Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт. Сез куллана торган браузер версиясендә CSS өчен чикләнгән ярдәм күрсәтелә. Иң яхшы тәҗрибә өчен, без сезгә яңартылган браузер кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'да туры килүчәнлек режимын сүндерегез). Шуңа кадәр, ярдәмне дәвам итү өчен, без сайтны стильләрсез һәм JavaScriptсыз күрсәтәчәкбез.
Суй-Чунцин тимер юлы авышлыгын тикшеренү объекты итеп алганда, туфракның каршылыгы, туфрак электрохимиясе (коррозия потенциалы, редокс потенциалы, потенциал градиенты һәм рН), туфрак анионнары (гомуми эри торган тозлар, Cl-, SO42- һәм) һәм туфракның туклануы. (Дымлылык күләме, органик матдәләр, гомуми азот, селте-гидролизланган азот, мөмкин булган фосфор, мөмкин булган калий) Төрле авышлыкларда коррозия дәрәҗәсе ясалма туфракның аерым күрсәткечләре һәм комплекс күрсәткечләре буенча бәяләнә. Башка факторлар белән чагыштырганда, авышлыкны саклау челтәренең коррозиясенә су иң зур йогынты ясый, аннан соң анион күләме килә. Гомуми эри торган тоз авышлыкны саклау челтәренең коррозиясенә уртача йогынты ясый, ә адашкан агым авышлыкны саклау челтәренең коррозиясенә уртача йогынты ясый. Туфрак үрнәкләренең коррозия дәрәҗәсе комплекслы бәяләнде, һәм өске авышлыкта коррозия уртача, ә урта һәм аскы авышлыкларда коррозия көчле булды. Туфрактагы органик матдәләр потенциал градиент белән сизелерлек корреляцияләнде. Кулланылган азот, мөмкин булган калий һәм мөмкин булган фосфор анионнар белән сизелерлек корреляцияләнде. Туфракның туклыклы матдәләренең таралышы авышлыкка турыдан-туры бәйле түгел. төр.
Тимер юллар, автомобиль юллары һәм су саклау корылмалары төзегәндә, тау ярыклары еш кына котылгысыз. Көньяк-көнбатыштагы таулар аркасында Кытайның тимер юл төзелеше тауны күп казуны таләп итә. Ул башлангыч туфракны һәм үсемлекләрне юк итә, ачык ташлы битләүләр барлыкка китерә. Бу хәл җир тетрәүләргә һәм туфрак эрозиясенә китерә, шуның белән тимер юл транспорты куркынычсызлыгына куркыныч тудыра. Җир тетрәүләр юл хәрәкәте өчен начар, бигрәк тә 2008 елның 12 маендагы Вэньчуань җир тетрәүеннән соң. Җир тетрәүләр киң таралган һәм җитди җир тетрәү афәтенә әйләнде1. 2008 елда Сычуань провинциясендәге 4243 километр озынлыктагы төп магистраль юлларны бәяләү барышында юл катламнарында һәм авышлыкларны саклаучы диварларда 1736 көчле җир тетрәү фаҗигасе теркәлгән, бу бәяләүнең гомуми озынлыгының 39,76% ын тәшкил итә. Юл зыяныннан туры икътисади югалтулар 58 миллиард юаньнан артып киткән 2,3. Дөньякүләм мисаллар җир тетрәүдән соңгы геологик куркынычларның ким дигәндә 10 ел (Тайвань җир тетрәүе), хәтта 40-50 елга кадәр дәвам итүен күрсәтә (Япониядәге Канто җир тетрәүе) 4,5. Градиент - җир тетрәү куркынычына йогынты ясаучы төп фактор 6,7. Шуңа күрә юл авышлыгын саклап калу һәм аның тотрыклылыгын ныгыту кирәк. Үсемлекләр авышлыкны саклауда һәм экологик ландшафтны торгызуда алыштыргысыз роль уйный 8. Гадәти туфрак авышлыклары белән чагыштырганда, таш авышлыкларда органик матдәләр, азот, фосфор һәм калий кебек туклыклы матдәләр тупланмый, һәм үсемлекләр үсеше өчен кирәкле туфрак мохите юк. Зур авышлык һәм яңгыр эрозиясе кебек факторлар аркасында авышлык туфрагы җиңел югала. Авышлык мохите катгый, кирәкле шартлар юк үсемлекләр үсеше өчен, һәм авышлык туфрагында тотрыклылык җитми9. Авышлыкны саклау өчен туфракны каплау өчен төп материал белән авышлыкны сиптерү - минем илдә еш кулланыла торган авышлык экологик торгызу технологиясе. Сиптерү өчен кулланыла торган ясалма туфрак билгеле бер пропорциядә вакланган таштан, авыл хуҗалыгы җирләре туфрагыннан, саламнан, катнаш ашламалардан, су тотучы матдәдән һәм җилемнән (гадәттә кулланыла торган җилемнәргә Портландцемент, органик җилем һәм асфальт эмульгаторы керә) тора. Техник процесс: башта ташка чәнечкеле чыбык салыгыз, аннары чәнечкеле чыбыкны заклепкалар һәм якорь болтлары белән беркетегез, һәм ахырда авышлыкка орлыклы ясалма туфракны махсус сиптергеч белән сиптерегез. Тулы гальванизацияләнгән 14 # ромб формасындагы металл челтәр күбесенчә кулланыла, челтәр стандарты 5 см × 5 см һәм диаметры 2 мм. Металл челтәр туфрак матрицасына таш өслегендә ныклы монолит плитә формалаштырырга мөмкинлек бирә. Металл челтәр туфракта коррозиягә дучар булачак, чөнки туфрак үзе электролит, һәм коррозия дәрәҗәсе туфракның үзенчәлекләренә бәйле. Туфрак коррозиясе факторларын бәяләү туфрак китереп чыгарган металл челтәр эрозиясен бәяләү һәм җир тешү куркынычын бетерү өчен зур әһәмияткә ия.
Үсемлек тамырлары авышлыкны тотрыклыландыруда һәм эрозияне контрольдә тотуда мөһим роль уйный дип санала10,11,12,13,14. Авышлыкларны сай җир тетрәүләргә каршы тотрыклыландыру өчен үсемлекләр кулланылырга мөмкин, чөнки үсемлек тамырлары туфракны ныгытып, җир тетрәүләрне булдырмаска ярдәм итә15,16,17. Агач үсемлекләре, бигрәк тә агачлар, сай җир тетрәүләрне булдырмаска ярдәм итә18. Туфракта ныгытучы өемнәр булып хезмәт итүче үсемлекләрнең вертикаль һәм ян тамыр системалары белән формалашкан ныклы саклагыч структура. Тамыр архитектурасы үрнәкләренең үсеше геннар белән бәйле, һәм туфрак мохите бу процессларда хәлиткеч роль уйный. Металлларга коррозия туфрак мохитенә бәйле20. Туфракта металларның коррозия дәрәҗәсе шактый тиз эрүдән алып бик аз йогынтыга кадәр булырга мөмкин21. Ясалма туфрак чын "туфрактан" бик нык аерылып тора. Табигый туфракларның формалашуы тышкы мохит һәм төрле организмнар арасындагы дистәләгән миллион еллар дәвамында үзара бәйләнеш нәтиҗәсе22,23,24. Агач үсемлекләре тотрыклы тамыр системасы һәм экосистема формалаштырганчы, металл челтәрнең таш авышлыгы һәм ясалма туфрак белән берлектә куркынычсыз эшли алуы турыдан-туры табигый икътисад үсеше, тормыш иминлеге белән бәйле. һәм экологик мохитне яхшырту.
Ләкин металл коррозиясе зур югалтуларга китерергә мөмкин. 1980 еллар башында Кытайда химия машиналары һәм башка сәнәгать тармаклары буенча үткәрелгән тикшеренүләр буенча, металл коррозиясе китергән югалтулар гомуми продукция бәясенең 4% тәшкил иткән. Шуңа күрә коррозия механизмын өйрәнү һәм икътисади төзелеш өчен саклау чараларын күрү бик мөһим. Туфрак - газлар, сыеклыклар, каты матдәләр һәм микроорганизмнарның катлаулы системасы. Микроб метаболитлары материалларны коррозиягә дучар итә ала, ә адашкан агымнар да коррозиягә китерергә мөмкин. Шуңа күрә туфракка күмелгән металлларның коррозиясен булдырмау мөһим. Хәзерге вакытта күмелгән металл коррозиясен тикшерү, нигездә, (1) күмелгән металл коррозиясенә тәэсир итүче факторларга 25; (2) металлны саклау ысулларына 26,27; (3) металл коррозиясе дәрәҗәсен бәяләү ысулларына 28; төрле мохитләрдә коррозиягә юнәлтелгән. Ләкин, тикшеренүдәге барлык туфраклар да табигый булган һәм җитәрлек туфрак барлыкка килү процессларын кичергән. Ләкин тимер юл ташлары битләүләренең ясалма туфрак эрозиясе турында бернинди хәбәр дә юк.
Башка коррозияле мохитләр белән чагыштырганда, ясалма туфрак сыеклыксызлык, гетерогенлык, сезонлылык һәм төбәклелек үзенчәлекләренә ия. Ясалма туфракларда металл коррозиясе металлар һәм ясалма туфрак арасындагы электрохимик үзара бәйләнешләр нәтиҗәсендә барлыкка килә. Тумыштан килгән факторлардан тыш, металл коррозиясе тизлеге тирә-юнь мохиткә дә бәйле. Металл коррозиясенә төрле факторлар аерым яки бергә тәэсир итә, мәсәлән, дымлылык, кислород күләме, гомуми эри торган тоз күләме, анион һәм металл ионнары күләме, рН, туфрак микроблары30,31,32.
30 еллык практикада ташлы битләүләрдә ясалма туфракны ничек даими саклап калу мәсьәләсе проблема булып тора33. Туфрак эрозиясе аркасында 10 ел кул белән тәрбияләгәннән соң, кайбер битләүләрдә куаклар яки агачлар үсә алмый. Металл челтәр өслегендәге туфрак кайбер урыннарда юылып төшкән. Коррозия аркасында кайбер металл челтәрләр ярылган һәм өске һәм астагы барлык туфракны югалткан (1 нче рәсем). Хәзерге вакытта тимер юл битләүләренең коррозиясен өйрәнү, нигездә, тимер юл подстанциясенең җир челтәренең коррозиясенә, җиңел рельслы транспорт тарафыннан барлыкка китерелгән адашкан ток коррозиясенә һәм тимер юл күперләренең, юлларның һәм башка транспорт җиһазларының коррозиясенә юнәлтелгән34,3536. Тимер юл битләүләрен саклаучы металл челтәренең коррозиясе турында хәбәрләр юк. Бу мәкаләдә Суйю тимер юлының көньяк-көнбатыш таш битләүләрендә ясалма туфракларның физик, химик һәм электрохимик үзенчәлекләре өйрәнелә, туфрак үзенчәлекләрен бәяләү юлы белән металл коррозиясен фаразлау һәм туфрак экосистемасын торгызу һәм ясалма торгызу өчен теоретик һәм практик нигез бирү максат итеп куела. Ясалма битләү.
Сынау участогы Сычуаньның калкулыклы районында (30°32′N, 105°32′E) Суйнинг тимер юл станциясе янындагы урнашкан. Бу өлкә Сычуань бассейнының уртасында, түбән таулар һәм калкулыклар белән, гади геологик структурасы һәм тигез җир белән урнашкан. Эрозия, кисү һәм су туплану эрозияләнгән калкулыклы ландшафтлар тудыра. Төп токымнар нигездә известьташтан, ә өслек катламы нигездә шәмәхә ком һәм балчык ташыннан тора. Бербөтенлеге начар, ә ташлар блоклы структура. Тикшеренү зонасында субтропик дымлы муссон климаты бар, анда иртә яз, эссе җәй, кыска көз һәм ахыр кыш сезонлы үзенчәлекләр бар. Явым-төшем күп, яктылык һәм җылылык ресурслары күп, салкынсыз чор озын (уртача 285 көн), климат йомшак, еллык уртача температура 17,4°C, иң эссе айның (август) уртача температурасы 27,2°C, ә иң югары температура 39,3°C. Иң салкын ай - гыйнвар (уртача температура 6,5°C), иң түбән температура температура -3,8°C, ә еллык уртача явым-төшем күләме 920 мм, нигездә июль һәм август айларында тупланган. Яз, җәй, көз һәм кышкы явым-төшем күләме бик нык аерылып тора. Елның һәр фасылында явым-төшем өлеше 19-21%, 51-54%, 22-24% һәм 4-5% тәшкил итә.
Тикшеренү урыны 2003 елда төзелгән Юй-Суй тимер юлының авышлыгында якынча 45° авышлыкта урнашкан. 2012 елның апрелендә ул Суйнинг тимер юл станциясеннән 1 км эчендә көньякка караган. Контроль буларак табигый авышлык кулланылды. Авышлыкны экологик яктан торгызу өчен чит ил туфракны өскә сиптерү технологиясе кулланыла. Тимер юл ян авышлыгы биеклегенә карап, авышлыкны өскә, урта авышлыкка һәм аска авышлыкка бүлергә мөмкин (2 нче рәсем). Киселгән авышлыкның ясалма туфрак калынлыгы якынча 10 см булганлыктан, туфрак металл челтәренең коррозия продуктлары белән пычранудан саклану өчен, без туфрак өслеген 0-8 см алу өчен дат басмас корыч көрәк кулланабыз. Һәр авышлык позициясе өчен дүрт кабатлау куелды, һәр кабатлау өчен 15-20 очраклы үрнәк алу ноктасы. Һәр кабатлау S-формасындагы сызык үрнәк алу нокталарыннан очраклы рәвештә билгеләнгән 15-20 катнашма. Аның яңа авырлыгы якынча 500 грамм. Үрнәкләрне эшкәртү өчен лабораториягә полиэтилен зиплок капчыкларда алып кайтыгыз. Туфрак табигый рәвештә һавада киптерелә, вак таш, хайван һәм үсемлек калдыклары сайлап алына, агат таякчыгы белән ваклана һәм эре кисәкчәләрдән кала 20 челтәрле, 100 челтәрле нейлон иләк белән иләкләнә.
Туфракның каршылыгы Shengli Instrument Company җитештергән VICTOR4106 җиргә тоташтыру каршылыгын тикшерү җайланмасы белән үлчәнде; туфракның каршылыгы кыр шартларында үлчәнде; Туфракның дымлылыгы киптерү ысулы белән үлчәнде. DMP-2 күчмә санлы мкв/рН җайланмасы туфракның коррозия потенциалын үлчәү өчен югары керү импедансына ия. Потенциал градиенты һәм редокс потенциалы DMP-2 күчмә санлы мкв/рН белән билгеләнде, туфракта гомуми эри торган тоз калдыкларны киптерү ысулы белән билгеләнде, туфракта хлорид ионнары күләме AgNO3 титрлау ысулы (Мор ысулы) белән билгеләнде, туфрак сульфаты күләме туры булмаган ЭДТА титрлау ысулы белән билгеләнде, туфрак карбонатын һәм бикарбонатын билгеләү өчен икеләтә индикаторлы титрлау ысулы, туфракның органик матдәсен билгеләү өчен калий дихроматы оксидлашу җылыту ысулы, туфракның селтеле гидролизы азотын билгеләү өчен селтеле эремә диффузия ысулы, H2SO4-HClO4 эшкәртү Mo-Sb колориметрик ысулы Туфрактагы гомуми фосфор һәм туфракта булган фосфор күләме Олсен ысулы белән билгеләнде (экстрагент буларак 0,05 моль/л NaHCO3 эремәсе), ә туфрактагы гомуми калий күләме натрий гидроксиды кушылу-ялкын фотометриясе белән билгеләнде.
Башта эксперименталь мәгълүматлар системалаштырылды. SPSS Statistics 20 уртача кыйммәт, стандарт тайпылыш, берьяклы ANOVA һәм кеше корреляциясе анализын үткәрү өчен кулланылды.
1 нче таблицада төрле авышлыклы туфракларның электромеханик үзлекләре, анионнары һәм туклыклы матдәләре күрсәтелгән. Төрле авышлыкларның коррозия потенциалы, туфрак каршылыгы һәм көнчыгыш-көнбатыш потенциал градиенты әһәмиятле булган (P < 0,05). Тауга таба төшү, урта авышлык һәм табигый авышлыкның редокс потенциаллары әһәмиятле булган (P < 0,05). Рельска перпендикуляр потенциал градиенты, ягъни төньяк-көньяк потенциал градиенты, өскә таба төшү> аска таба төшү> урта авышлык. Туфракның pH кыйммәте аска таба төшү> өскә таба төшү> урта авышлык> табигый авышлык тәртибендә булган. Гомуми эри торган тоз, табигый авышлык тимер юл авышлыгына караганда күпкә югарырак булган (P < 0,05). Өченче класслы тимер юл авышлыгы туфрагының гомуми эри торган тоз күләме 500 мг/кг тан артык, һәм гомуми эри торган тоз металл коррозиясенә уртача йогынты ясый. Туфракның органик матдәләр күләме табигый авышлыкта иң югары, ә аска таба төшүдә иң түбән булган (P < 0,05). Гомуми азот күләме урта авышлыкта иң югары, ә тауга таба төшүдә иң түбән булган; Азот күләме аскы һәм урта авышлыкта иң югары, ә табигый авышлыкта иң түбән булган; тимер юлның өске һәм аскы авышлыгында гомуми азот күләме түбәнрәк булган, ләкин азот күләме югарырак булган. Бу тауга һәм аска таба органик азот минеральләшү тизлегенең тиз булуын күрсәтә. Калий күләме фосфор күләме белән бер үк.
Туфракның каршылыгы - электр үткәрүчәнлеген күрсәтүче индекс һәм туфрак коррозиясен бәяләү өчен төп параметр. Туфракның каршылыгына тәэсир итүче факторларга дымлылык, гомуми эри торган тоз микъдары, рН, туфрак текстурасы, температура, органик матдәләр микъдары, туфрак температурасы һәм тыгызлыгы керә. Гомумән алганда, түбән каршылыгы булган туфраклар коррозиягә күбрәк дучар була, һәм киресенчә. Туфракның коррозиягә сәләтлелеген бәяләү өчен каршылык куллану төрле илләрдә еш кулланыла торган ысул. 1 нче таблицада һәр индекс өчен коррозия дәрәҗәсе бәяләү критерийлары күрсәтелгән37,38.
Минем илдәге сынау нәтиҗәләре һәм стандартлары буенча (1 нче таблица), әгәр туфракның коррозиягә бирешүчәнлеге туфракның каршылыгы белән генә бәяләнсә, тауга менү авышлыгындагы туфрак югары коррозиягә бирешүчән; аска менү авышлыгындагы туфрак уртача коррозиягә бирешүчән; урта авышлыкта һәм табигый авышлыкта туфракның коррозиягә бирешүчәнлеге чагыштырмача түбән һәм көчсез.
Тауга менү авышлыгының туфрак каршылыгы авышлыкның башка өлешләренә караганда күпкә түбәнрәк, бу яңгыр эрозиясе аркасында килеп чыгарга мөмкин. Тауга менүдәге өске туфрак су белән урта авышлыкка ага, шуңа күрә өске металл авышлыкны саклау челтәре өске туфракның өске катламына якын урнашкан. Кайбер металл челтәрләр ачык калган һәм хәтта һавада эленеп торган (1 нче рәсем). Туфрак каршылыгы урында үлчәнгән; өем арасы 3 м; өем кагу тирәнлеге 15 см дан түбән булган. Ялангач металл челтәр һәм кабыклы дат үлчәү нәтиҗәләренә комачаулый ала. Шуңа күрә туфракның коррозиясен туфрак каршылыгы индексы буенча гына бәяләү ышанычлы түгел. Коррозияне комплекс бәяләүдә өске авышлыкның туфрак каршылыгы исәпкә алынмый.
Югары чагыштырма дымлылык аркасында, Сычуань өлкәсендәге күпьеллык дымлы һава һавага ачык металл челтәрнең туфракка күмелгән металл челтәргә караганда ныграк коррозиясенә китерә39. Чыбык челтәрнең һавага ачык булуы хезмәт итү вакытын киметергә мөмкин, бу тауга менгән туфракларны тотрыксызландырырга мөмкин. Туфрак югалуы үсемлекләрнең, бигрәк тә агачсыман үсемлекләрнең, үсешен кыенлаштырырга мөмкин. Агачсыман үсемлекләр җитмәү сәбәпле, туфракны ныгыту өчен тауга менгән тамыр системасын формалаштыру авыр. Шул ук вакытта үсемлекләр үсеше туфрак сыйфатын яхшырта һәм туфракта гумус күләмен арттыра ала, бу суны саклап кына калмыйча, хайваннар һәм үсемлекләрнең үсеше һәм үрчүе өчен яхшы мохит тә бирә, шуның белән туфрак югалуын киметә. Шуңа күрә төзелешнең башлангыч этабында, өске якка күбрәк агачсыман орлыклар чәчәргә, һәм суны тоткарлаучы матдәләрне өзлексез өстәргә һәм саклау өчен пленка белән капларга кирәк, шулай итеп өске як туфрагының яңгыр суы белән эрозиясен киметү өчен.
Коррозия потенциалы өч катлы авышлыкта авышлыкны саклау челтәренең коррозиясенә тәэсир итүче мөһим фактор булып тора һәм ул тауга менү авышлыгына иң зур йогынты ясый (2 нче таблица). Гадәти шартларда коррозия потенциалы билгеле бер мохиттә күп үзгәрми. Адаш токлар сизелерлек үзгәреш китерергә мөмкин. Адаш токлар дип транспорт чаралары җәмәгать транспорты системасын кулланганда юл төбенә һәм туфрак мохитенә агып чыга торган 40, 41, 42 токларын атыйлар. Транспорт системасы үсеше белән, минем илемнең тимер юл транспорты системасы киң колачлы электрификациягә иреште, һәм электрлаштырылган тимер юллардан туры ток агып чыгу нәтиҗәсендә күмелгән металларның коррозиясен исәпкә алмый булмый. Хәзерге вакытта туфрак потенциалы градиентын туфракның адашкан ток бозылулары бармы-юкмы икәнен билгеләү өчен кулланырга мөмкин. Өслек туфрагының потенциал градиенты 0,5 мв/м дан түбән булганда, адашкан ток түбән; потенциал градиенты 0,5 мв/м дан 5,0 мв/м га кадәр булганда, адашкан ток уртача була; Потенциал градиенты 5,0 мв/м дан зуррак булганда, адашкан агым дәрәҗәсе югары була. Урта авышлыкның, өскә таба һәм аска таба авышлыкның потенциал градиентының (EW) йөзүче диапазоны 3 нче рәсемдә күрсәтелгән. Йөзүче диапазонга килгәндә, урта авышлыкның көнчыгыш-көнбатыш һәм төньяк-көньяк юнәлешләрендә уртача адашкан агымнар бар. Шуңа күрә адашкан агым урта авышлыкта һәм аска таба авышлыкта, бигрәк тә урта авышлыкта, металл челтәрләренең коррозиясенә тәэсир итүче мөһим фактор булып тора.
Гомумән алганда, туфракның 400 мВ тан югарырак оксидлашу сәләтен күрсәтә, 0-200 мВ тан югарырак - уртача кайтару сәләте, ә 0 мВ тан түбәнрәк - зур кайтару сәләте. Туфракның оксидлашу потенциалы ни кадәр түбән булса, туфрак микроорганизмнарының металларга коррозия сәләте шулкадәр югарырак була44. Туфракның микроб коррозиясенең оксидлашу потенциалыннан тенденциясен фаразларга мөмкин. Тикшеренүләр нәтиҗәсендә өч авышлыкның туфракның оксидлашу потенциалы 500 мВ тан югарырак, ә коррозия дәрәҗәсе бик түбән булуы ачыкланды. Бу авышлык җирләренең туфрак вентиляциясе торышының яхшы булуын күрсәтә, бу туфракта анаэроб микроорганизмнарның коррозиясенә уңай йогынты ясамый.
Элегрәк үткәрелгән тикшеренүләр туфракның pH дәрәҗәсенең туфрак эрозиясенә йогынтысы ачык булуын күрсәтте. pH кыйммәтенең үзгәрүе белән металл материалларның коррозия тизлегенә сизелерлек йогынты ясала. Туфракның pH дәрәҗәсе мәйдан һәм туфрактагы микроорганизмнар белән тыгыз бәйләнгән45,46,47. Гомумән алганда, бераз селтеле туфракта металл материалларның коррозиясенә туфракның pH дәрәҗәсенең йогынтысы ачык күренми. Өч тимер юл авышлыгындагы туфрак барысы да селтеле, шуңа күрә металл челтәрнең коррозиясенә pH йогынтысы көчсез.
3 нче таблицадан күренгәнчә, корреляция анализы күрсәткәнчә, редокс потенциалы һәм авышлык позициясе шактый уңай корреляцияләнгән (R2 = 0,858), коррозия потенциалы һәм потенциал градиенты (SN) шактый уңай корреляцияләнгән (R2 = 0,755), ә редокс потенциалы һәм потенциал градиенты (SN) шактый уңай корреляцияләнгән (R2 = 0,755). Потенциал һәм pH арасында сизелерлек тискәре корреляция булган (R2 = -0.724). Авышлык позициясе редокс потенциалы белән сизелерлек уңай корреляцияләнгән. Бу төрле авышлык позицияләренең микротирәлегендә аермалар булуын күрсәтә, һәм туфрак микроорганизмнары редокс потенциалы белән тыгыз бәйләнгән48, 49, 50. Редокс потенциалы pH 51, 52 белән сизелерлек тискәре корреляцияләнгән. Бу мөнәсәбәт туфрак редокс процессы вакытында pH һәм Eh кыйммәтләренең һәрвакыт синхрон рәвештә үзгәрмәвен, ләкин тискәре сызыклы бәйләнешкә ия булуын күрсәтте. Металл коррозия потенциалы электроннарны алу һәм югалтуның чагыштырма сәләтен күрсәтә ала. Коррозия потенциалы потенциал градиенты (SN) белән сизелерлек уңай корреляцияләнгән булса да, потенциал градиенты металл тарафыннан электроннарны җиңел югалту аркасында килеп чыгарга мөмкин.
Туфрактагы гомуми эри торган тоз күләме туфракның коррозиягә бирешүчәнлеге белән тыгыз бәйләнгән. Гомумән алганда, туфракның тозлылыгы югарырак булган саен, туфракның каршылыгы түбәнрәк була, шуның белән туфракның каршылыгы арта. Туфрак электролитларында анионнар һәм төрле диапазоннар гына түгел, ә коррозия йогынтысы да, нигездә, карбонатлар, хлоридлар һәм сульфатлар. Моннан тыш, туфрактагы гомуми эри торган тоз күләме коррозиягә башка факторлар, мәсәлән, металлардагы электрод потенциалы һәм туфракның кислород эрүчәнлеге йогынтысы аша турыдан-туры түгел йогынты ясый53.
Туфрактагы эреүче тоз белән диссоциацияләнгән ионнарның күбесе электрохимик реакцияләрдә турыдан-туры катнашмый, ләкин туфракның каршылыгы аша металл коррозиясенә тәэсир итә. Туфракның тозлылыгы югарырак булган саен, туфракның үткәрүчәнлеге көчлерәк һәм туфрак эрозиясе көчлерәк. Табигый авышлыкларның туфрак тозлылыгы тимер юл авышлыкларына караганда күпкә югарырак, бу табигый авышлыкларның үсемлекләргә бай булуы белән бәйле булырга мөмкин, бу туфрак һәм су саклау өчен уңайлы. Тагын бер сәбәп - табигый авышлыкта өлгергән туфрак формалашуы (ташларның җимерелүе нәтиҗәсендә барлыкка килгән туфракның төп материалы), ләкин тимер юл авышлыгы туфрагы "ясалма туфрак" матрицасы буларак вакланган таш кисәкләреннән тора һәм җитәрлек туфрак формалашу процессын кичермәгән. Минераллар чыгарылмаган. Моннан тыш, табигый авышлыкларның тирән туфрагындагы тоз ионнары өслек парга әйләнү вакытында капилляр тәэсире аша күтәрелә һәм өслек туфрагында туплана, нәтиҗәдә өслек туфрагында тоз ионнары күләме арта. Тимер юл авышлыгының туфрак калынлыгы 20 см дан кимрәк, бу исә туфракның тирән туфрактан тозны тулыландыра алмавына китерә.
Уңай ионнар (мәсәлән, K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, һ.б.) туфрак коррозиясенә аз йогынты ясый, ә анионнар коррозиянең электрохимик процессында мөһим роль уйный һәм металл коррозиясенә зур йогынты ясый. Cl− анод коррозиясен тизләтә ала һәм иң коррозик анион булып тора; Cl− күләме югарырак булган саен, туфрак коррозиясе көчлерәк була. SO42− корыч коррозиясен генә түгел, ә кайбер бетон материалларында коррозиягә китерә54. Тимерне дә коррозиягә дучар итә. Берничә кислоталы туфрак экспериментларында коррозия тизлеге туфракның кислоталылыгына пропорциональ булуы ачыкланды55. Хлорид һәм сульфат - эри торган тозларның төп компонентлары, алар металл кавитациясен турыдан-туры тизләтә ала. Тикшеренүләр күрсәткәнчә, селтеле туфракларда углеродлы корычның коррозия авырлыгын югалтуы хлорид һәм сульфат ионнары өстәүгә диярлек пропорциональ56,57. Ли һ.б. SO42- коррозиягә комачаулый ала, ләкин инде барлыкка килгән коррозия чокырлары үсешенә ярдәм итә58.
Туфракның коррозиягә бирешүчәнлеген бәяләү стандарты һәм сынау нәтиҗәләре буенча, һәр авышлык туфрак үрнәгендә хлорид ионы күләме 100 мг/кг тан югары булган, бу туфракның көчле коррозиясен күрсәтә. Тауга менү һәм төшү авышлыкларында сульфат ионы күләме 200 мг/кг тан югары һәм 500 мг/кг тан түбән булган, һәм туфрак уртача коррозияләнгән. Урта авышлыкта сульфат ионы күләме 200 мг/кг тан түбән, һәм туфрак коррозиясе көчсез. Туфрак мохите югары концентрацияле булганда, ул реакциядә катнаша һәм металл электрод өслегендә коррозия кабырчыгы барлыкка китерә, шуның белән коррозия реакциясен акрынайта. Концентрация арткан саен, кабырчык кинәт сынырга мөмкин, шуның белән коррозия тизлеген сизелерлек тизләтә; концентрация артуын дәвам иткәндә, коррозия кабырчыгы металл электрод өслеген каплый, һәм коррозия тизлеге тагын акрынайу тенденциясен күрсәтә59. Тикшеренү нәтиҗәсендә туфрактагы күләме түбәнрәк булган һәм шуңа күрә коррозиягә аз йогынты ясаган.
4 нче таблицага караганда, авышлык һәм туфрак анионнары арасындагы корреляция авышлык һәм хлорид ионнары арасында сизелерлек уңай корреляция (R2=0,836), ә авышлык һәм гомуми эри торган тозлар арасында сизелерлек уңай корреляция (R2=0,742) булуын күрсәтте.
Бу өслек агымы һәм туфрак эрүе туфрактагы гомуми эри торган тозларның үзгәрүенә сәбәпче булырга мөмкин дигәнне аңлата. Гомуми эри торган тозлар һәм хлорид ионнары арасында уңай корреляция бар иде, бу, мөгаен, гомуми эри торган тозлар хлорид ионнары пулы булып тора, һәм гомуми эри торган тозларның күләме туфрак эремәләрендәге хлорид ионнарының күләмен билгели. Шуңа күрә, авышлык аермасы металл челтәр өлешенең көчле коррозиясенә китерергә мөмкин икәнен беләбез.
Органик матдәләр, гомуми азот, булган азот, булган фосфор һәм булган калий - туфракның төп туклыклы матдәләре, алар туфрак сыйфатына һәм тамыр системасы тарафыннан туклыклы матдәләрне үзләштерүгә тәэсир итә. Туфрактагы туклыклы матдәләр туфрактагы микроорганизмнарга тәэсир итүче мөһим фактор, шуңа күрә туфрактагы туклыклы матдәләр һәм металл коррозиясе арасында бәйләнеш бармы-юкмы икәнен өйрәнү мөһим. Суйю тимер юлы 2003 елда төзелеп бетте, бу ясалма туфракта органик матдәләр нибары 9 ел гына туплануын аңлата. Ясалма туфракның үзенчәлеге аркасында, ясалма туфрактагы туклыклы матдәләрне яхшы аңлау кирәк.
Тикшеренүләр күрсәткәнчә, туфрак барлыкка килү процессыннан соң табигый авышлык туфрагында органик матдәләр күләме иң югары була. Түбән авышлыклы туфракның органик матдәләр күләме иң түбән булган. Һава торышы һәм өслек агымы йогынтысы аркасында, туфракның урта авышлыгында һәм аскы авышлыгында туфракның туклыклы матдәләре тупланачак, калын гумус катламы барлыкка киләчәк. Ләкин, вак кисәкчәләр һәм түбән авышлыклы туфракның тотрыклылыгы начар булу сәбәпле, органик матдәләр микроорганизмнар тарафыннан җиңел таркала. Тикшеренүләр күрсәткәнчә, урта авышлык һәм аскы авышлыктагы үсемлекләр капламы һәм төрлелеге югары, ләкин бер төрлелек түбән, бу өслек туклыклы матдәләрнең тигез булмаган таралуына китерергә мөмкин. Гумусның калын катламы суны тота һәм туфрак организмнары актив. Болар барысы да туфрактагы органик матдәләрнең таркалуын тизләтә.
Югары авышлыктагы, урта авышлыктагы һәм аскы авышлыктагы тимер юлларның селте-гидролизланган азот күләме табигый авышлыктагыга караганда югарырак булган, бу тимер юл авышлыгының органик азот минерализациясе тизлегенең табигый авышлыктагыга караганда күпкә югарырак булуын күрсәтә. Кисәкчәләр кечерәк булган саен, туфрак структурасы тотрыксызрак була, микроорганизмнар өчен агрегатлардагы органик матдәләрне таркату җиңелрәк, һәм минеральләштерелгән органик азот күләме күбрәк була60,61. 62 тикшеренү нәтиҗәләренә туры китереп, тимер юл авышлыклары туфрагындагы вак кисәкчәле агрегатларның күләме табигый авышлыклардагыга караганда күпкә югарырак булган. Шуңа күрә тимер юл авышлыгы туфрагында ашламалар, органик матдәләр һәм азот күләмен арттыру һәм туфракны тотрыклы файдалануны яхшырту өчен тиешле чаралар күрелергә тиеш. Өслек агымы аркасында барлыкка килгән фосфор һәм калийның калдыклары тимер юл авышлыгының гомуми югалтуының 77,27% тан 99,79% ка кадәр өлешен тәшкил иткән. Өслек агымы авышлык туфракларында туклыклы матдәләр югалтуының төп сәбәбе булырга мөмкин63,64,65.
4 нче таблицада күрсәтелгәнчә, авышлык урнашуы һәм фосфор арасында сизелерлек уңай корреляция булган (R2=0,948), һәм авышлык урнашуы һәм калий арасындагы корреляция шул ук булган (R2=0,898). Бу авышлык урнашуының туфракта фосфор һәм калий күләменә йогынты ясавын күрсәтә.
Градиент туфракның органик матдәләр күләменә һәм азот баетуына тәэсир итүче мөһим фактор булып тора66, һәм градиент кечерәк булган саен, баету дәрәҗәсе югарырак. Туфракның туклыклы матдәләр белән баету өчен туклыклы матдәләр югалтулары кимегән, һәм авышлык позициясенең туфракның органик матдәләр күләменә һәм азотның гомуми баетуына йогынтысы ачык күренмәгән. Төрле авышлыклардагы үсемлекләрнең төрле төрләре һәм саннары үсемлек тамырлары тарафыннан бүленеп чыгарыла торган төрле органик кислоталарга ия. Органик кислоталар туфракта булган фосфор һәм булган калийны фиксацияләү өчен файдалы. Шуңа күрә авышлык позициясе һәм булган фосфор, һәм авышлык позициясе һәм булган калий арасында зур корреляция булган.
Туфрактагы туклыклы матдәләр һәм туфрак коррозиясе арасындагы бәйләнешне ачыклау өчен, корреляцияне анализлау кирәк. 5 нче таблицада күрсәтелгәнчә, оксидлашу-калыклану потенциалы булган азот белән сизелерлек тискәре корреляцияләнгән (R2 = -0.845) һәм булган фосфор (R2 = 0.842) һәм булган калий (R2 = 0.980) белән сизелерлек уңай корреляцияләнгән. оксидлашу-калыклану потенциалы оксидлашу-калыклану сыйфатын чагылдыра, ул гадәттә туфракның кайбер физик һәм химик үзлекләренә тәэсир итә, аннары туфракның берничә үзлегенә тәэсир итә. Шуңа күрә ул туфракның туклыклы матдәләренең трансформациясе юнәлешен билгеләүдә мөһим фактор булып тора67. Төрле оксидлашу-калыклану сыйфатлары төрле халәтләргә һәм туклыклы факторларның булуына китерергә мөмкин. Шуңа күрә оксидлашу-калыклану потенциалы булган азот, булган фосфор һәм булган калий белән сизелерлек корреляциягә ия.
Металл үзлекләреннән тыш, коррозия потенциалы туфрак үзлекләре белән дә бәйле. Коррозия потенциалы органик матдәләр белән сизелерлек тискәре корреляциягә ия булган, бу органик матдәләрнең коррозия потенциалына сизелерлек йогынты ясавын күрсәтә. Моннан тыш, органик матдәләр потенциал градиент (SN) (R2=-0.713) һәм сульфат ионы (R2=-0.671) белән дә сизелерлек тискәре корреляциягә ия булган, бу органик матдәләр составының потенциал градиентына (SN) һәм сульфат ионына да йогынты ясавын күрсәтә. Туфракның рН һәм булган калий арасында сизелерлек тискәре корреляция булган (R2 = -0.728).
Кулланылган азот гомуми эри торган тозлар һәм хлорид ионнары белән сизелерлек тискәре корреляциягә ия булган, ә фосфор һәм калий гомуми эри торган тозлар һәм хлорид ионнары белән сизелерлек уңай корреляциягә ия булган. Бу кулланылган туклыклы матдәләрнең туфракта гомуми эри торган тозлар һәм хлорид ионнары күләменә сизелерлек йогынты ясавын, ә туфракта анионнарның кулланылган туклыклы матдәләр туплануына һәм тәэмин ителүенә ярдәм итмәвен күрсәтте. Гомуми азот сульфат ионы белән сизелерлек тискәре корреляциягә ия булган, һәм бикарбонат белән сизелерлек уңай корреляциягә ия булган, бу гомуми азотның сульфат һәм бикарбонат күләменә йогынты ясавын күрсәтә. Үсемлекләрнең сульфат ионнарына һәм бикарбонат ионнарына ихтыяҗы аз, шуңа күрә аларның күбесе туфракта ирекле яки туфрак коллоидлары тарафыннан сеңдерелә. Бикарбонат ионнары туфракта азот туплануга ярдәм итә, ә сульфат ионнары туфракта азотның булуын киметә. Шуңа күрә туфракта кулланылган азот һәм гумусның күләмен тиешенчә арттыру туфрак коррозиясен киметү өчен файдалы.
Туфрак - катлаулы составлы һәм үзлекле система. Туфракның коррозиягә бирешүчәнлеге күп факторларның синергетик тәэсире нәтиҗәсе. Шуңа күрә, туфракның коррозиячәнлеген бәяләү өчен, гадәттә, комплекслы бәяләү ысулы кулланыла. "Геотехник инженерлык тикшеренүләре кодексы"на (GB50021-94) һәм Кытай туфрак коррозиясен тикшерү челтәренең сынау ысулларына сылтама белән, туфракның коррозия дәрәҗәсен түбәндәге стандартлар буенча комплекслы бәяләп була: (1) Бәяләү - көчсез коррозия, әгәр көчсез коррозия генә булса, уртача коррозия яки көчле коррозия юк; (2) көчле коррозия булмаса, ул уртача коррозия дип бәяләнә; (3) көчле коррозия булган бер яки ике урын булса, ул көчле коррозия дип бәяләнә; (4) көчле коррозия булган 3 яки аннан да күбрәк урын булса, ул көчле коррозия өчен көчле коррозия дип бәяләнә.
Туфракның каршылыгына, редокс потенциалына, су күләменә, тоз күләменә, рН кыйммәтенә, шулай ук ​​Cl- һәм SO42- күләменә карап, төрле авышлыклардагы туфрак үрнәкләренең коррозия дәрәҗәләре комплекслы бәяләнде. Тикшеренү нәтиҗәләре күрсәткәнчә, барлык авышлыклардагы туфраклар да югары коррозиягә бирешә.
Коррозия потенциалы авышлыкны саклау челтәренең коррозиясенә тәэсир итүче мөһим фактор булып тора. Өч авышлыкның коррозия потенциалы -200 мВ тан түбәнрәк, бу тауга менгән металл челтәренең коррозиясенә иң зур йогынты ясый. Потенциаль градиент туфракта адашкан токның зурлыгын бәяләү өчен кулланылырга мөмкин. Авыш ток урта авышлыкларда һәм тауга менгән авышлыкларда, бигрәк тә урта авышлыкларда металл челтәренең коррозиясенә тәэсир итүче мөһим фактор булып тора. Өске, урта һәм аскы авышлыклар туфрагында гомуми эри торган тоз күләме 500 мг/кг тан артык иде, һәм авышлыкны саклау челтәренә коррозия йогынтысы уртача иде. Туфрак суы күләме урта авышлыкта һәм аска авышлыкта металл челтәрләренең коррозиясенә тәэсир итүче мөһим фактор булып тора, һәм авышлыкны саклау челтәрләренең коррозиясенә зуррак йогынты ясый. Туклыклы матдәләр урта авышлык туфрагында иң күп, бу микроб эшчәнлегенең еш булуын һәм үсемлекләрнең тиз үсүен күрсәтә.
Тикшеренүләр күрсәткәнчә, коррозия потенциалы, потенциал градиенты, гомуми эри торган тоз күләме һәм су күләме өч авышлыкта туфрак коррозиясенә тәэсир итүче төп факторлар булып тора, һәм туфракның коррозиялелеге көчле дип бәяләнә. Авышлыкны саклау челтәренең коррозиясе урта авышлыкта иң җитди, бу тимер юл авышлыгын саклау челтәренең коррозиягә каршы дизайны өчен нигез булып тора. Туфрак коррозиясен киметү, үсемлекләр үсешен җиңеләйтү һәм, ниһаять, авышлыкны тотрыклыландыру өчен мөмкин булган азот һәм органик ашламаларны тиешенчә өстәү файдалы.
Бу мәкаләгә ничек сылтама ясарга: Chen, J. һ.б. Туфрак составы һәм электрохимиянең Кытай тимер юлы буйлап тау битләүләре челтәренең коррозиясенә йогынтысы. фән. 5 нче җөмлә, 14939; doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Лин, Ю.Л. һәм Ян, Г.Л. Җир тетрәү вакытында тимер юл нигезенең авышлыкларының динамик үзенчәлекләре. Табигый афәт. 69, 219–235 (2013).
Суй Ван, Дж. һ.б. Сычуань провинциясенең Вэньчуань җир тетрәүдән зыян күргән районында автомобиль юлларының типик җир тетрәү зыянын анализлау [J]. Кытай тау механикасы һәм инженериясе журналы. 28, 1250–1260 (2009).
Вэйлин, З., Чжэнью, Л. һәм Цзинсон, Дж. Вэньчуань җир тетрәүендә автомобиль юллары күперләренең сейсмик зыян анализы һәм каршы чаралар. Кытай тау механикасы һәм инженериясе журналы. 28, 1377–1387 (2009).
Лин, КВ, Лю, ШХ, Ли, СЙ һәм Лю, КК Чичи җир тетрәүенең Тайвань үзәгендә яңгырлар нәтиҗәсендә барлыкка килгән җир тетрәүләргә йогынтысы. Инженерлык геологиясе. 86, 87–101 (2006).
Кой, Т. һ.б. Тау су бассейнында җир тетрәү нәтиҗәсендә килеп чыккан җир тетрәүләрнең озак вакытлы йогынтысы: Танзава төбәге, Япония. геоморфология. 101, 692–702 (2008).
Хуншуай, Л., Цзиншань, Б. һәм Дедонг, Л. Геотехник авышлыкларның сейсмик тотрыклылыгын анализлау буенча тикшеренүләргә күзәтү. Җир тетрәү инженериясе һәм инженерлык тибрәнүе.25, 164–171 (2005).
Юэ Пин, Сычуаньдагы Вэньчуань җир тетрәүе китергән геологик куркынычларны тикшерү. Инженерлык геологиясе журналы 4, 7–12 (2008).
Али, Ф. Үсемлекләр белән авышлыкны саклау: кайбер тропик үсемлекләрнең тамыр механикасы. Халыкара физик фәннәр журналы. 5, 496–506 (2010).
Такю, М., Айба, СИ һәм Китаяма, К. Борнеодагы Кинабалу тавындагы төрле геологик шартларда тропик түбән тау урманнарына топографик йогынты. Үсемлекләр экологиясе.159, 35–49 (2002).
Стокс, А. һ.б. Табигый һәм инженерлык ярдәмендә төзелгән битләүләрне җир тетрәүләрдән саклау өчен идеаль үсемлек тамырлары үзенчәлекләре. Үсемлекләр һәм җирләр, 324, 1-30 (2009).
Де Баетс, С., Поэсен, Дж., Гиссельс, Г. һәм Кнапен, А. Концентрацияләнгән агым вакытында үлән тамырларының туфракның өске катламының эрозиясенә йогынтысы. Геоморфология 76, 54–67 (2006).