Nature.com saýtyna gireniňiz üçin sag boluň. Ulanýan brauzeriňiziň wersiýasynda CSS üçin çäkli goldaw bar. Iň gowy tejribe üçin täzelenen brauzer ulanmagyňyzy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de utgaşyklylyk režimini öçüriň). Şol bir wagtyň özünde, goldawy dowam etdirmegi üpjün etmek üçin saýty stillersiz we JavaScript-siz görkezeris.
Sui-Çongçin demir ýolunyň eňňitini ylmy-barlag obýekti hökmünde alanyňda, topragyň garşylygy, topragyň elektrohimiýasy (korroziýa potensialy, oksidlenme-dikeltme potensialy, potensial gradient we pH), topragyň anionlary (umumy ereýän duzlar, Cl-, SO42- we) we topragyň iýmitlenişi. (Çyglylyk mukdary, organiki maddalar, umumy azot, gidrolizlenen azot, elýeterli fosfor, elýeterli kaliý) Dürli eňňitlerde korroziýa derejesi emeli topragyň aýry-aýry görkezijilerine we toplumlaýyn görkezijilerine görä bahalandyrylýar. Beýleki faktorlar bilen deňeşdirilende, suw eňňit gorag torunyň korroziýasyna iň uly täsir edýär, ondan soň anion mukdary gelýär. Umumy ereýän duz eňňit gorag torunyň korroziýasyna ortaça täsir edýär we adaşan tok eňňit gorag torunyň korroziýasyna ortaça täsir edýär. Toprak nusgalarynyň korroziýa derejesi toplumlaýyn bahalandyryldy we ýokarky eňňitdäki korroziýa ortaça, orta we aşaky eňňitlerdäki korroziýa güýçli boldy. Toprakdaky organiki maddalar potensial gradient bilen düýpli baglanyşyklydy. Elýeterli azot, elýeterli kaliý we elýeterli fosfor anionlar bilen düýpli baglanyşyklydy. Toprak iýmit maddalarynyň paýlanyşy eňňit bilen gytaklaýyn baglanyşyklydyr. görnüş
Demir ýollary, awtoýollary we suw gorag desgalaryny gurlanda, dag açylmalary köplenç gaça durmaly däl. Günbatar-günbatardaky daglar sebäpli Hytaýyň demir ýol gurluşygy dagyň köp gazylmagyny talap edýär. Ol asyl topragy we ösümlikleri ýok edýär, açyk gaýaly eňňitleri döredýär. Bu ýagdaý süýşmelere we topragyň eroziýasyna getirýär, şeýlelik bilen demir ýol ulaglarynyň howpsuzlygyna howp salýar. Süýşmeler, esasanam 2008-nji ýylyň 12-nji maýynda Wençuan ýer titremesinden soň, ýol gatnawy üçin zyýanlydyr. Süýşmeler giňden ýaýran we çynlakaý ýer titreme betbagtçylygyna öwrüldi1. 2008-nji ýylda Siçuan welaýatyndaky 4243 kilometrlik esasy magistral ýollaryň bahalandyrmasynda ýol düşeklerinde we ýapgytlaryň gorag diwarlarynda 1736 sany güýçli ýertitreme hadysasy boldy, bu bolsa bahalandyrmanyň umumy uzynlygynyň 39,76% -ni düzýär. Ýol zyýanyndan gelip çykýan gönümel ykdysady ýitgiler 58 milliard ýuandan geçdi 2,3. Ählumumy mysallar ýertitremeden soňky geohowplaryň azyndan 10 ýyl (Taýwan ýertitremesi) we hatda 40-50 ýyl (Ýaponiýadaky Kanto ýertitremesi) dowam edip biljekdigini görkezýär 4,5. Gradient ýertitreme howpuna täsir edýän esasy faktordyr 6,7. Şonuň üçin ýoluň ýapgytlygyny saklamak we onuň durnuklylygyny berkitmek zerurdyr. Ösümlikler ýapgytlary goramakda we ekologik landşafty dikeltmekde ornuny tutup bolmajak rol oýnaýar 8. Adaty toprak ýapgytlary bilen deňeşdirilende, gaýa ýapgytlarynda organiki maddalar, azot, fosfor we kaliý ýaly iýmit maddalarynyň toplanmagy ýok we ösümlikleriň ösmegi üçin zerur bolan toprak gurşawy ýok. Uly ýapgyt we ýagyş eroziýa ýaly faktorlar sebäpli ýapgyt topragy aňsatlyk bilen ýitýär. Ýapgyt gurşawy gaty agyr, zerur şertleri ýok ösümlikleriň ösmegi üçin we ýapgyt topragynyň goldaw durnuklylygy ýok 9. Ýapgyty goramak üçin topragy örtmek üçin esasy material bilen ýapgyt püskürtmek meniň ýurdumda giňden ulanylýan ýapgyt ekologiýasyny dikeltmek tehnologiýasydyr. Püskürtmek üçin ulanylýan emeli toprak belli bir derejede döwülýän daşdan, oba hojalyk topragyndan, samandan, birleşme dökünlerden, suw saklaýjy serişdeden we ýelimleýjiden (köp ulanylýan ýelimleýjilere Portland sementi, organiki ýelim we asfalt emulgatory girýär) ybarat. Tehniki proses şeýle: ilki bilen gaýalara tikenli simleri goýuň, soňra tikenli simi perçinler we anker boltlary bilen berkidiň we ahyrsoňy ýörite sepiji bilen ýapgytlara tohumlary öz içine alýan emeli topragy püskürdiň. Doly galvanizlenen 14 # romb görnüşli metal tor esasan ulanylýar, tor standarty 5sm×5sm we diametri 2mm. Metal tor toprak matrisasynyň gaýalaryň ýüzünde berk monolit plita emele getirmegine mümkinçilik berýär. Metal tor toprakda poslaýar, sebäbi topragyň özi elektrolitdir we poslama derejesi topragyň aýratynlyklaryna baglydyr. Topragyň poslama faktorlarynyň bahalandyrylmagy topragyň döredýän metal tor eroziýasyny bahalandyrmak we ýer süýşmesi howplaryny aradan aýyrmak üçin uly ähmiýete eýedir.
Ösümlik kökleriniň ýapgytlary durnuklaşdyrmakda we eroziýanyň öňüni almakda möhüm rol oýnaýandygyna ynanýarlar10,11,12,13,14. Ýapgytlary ýalpak ýer süýşmelerine garşy durnuklaşdyrmak üçin ösümlikler ulanylyp bilner, sebäbi ösümlik kökleri topragy berkidip, ýer süýşmeleriniň öňüni alyp biler15,16,17. Agaç ösümlikleri, esasanam agaçlar, ýalpak ýer süýşmeleriniň öňüni almaga kömek edýär18. Toprakda berkidiji sütünler hökmünde hereket edýän ösümlikleriň dik we gapdal kök ulgamlary tarapyndan emele gelen berk gorag gurluşy. Kök arhitekturasynyň nagyşlarynyň ösüşi genler tarapyndan dolandyrylýar we toprak gurşawy bu proseslerde aýgytlaýjy rol oýnaýar. Metallara korroziýa toprak gurşawyna görä üýtgeýär20. Toprakdaky metallaryň korroziýa derejesi gaty çalt eremekden az täsire çenli üýtgeýär21. Emeli toprak hakyky "toprakdan" düýpgöter tapawutlanýar. Tebigy topraklaryň emele gelmegi daşky gurşaw bilen dürli organizmleriň arasyndaky onlarça million ýylyň dowamynda özara täsirleriň netijesidir22,23,24. Agaç ösümlikleri durnukly kök ulgamyny we ekosistemany emele getirmezden ozal, metal torunyň gaýa ýapgytlary we emeli toprak bilen birleşip howpsuz işläp bilmegi tebigy ykdysadyýetiň ösmegi, ýaşaýşyň howpsuzlygy bilen gönüden-göni baglanyşyklydyr. we ekologiýa gurşawynyň gowulanmagy.
Şeýle-de bolsa, metallaryň poslamagy uly ýitgilere getirip biler. 1980-nji ýyllaryň başynda Hytaýda himiki maşynlar we beýleki senagat pudaklary boýunça geçirilen gözlegiň netijelerine görä, metallaryň poslamagy sebäpli ýitgiler umumy önümiň bahasynyň 4% -ni düzdi. Şonuň üçin poslamagyň mehanizmini öwrenmek we ykdysady gurluşyk üçin gorag çärelerini görmek uly ähmiýete eýedir. Toprak gazlaryň, suwuklyklaryň, gaty maddalaryň we mikroorganizmleriň çylşyrymly ulgamydyr. Mikrob metabolitleri materiallary poslap biler, azaşýan akymlar hem poslamaga sebäp bolup biler. Şonuň üçin topraga gömülen metallaryň poslamagynyň öňüni almak möhümdir. Häzirki wagtda gömülen metallaryň poslamagy boýunça gözlegler esasan (1) gömülen metallaryň poslamagyna täsir edýän faktorlara25; (2) metaly goramak usullaryna26,27; (3) metallaryň poslamagynyň derejesini kesgitlemek usullaryna28; dürli gurşawlarda poslamaga gönükdirilendir. Şeýle-de bolsa, gözlegdäki ähli topraklar tebigy bolup, ýeterlik derejede toprak emele getirme proseslerinden geçdi. Şeýle-de bolsa, demir ýol daglarynyň eňňitleriniň emeli topragyň eroziýalary barada hiç hili maglumat ýok.
Beýleki aşyndyryjy serişdeler bilen deňeşdirilende, emeli toprak suwuklyk, dürlilik, möwsümleýinlik we sebitçilik häsiýetlerine eýedir. Emeli topraklardaky metallaryň korroziýasyna metallar bilen emeli topraklaryň arasyndaky elektrohimiki özara täsirler sebäp bolýar. Dogrudan-dogrudan faktorlardan başga-da, metallaryň korroziýasynyň tizligi daşky gurşawa hem baglydyr. Metallaryň korroziýasyna aýratynlykda ýa-da bilelikde dürli faktorlar täsir edýär, mysal üçin çyglylyk, kislorodyň mukdary, umumy ereýän duzuň mukdary, anion we metal ionlarynyň mukdary, pH, toprak mikroblary 30,31,32.
30 ýyllyk tejribede, gaýaly eňňitlerde emeli topragy nähili hemişelik gorap saklamak meselesi kyn mesele bolup geldi33. Toprak eroziýasyndan 10 ýyllap el bilen ideg edilenden soň, käbir eňňitlerde gyrymsy agaçlar ýa-da agaçlar ösüp bilmeýär. Käbir ýerlerde metal toruň ýüzündäki hapa ýuwuldy. Korroziýa sebäpli käbir metal torlar ýaryldy we ýokardaky we aşagyndaky ähli topragy ýitirdi (1-nji surat). Häzirki wagtda demir ýol eňňitleriniň korroziýasyna bagyşlanan ylmy işler, esasan, demir ýol kiçi stansiýasynyň topraklama torunyň korroziýasyna, ýeňil demir ýollaryň döredýän azan tok korroziýasyna we demir ýol köprüleriniň, ýollaryň we beýleki ulag enjamlarynyň korroziýasyna gönükdirilendir34,3536. Demir ýol eňňitlerini goraýjy metal torunyň korroziýasyna degişli hiç hili habar berilmedi. Bu makala Suiýu demir ýolunyň günorta-günbatar gaýa eňňitlerinde emeli topragyň fiziki, himiki we elektrohimiki häsiýetlerini öwrenýär, topragyň häsiýetlerini bahalandyrmak arkaly metal korroziýasyny çaklamagy we topragyň ekosistemasyny dikeltmek we emeli dikeltmek üçin nazaryýet we amaly esas döretmegi maksat edinýär. Emeli eňňit.
Synag meýdançasy Siçuanyň daglyk ýerinde (30°32′N, 105°32′G) Suiniň demir ýol menziliniň golaýynda ýerleşýär. Bu ýer Siçuan çöketliginiň ortasynda, pes daglar we depeler bilen, ýönekeý geologik gurluşly we tekiz ýer bilen ýerleşýär. Eroziya, kesiş we suwuň toplanmagy eroziýaly daglyk landşaftlary döredýär. Esasy jynslar esasan hek daşlaryndan, üstki gatlaklar bolsa esasan gyrmyzy çäge we palçyk daşlaryndan ybarat. Bitewiligi pes, jynslar bolsa blok görnüşli gurluşdyr. Gözleg zolagynda irki ýaz, yssy tomus, gysga güýz we gyş möwsümleýin häsiýetleri bolan subtropiki çygly musson howasy bar. Ýagyş köp, ýagtylyk we ýylylyk çeşmeleri köp, aýazsyz döwür uzak (ortaça 285 gün), howa ýumşak, ýyllyk ortaça temperatura 17,4°C, iň yssy aýyň (awgust) ortaça temperaturasy 27,2°C we iň ýokary temperatura 39,3°C. Iň sowuk aý ýanwar aýydyr (ortaça temperatura 6,5°C), iň pes temperatura temperatura -3.8°C, ýyllyk ortaça ýagyş mukdary bolsa 920 mm bolup, esasan iýul we awgust aýlarynda jemlenýär. Ýazda, tomusda, güýzde we gyşda ýagyş möçberi dürli-dürli bolýar. Ýylyň her möwsüminde ýagyşyň paýy degişlilikde 19-21%, 51-54%, 22-24% we 4-5% bolýar.
Ylmy-barlag ýeri 2003-nji ýylda gurlan Ýu-Sui demir ýolunyň eňňidinde takmynan 45° eňňiddir. 2012-nji ýylyň aprelinde ol Suining demir ýol menzilinden 1 km uzaklykda günorta tarapa bakýardy. Tebigy eňňit gözegçilik hökmünde ulanyldy. Eňňitiň ekologik taýdan dikeldilmegi ekologik taýdan dikeldilmegi üçin daşary ýurt toprak üstki örtük sepmek tehnologiýasyny ulanýar. Demir ýol gapdal eňňitiniň beýikligine görä, eňňit ýokarky, ortaky we aşaky eňňişe bölünip bilner (2-nji surat). Kesilen eňňit emeli topragyň galyňlygy takmynan 10 sm bolany üçin, topragyň metal torunyň poslama önümleriniň hapalanmagynyň öňüni almak üçin, topragyň ýüzüni 0-8 sm almak üçin diňe poslamaýan polat kürek ulanýarys. Her eňňit pozisiýasy üçin dört gaýtalama goýuldy, her gaýtalama üçin 15-20 tötänleýin nusga alma nokady bardy. Her gaýtalama S görnüşli çyzyk nusga alma nokatlaryndan tötänleýin kesgitlenen 15-20 sanynyň garyndysydyr. Onuň täze agramy takmynan 500 gramdyr. Nusgalary gaýtadan işlemek üçin polietilen ziplok haltalarda laboratoriýa getiriň. Toprak tebigy ýagdaýda howada guradylýar we çagyl, haýwan we ösümlik galyndylary saýlanyp alynýar, agat taýajygy bilen ezilýär we iri bölejiklerden başga 20 torly, 100 torly neýlon elek bilen elekden geçirilýär.
Topragyň garşylygy “Shenli Instrument Company” tarapyndan öndürilen VICTOR4106 topraklama garşylyk synag enjamy bilen ölçeldi; topragyň garşylygy meýdanda ölçeldi; Topragyň çyglylygy guradyş usuly bilen ölçeldi. DMP-2 göçme sanly mv/pH enjam topragyň korroziýa potensialyny ölçemek üçin ýokary giriş empedansyna eýedir. Potensial gradient we oksidlenme-dikeldiş potensialy DMP-2 göçme sanly mv/pH bilen kesgitlenildi, toprakdaky umumy ereýän duz galyndy guradyş usuly bilen kesgitlenildi, toprakdaky hlorid ionlarynyň mukdary AgNO3 titrleme usuly (Mohr usuly) bilen kesgitlenildi, toprak sulfatynyň mukdary gytaklaýyn EDTA Titrleme usuly, toprak karbonatyny we bikarbonatyny kesgitlemek üçin goşa görkeziji titrleme usuly, toprak organiki maddalaryny kesgitlemek üçin kaliý dihromat oksidlenme gyzdyrma usuly, toprak gidroliz azotyny kesgitlemek üçin gidroksidi ergin diffuziýa usuly, H2SO4-HClO4 siňdiriş Mo-Sb kolorimetrik usuly Toprakdaky umumy fosfor we toprakdaky elýeterli fosforyň mukdary Olsen usuly bilen kesgitlenildi (ekstraktant hökmünde 0,05 mol/L NaHCO3 ergini) we toprakdaky umumy kaliý mukdary natriý gidroksid birleşme-ýalgyn fotometriýasy bilen kesgitlenildi.
Eksperimental maglumatlar ilki bilen ulgamlaşdyryldy. SPSS Statistics 20 ortaça, standart çykyşyk, birtaraplaýyn ANOVA we adam korrelýasiýa analizini geçirmek üçin ulanyldy.
1-nji tablisa dürli eňňitli topraklaryň elektromehaniki häsiýetlerini, anionlaryny we iýmit maddalaryny görkezýär. Dürli eňňitleriň korroziýa potensialy, topragyň garşylygy we gündogar-günbatar potensial gradienti möhüm boldy (P < 0.05). Aşak, orta eňňit we tebigy eňňitleriň oksidlenme-dikeldiş potensialy möhüm boldy (P < 0.05). Relse perpendikulýar bolan potensial gradient, ýagny demirgazyk-günorta potensial gradienti ýokarky eňňit>aşak eňňit>orta eňňitdir. Topragyň pH derejesi aşak eňňit>ýokary>orta eňňit>tebigy eňňit tertibinde boldy. Jemi ereýän duz, tebigy eňňit demir ýol eňňitinden ep-esli ýokarydy (P < 0.05). Üçünji derejeli demir ýol eňňit topragynyň umumy ereýän duz mukdary 500 mg/kg-dan ýokary we umumy ereýän duz metalyň korroziýasyna ortaça täsir edýär. Topragyň organiki maddalarynyň mukdary tebigy eňňitde iň ýokary, aşak eňňitde bolsa iň pes boldy (P < 0.05). Jemi azot mukdary orta eňňitde iň ýokary we ýokary eňňitde iň pes boldy; Elýeterli azot mukdary aşaky we ortaky eňňitde iň ýokary, tebigy eňňitde bolsa iň pes boldy; demir ýoluň ýokarky we aşaky eňňitlerinde umumy azot mukdary pesdi, ýöne elýeterli azot mukdary has ýokarydy. Bu bolsa ýokarky we aşaky organiki azot minerallaşma tizliginiň çaltdygyny görkezýär. Elýeterli kaliý mukdary elýeterli fosfor bilen birmeňzeşdir.
Topragyň garşylygy elektrik geçirijiligini görkezýän indeks we topragyň korroziýasyny kesgitlemek üçin esasy parametrdir. Topragyň garşylygyna täsir edýän faktorlara çyglylyk derejesi, umumy ereýän duz derejesi, pH derejesi, topragyň gurluşy, temperatura, organiki maddalaryň derejesi, topragyň temperaturasy we berkligi girýär. Umuman aýdylanda, garşylygy pes bolan topraklar has korroziýa sezewar bolýar we tersine. Topragyň korroziýasyny kesgitlemek üçin garşylygy ulanmak dürli ýurtlarda giňden ulanylýan usuldyr. 1-nji tablisa her bir indeks üçin korroziýa derejesini kesgitlemek üçin ölçegleri görkezýär37,38.
Meniň ýurdumdaky synag netijelerine we standartlaryna görä (1-nji tablisa), eger topragyň korroziýa ukyby diňe topragyň garşylygy bilen bahalandyrylsa, daglyk eňňitdäki toprak ýokary derejede korroziýa sezewar bolýar; aşaklyk eňňitdäki toprak ortaça derejede korroziýa sezewar bolýar; orta we tebigy eňňitdäki topragyň korroziýa derejesi deňeşdirme boýunça pes derejede gowşak.
Daglyk eňňitiň topragynyň garşylygy eňňitiň beýleki böleklerine garanyňda ep-esli pes, bu bolsa ýagyş eroziýasyndan ýüze çykyp biler. Daglyk eňňitiň ýokarky topragy suw bilen ortaky eňňişe akýar, şonuň üçin ýokarky eňňitiň metal gorag torunyň ýokarky topragyň ýokarky gatlagyna golaý ýerleşýär. Käbir metal torlar açyk we hatda howada asylgy durdy (1-nji surat). Topragyň garşylygy ýerinde ölçeldi; üýşmek aralygy 3 m; üýşmek çuňlugy 15 sm-den aşakdy. Ýalaňaç metal tor we soyulan pos ölçeg netijelerine päsgel berip biler. Şonuň üçin topragyň korroziýasyny diňe topragyň garşylyk görkezijisi boýunça bahalandyrmak ygtybarsyzdyr. Korroziýanyň toplumlaýyn bahalandyrylmagynda ýokarky eňňitiň topragynyň garşylygy göz öňünde tutulmaýar.
Ýokary otnositel çyglylyk sebäpli, Siçuan sebitinde köpýyllyk çygly howa howada galan metal toruň topraga gömülen metal tordan has köp poslamagyna sebäp bolýar39. Sim toruň howada bolmagy hyzmat möhletini azaltmaga sebäp bolup biler, bu bolsa daglyk topraklaryň durnuksyzlygyna sebäp bolup biler. Topragyň ýitmegi ösümlikleriň, esasanam agaçly ösümlikleriň ösmegini kynlaşdyryp biler. Agaçly ösümlikleriň ýetmezçiligi sebäpli, topragy berkeltmek üçin daglyk kök ulgamyny döretmek kyn. Şol bir wagtyň özünde, ösümlikleriň ösüşi topragyň hilini gowulandyryp we toprakdaky gumusyň mukdaryny artdyryp biler, bu bolsa diňe bir suwy saklap galman, eýsem haýwanlaryň we ösümlikleriň ösmegi we köpelmegi üçin gowy gurşawy döredip, şeýlelik bilen topragyň ýitgisini azaldyp biler. Şonuň üçin gurluşygyň irki tapgyrynda daglyk topraga has köp agaçly tohum ekilmeli we suw saklaýjy serişde yzygiderli goşulmaly we gorag üçin plýonka bilen örtülmeli, şeýdip daglyk topraklaryň ýagyş suwy bilen eroziýasyny azaltmak üçin.
Korroziýa potensialy üç derejeli eňňitde eňňit gorag torunyň korroziýasyna täsir edýän möhüm faktor bolup, ýokarky eňňişe iň uly täsir edýär (2-nji tablisa). Adaty şertlerde, korroziýa potensialy belli bir gurşawda köp üýtgemeýär. Göze ilýän üýtgeşiklik azaşýan toklardan ýüze çykyp biler. Azaşýan toklara ulaglar jemgyýetçilik ulag ulgamyny ulananda ýol düşegine we toprak gurşawyna syzýan 40, 41, 42 toklary degişlidir. Ulag ulgamynyň ösmegi bilen, meniň ýurdumyň demir ýol ulag ulgamy giň möçberli elektrikleşdirmäge ýetdi we elektrikleşdirilen demir ýollardan göni tok syzmagy sebäpli gömülen metallaryň korroziýasyny gözardy edip bolmaz. Häzirki wagtda topragyň potensial gradienti topragyň azaşýan tok bozulmalarynyň bardygyny ýa-da ýokdugyny kesgitlemek üçin ulanylyp bilner. Topragyň ýerüsti potensial gradienti 0,5 mv/m-den pes bolanda, azaşýan tok pes bolýar; potensial gradienti 0,5 mv/m-den 5,0 mv/m aralygynda bolanda, azaşýan tok ortaça bolýar; Potensial gradient 5.0 mv/m-den uly bolanda, azaşýan tok derejesi ýokary bolýar. Orta eňňit, ýokary eňňit we aşaky eňňitiň potensial gradientiniň (EW) ýüzýän diapazony 3-nji suratda görkezilen. Ýüzýän diapazon babatda, orta eňňitiň gündogar-günbatar we demirgazyk-günorta ugurlarynda ortaça azaşýan tok bar. Şonuň üçin azaşýan tok, esasanam orta eňňitde, orta eňňitde we aşaky eňňitde metal torlaryň poslamagyna täsir edýän möhüm faktordyr.
Umuman alanyňda, topragyň oksidlenme-okislenme potensialy (Eh) 400 mV-dan ýokary bolsa oksidlenme ukybyny, 0-200 mV-dan ýokary bolsa orta gaýtarma ukybyny, 0 mV-dan aşak bolsa uly gaýtarma ukybyny görkezýär. Topragyň oksidlenme-okislenme potensialy näçe pes bolsa, toprak mikroorganizmleriniň metallara garşy korroziýa ukyby şonça-da ýokary bolýar44. Oksidlenme-okislenme potensialyndan topragyň mikrob korroziýasynyň meýlini çaklamak mümkin. Barlagda üç eňňitiň topragynyň oksidlenme-okislenme potensialynyň 500 mV-dan ýokarydygy we korroziýa derejesiniň örän pesdigi anyklandy. Bu eňňit ýerleriniň topragynyň howa alyş ýagdaýynyň gowydygyny, munuň bolsa toprakdaky anaerob mikroorganizmleriň korroziýasyna ýardam bermeýändigini görkezýär.
Öňki barlaglar topragyň pH-nyň topragyň eroziýasyna täsiriniň aýdyňdygyny ýüze çykardy. pH gymmatynyň üýtgemegi bilen metal materiallaryň poslama tizligine düýpli täsir edilýär. Topragyň pH-y sebit we toprakdaky mikroorganizmler bilen ýakyn baglanyşyklydyr45,46,47. Umuman aýdanyňda, topragyň pH-nyň birneme alkali toprakda metal materiallaryň poslamasyna täsiri aýdyň däl. Üç demir ýol eňňitleriniň topraklary hemmesi alkali, şonuň üçin pH-nyň metal torunyň poslamasyna täsiri gowşak.
3-nji tablisadan görnüşi ýaly, korrelýasiýa seljermesi oksidlenme-okislenme potensialynyň we eňňit pozisiýasynyň düýpli oňyn baglanyşyklydygyny (R2 = 0.858), korroziýa potensialynyň we potensial gradientiniň (SN) düýpli oňyn baglanyşyklydygyny (R2 = 0.755) we oksidlenme-okislenme potensialynyň we potensial gradientiniň (SN) düýpli oňyn baglanyşyklydygyny (R2 = 0.755) görkezýär. Potensial bilen pH arasynda düýpli negatiw korrelýasiýa bardy (R2 = -0.724). Eğimlilik ýagdaýy oksidlenme-okislenme potensialy bilen düýpli oňyn korrelýasiýada boldy. Bu dürli eğimlilik orunlarynyň mikro gurşawynda tapawutlaryň bardygyny we toprak mikroorganizmleriniň oksidlenme-okislenme potensialy bilen ýakyndan baglanyşyklydygyny görkezýär48, 49, 50. Oksidlenme-okislenme potensialy pH51,52 bilen düýpli negatiw korrelýasiýada boldy. Bu gatnaşyk pH we Eh gymmatlyklarynyň topragyň oksidlenme-okislenme prosesinde hemişe sinhron üýtgemeýändigini, ýöne negatiw çyzykly gatnaşygyň bardygyny görkezdi. Metallyň korroziýa potensialy elektronlary almak we ýitirmek üçin deňeşdirme ukybyny görkezip biler. Korroziýa potensialy potensial gradient (SN) bilen düýpli oňyn korrelýasiýada bolsa-da, potensial gradient metalyň elektronlary aňsat ýitirmeginden ýüze çykyp biler.
Topragyň umumy ereýän duz mukdary topragyň korroziýa ukyby bilen berk baglanyşyklydyr. Umuman aýdanyňda, topragyň duzlulygy näçe ýokary bolsa, topragyň garşylygy şonça-da pes bolýar we şonuň üçin topragyň garşylygy ýokarlanýar. Topragyň elektrolitlerinde diňe anionlar we dürli diapazonlar däl, eýsem korroziýa täsirleri hem esasan karbonatlar, hloridler we sulfatlardyr. Mundan başga-da, toprakdaky umumy ereýän duz mukdary metallardaky elektrod potensialynyň täsiri we topragyň kislorod eremegi ýaly beýleki faktorlaryň täsiri arkaly korroziýa gytaklaýyn täsir edýär53.
Toprakdaky ereýän duz bilen bölünen ionlaryň köpüsi elektrohimiki reaksiýalara gönüden-göni gatnaşmaýar, ýöne topragyň garşylygy arkaly metalyň poslamagyna täsir edýär. Topragyň duzlulygy näçe ýokary bolsa, topragyň geçirijiligi şonça güýçli we topragyň eroziýasyna şonça güýçli bolýar. Tebigy ýapgytlaryň topragynyň duzlulygy demir ýol ýapgytlarynyňkydan has ýokarydyr, bu bolsa tebigy ýapgytlaryň ösümliklere baý bolmagy bilen baglanyşykly bolup biler, bu bolsa topragy we suwy tygşytlamaga ýardam edýär. Başga bir sebäp, tebigy ýapgytda ýetişen toprak emele gelmegi (daşlaryň aşynmagy netijesinde emele gelen toprak esasy materialy) bolup biler, ýöne demir ýol ýapgyt topragy "emeli topragyň" matrisasy hökmünde döwülýän daş böleklerinden ybarat bolup, ýeterlik toprak emele gelme prosesine gatnaşmady. Minerallar bölünip çykmady. Mundan başga-da, tebigy ýapgytlaryň çuň topragyndaky duz ionlary ýerüsti bugaryş wagtynda kapillýar täsir arkaly ýokarlandy we ýerüsti topragynda toplandy, bu bolsa ýerüsti topragyndaky duz ionlarynyň mukdarynyň ýokarlanmagyna getirdi. Demir ýol ýapgytlarynyň topragynyň galyňlygy 20 sm-den az, bu bolsa topragyň ýokarky gatlagynyň çuň topragyň duzuny dolduryp bilmemegine getirýär.
Pozitiw ionlar (meselem, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, we ş.m.) topragyň poslamagyna az täsir edýär, anionlar bolsa poslamagyň elektrohimiki prosesinde möhüm rol oýnaýar we metalyň poslamagyna uly täsir edýär. Cl− anodyň poslamagyny çaltlaşdyryp biler we iň poslaýan aniondyr; Cl− mukdary näçe ýokary bolsa, topragyň poslamagy şonça güýçli. SO42− diňe bir polatyň poslamagyna ýardam bermän, eýsem käbir beton materiallarynda hem poslama döredýär54. Şeýle hem demri poslaýar. Kislota toprak tejribeleriniň birnäçesinde poslamagyň tizliginiň topragyň kislotalylygyna proporsionaldygy anyklandy55. Hlorid we sulfat ereýän duzlaryň esasy bölekleri bolup, metallaryň kawitasiýasyny gönüden-göni çaltlaşdyryp biler. Barlaglar şor topraklarda uglerodly polatyň poslamagyň agramynyň ýitmeginiň hlorid we sulfat ionlarynyň goşulmagyna diýen ýaly proporsionaldygyny görkezdi56,57. Li we beýlekiler SO42-niň poslamagyň öňüni alyp biljekdigini, ýöne eýýäm emele gelen poslaýan çukurlaryň ösmegine ýardam edip biljekdigini anykladylar58.
Topragyň korroziýa derejesiniň bahalandyrma standartyna we synag netijelerine görä, her bir eňňit topragynyň nusgasynda hlorid ionunyň mukdary 100 mg/kg-dan ýokary bolup, topragyň güýçli korroziýasyny görkezýär. Depe we aşak eňňitleriň sulfat ionunyň mukdary 200 mg/kg-dan ýokary we 500 mg/kg-dan aşak bolup, toprak ortaça derejede korroziýa sezewar bolupdyr. Orta eňňitde sulfat ionunyň mukdary 200 mg/kg-dan pes we topragyň korroziýa täsiri gowşakdyr. Toprak gurşawynda ýokary konsentrasiýa bolanda, ol reaksiýa gatnaşyp, metal elektrodyň ýüzünde korroziýa şkalasy emele geler, şonuň bilen korroziýa reaksiýasyny haýalladar. Konsentrasiýa ýokarlananda, şkalasy birden döwülip biler, şonuň bilen korroziýa tizligini ep-esli çaltlaşdyrýar; konsentrasiýa ýokarlanmagyny dowam etdirende, korroziýa şkalasy metal elektrodyň ýüzüni örtýär we korroziýa tizligi ýene-de haýallaýan meýli görkezýär59. Barlagda toprakdaky mukdaryň azdygy we şonuň üçin korroziýa az täsir edendigi anyklanyldy59.
4-nji tablisa görä, eňňit we toprak anionlarynyň arasyndaky özara baglanyşyk eňňit we hlorid ionlarynyň arasynda möhüm oňyn özara baglanyşygyň (R2=0.836) we eňňit bilen umumy ereýän duzlaryň arasynda möhüm oňyn özara baglanyşygyň (R2=0.742) bardygyny görkezdi.
Bu, ýerüsti akymlaryň we topragyň eroziýasynyň toprakdaky umumy ereýän duzlaryň üýtgemegine sebäp bolup biljekdigini görkezýär. Umumy ereýän duzlar bilen hlorid ionlarynyň arasynda möhüm oňyn baglanyşyk bardy, sebäbi umumy ereýän duzlar hlorid ionlarynyň howdany bolup durýar we umumy ereýän duzlaryň mukdary toprak erginlerinde hlorid ionlarynyň mukdaryny kesgitleýär. Şonuň üçin, ýapgytdaky tapawut metal tor böleginiň güýçli poslamagyna sebäp bolup biljekdigini bilýäris.
Organiki maddalar, umumy azot, elýeterli azot, elýeterli fosfor we elýeterli kaliý topragyň esasy iýmit maddalary bolup, topragyň hiline we kök ulgamy tarapyndan iýmit maddalarynyň özleşdirilmegine täsir edýär. Toprak iýmit maddalary toprakdaky mikroorganizmlere täsir edýän möhüm faktordyr, şonuň üçin topragyň iýmit maddalary bilen metalyň korroziýasynyň arasynda arabaglanyşygyň bardygyny ýa-da ýokdugyny öwrenmek zerurdyr. Suýýu demir ýoly 2003-nji ýylda tamamlandy, bu bolsa emeli topragyň organiki maddalaryň diňe 9 ýyllap toplanandygyny aňladýar. Emeli topragyň aýratynlygy sebäpli, emeli topragyň içindäki iýmit maddalaryny gowy düşünmek zerurdyr.
Barlaglar görkezýär, organiki maddalaryň mukdary tutuş toprak emele gelme prosesinden soň tebigy eňňit topragynda iň ýokarydyr. Pes eňňit topragynda organiki maddalaryň mukdary iň pes bolupdyr. Howa şertleriniň we ýerüsti akymlaryň täsiri sebäpli, topragyň iýmit maddalary orta eňňitde we aşaky eňňitde toplanyp, galyň gumus gatlagyny emele getirýär. Şeýle-de bolsa, pes eňňit topragynyň kiçi bölejikleri we durnuklylygynyň pesligi sebäpli, organiki maddalar mikroorganizmler tarapyndan aňsatlyk bilen çüýreýär. Barlaglar orta eňňitde we aşaky eňňitde ösümlik örtüginiň we dürlüliginiň ýokarydygyny, ýöne birmeňzeşliginiň pesdigini, bu bolsa ýerüsti iýmit maddalarynyň deň däl paýlanmagyna getirip biljekdigini anyklady. Gumusyň galyň gatlagy suwy saklaýar we toprak organizmleri işjeňdir. Bularyň hemmesi toprakdaky organiki maddalaryň çüýremegini çaltlaşdyrýar.
Ýokarky, ortaky we aşaky demir ýollarynyň aşgarly gidrolizlenen azot mukdary tebigy eňňitdäkiden ýokarydy, bu bolsa demir ýol eňňitiniň organiki azot minerallaşma tizliginiň tebigy eňňitdäkiden has ýokarydygyny görkezýär. Bölejikler näçe kiçi bolsa, topragyň gurluşy şonça-da durnuksyz bolýar, mikroorganizmleriň agregatlardaky organiki maddalary parçalamagy şonça-da aňsat bolýar we minerallaşdyrylan organiki azotyň möçberi şonça-da köp bolýar60,61. 62 gözleginiň netijelerine laýyklykda, demir ýol eňňitleriniň topragyndaky kiçi bölejik agregatlarynyň mukdary tebigy eňňitlerdäkiden has ýokarydy. Şonuň üçin demir ýol eňňitiniň topragyndaky dökünleriň, organiki maddalaryň we azotyň mukdaryny artdyrmak we topragyň durnukly ulanylyşyny gowulandyrmak üçin degişli çäreler görülmelidir. Ýerüsti akymlar sebäpli elýeterli fosforyň we elýeterli kaliýiň zaýalanmagy demir ýol eňňitiniň umumy ýitgisiniň 77,27% -den 99,79% -ine çenli boldy. Ýerüsti akymlar eňňit topragyndaky elýeterli iýmit maddalarynyň ýitgisiniň esasy sebäbi bolup biler63,64,65.
4-nji tablisada görkezilişi ýaly, eňňit ýerleşişi bilen elýeterli fosforyň arasynda möhüm oňyn korrelýasiýa bardy (R2=0.948) we eňňit ýerleşişi bilen elýeterli kaliýiň arasyndaky korrelýasiýa şol bir derejede boldy (R2=0.898). Bu eňňit ýerleşişiniň toprakdaky elýeterli fosforyň we elýeterli kaliýiň mukdaryna täsir edýändigini görkezýär.
Gradient topragyň organiki maddalarynyň mukdaryna we azotyň baýlaşmagyna täsir edýän möhüm faktordyr66 we gradient näçe kiçi bolsa, baýlaşma tizligi şonça-da ýokary bolýar. Topragyň iýmit maddalarynyň baýlaşmagy üçin iýmit maddalarynyň ýitgisi gowşady we eňňit ýeriniň topragyň organiki maddalarynyň mukdaryna we azotyň umumy baýlaşmagyna täsiri aýdyň bolmady. Dürli eňňitlerdäki ösümlikleriň dürli görnüşlerinde we sanynda ösümlik kökleri tarapyndan bölünip çykarylýan dürli organiki kislotalar bar. Organiki kislotalar toprakda elýeterli fosforyň we elýeterli kaliýiň berkidilmegine peýdalydyr. Şonuň üçin eňňit ýeriniň ýerleşişi bilen elýeterli fosforyň, eňňit ýeriniň ýerleşişi bilen elýeterli kaliýiň arasynda möhüm baglanyşyk bardy.
Toprakdaky iýmit maddalary bilen topragyň korroziýasynyň arasyndaky baglanyşygy aýdyňlaşdyrmak üçin, özara baglanyşygy seljermek zerurdyr. 5-nji tablisada görkezilişi ýaly, oksidlenme-dikeltme potensialy elýeterli azot bilen düýpli negatiw baglanyşykly (R2 = -0.845) we elýeterli fosfor (R2 = 0.842) we elýeterli kaliý (R2 = 0.980) bilen düýpli oňyn baglanyşyklydy. Oksidlenme-dikeltme potensialy, adatça topragyň käbir fiziki we himiki häsiýetlerine täsir edýän we soňra topragyň birnäçe häsiýetlerine täsir edýän oksidlenme-dikeltme hilini görkezýär. Şonuň üçin, ol topragyň iýmit maddalarynyň özgeriş ugruny kesgitlemekde möhüm faktor bolup durýar67. Dürli oksidlenme-dikeltme häsiýetleri iýmit faktorlarynyň dürli ýagdaýlaryna we elýeterliligine sebäp bolup biler. Şonuň üçin oksidlenme-dikeltme potensialy elýeterli azot, elýeterli fosfor we elýeterli kaliý bilen düýpli baglanyşyklydyr.
Metallyň häsiýetlerinden başga-da, korroziýa potensialy topragyň häsiýetleri bilen hem baglanyşyklydyr. Korroziýa potensialy organiki maddalar bilen düýpli negatiw baglanyşykly bolup, bu bolsa organiki maddalaryň korroziýa potensialyna düýpli täsir edýändigini görkezýär. Mundan başga-da, organiki maddalar potensial gradient (SN) (R2=-0.713) we sulfat iony (R2=-0.671) bilen hem düýpli negatiw baglanyşykly bolup, bu bolsa organiki maddalaryň mukdarynyň potensial gradient (SN) we sulfat iony bilen hem täsir edýändigini görkezýär. Topragyň pH derejesi bilen elýeterli kaliý (R2 = -0.728) arasynda düýpli negatiw baglanyşyk bardy.
Elýeterli azot umumy ereýän duzlar we hlorid ionlary bilen düýpli negatiw baglanyşyklydy, elýeterli fosfor we elýeterli kaliý bolsa umumy ereýän duzlar we hlorid ionlary bilen düýpli oňyn baglanyşyklydy. Bu elýeterli iýmit maddalarynyň mukdarynyň toprakdaky umumy ereýän duzlaryň we hlorid ionlarynyň mukdaryna düýpli täsir edýändigini we toprakdaky anionlaryň elýeterli iýmit maddalarynyň toplanmagyna we üpjünçiligine ýardam bermeýändigini görkezdi. Umumy azot sulfat iony bilen düýpli negatiw baglanyşyklydy we bikarbonat bilen düýpli oňyn baglanyşyklydy, bu bolsa umumy azotyň sulfatyň we bikarbonatyň mukdaryna täsir edýändigini görkezýär. Ösümlikleriň sulfat ionlaryna we bikarbonat ionlaryna bolan islegi az, şonuň üçin olaryň köpüsi toprakda erkin ýa-da toprak kolloidleri tarapyndan siňdirilýär. Bikarbonat ionlary toprakda azotyň toplanmagyna ýardam edýär we sulfat ionlary toprakda azotyň elýeterliligini azaldýar. Şonuň üçin toprakda elýeterli azotyň we gumusyň mukdaryny degişli derejede ýokarlandyrmak topragyň poslamagyny azaltmak üçin peýdalydyr.
Toprak çylşyrymly düzümi we häsiýetleri bolan ulgamdyr. Topragyň korroziýa ukyby köp faktorlaryň sinergetik täsiriniň netijesidir. Şonuň üçin topragyň korroziýa ukybyny bahalandyrmak üçin, adatça, toplumlaýyn bahalandyrma usuly ulanylýar. “Geotehniki inženerçilik barlaglarynyň kodeksine” (GB50021-94) we Hytaýyň Toprak Korroziýa synag ulgamynyň synag usullaryna salgylanyp, topragyň korroziýa derejesini aşakdaky standartlara laýyklykda toplumlaýyn bahalandyrmak mümkin: (1) Baha bermek gowşak korroziýadyr, eger diňe gowşak korroziýa bolsa, ortaça korroziýa ýa-da güýçli korroziýa ýok; (2) güýçli korroziýa ýok bolsa, ortaça korroziýa hökmünde baha berilýär; (3) güýçli korroziýanyň bir ýa-da iki ýeri bar bolsa, güýçli korroziýa hökmünde baha berilýär; (4) güýçli korroziýanyň 3 ýa-da ondan köp ýeri bar bolsa, agyr korroziýa üçin güýçli korroziýa hökmünde baha berilýär.
Topragyň garşylygyna, oksidlenme-dikeltme potensialyna, suwuň mukdaryna, duzuň mukdaryna, pH gymmatyna, şeýle hem Cl- we SO42- mukdaryna görä, dürli eňňitlerdäki toprak nusgalarynyň korroziýa derejeleri hemmetaraplaýyn bahalandyryldy. Barlaglaryň netijeleri ähli eňňitlerdäki topraklaryň ýokary derejede korroziýa sezewardygyny görkezýär.
Korroziýa potensialy ýapgyt gorag torunyň korroziýasyna täsir edýän möhüm faktordyr. Üç ýapgytyň korroziýa potensialy -200 mv-den pes, bu bolsa ýokarky metal torunyň korroziýasyna iň uly täsir edýär. Potensial gradienti toprakdaky azýan toguň ululygyny kesgitlemek üçin ulanylyp bilner. Azýan tok orta ýapgytlarda we ýokarky ýapgytlarda, esasanam orta ýapgytlarda metal torunyň korroziýasyna täsir edýän möhüm faktordyr. Ýokarky, orta we aşaky ýapgytlaryň topragyndaky umumy ereýän duz mukdary 500 mg/kg-dan ýokarydy we ýapgyt gorag toruna korroziýa täsiri ortaça boldy. Toprak suwunyň mukdary orta ýapgytda we aşaky ýapgytda metal torlarynyň korroziýasyna täsir edýän möhüm faktordyr we ýapgyt gorag torlarynyň korroziýasyna has uly täsir edýär. Iýmit maddalary orta ýapgyt topragynda iň köp bolýar, bu bolsa mikroblaryň ýygy-ýygydan işjeňliginiň we ösümlikleriň çalt ösýändigini görkezýär.
Barlaglar üç eňňitde topragyň korroziýasyna täsir edýän esasy faktorlaryň korroziýa mümkinçiliginiň, potensial gradientiniň, umumy ereýän duz mukdarynyň we suw mukdarynyň bardygyny görkezýär we topragyň korroziýa ukyby güýçli diýlip baha berilýär. Eňňit gorag ulgamynyň korroziýasynyň iň agyr derejesi orta eňňitde bolup, bu bolsa demir ýol eňňit gorag ulgamynyň korroziýa garşy dizaýny üçin esas bolup hyzmat edýär. Elýeterli azot we organiki dökünleriň degişli goşulmagy topragyň korroziýasyny azaltmak, ösümlikleriň ösmegini ýeňilleşdirmek we ahyrsoňy eňňitiň durnuklaşdyrylmagy üçin peýdalydyr.
Bu makalany nähili sitirlemeli: Chen, J. we beýlekiler. Hytaýyň demir ýol liniýasynyň ugrundaky dag gaýalarynyň ýapgyt ulgamynyň poslamagyna topragyň düzüminiň we elektrohimiýanyň täsiri. ylym. Rep. 5, 14939; doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL we Ýang, GL Ýer titremesi sebäpli demir ýol döşemesiniň eňňitleriniň dinamiki häsiýetnamalary. tebigy betbagtçylyk.69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. we beýlekiler. Siçuan welaýatynyň Wençuan ýertitremesinden ejir çeken sebitinde awtoýollaryň ýertitremesinden ýüze çykan adaty zyýanynyň seljermesi [J]. Hytaý dag mehanikasy we inženerçiligi žurnaly. 28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. we Jinsong, J. Wençuan ýertitremesinde awtoýol köprüleriniň seýsmiki zyýanynyň seljermesi we garşy çäreleri. Hytaý dag mehanikasy we inženerçiligi žurnaly. 28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Li, SY we Liu, CC Çiçi ýer titremesiniň Taýwanyň merkezi böleginde soňraky ýagyşlaryň netijesinde dörän ýer süýşmelerine täsiri. Inženerçilik geologiýasy.86, 87–101 (2006).
Koi, T. we beýlekiler. Ýer titremesiniň sebäp bolan süýşmeleriniň dag suw bölüjisinde çökündileriň öndürilmegine uzak möhletli täsiri: Tanzawa sebiti, Ýaponiýa. geomorfologiýa. 101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. we Dedong, L. Geotehniki ýapgytlaryň seýsmiki durnuklylygyny seljermek boýunça barlaglaryň syny. Ýer titremesiniň inženerçiligi we inženerçilik titremesi.25, 164–171 (2005).
Ýue Ping, Siçuandaky Wençuan ýertitremesiniň sebäp bolan geologiki howplar boýunça ylmy barlaglar. Inženerçilik geologiýasy žurnaly 4, 7–12 (2008).
Ali, F. Ösümlik bilen ýapgytlary goramak: käbir tropiki ösümlikleriň kök mehanikasy. Halkara Fiziki Ylymlar Žurnaly. 5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI we Kitayama, K. Borneonyň Kinabalu dagyndaky dürli geologik şertlerde tropiki pes daglyk tokaýlara topografik täsirler. Ösümlik ekologiýasy.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. we beýlekiler. Tebigy we inženerçilik taýdan gurlan ýapgytlary süýşmelerden goramak üçin ösümlik kökleriniň ideal häsiýetnamalary. Ösümlikler we topraklar, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. we Knapen, A. Ot kökleriniň konsentrirlenen akym wagtynda topragyň ýokarky gatlagynyň eroziýasyna täsiri. Geomorfologiýa 76, 54–67 (2006).