Täname, et külastasite veebisaiti Nature.com. Kasutataval brauseri versioonil on CSS-i tugi piiratud. Parima kasutuskogemuse tagamiseks soovitame teil kasutada uuendatud brauserit (või lülitada Internet Exploreris ühilduvusrežiim välja). Seni kuvame jätkuva toe tagamiseks saiti ilma stiilide ja JavaScriptita.
Võttes uurimisobjektiks Sui-Chongqingi raudteenõlva, pinnase eritakistus, pinnase elektrokeemia (korrosioonipotentsiaal, redokspotentsiaal, potentsiaali gradient ja pH), pinnase anioonid (lahustuvad soolad kokku, Cl-, SO42- ja) ning pinnase toitumine. (Niiskussisaldus, orgaaniline aine, üldlämmastik, leeliseline hüdrolüüsitud aine, saadaval olev korrosioonifosfoos, saadavalolev korrosioonifosfoos) iooniastet hinnatakse tehispinnase üksikute näitajate ja terviknäitajate järgi. Võrreldes teiste teguritega mõjutab nõlvakaitsevõrgu korrosiooni enim vesi, millele järgneb anioonide sisaldus. Lahustuv kogusool avaldab mõõdukat mõju nõlvakaitsevõrgu korrosioonile ning kaldevoolul on mõõdukas mõju nõlva kaitsevõrgu korrosioonile. Hinnatakse pinnase ülemist korrosiooni, korrosiooni ja korrosiooni kõikehõlmavat võrku. Roos kesk- ja alumisel nõlval oli tugev.Orgaaniline aine mullas oli olulises korrelatsioonis potentsiaalse gradiendiga.Saadaval lämmastik, saadaolev kaalium ja saadaolev fosfor olid olulises korrelatsioonis anioonidega.Mulla toitainete jaotus on kaudselt seotud nõlva tüübiga.
Raudteede, maanteede ja veekaitserajatiste ehitamisel on mägede avanemine sageli vältimatud.Edelas asuvate mägede tõttu nõuab Hiina raudtee-ehitus palju mägede väljakaevamist.See hävitab algse pinnase ja taimestiku, luues katmata kivised nõlvad.Selline olukord põhjustab maalihkeid ja pinnase erosiooni, mis ohustab eriti L20 raudteeliikluse ohutust,20 pärast raudteetranspordi ohutust8. Wenchuani maavärin. Maalihetest on saanud laialt levinud ja tõsine maavärin katastroof1.2008. aasta hinnangul 4243 kilomeetrit Sichuani provintsi peamistest magistraalteedest toimus 1736 tugevat maavärinat teepeenardes ja nõlvade tugiseintes, mis moodustas 39,76% hinnangu kogupikkusest.Teekahjudest tulenev otsene majanduslik kahju ületas 58 miljardit jüaani. vähemalt 10 aastat (Taiwani maavärin) ja isegi kuni 40-50 aastat (Kanto maavärin Jaapanis)4,5.Gradient on peamine maavärinaohtu mõjutav tegur6,7.Seetõttu on vaja säilitada tee kallet ja tugevdada selle stabiilsust.Taimed mängivad asendamatut rolli nõlvade kaitses ja kaljude taastamises ja ökoloogilises pinnases. toitainete teguritest, nagu orgaaniline aine, lämmastik, fosfor ja kaalium, ning puudub taimestiku kasvuks vajalik mullakeskkond.Selliste tegurite tõttu nagu suur kalle ja vihmane erosioon läheb nõlva pinnas kergesti kaduma. Nõlvakeskkond on karm, puuduvad taimekasvuks vajalikud tingimused ning nõlva pinnasel puudub toetav stabiilsus. minu riik. Pritsimiseks kasutatav tehismuld koosneb killustikust, põllumaa pinnasest, põhust, väetisest, vettpidavast ainest ja liimist (tavaliselt kasutatavate liimide hulka kuuluvad portlandtsement, orgaaniline liim ja asfaldi emulgaator) teatud vahekorras.Tehniline protsess on järgmine: esmalt asetage okastraat kivile, seejärel pritsige kivile, seejärel pihustage või kinnitage kivi. kalle spetsiaalse pihustiga.Enamasti kasutatakse täistsingitud 14# rombikujulist metallvõrku, mille võrgusilma standard on 5cm×5cm ja läbimõõt 2mm.Metallvõrk võimaldab mullamaatriksil moodustada kivipinnale vastupidava monoliitplaadi.Metallvõrk korrodeerub pinnases, kuna pinnase korrosiooni astmest sõltub pinnase iseärasus ja pinnase korrosiooni aste. ioonitegurid on väga olulised pinnasest põhjustatud metallvõrgu erosiooni hindamisel ja maalihkeohu kõrvaldamisel.
Arvatakse, et taimede juurtel on nõlvade stabiliseerimisel ja erosioonitõrjel ülioluline roll10,11,12,13,14.Nõlvade stabiliseerimiseks madalate maalihete vastu võib kasutada taimestikku, sest taimejuured suudavad maalihkete vältimiseks mulda fikseerida15,16,17.Puitu taimestik, eriti külgmiste juuresüsteemide poolt moodustatud külgmised puud, aitab vältida taimede pinnase- ja kaitsekihtide teket18. mis toimivad mullas tugevdavate kuhjadena. Juurearhitektuuri mustrite kujunemist juhivad geenid ja nendes protsessides mängib otsustavat rolli mullakeskkond. Metallide korrosioon varieerub olenevalt pinnase keskkonnast20. Metallide korrosiooni määr pinnases võib ulatuda üsna kiirest lahustumisest kuni tühise mõjuni21. Tehismuld on väga erinev tegelikust "loodusliku pinnase" väliskeskkonna ja -muldade vastasmõjust. s aastatest22,23,24.Enne kui puittaimestikust moodustub stabiilne juurestik ja ökosüsteem, on kivinõlva ja tehispinnasega kombineeritud metallvõrgu ohutu toimimine otseselt seotud loodusmajanduse arengu, eluohutuse ja ökoloogilise keskkonna paranemisega.
Metallide korrosioon võib aga kaasa tuua suuri kadusid. 1980. aastate alguses Hiinas keemiatööstusmasinate ja teistes tööstusharudes läbiviidud uuringu kohaselt moodustasid metallide korrosioonist põhjustatud kaod 4% toodangu koguväärtusest. Seetõttu on väga oluline uurida korrosioonimehhanismi ja võtta kaitsemeetmeid majanduslikuks ehituseks.Tahked mikroorganismid, gaasid, mikroorganismid on kompleksne süsteem. sõidetud materjalid ja hajuvad voolud võivad samuti põhjustada korrosiooni.Seetõttu on oluline vältida pinnasesse mattunud metallide korrosiooni.Praegu keskenduvad maetud metallide korrosiooni uuringud peamiselt (1) mattunud metalli korrosiooni mõjutavatele teguritele25;(2) metallikaitsemeetodid26,27;(3) metallide korrosiooniastme hindamismeetodid28;Korrosioon erinevates keskkondades.Kõik uuringus osalenud pinnased olid aga looduslikud ja läbinud piisavad mullatekke protsessid.Samas puudub teade raudtee kivinõlvade pinnase kunstliku erosiooni kohta.
Võrreldes muude söövitavate ainetega on tehispinnasel ebalikviidsus, heterogeensus, sesoonsus ja piirkondlikkus. Metalli korrosiooni tehismuldades põhjustab metallide ja tehismuldade elektrokeemiline vastastikmõju. Metalli korrosiooni kiirus sõltub lisaks kaasasündinud teguritele ka ümbritsevast keskkonnast. Metalli korrosioonisisaldust mõjutavad mitmesugused tegurid, näiteks metallide mikrosisaldus, näiteks pinnas, hapnikusisaldus, hapnikusisaldus eraldi või kombinatsioonis,,,,. bes30,31,32.
30-aastase praktika jooksul on probleemiks olnud küsimus, kuidas kivistel nõlvadel tehismuldasid püsivalt säilitada33.Pärast 10-aastast käsitsi hooldamist ei saa osadel nõlvadel põõsad ega puud mulla erosiooni tõttu kasvada.Metallvõrgu pinnale sattunud mustus uhus kohati minema.Korrosiooni tõttu mõranesid osad metallvõrgud, mis paiknesid üleval ja altpoolt, ning kaotasid kogu pinnase ülemise ja all oleva pinnase1. raudtee alajaama maandusvõrgu korrosioonist, kergraudtee tekitatavast hajuvvoolukorrosioonist ning raudteesildade34,35, rööbasteede ja muude sõidukiseadmete korrosioonist36.Raudtee nõlvade kaitse metallvõrgu korrosiooni kohta ei ole teateid. Käesolevas töös uuritakse tehismuldade füüsikalisi, keemilisi ja elektrokeemilisi omadusi pinnase edelapoolsel pinnasel, kaljunõlval ja pinnasel. mulla ökosüsteemi taastamise ja kunstliku taastamise oreetiline ja praktiline alus.Kalle tehislik.
Katseala asub Sichuani künklikul alal (30°32′N, 105°32′E) Suiningi raudteejaama lähedal. Piirkond asub Sichuani basseini keskel, madalate mägede ja küngastega, lihtsa geoloogilise ehituse ja tasase maastikuga. Erosioon, lõikamine ja veekogude kuhjumine, veekogude kuhjumine ja kogunemine. koopas on peamiselt purpurne liiv ja mudakivi. Terviklikkus on halb, kivim on klotsilise struktuuriga. Uurimisalal on subtroopiline niiske mussoonkliima, mille hooajalised tunnused on varakevad, kuum suvi, lühike sügis ja hilistalv. Sademeid on palju, valgus- ja soojusressursse on palju, külmavaba periood on pikk (keskmiselt 285 päeva, 7 kuu keskmine temperatuur, 7 kuu keskmine temperatuur on 4 °C). august) on 27,2°C ja äärmuslik maksimumtemperatuur 39,3°C. Kõige külmem kuu on jaanuar (keskmine temperatuur on 6,5°C), äärmuslik miinimumtemperatuur on -3,8°C ja aasta keskmine sademete hulk on 920 mm, peamiselt juulis ja augustis. Kevadel, suvel, sügisel ja talvel on sademete hulk väga erinev.Sademete osakaal igal aastaajal on vastavalt 19-21%, 51-54%, 22-24% ja 4-5%.
Uurimiskoht on 2003. aastal ehitatud Yu-Sui raudtee nõlval umbes 45° kalle. 2012. aasta aprillis oli see Suiningi raudteejaamast 1 km kaugusel lõuna suunas.Kontrollina kasutati looduslikku nõlva. Nõlva ökoloogilisel taastamisel kasutatakse ökoloogiliseks taastamiseks välismaise pealispinnase pritsimise tehnoloogiat. Raudteepoolse külje nõlva kõrguse järgi saab nõlva jagada tõusuks, kesknõlvaks ja languseks (joonis 2). Kuna lõigatud kalde paksus on metallist kuni tehispinnase korrosi vältimine 0 cm, on suurusjärgus umbes 1,5 cm kuni tehispinnase korros. h, kasutame ainult roostevabast terasest labidat, et võtta pinnase pind 0–8 cm kauguselt.Iga kaldeasendi jaoks määrati neli kordust, kusjuures iga korduse kohta oli 15–20 juhuslikku proovivõtupunkti. Iga kordus on segu, mis koosneb 15–20 juhuslikult S-kujulise joone proovivõtukohtadest. Selle värske kaal on umbes 500 grammi proovi, mis on mõeldud pinnase töötlemiseks. kuivatatakse looduslikult õhu käes ning kruus ning looma- ja taimejäänused korjatakse välja, purustatakse ahhaatpulgaga ja sõelutakse 20-meššilise 100-mešši nailonsõelaga, välja arvatud jämedad osakesed.
Pinnase takistust mõõdeti Shengli Instrument Company toodetud maandustakistuse testeriga VICTOR4106;mulla takistust mõõdeti põllul;mulla niiskust mõõdeti kuivatusmeetodil.Kaasaskantava digitaalse mv/pH mõõteriistal DMP-2 on kõrge sisendtakistus pinnase korrosioonipotentsiaali mõõtmiseks. Potentsiaaligradient ja redokspotentsiaal määrati kaasaskantava digitaalse mv/pH-ga DMP-2, lahustuva soola kogusisaldus mullas määrati jääkide kuivatamise meetodil, kloriidioonide sisaldus määrati pinnase sulfiteerimise meetodil (Mullas määrati sulfiteerimise meetodil (NOhrate). EDTA tiitrimismeetod, topeltindikaatoriga tiitrimismeetod mulla karbonaadi ja vesinikkarbonaadi määramiseks, kaaliumdikromaadi oksüdatsioonikuumutusmeetod mulla orgaanilise aine määramiseks, leeliselise lahuse difusioonimeetod mulla aluselise hüdrolüüsi lämmastiku määramiseks, H2SO4-HClO4 kääritamine Mo-Sb kolorimeetriline meetod Üldfosfori sisaldus pinnases ja saadaolev olsenCO sisaldus mullas olid 0/phos. ekstraheerija) ja kogu kaaliumisisaldus mullas määrati naatriumhüdroksiidi suland-leegi fotomeetria abil.
Eksperimentaalsed andmed süstematiseeriti algselt. SPSS Statistics 20 kasutati keskmise, standardhälbe, ühesuunalise ANOVA ja inimese korrelatsioonianalüüsi läbiviimiseks.
Tabelis 1 on toodud erineva kaldega muldade elektromehaanilised omadused, anioonid ja toitained. Erinevate nõlvade korrosioonipotentsiaal, pinnase takistus ja ida-läänesuunaline potentsiaalne gradient olid kõik olulised (P < 0,05). Olulised olid allamäge, kesknõlva ja loodusliku nõlva redokspotentsiaalid (P < 0,05). on tõus>langus>keskkalle.Mulla pH väärtus oli järjestuses langus>ülesmäge>keskkalle>looduslik kalle.Ühtelahustuv sool, looduslik kalle oli oluliselt suurem kui raudtee kalle (P < 0,05).Kolmanda järgu raudteenõlva mulla lahustuvate soolade kogusisaldus on üle 500 mg/kg. looduslik kalle ja madalaim allamäge (P < 0,05). Üldlämmastikusisaldus oli kõrgeim keskmisel ja madalaim tõusul;saadaolev lämmastikusisaldus oli kõrgeim langus- ja kesknõlval ning madalaim looduslikul nõlval;raudtee tõusul ja langusel oli lämmastiku üldsisaldus väiksem, kuid saadava lämmastiku sisaldus suurem. See näitab, et üles- ja allamäge orgaanilise lämmastiku mineraliseerumise kiirus on kiire. Saadaval kaaliumisisaldus on sama, mis saadaoleval fosforil.
Pinnase vastupidavus on elektrijuhtivust näitav indeks ja pinnase korrosiooni üle otsustamise põhiparameeter. Pinnase vastupidavust mõjutavad tegurid hõlmavad niiskusesisaldust, lahustuvate soolade kogusisaldust, pH-d, pinnase tekstuur, temperatuur, orgaanilise aine sisaldus, pinnase temperatuur ja tihedus. Üldiselt on madala takistusega pinnased söövitavamad ja vastupidi. Riikides kasutatava pinna korrosioonikindluse1 hindamiseks kasutatakse levinud meetodit. hinde hindamiskriteeriumid iga üksiku indeksi kohta37,38.
Minu riigis tehtud katsetulemuste ja standardite kohaselt (tabel 1) on pinnase söövitusvõime hindamiseks ainult pinnase vastupidavus, et tõusva nõlva pinnas on väga söövitav;mäenõlva pinnas on mõõdukalt söövitav;pinnase söövitavus keskmisel nõlval ja looduslikul nõlval on suhteliselt madal nõrk.
Tõusu nõlva pinnasetakistus on oluliselt väiksem kui teistel nõlva osadel, mis võib olla põhjustatud vihmaerosioonist.Tõstmise pinnas voolab koos veega keskmisele nõlvale, nii et tõusulõlva metallist kaitsevõrk on pinnase lähedal.Mõned metallvõrgud olid paljastatud ja isegi õhus rippunud.vaiade vahe oli 3m;vaia löömise sügavus oli alla 15 cm. Paljas metallvõrk ja kooruv rooste võivad mõõtmistulemusi segada. Seetõttu ei ole pinnase söövitust hinnata ainult pinnase vastupidavusindeksi järgi. Korrosiooni terviklikul hindamisel ei võeta arvesse tõusu pinnase takistust.
Kõrge suhtelise õhuniiskuse tõttu põhjustab Sichuani piirkonna mitmeaastane niiske õhk õhuga kokkupuutuva metallvõrgu korrodeerumist tõsisemalt kui pinnasesse maetud metallvõrk39.Traatvõrgu kokkupuude õhuga võib põhjustada kasutusea lühenemist, mis võib destabiliseerida ülesmäge pinnase.Mullakadu võib raskendada taimede, taimede, eriti puittaimede juurte moodustumist. pinnase tahkendamiseks.Samas võib taimekasv parandada ka mulla kvaliteeti ja suurendada huumuse sisaldust mullas, mis mitte ainult ei suuda säilitada vett, vaid loob ka hea keskkonna loomade ja taimede kasvuks ja paljunemiseks, vähendades seeläbi pinnase kadu. Seetõttu tuleks ehituse varases staadiumis külvata tõusule rohkem puitunud seemneid ning katta veekindluse ja veekindluse vähendamiseks pidevalt täiendavat kilet. e pinnas vihmavee poolt.
Korrosioonipotentsiaal on kolmetasandilisel nõlval kallaku kaitsevõrgu korrosiooni mõjutav oluline tegur ja kõige suurem mõju tõusuteel (tabel 2). Normaaltingimustes korrosioonipotentsiaal antud keskkonnas palju ei muutu. Märkimisväärse muutuse võivad põhjustada hulkvoolud. Haisvoolud viitavad vooludele 40, 42 et 41, kui ühistranspordisüsteem on kasutusel ja pinnasesse. transpordisüsteemi arenedes on minu riigi raudteetranspordisüsteem saavutanud ulatusliku elektrifitseerimise ning elektrifitseeritud raudteedelt alalisvoolulekkest põhjustatud maetud metallide korrosiooni ei saa eirata.Praegu saab pinnase potentsiaali gradiendi abil kindlaks teha, kas pinnas sisaldab hajuvooluhäireid.Kui pinnase potentsiaalne gradient on madalam kui 0 pinna voolutugevust 5 m;kui potentsiaalne gradient on vahemikus 0,5 mv/m kuni 5,0 mv/m, on hajuvool mõõdukas;kui potentsiaalne gradient on suurem kui 5,0 mv/m, on hajuvoolu tase kõrge. Potentsiaalse gradiendi (EW) ujuvvahemik kesknõlval, üles- ja alla-nõlval on näidatud joonisel 3. Ujuva vahemiku osas on ida-lääne ja põhjapoolses hoovuses mõõdukad hajuvad hoovused. tegur, mis mõjutab metallvõrkude korrosiooni kesknõlval ja kallakul, eriti keskmisel nõlval.
Üldjuhul näitab mulla redokspotentsiaal (Eh) üle 400 mV oksüdatsioonivõimet, üle 0-200 mV on keskmine redutseerimisvõime ja alla 0 mV on suur redutseerimisvõime. Mida madalam on mulla redokspotentsiaal, seda suurem on mulla mikroorganismide korrosioonivõime metallidele44.Mulla mikroobse potentsiaali potentsiaali on võimalik ennustada, et uuringus leiti suurem oksüdatsiooni-reduktsioonipotentsiaal5. 0 mv ning korrosioonitase oli väga väike. See näitab, et nõlva maa pinnase ventilatsiooniseisund on hea, mis ei soodusta pinnases leiduvate anaeroobsete mikroorganismide korrosiooni.
Varasemad uuringud on leidnud, et pinnase pH mõju pinnase erosioonile on ilmne.PH väärtuse kõikumine mõjutab oluliselt metallmaterjalide korrosioonikiirust.Mulla pH on tihedalt seotud pinnase pindala ja mikroorganismidega45,46,47.Üldiselt võib öelda, et pinnase pH mõju pinnase metallide korrosioonile ei ole kõigis kolmes kergelt leeliselises pinnases sisalduvate metallide korrosioonil. metallvõrgu korrosioon on nõrk.
Nagu näha tabelist 3, näitab korrelatsioonianalüüs, et redokspotentsiaal ja kalde asend on oluliselt positiivses korrelatsioonis (R2 = 0,858), korrosioonipotentsiaal ja potentsiaalgradient (SN) on oluliselt positiivses korrelatsioonis (R2 = 0,755) ning redokspotentsiaal ja potentsiaalgradient (SN) on oluliselt positiivses korrelatsioonis.0. (R5) =0. (R5).Potentsiaali ja pH vahel esines märkimisväärne negatiivne korrelatsioon (R2 = -0,724). Kallaku asend oli oluliselt positiivses korrelatsioonis redokspotentsiaaliga. See näitab, et erinevate nõlvade positsioonide mikrokeskkonnas on erinevusi ja mulla mikroorganismid on tihedalt seotud redokspotentsiaaliga48, 49, 50. Redokspotentsiaal oli alati märkimisväärselt negatiivses korrelatsioonis pH väärtusega, mis ei muutunud pH-ga. pinnase redoksprotsess, kuid sellel oli negatiivne lineaarne seos.Metalli korrosioonipotentsiaal võib kujutada suhtelist võimet elektrone juurde saada ja kaotada.Kuigi korrosioonipotentsiaal oli oluliselt positiivses korrelatsioonis potentsiaalse gradiendiga (SN), võib potentsiaalse gradiendi põhjuseks olla elektronide lihtne kadu metalli poolt.
Pinnase lahustuvate soolade summaarne sisaldus on tihedalt seotud mulla söövitavusega. Üldiselt võib öelda, et mida kõrgem on mulla soolsus, seda madalam on mulla vastupidavus, suurendades seega pinnase vastupidavust. Pinnase elektrolüütide puhul on mitte ainult anioonide ja erineva ulatusega, vaid ka korrosioonimõjuriteks peamiselt karbonaadid, kloriidid ja sulfaadid. Lisaks mõjutavad lahustuvate soolade kogusisaldus pinnase metallide võimalikku sisaldust kaudselt, näiteks metalli korrosiooni mõju ja kaudselt. hapniku lahustuvus53.
Enamik pinnases lahustuvatest sooladest dissotsieerunud ioonidest ei osale otseselt elektrokeemilistes reaktsioonides, vaid mõjutavad metallide korrosiooni läbi pinnase eritakistuse. Mida kõrgem on mulla soolsus, seda tugevam on pinnase juhtivus ja seda tugevam on pinnase erosioon. Looduslike nõlvade pinnase soolsus on oluliselt kõrgem kui raudteenõlvadel, mis võib olla tingitud sellest, et looduslikud nõlvad võivad olla looduslikud taimestiku- ja veerikkad. nõlval on tekkinud küpse pinnase moodustumine (kivimite murenemisel tekkinud mulla lähtematerjal), kuid raudteenõlva pinnas koosneb killustikukildudest kui „tehispinnase” maatriksist ega ole läbinud piisavat mullatekke protsessi.Mineraale ei eraldu. Lisaks tõusid looduslike nõlvade sügavas pinnases olevad soolaioonid pinnaaurustumise käigus kapillaaride toimel ja kogunesid pinnasesse pinnasesse, mille tulemuseks on soolaioonide sisalduse suurenemine pinnase pinnases. Raudtee nõlva pinnase paksus on alla 20 cm, mistõttu pinnase pinnas ei suuda süvamullast soola täiendada.
Positiivsed ioonid (nagu K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+ jne) avaldavad pinnase korrosioonile vähest mõju, samas kui anioonidel on oluline roll korrosiooni elektrokeemilises protsessis ja neil on oluline mõju metallide korrosioonile.Cl− võib kiirendada anoodi korrosiooni ja on kõige söövitavam anioon;mida kõrgem on Cl− sisaldus, seda tugevam on pinnase korrosioon. SO42− mitte ainult ei soodusta terase korrosiooni, vaid põhjustab ka mõnede betoonmaterjalide korrosiooni54.Söövitab ka rauda. Happelise pinnase katsete seerias leiti, et korrosiooni kiirus on võrdeline pinnase happesusega55. Kloor ja sulfaat on metallide lahustuva soolasisalduse peamised komponendid. süsinikterase korrosiooni kaalukadu leeliselises pinnases on peaaegu võrdeline kloriidi ja sulfaadi ioonide lisamisega56,57.Lee et al.leidis, et SO42- võib takistada korrosiooni, kuid soodustada juba tekkinud korrosioonisüvendite teket58.
Pinnase söövituse hindamisstandardi ja katsetulemuste kohaselt oli kloriidioonide sisaldus igas nõlvapinnase proovis üle 100 mg/kg, mis viitab tugevale pinnase söövitamisele. Sulfaadiioonide sisaldus nii tõusul kui ka allamägedel oli üle 200 mg/kg ja alla 500 mg/kg ning pinnas oli mõõdukalt korrodeerunud. Keskmise pinnase sulfaat-ioonide sisaldus on madalam kui 2 mm/kg. roos on nõrk.Kui pinnase keskkond sisaldab suurt kontsentratsiooni, osaleb see reaktsioonis ja tekitab metallelektroodi pinnale korrosioonikatet, aeglustades seeläbi korrosioonireaktsiooni.Kontsentratsiooni suurenedes võib katlakivi ootamatult puruneda, kiirendades seeläbi oluliselt korrosioonikiirust;kontsentratsiooni jätkudes suurenedes katab korrosiooniskaala metallelektroodi pinda ja korrosioonikiirus näitab taas aeglustumist59.Uuringu käigus selgus, et selle kogus pinnases oli väiksem ja seetõttu mõjus korrosioonile vähe.
Tabeli 4 kohaselt näitas kalde ja pinnase anioonide vaheline korrelatsioon, et kalde- ja kloriidioonide vahel oli oluline positiivne korrelatsioon (R2 = 0, 836) ja oluline positiivne korrelatsioon kalde ja lahustuvate soolade kogusumma vahel (R2 = 0, 742).
See viitab sellele, et pinnase äravool ja pinnase erosioon võivad põhjustada muutusi pinnases lahustuvate soolade üldsisalduses. Lahustuvate soolade üldkoguse ja kloriidioonide vahel oli märkimisväärne positiivne korrelatsioon, mis võib tuleneda sellest, et lahustuvad soolad on kloriidioonide kogum ja lahustuvate soolade üldsisaldus määrab metallide kloriidioonide sisalduse mulla lahustes. Seetõttu võime teada, et korrosioonide erinevus võib olla suur.
Orgaaniline aine, üldlämmastik, saadaolev lämmastik, saadaolev fosfor ja kaalium on mulla põhitoitained, mis mõjutavad mulla kvaliteeti ja toitainete omastamist juurestiku poolt. Mullatoitained on oluline tegur, mis mõjutab mullas leiduvaid mikroorganisme, mistõttu tasub uurida, kas on olemas seos tehislike toitainete ja pinnase metallisrossimise vahel. on kogenud ainult 9 aastat orgaanilise aine kogunemist. Tehispinnase eripära tõttu on vaja hästi mõista tehispinnase toitaineid.
Uuringud näitavad, et orgaanilise aine sisaldus on kogu mullatekke protsessi järel kõrgeim looduslikus nõlvamullas. Madala nõlvaga mulla orgaanilise aine sisaldus oli madalaim. Ilmastiku ja pindmise äravoolu mõjul kogunevad mulla toitained kesknõlvale ja kallakule, moodustades paksu huumusekihi. Kuid mulla väikeste osakeste ja vähesel määral laguneva orgaanilise aine stabiilsuse tõttu on mullas kergesti lagunev mikroorganism. Taimestiku katvus ja mitmekesisus oli kesk- ja alamjooksul kõrge, kuid homogeensus madal, mis võib põhjustada pinnapealsete toitainete ebaühtlast jaotumist. Paks huumusekiht hoiab vett ja mullaorganismid on aktiivsed. Kõik see kiirendab orgaanilise aine lagunemist mullas.
Leeliselise hüdrolüüsitud lämmastiku sisaldus tõusis, kesknõlva ja laskumisega raudteel oli suurem kui looduslikul nõlval, mis näitab, et raudteenõlval oli orgaanilise lämmastiku mineralisatsioonimäär oluliselt kõrgem kui looduslikul nõlval. Mida väiksemad on osakesed, seda ebastabiilsem on mulla struktuur, seda ebastabiilsem on orgaaniline aine, seda lihtsam on orgaanilise aine lagunemine mikroorganismidel ja mikroorganismidel. trogen60,61.Kooskõlas uuringu 62 tulemustega oli väikeste osakeste agregaatide sisaldus raudteenõlvade pinnases oluliselt kõrgem kui looduslikel nõlvadel.Seetõttu tuleb kasutusele võtta asjakohased meetmed väetise, orgaanilise aine ja lämmastiku sisalduse suurendamiseks raudteenõlva pinnases ning pinnase säästva ärakasutamise parandamiseks. 7% kuni 99,79% raudtee nõlva kogukaost. Pinna äravool võib olla toitainete kadumise peamiseks tõukejõuks nõlvamuldades63,64,65.
Nagu on näidatud tabelis 4, oli kalde asendi ja saadaoleva fosfori vahel oluline positiivne korrelatsioon (R2=0,948) ning korrelatsioon kalde asukoha ja saadaoleva kaaliumi vahel oli sama (R2=0,898).See näitab, et kalde asend mõjutab saadaoleva fosfori ja saadaoleva kaaliumi sisaldust mullas.
Gradient on oluline mulla orgaanilise aine sisaldust ja lämmastiku rikastumist mõjutav tegur66 ning mida väiksem on gradient, seda suurem on rikastamise määr. Mulla toitainete rikastamise puhul oli toitainete kadu nõrgenenud ning nõlva asukoha mõju mulla orgaanilise aine sisaldusele ja lämmastiku üldrikastamisele ei olnud ilmselge. Erinevate taimede tüübid ja arvud on happeliste juurte kaudu erituvad erinevatel nõlvadel. pinnases leiduv fosfor ja kaalium. Seetõttu oli kaldeasendi ja saadaoleva fosfori ning kaldeasendi ja saadaoleva kaaliumi vahel oluline korrelatsioon.
Mulla toitainete ja mulla korrosiooni vahelise seose selgitamiseks on vaja analüüsida korrelatsiooni. Nagu on näidatud tabelis 5, oli redokspotentsiaal oluliselt negatiivses korrelatsioonis saadaoleva lämmastikuga (R2 = -0,845) ja oluliselt positiivses korrelatsioonis saadaoleva fosfori (R2 = 0,842) ja saadaoleva kaaliumi potentsiaaliga, mis tavaliselt peegeldab redox.90 potentsiaali redox.90 võrra. mõningaid mulla füüsikalisi ja keemilisi omadusi ning mõjutab seejärel mitmeid mulla omadusi.Seetõttu on see oluline tegur mulla toitainete muundumise suuna määramisel67.Erinevad redoksomadused võivad põhjustada toitumistegurite erinevat olekut ja kättesaadavust.Seetõttu on redokspotentsiaalil oluline korrelatsioon saadaoleva lämmastiku, saadaoleva fosfori ja kaaliumiga.
Lisaks metalli omadustele on korrosioonipotentsiaal seotud ka pinnase omadustega. Korrosioonipotentsiaal oli oluliselt negatiivses korrelatsioonis orgaanilise ainega, mis näitab, et orgaaniline aine avaldas märkimisväärset mõju korrosioonipotentsiaalile. Lisaks oli orgaaniline aine oluliselt negatiivses korrelatsioonis ka potentsiaalse gradiendi (SN) (R2=-0,713) ja sulfaadiioonide (R2=-0,671) sulfaadi gradiendi ja SN-i sisaldusega. re oli oluline negatiivne korrelatsioon mulla pH ja saadaoleva kaaliumi vahel (R2 = -0,728).
Kättesaadav lämmastik oli oluliselt negatiivses korrelatsioonis kogu lahustuvate soolade ja kloriidioonidega ning saadaolev fosfor ja saadaolev kaalium olid oluliselt positiivses korrelatsioonis kogu lahustuvate soolade ja kloriidioonidega. See näitas, et saadaolev toitainete sisaldus mõjutas oluliselt lahustuvate soolade ja kloriidiioonide koguhulka pinnases ning pinnases leiduvad anioonid ei soodustanud oluliselt saadaolevate toitainete akumuleerumist ega soodustanud negatiivselt akumulatsiooni. sulfaadi ioonid ja korreleeruvad oluliselt vesinikkarbonaadiga, mis näitab, et üldlämmastik mõjutas sulfaadi ja vesinikkarbonaadi sisaldust. Taimed vajavad vähe sulfaadiioonide ja vesinikkarbonaadi ioonide järele, mistõttu on enamik neist vabad pinnases või imenduvad mulla kolloididesse.Bikarbonaadi ioonid soodustavad mullas olevate trogeenide akumuleerumist, lämmastiku akumuleerumist ja kättesaadavust. Eelkõige on mullas oleva lämmastiku ja huumuse sisalduse nõuetekohane suurendamine kasulik mulla söövitamise vähendamiseks.
Muld on keeruka koostise ja omadustega süsteem.Pinnase söövitav toime on paljude tegurite sünergilise toime tulemus.Seetõttu kasutatakse pinnase korrosiooni hindamiseks üldiselt kõikehõlmavat hindamismeetodit. Viidates “Geotehnilise inseneri uurimise koodeksile” (GB50021-94) ja Hiina pinnase korrosioonikatsete võrgustiku katsemeetoditele, saab pinnase korrosiooniastet igakülgselt hinnata järgmiste standardite kohaselt: (1) hinnang on nõrk korrosioon, mõõdukas korrosioon, kui korrosioon on nõrk või korrosioon on nõrk;(2) tugeva korrosiooni puudumisel hinnatakse seda mõõdukaks korrosiooniks;(3) kui tugeva korrosiooniga kohta on üks või kaks, hinnatakse seda tugevaks korrosiooniks;(4) kui tugeva korrosiooniga kohtasid on kolm või enam, hinnatakse seda tugeva korrosiooni korral tugevaks korrosiooniks.
Pinnase vastupidavuse, redokspotentsiaali, veesisalduse, soolasisalduse, pH väärtuse ning Cl- ja SO42-sisalduse järgi hinnati põhjalikult erinevate nõlvade pinnaseproovide korrosiooniastmeid. Uurimistulemused näitavad, et kõikide nõlvade pinnased on väga söövitavad.
Korrosioonipotentsiaal on oluline nõlvakaitsevõrgu korrosiooni mõjutav tegur.Kõik kolme nõlva korrosioonipotentsiaalid on madalamad kui -200 mv, mis avaldab kõige suuremat mõju ülesmäge metallvõrgu korrosioonile. Potentsiaaligradienti saab kasutada pinnases tekkiva hulkvoolu suuruse hindamiseks. Hajuvool on oluline tegur, mis mõjutab metallist kallakuid ja eriti tõusu keskmiste nõlvade korrosiooni. ülemiste, keskmiste ja alumiste nõlvade muldade sisaldus oli üle 500 mg/kg ning korrosiooniefekt nõlvade kaitsevõrgule oli mõõdukas. Pinnase veesisaldus on oluline tegur, mis mõjutab metallvõrkude korrosiooni kesk- ja laskumisnõlvadel ning omab suuremat mõju nõlvade kaitsevõrkude korrosioonile. Toitained on seal kõige kiiremas kasvus mullas, taimedes on kõige sagedasem mikroobikasv. .
Uuringud näitavad, et korrosioonipotentsiaal, potentsiaalne gradient, lahustuvate soolade kogusisaldus ja veesisaldus on peamised tegurid, mis mõjutavad pinnase korrosiooni kolmel nõlval ning pinnase söövitavus on hinnatud tugevaks. Nõlvade kaitsevõrgu korrosioon on kõige tõsisem keskmisel nõlval, mis annab võrdlusaluse raudtee nõlvade kaitsevõrgu korrosioonivastase disaini jaoks. stabiliseerida kallet.
Kuidas seda artiklit tsiteerida: Chen, J. jt. Pinnase koostise ja elektrokeemia mõju Hiina raudteeliini mööda kivinõlvade võrgu korrosioonile.teadus.Rep.5, 14939;doi: 10.1038/srep14939 (2015).
Lin, YL & Yang, GL Raudtee aluspõhja nõlvade dünaamilised omadused maavärina ergastamisel.looduskatastroof.69, 219–235 (2013).
Sui Wang, J. jt. Sichuani provintsi Wenchuani maavärinast kannatada saanud piirkonna maanteede tüüpiliste maavärinakahjustuste analüüs[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1250–1260 (2009).
Weilin, Z., Zhenyu, L. & Jinsong, J. Maanteesildade seismiliste kahjustuste analüüs ja vastumeetmed Wenchuani maavärinas.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering.28, 1377–1387 (2009).
Lin, CW, Liu, SH, Lee, SY & Liu, CC Chichi maavärina mõju maalihketele, mis on põhjustatud järgnevatest vihmasadudest Taiwani keskosas. Engineering Geology.86, 87–101 (2006).
Koi, T. et al.Maavärinast põhjustatud maalihkete pikaajaline mõju setete tekkele mäestiku vesikonnas: Tanzawa piirkond, Jaapan.geomorphology.101, 692–702 (2008).
Hongshuai, L., Jingshan, B. & Dedong, L. Geotehniliste nõlvade seismilise stabiilsuse analüüsi uuringute ülevaade.Earthquake Engineering and Engineering Vibration.25, 164–171 (2005).
Yue Ping, Sichuani Wenchuani maavärina põhjustatud geoloogiliste ohtude uurimine.Journal of Engineering Geology 4, 7–12 (2008).
Ali, F. Nõlvade kaitse taimestikuga: mõnede troopiliste taimede juurmehaanika. International Journal of Physical Sciences.5, 496–506 (2010).
Takyu, M., Aiba, SI & Kitayama, K. Topograafilised mõjud troopilistele madala mägimetsadele erinevates geoloogilistes tingimustes Mount Kinabalu, Borneo. Plant Ecology.159, 35–49 (2002).
Stokes, A. et al. Ideaalsed taimejuure omadused looduslike ja tehislike nõlvade kaitsmiseks maalihete eest. Plants and Soils, 324, 1-30 (2009).
De Baets, S., Poesen, J., Gyssels, G. & Knapen, A. Rohujuurte mõju pinnase pinnase erodeerumisele kontsentreeritud voolamise ajal. Geomorphology 76, 54–67 (2006).