tokave me pjerrësi të ndryshme. Potenciali i korrozionit, rezistenca e tokës dhe gradienti potencial lindje-perëndim i shpateve të ndryshme ishin të gjitha të rëndësishme (P < 0.05). Potencialet redoks të shpatit zbritës, të mesëm dhe të pjerrësisë natyrore ishin të rëndësishme (P < 0.05). Gradienti potencial pingul me shinën, domethënë gradienti potencial veri-jug, është pjerrësi lart>pjerrësi poshtë>pjerrësi e mesme. Vlera e pH-it të tokës ishte në rendin e pjerrësisë poshtë>pjerrësi e mesme>pjerrësi natyrore. Kripa totale e tretshme, pjerrësia natyrore ishte dukshëm më e lartë se pjerrësia e hekurudhës (P < 0.05). Përmbajtja totale e kripës së tretshme të tokës së pjerrësisë së hekurudhës së gradës së tretë është mbi 500 mg/kg, dhe kripa totale e tretshme ka një efekt të moderuar në korrozionin e metaleve. Përmbajtja e lëndës organike të tokës ishte më e larta në pjerrësinë natyrore dhe më e ulëta në pjerrësinë zbritëse (P < 0.05). Përmbajtja totale e azotit ishte më e larta në pjerrësinë e mesme dhe më e ulëta në pjerrësinë përpjetë; Përmbajtja e azotit të disponueshëm ishte më e larta në shpatin zbritës dhe në shpatin e mesëm, dhe më e ulëta në shpatin natyror; përmbajtja totale e azotit në shpatin lart dhe poshtë hekurudhor ishte më e ulët, por përmbajtja e azotit të disponueshëm ishte më e lartë. Kjo tregon se shkalla e mineralizimit të azotit organik në ngjitje dhe zbritje është e shpejtë. Përmbajtja e kaliumit të disponueshëm është e njëjtë me fosforin e disponueshëm.
Rezistenca ndaj tokës është një indeks që tregon përçueshmërinë elektrike dhe një parametër bazë për gjykimin e korrozionit të tokës. Faktorët që ndikojnë në rezistencën ndaj tokës përfshijnë përmbajtjen e lagështisë, përmbajtjen totale të kripës së tretshme, pH-in, strukturën e tokës, temperaturën, përmbajtjen e lëndës organike, temperaturën e tokës dhe ngushtësinë. Në përgjithësi, tokat me rezistencë të ulët janë më korrozive dhe anasjelltas. Përdorimi i rezistencës ndaj tokës për të gjykuar korrozivitetin e tokës është një metodë e përdorur zakonisht në vende të ndryshme. Tabela 1 tregon kriteret e vlerësimit të shkallës së korrozivitetit për secilin indeks të vetëm37,38.
Sipas rezultateve të testeve dhe standardeve në vendin tim (Tabela 1), nëse korrozioni i tokës vlerësohet vetëm nga rezistenca e saj, toka në shpatin përpjetë është shumë korrozive; toka në shpatin zbritës është mesatarisht korrozive; korrozioni i tokës në shpatin e mesëm dhe pjerrësinë natyrore është relativisht i ulët deri i dobët.
Rezistenca e tokës në shpatin përpjetë është dukshëm më e ulët se ajo e pjesëve të tjera të shpatit, gjë që mund të shkaktohet nga erozioni i shiut. Shtresa sipërfaqësore e tokës në shpatin e sipërm rrjedh në shpatin e mesëm me ujin, kështu që rrjeta mbrojtëse metalike e shpatit të sipërm është afër shtresës sipërfaqësore të tokës. Disa nga rrjetat metalike ishin të ekspozuara dhe madje të pezulluara në ajër (Figura 1). Rezistenca e tokës u mat në vend; hapësira midis shtyllave ishte 3 m; thellësia e nguljes së shtyllave ishte nën 15 cm. Rrjeta metalike e zhveshur dhe ndryshku që hiqet mund të ndërhyjnë në rezultatet e matjes. Prandaj, nuk është e besueshme të vlerësohet korrozioni i tokës vetëm me indeksin e rezistencës së tokës. Në vlerësimin gjithëpërfshirës të korrozionit, rezistenca e tokës në shpatin e sipërm nuk merret në konsideratë.
Për shkak të lagështisë së lartë relative, ajri i lagësht shumëvjeçar në zonën e Sichuanit bën që rrjeta metalike e ekspozuar ndaj ajrit të gërryhet më seriozisht sesa rrjeta metalike e varrosur në tokë39. Ekspozimi i rrjetës së telit në ajër mund të rezultojë në një jetëgjatësi më të shkurtër shërbimi, gjë që mund të destabilizojë tokat kodrinore. Humbja e tokës mund ta bëjë të vështirë rritjen e bimëve, veçanërisht bimëve drunore. Për shkak të mungesës së bimëve drunore, është e vështirë të formohet një sistem rrënjor kodrinor për të ngurtësuar tokën. Në të njëjtën kohë, rritja e bimëve mund të përmirësojë gjithashtu cilësinë e tokës dhe të rrisë përmbajtjen e humusit në tokë, i cili jo vetëm që mund të mbajë ujin, por gjithashtu të sigurojë një mjedis të mirë për rritjen dhe riprodhimin e kafshëve dhe bimëve, duke zvogëluar kështu humbjen e tokës. Prandaj, në fazën e hershme të ndërtimit, duhet të mbillen më shumë fara drunore në shpatin e sipërm, dhe agjenti mbajtës i ujit duhet të shtohet vazhdimisht dhe të mbulohet me film për mbrojtje, në mënyrë që të zvogëlohet erozioni i tokës së sipërm nga uji i shiut.
Potenciali i korrozionit është një faktor i rëndësishëm që ndikon në korrozionin e rrjetës mbrojtëse të shpatit në shpatin me tre nivele dhe ka ndikimin më të madh në shpatin përpjetë (Tabela 2). Në kushte normale, potenciali i korrozionit nuk ndryshon shumë në një mjedis të caktuar. Një ndryshim i dukshëm mund të shkaktohet nga rrymat endacake. Rrymat endacake i referohen rrymave 40, 41, 42 që rrjedhin në shtratin e rrugës dhe në mjedisin e tokës kur automjetet përdorin sistemin e transportit publik. Me zhvillimin e sistemit të transportit, sistemi i transportit hekurudhor të vendit tim ka arritur elektrifikim në shkallë të gjerë dhe korrozioni i metaleve të varrosura i shkaktuar nga rrjedhjet e rrymës së vazhdueshme nga hekurudhat e elektrizuara nuk mund të injorohet. Aktualisht, gradienti i potencialit të tokës mund të përdoret për të përcaktuar nëse toka përmban shqetësime të rrymës sëndacake. Kur gradienti i potencialit të tokës sipërfaqësore është më i ulët se 0.5 mv/m, rryma endacake është e ulët; kur gradienti i potencialit është në rangun prej 0.5 mv/m deri në 5.0 mv/m, rryma endacake është e moderuar; Kur gradienti i potencialit është më i madh se 5.0 mv/m, niveli i rrymave endacake është i lartë. Diapazoni lundrues i gradientit të potencialit (EW) të shpatit të mesëm, të shpatit lart dhe të poshtëm tregohet në Figurën 3. Sa i përket diapazonit lundrues, ka rryma të moderuara endacake në drejtimet lindje-perëndim dhe veri-jug të shpatit të mesëm. Prandaj, rryma endacake është një faktor i rëndësishëm që ndikon në korrozionin e rrjetave metalike në shpatin e mesëm dhe të poshtëm, veçanërisht në shpatin e mesëm.
Në përgjithësi, potenciali redoks i tokës (Eh) mbi 400 mV tregon aftësinë oksiduese, mbi 0-200 mV është aftësi mesatare reduktuese, dhe nën 0 mV është aftësi e madhe reduktuese. Sa më i ulët të jetë potenciali redoks i tokës, aq më e madhe është aftësia korrozive e mikroorganizmave të tokës ndaj metaleve44. Është e mundur të parashikohet tendenca e korrozionit mikrobial të tokës nga potenciali redoks. Studimi zbuloi se potenciali redoks i tokës i tre shpateve ishte më i madh se 500 mv, dhe niveli i korrozionit ishte shumë i vogël. Kjo tregon se gjendja e ventilimit të tokës së tokës së pjerrët është e mirë, gjë që nuk është e favorshme për korrozionin e mikroorganizmave anaerobe në tokë.
Studimet e mëparshme kanë zbuluar se ndikimi i pH-it të tokës në erozionin e saj është i dukshëm. Me luhatjen e vlerës së pH-it, shkalla e korrozionit të materialeve metalike ndikohet ndjeshëm. pH-i i tokës është i lidhur ngushtë me zonën dhe mikroorganizmat në tokë45,46,47. Në përgjithësi, efekti i pH-it të tokës në korrozionin e materialeve metalike në tokë pak alkaline nuk është i dukshëm. Tokat e tre shpateve të hekurudhës janë të gjitha alkaline, kështu që efekti i pH-it në korrozionin e rrjetës metalike është i dobët.
Siç mund të shihet nga Tabela 3, analiza e korrelacionit tregon se potenciali redoks dhe pozicioni i pjerrësisë janë të korreluara pozitivisht në mënyrë të konsiderueshme (R2 = 0.858), potenciali i korrozionit dhe gradienti i potencialit (SN) janë të korreluara pozitivisht në mënyrë të konsiderueshme (R2 = 0.755), dhe potenciali redoks dhe gradienti i potencialit (SN) janë të korreluara pozitivisht në mënyrë të konsiderueshme (R2 = 0.755). Kishte një korrelacion të konsiderueshëm negativ midis potencialit dhe pH-it (R2 = -0.724). Pozicioni i pjerrësisë ishte i korreluar pozitivisht në mënyrë të konsiderueshme me potencialin redoks. Kjo tregon se ka ndryshime në mikroambientin e pozicioneve të ndryshme të pjerrësisë, dhe mikroorganizmat e tokës janë të lidhur ngushtë me potencialin redoks48, 49, 50. Potenciali redoks ishte i korreluar negativisht në mënyrë të konsiderueshme me pH51,52. Kjo marrëdhënie tregoi se vlerat e pH dhe Eh nuk ndryshonin gjithmonë në mënyrë sinkrone gjatë procesit redoks të tokës, por kishin një marrëdhënie lineare negative. Potenciali i korrozionit të metaleve mund të përfaqësojë aftësinë relative për të fituar dhe humbur elektrone. Megjithëse potenciali i korrozionit ishte i korreluar pozitivisht në mënyrë të konsiderueshme me gradientin e potencialit (SN), gradienti i potencialit mund të shkaktohet nga humbja e lehtë e elektroneve nga metali.
Përmbajtja totale e kripës së tretshme në tokë është e lidhur ngushtë me korrozionin e tokës. Në përgjithësi, sa më e lartë të jetë kripësia e tokës, aq më e ulët është rezistenca e tokës, duke rritur kështu rezistencën e tokës. Në elektrolitet e tokës, jo vetëm anionet dhe diapazonet e ndryshme, por edhe ndikimet e korrozionit janë kryesisht karbonate, klorure dhe sulfate. Përveç kësaj, përmbajtja totale e kripës së tretshme në tokë ndikon indirekt në korrozion përmes ndikimit të faktorëve të tjerë, siç është efekti i potencialit të elektrodës në metale dhe tretshmëria e oksigjenit në tokë53.
Shumica e joneve të tretshme të disociuara nga kripa në tokë nuk marrin pjesë drejtpërdrejt në reaksionet elektrokimike, por ndikojnë në korrozionin e metaleve përmes rezistencës së tokës. Sa më e lartë të jetë kripësia e tokës, aq më e fortë është përçueshmëria e tokës dhe aq më i fortë është erozioni i tokës. Përmbajtja e kripësisë së tokës në shpatet natyrore është dukshëm më e lartë se ajo e shpateve hekurudhore, gjë që mund të jetë për shkak të faktit se shpatet natyrore janë të pasura me bimësi, gjë që është e favorshme për ruajtjen e tokës dhe ujit. Një arsye tjetër mund të jetë se shpati natyror ka përjetuar formim të pjekur të tokës (materiali amë i tokës i formuar nga erozioni i shkëmbinjve), por toka e shpatit hekurudhor përbëhet nga fragmente guri të grimcuar si matricë e "tokës artificiale" dhe nuk i është nënshtruar një procesi të mjaftueshëm të formimit të tokës. Mineralet nuk janë çliruar. Përveç kësaj, jonet e kripës në tokën e thellë të shpateve natyrore u ngritën përmes veprimit kapilar gjatë avullimit sipërfaqësor dhe u grumbulluan në tokën sipërfaqësore, duke rezultuar në një rritje të përmbajtjes së joneve të kripës në tokën sipërfaqësore. Trashësia e tokës së shpatit hekurudhor është më pak se 20 cm, duke rezultuar në pamundësinë e shtresës së sipërme të tokës për të plotësuar kripën nga toka e thellë.
Jonet pozitive (si K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, etj.) kanë pak efekt në korrozionin e tokës, ndërsa anionet luajnë një rol të rëndësishëm në procesin elektrokimik të korrozionit dhe kanë një ndikim të rëndësishëm në korrozionin e metaleve. Cl− mund të përshpejtojë korrozionin e anodës dhe është anioni më korroziv; sa më e lartë të jetë përmbajtja e Cl−, aq më i fortë është korrozioni i tokës. SO42− jo vetëm që nxit korrozionin e çelikut, por shkakton edhe korrozion në disa materiale betoni54. Gjithashtu korrodon hekurin. Në një seri eksperimentesh në tokën acidike, shkalla e korrozionit u gjet të jetë proporcionale me aciditetin e tokës55. Kloruri dhe sulfati janë përbërësit kryesorë të kripërave të tretshme, të cilat mund të përshpejtojnë drejtpërdrejt kavitacionin e metaleve. Studimet kanë treguar se humbja e peshës së korrozionit të çelikut të karbonit në tokat alkaline është pothuajse proporcionale me shtimin e joneve të klorurit dhe sulfatit56,57. Lee et al. zbuluan se SO42- mund të pengojë korrozionin, por të nxisë zhvillimin e gropave të korrozionit që janë formuar tashmë58.
Sipas standardit të vlerësimit të korrozionit të tokës dhe rezultateve të testimit, përmbajtja e jonit të klorurit në secilën mostër të tokës në shpat ishte mbi 100 mg/kg, duke treguar korrozion të fortë të tokës. Përmbajtja e jonit të sulfatit në të dy shpatet, në ngjitje dhe në zbritje, ishte mbi 200 mg/kg dhe nën 500 mg/kg, dhe toka ishte mesatarisht e korroduar. Përmbajtja e jonit të sulfatit në shpatin e mesëm është më e ulët se 200 mg/kg, dhe korrozioni i tokës është i dobët. Kur mjedisi i tokës përmban një përqendrim të lartë, ai do të marrë pjesë në reaksion dhe do të prodhojë shkallë korrozioni në sipërfaqen e elektrodës metalike, duke ngadalësuar kështu reaksionin e korrozionit. Ndërsa përqendrimi rritet, shkalla mund të thyhet papritmas, duke përshpejtuar kështu shumë shkallën e korrozionit; ndërsa përqendrimi vazhdon të rritet, shkalla e korrozionit mbulon sipërfaqen e elektrodës metalike, dhe shkalla e korrozionit tregon përsëri një tendencë ngadalësimi59. Studimi zbuloi se sasia në tokë ishte më e ulët dhe për këtë arsye kishte pak efekt në korrozion.
Sipas Tabelës 4, korrelacioni midis pjerrësisë dhe anioneve të tokës tregoi se kishte një korrelacion pozitiv domethënës midis pjerrësisë dhe joneve të klorurit (R2=0.836), dhe një korrelacion pozitiv domethënës midis pjerrësisë dhe kripërave totale të tretshme (R2=0.742).
Kjo sugjeron që rrjedhja sipërfaqësore dhe erozioni i tokës mund të jenë përgjegjëse për ndryshimet në totalin e kripërave të tretshme në tokë. Kishte një korrelacion pozitiv të konsiderueshëm midis totalit të kripërave të tretshme dhe joneve të klorurit, i cili mund të jetë për shkak se kripërat e tretshme totale janë grupi i joneve të klorurit, dhe përmbajtja e totalit të kripërave të tretshme përcakton përmbajtjen e joneve të klorurit në tretësirat e tokës. Prandaj, mund të dimë se ndryshimi në pjerrësi mund të shkaktojë korrozion të rëndë të pjesës së rrjetës metalike.
Lënda organike, azoti total, azoti i disponueshëm, fosfori i disponueshëm dhe kaliumi i disponueshëm janë lëndët ushqyese bazë të tokës, të cilat ndikojnë në cilësinë e tokës dhe thithjen e lëndëve ushqyese nga sistemi rrënjor. Lëndët ushqyese të tokës janë një faktor i rëndësishëm që ndikon në mikroorganizmat në tokë, kështu që ia vlen të studiohet nëse ekziston një korrelacion midis lëndëve ushqyese të tokës dhe korrozionit të metaleve. Hekurudha Suiyu u përfundua në vitin 2003, që do të thotë se toka artificiale ka përjetuar vetëm 9 vjet akumulim të lëndës organike. Për shkak të veçantisë së tokës artificiale, është e nevojshme të kemi një kuptim të mirë të lëndëve ushqyese në tokën artificiale.
Hulumtimi tregon se përmbajtja e lëndës organike është më e larta në tokën natyrore të shpatit pas të gjithë procesit të formimit të tokës. Përmbajtja e lëndës organike në tokën e pjerrët të ulët ishte më e ulëta. Për shkak të ndikimit të motit dhe rrjedhjes sipërfaqësore, lëndët ushqyese të tokës do të grumbullohen në shpatin e mesëm dhe të poshtëm, duke formuar një shtresë të trashë humusi. Megjithatë, për shkak të grimcave të vogla dhe stabilitetit të dobët të tokës së pjerrët të ulët, lënda organike dekompozohet lehtësisht nga mikroorganizmat. Studimi zbuloi se mbulimi dhe diversiteti i bimësisë në shpatin e mesëm dhe të poshtëm ishte i lartë, por homogjeniteti ishte i ulët, gjë që mund të çojë në shpërndarje të pabarabartë të lëndëve ushqyese sipërfaqësore. Një shtresë e trashë humusi mban ujë dhe organizmat e tokës janë aktivë. E gjithë kjo përshpejton dekompozimin e lëndës organike në tokë.
Përmbajtja e azotit të hidrolizuar me alkali në hekurudhat me shpat lart, me shpat të mesëm dhe poshtë ishte më e lartë se ajo e shpatit natyror, duke treguar se shkalla e mineralizimit të azotit organik të shpatit hekurudhor ishte dukshëm më e lartë se ajo e shpatit natyror. Sa më të vogla grimcat, aq më e paqëndrueshme struktura e tokës, aq më e lehtë është për mikroorganizmat të zbërthejnë lëndën organike në agregate, dhe aq më i madh është rezervuari i azotit organik të mineralizuar60,61. Në përputhje me rezultatet e studimit62, përmbajtja e agregateve të grimcave të vogla në tokën e shpateve hekurudhore ishte dukshëm më e lartë se ajo e shpateve natyrore. Prandaj, duhet të merren masa të përshtatshme për të rritur përmbajtjen e plehrave, lëndës organike dhe azotit në tokën e shpatit hekurudhor, dhe për të përmirësuar shfrytëzimin e qëndrueshëm të tokës. Humbja e fosforit dhe kaliumit të disponueshëm e shkaktuar nga rrjedhjet sipërfaqësore përbënte 77.27% deri në 99.79% të humbjes totale të shpatit hekurudhor. Rrjedhja sipërfaqësore mund të jetë shkaku kryesor i humbjes së lëndëve ushqyese të disponueshme në tokat e shpatit63,64,65.
Siç tregohet në Tabelën 4, kishte një korrelacion pozitiv domethënës midis pozicionit të pjerrësisë dhe fosforit të disponueshëm (R2 = 0.948), dhe korrelacioni midis pozicionit të pjerrësisë dhe kaliumit të disponueshëm ishte i njëjtë (R2 = 0.898). Kjo tregon se pozicioni i pjerrësisë ndikon në përmbajtjen e fosforit të disponueshëm dhe kaliumit të disponueshëm në tokë.
Gradienti është një faktor i rëndësishëm që ndikon në përmbajtjen e lëndës organike të tokës dhe pasurimin e azotit66, dhe sa më i vogël të jetë gradienti, aq më e madhe është shkalla e pasurimit. Për pasurimin e lëndëve ushqyese të tokës, humbja e lëndëve ushqyese u dobësua dhe efekti i pozicionit të pjerrësisë në përmbajtjen e lëndës organike të tokës dhe pasurimin total të azotit nuk ishte i dukshëm. Llojet dhe numrat e ndryshëm të bimëve në shpate të ndryshme kanë acide organike të ndryshme të sekretuara nga rrënjët e bimëve. Acidet organike janë të dobishme për fiksimin e fosforit dhe kaliumit të disponueshëm në tokë. Prandaj, kishte një korrelacion të rëndësishëm midis pozicionit të pjerrësisë dhe fosforit të disponueshëm, dhe pozicionit të pjerrësisë dhe kaliumit të disponueshëm.
Për të sqaruar marrëdhënien midis lëndëve ushqyese të tokës dhe korrozionit të tokës, është e nevojshme të analizohet korrelacioni. Siç tregohet në Tabelën 5, potenciali redoks ishte i korreluar negativisht në mënyrë të konsiderueshme me azotin e disponueshëm (R2 = -0.845) dhe pozitivisht në mënyrë të konsiderueshme me fosforin e disponueshëm (R2 = 0.842) dhe kaliumin e disponueshëm (R2 = 0.980). Potenciali redoks pasqyron cilësinë e redoksit, i cili zakonisht ndikohet nga disa veti fizike dhe kimike të tokës, dhe më pas ndikon në një sërë vetish të tokës. Prandaj, është një faktor i rëndësishëm në përcaktimin e drejtimit të transformimit të lëndëve ushqyese të tokës. Cilësitë e ndryshme redoks mund të rezultojnë në gjendje dhe disponueshmëri të ndryshme të faktorëve ushqyes. Prandaj, potenciali redoks ka një korrelacion të rëndësishëm me azotin e disponueshëm, fosforin e disponueshëm dhe kaliumin e disponueshëm.
Përveç vetive të metaleve, potenciali i korrozionit lidhet edhe me vetitë e tokës. Potenciali i korrozionit ishte i korreluar negativisht në mënyrë të konsiderueshme me lëndën organike, duke treguar se lënda organike kishte një efekt të rëndësishëm në potencialin e korrozionit. Përveç kësaj, lënda organike ishte gjithashtu e korreluar negativisht në mënyrë të konsiderueshme me gradientin e potencialit (SN) (R2=-0.713) dhe jonin e sulfatit (R2=-0.671), duke treguar se përmbajtja e lëndës organike ndikon gjithashtu në gradientin e potencialit (SN) dhe jonin e sulfatit. Kishte një korrelacion negativ të rëndësishëm midis pH-it të tokës dhe kaliumit të disponueshëm (R2 = -0.728).
Azoti i disponueshëm ishte i korreluar negativisht në mënyrë të konsiderueshme me kripërat totale të tretshme dhe jonet e klorurit, dhe fosfori dhe kaliumi i disponueshëm ishin të korreluar pozitivisht në mënyrë të konsiderueshme me kripërat totale të tretshme dhe jonet e klorurit. Kjo tregoi se përmbajtja e lëndëve ushqyese të disponueshme ndikoi ndjeshëm në sasinë e kripërave totale të tretshme dhe joneve të klorurit në tokë, dhe anionet në tokë nuk ishin të favorshme për akumulimin dhe furnizimin e lëndëve ushqyese të disponueshme. Azoti total ishte i korreluar negativisht në mënyrë të konsiderueshme me jonin e sulfatit dhe pozitivisht në mënyrë të konsiderueshme me bikarbonatin, duke treguar se azoti total kishte një efekt në përmbajtjen e sulfatit dhe bikarbonatit. Bimët kanë pak kërkesë për jonet e sulfatit dhe jonet e bikarbonatit, kështu që shumica e tyre janë të lira në tokë ose absorbohen nga koloidet e tokës. Jonet e bikarbonatit favorizojnë akumulimin e azotit në tokë, dhe jonet e sulfatit zvogëlojnë disponueshmërinë e azotit në tokë. Prandaj, rritja e përshtatshme e përmbajtjes së azotit dhe humusit të disponueshëm në tokë është e dobishme për të zvogëluar korrozivitetin e tokës.
Toka është një sistem me përbërje dhe veti komplekse. Korozioni i tokës është rezultat i veprimit sinergjik të shumë faktorëve. Prandaj, një metodë gjithëpërfshirëse vlerësimi përdoret përgjithësisht për të vlerësuar korrozivitetin e tokës. Duke iu referuar "Kodit për Hetimin e Inxhinierisë Gjeoteknike" (GB50021-94) dhe metodave të testimit të Rrjetit të Testimit të Korozionit të Tokës në Kinë, shkalla e korrozionit të tokës mund të vlerësohet në mënyrë gjithëpërfshirëse sipas standardeve të mëposhtme: (1) Vlerësimi është korrozioni i dobët, nëse është vetëm korrozioni i dobët, nuk ka korrozioni të moderuar ose korrozioni të fortë; (2) nëse nuk ka korrozioni të fortë, vlerësohet si korrozioni i moderuar; (3) nëse ka një ose dy vende me korrozion të fortë, vlerësohet si korrozioni i fortë; (4) nëse ka 3 ose më shumë vende me korrozion të fortë, vlerësohet si korrozioni i fortë për korrozion të rëndë.
Sipas rezistencës së tokës, potencialit redoks, përmbajtjes së ujit, përmbajtjes së kripës, vlerës së pH-it dhe përmbajtjes së Cl- dhe SO42-, shkallët e korrozionit të mostrave të tokës në shpate të ndryshme u vlerësuan në mënyrë gjithëpërfshirëse. Rezultatet e hulumtimit tregojnë se tokat në të gjitha shpatet janë shumë korrozive.
Potenciali i korrozionit është një faktor i rëndësishëm që ndikon në korrozionin e rrjetës mbrojtëse të shpatit. Potencialet e korrozionit të të tre shpateve janë të gjitha më të ulëta se -200 mv, gjë që ka ndikimin më të madh në korrozionin e rrjetës metalike në ngjitje. Gradienti i potencialit mund të përdoret për të gjykuar madhësinë e rrymës së humbur në tokë. Rryma e humbur është një faktor i rëndësishëm që ndikon në korrozionin e rrjetës metalike në shpatet e mesme dhe në ngjitje, veçanërisht në shpatet e mesme. Përmbajtja totale e kripës së tretshme në tokat e shpateve të sipërme, të mesme dhe të poshtme ishte mbi 500 mg/kg, dhe efekti i korrozionit në rrjetën mbrojtëse të shpatit ishte i moderuar. Përmbajtja e ujit në tokë është një faktor i rëndësishëm që ndikon në korrozionin e rrjetave metalike në shpatin e mesëm dhe në zbritje, dhe ka një ndikim më të madh në korrozionin e rrjetave mbrojtëse të shpatit. Lëndët ushqyese janë më të bollshme në tokën e shpatit të mesëm, duke treguar se ka aktivitete të shpeshta mikrobike dhe rritje të shpejtë të bimëve.
Hulumtimi tregon se potenciali i korrozionit, gradienti potencial, përmbajtja totale e kripës së tretshme dhe përmbajtja e ujit janë faktorët kryesorë që ndikojnë në korrozionin e tokës në të tre shpatet, dhe korrozioni i tokës vlerësohet si i fortë. Korozioni i rrjetit mbrojtës të shpatit është më serioz në shpatin e mesëm, i cili ofron një referencë për projektimin anti-korrozion të rrjetit mbrojtës të shpatit hekurudhor. Shtimi i duhur i azotit dhe plehut organik të disponueshëm është i dobishëm për të zvogëluar korrozionin e tokës, për të lehtësuar rritjen e bimëve dhe në fund për të stabilizuar shpatin.
Si ta citoni këtë artikull: Chen, J. et al. Efektet e përbërjes së tokës dhe elektrokimisë në korrozionin e rrjetit të shpateve shkëmbore përgjatë një linje hekurudhore kineze. science.Rep. 5, 14939; doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL & Yang, GL Karakteristikat dinamike të shpateve të nëntokës së hekurudhës nën ngacmimin e tërmetit. fatkeqësi natyrore.69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. et al. Analiza e dëmtimeve tipike nga tërmetet në autostradat në zonën e prekur nga tërmetet në Wenchuan të Provincës Sichuan [J]. Revista Kineze e Mekanikës dhe Inxhinierisë së Shkëmbinjve. 28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Analiza e dëmeve sizmike dhe kundërmasat e urave të autostradave në tërmetin e Wenchuan. Revista Kineze e Mekanikës dhe Inxhinierisë së Shkëmbinjve. 28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC Efekti i tërmetit Chichi në rrëshqitjet e dheut të shkaktuara nga reshjet e mëvonshme në Tajvanin qendror. Gjeologjia Inxhinierike.86, 87–101 (2006).
Koi, T. et al. Efektet afatgjata të rrëshqitjeve të tokës të shkaktuara nga tërmetet në prodhimin e sedimenteve në një pellg ujëmbledhës malor: Rajoni Tanzawa, Japoni. geomorphology.101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. Një përmbledhje e hulumtimit mbi analizën e qëndrueshmërisë sizmike të shpateve gjeoteknike. Inxhinieria e tërmeteve dhe dridhjet inxhinierike. 25, 164–171 (2005).
Yue Ping, Hulumtime mbi rreziqet gjeologjike të shkaktuara nga tërmeti Wenchuan në Sichuan. Revista e Gjeologjisë Inxhinierike 4, 7–12 (2008).
Ali, F. Mbrojtja e shpatit me bimësi: mekanika e rrënjëve të disa bimëve tropikale. Revista Ndërkombëtare e Shkencave Fizike. 5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI & Kitayama, K. Efektet topografike në pyjet tropikale të ulëta malore në kushte të ndryshme gjeologjike në malin Kinabalu, Borneo. Ekologjia e Bimëve.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. et al. Karakteristikat ideale të rrënjëve të bimëve për mbrojtjen e shpateve natyrore dhe të projektuara nga rrëshqitjet e dheut. Bimët dhe Tokat, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Efektet e rrënjëve të barit në erodibilitetin e shtresës së sipërme të tokës gjatë rrjedhjes së përqendruar. Gjeomorfologjia 76, 54–67 (2006).