专题序言

近年来,随着我国经济的高速发展,地下基础设施日益增多,到 2025 年,我国油气管网规模将由现在的 16 万公里增加到 24 万公里;珠 三角水资源配置工程、广州北江引水工程等重大输水隧洞工程开工建 设。同时,特高压输电线路、电气化铁路、城市地铁网建设迅速发展, 这些设施对地下管道的杂散电流干扰问题越来越普遍,金属材料土壤服 役环境日趋复杂和严酷。此外,土壤是由固液气构成的多相、多孔复杂 电解质体系,金属材料在土壤中的腐蚀行为和规律远比大气腐蚀复杂。 地下重要基础设施的快速建设,对研究金属材料复杂土壤环境腐蚀行 为、规律和损伤机制,探索土壤腐蚀的评价预测和控制技术提出了新的 需求。 国内近年来围绕油气管道、隧洞结构、输电线路接地极等地下重要 基础设施服役过程中涉及的土壤腐蚀问题,针对不同土壤类型开展了大 量的研究工作,特别是在杂散电流干扰、应力、微生物等多因素作用下 金属材料的腐蚀规律、机理研究及防护技术等方面取得了较显著成果。 在《装备环境工程》编辑部的倡导和策划下,本期选取“金属材料土 壤腐蚀及控制技术”为专题,着眼于油气管线等基础设施的土壤环境腐 蚀典型问题,重点报道我国土壤腐蚀及防护技术领域的最新研究成果, 反映此研究领域的一些热点问题与发展动态,以期为我国材料腐蚀防护 等相关技术人员提供一个交流平台,刊登的 7 篇论文具有较为重要的参 考和工程应用价值。 本期专题在征文、约稿和评审过程中,得到了国内同行们的积极响 应和大力支持,在此对各位同行表示诚挚的谢意。     

土壤中的微生物腐蚀研究进展

概括介绍了土壤微生物腐蚀及其影响因素,并以硫酸盐还原菌为例,介绍了土壤微生物的腐蚀机理,对目前所有关于土壤的微生物腐蚀的研究进行了综述,分析了土壤中微生物腐蚀的研究趋势。     

线缆制品及其材料苏打盐土壤自然埋藏试验

将线缆制品及其材料自然埋藏于大庆苏打盐土中,周期性测量土壤环境的相关数据,研究试件腐蚀变化规律及原因。结果表明,各种线缆外护套的性能没有明显劣化;铅的腐蚀程度为中等,涂漆钢带的腐蚀程度较重,铝的腐蚀程度严重(发生穿孔)。金属严重腐蚀的主要原因是苏打盐土的pH值高达10,以及电阻率很低、土壤微生物含量较高。     

典型舰船用金属材料腐蚀与防护研究进展

针对舰船用金属材料在复杂海洋环境下存在的腐蚀问题,概述了舰船用金属材料腐蚀与防护的相关研究进展。介绍了合金钢、铜合金、钛合金和铝合金这些典型舰船用金属材料的常用类型和使用场所,阐述了舰船用金属材料所处不同海洋区带内的腐蚀环境特征,以及点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、微生物腐蚀和应力腐蚀开裂等舰船用金属材料常发生的腐蚀类型。综述了目前对舰船用金属材料腐蚀防护采取的措施,重点关注了表面涂镀层和改性技术的研究进展。最后,提出了舰船用金属材料腐蚀防护未来的研究方向,需从加强腐蚀机理研究、建立腐蚀数据库和发展新型表面腐蚀防护技术3方面入手。     

土壤中微生物及其环境效益的浅析

关于土壤微生物活性,已经成为目前土壤方面研究的热点问题。有些学者曾经对微生物在土壤环境中的作用表示怀疑,他们过分强调物理化学作用在土壤形成和土壤环境效应中的作用,而忽视微生物的研究。随着土壤学研究的深入,关于土壤成因、土壤生产力和环境现象已经越来越复杂,单纯依靠物理和化学的知识已经无法解释某些复杂的实验现象,现在必须依靠微生物来解释某些现象。本文将对土壤微生物在土壤研究中的作用进行简述,同时分析土壤环境变化对微生物数量和活性的影响,并简述一些微生物研究的进展。     

金属材料的微生物腐蚀与防护研究进展

探讨了金属材料在微生物作用过程中的腐蚀与防护。通过在实验室内构建微生物环境来模拟自然状态下金属材料的腐蚀行为。回溯了微生物腐蚀的研究历史,结合近年来的研究进展,重点阐述了生物膜在金属腐蚀过程中的特性,并针对滨海工业用循环冷却水系统中金属材料的MIC,介绍了相关的防腐蚀技术并展望了未来的发展趋势。自然海水中,微生物倾向于附着在材料表面形成生物膜,它在金属/溶液界面扮演着双重角色。金属的微生物腐蚀通常由多种微生物协同作用,具有复杂的作用机制,应该综合运用各种物理、化学手段,尤其是防护性涂层方法才能达到控制腐蚀的目的。     

码头钢结构的微生物腐蚀及其防护

以码头为对象,阐述了码头的常见结构形式和钢结构在码头建设中的应用现状,分析了港口码头的微生物腐蚀研究现状、典型的腐蚀微生物种类和微生物代谢对金属材料的影响,论述了码头的微生物腐蚀防控方法。由于微生物腐蚀的破坏性强、发生隐蔽,确定和监测微生物腐蚀的发生是目前的一大技术难题,文中评述了现有的微生物腐蚀监检测技术,并展望了微生物腐蚀检测技术的发展方向。     

通信用塑料管材土壤埋藏试验研究

目的研究通信用塑料管材在土壤中对光缆保护的长期可靠性。方法将各种通信用塑料管材在拉萨、格尔木、库尔勒、鹰潭等4个土壤环境比较严酷的试验站进行自然埋藏试验,定期测量土壤环境因素和土壤微生物数据,观察管材外观及力学性能变化规律,分析其与环境条件之间的关系。结果经过长达8年的埋设试验,除部分管材出现变色外,各种通信用塑料管材的主要力学性能保持良好,土壤的理化性质及微生物活动对它们影响不大。结论通信用塑料管材在土壤中能长期有效地保护通信光缆,穿管敷设光缆是可靠的方式。     

汽车镀锌板泥浆附着研究初探

介绍了镀锌板在大气和土壤中的研究结果;简要讨论了镀锌板通常出现的腐蚀形式;分析了镀锌板在泥浆状态中的腐蚀状况.其腐蚀是大气与土壤腐蚀的一个衔接过程,影响因素很多,可控性差.针对汽车板泥浆附着的腐蚀问题,设计了一种简化的研究模型,尝试性地做了一些实验室的研究,提出了几种可行的研究方法.     

管道交流干扰腐蚀风险识别方法研究

目的 提出一种判别交流干扰腐蚀风险的方法。方法 根据现场测试参数、土壤理化性质参数及室内模拟腐蚀试验,运用灰色关联分析和三角模糊层次分析,将长输油气管道沿线土壤环境和沿线阴极保护状态等因素与交流干扰腐蚀相结合,确定影响交流干扰腐蚀各关键因素的贡献权重。结果 参考现行土壤腐蚀性以及交流干扰评价的标准,将土壤腐蚀性、交流干扰电流密度、防腐层破损面积以及运行年限进行综合考虑,建立了一种融合交流干扰及土壤腐蚀性评价的交流干扰腐蚀风险识别方法。结论 通过现场应用,该方法评价结果与管道内检测结果一致。     

拉萨站线缆材料短期试验性能分析

分析了线缆材料在拉萨自然环境试验站中1～2年的短周期试验性能变化。线缆高分子材料在土壤环境中性能变化较小，而在大气环境中力学性能有所下降，HDPE耐环境性能、应力开裂性能下降26％；金属在土壤环境中腐蚀较轻。拉萨大气与土壤自然环境对材料的短期腐蚀（老化）作用比较轻微。     

根分泌物与微生物对污染土壤重金属活性的影响

研究了铜富集植物海州香薷(Elsholtziasplendens)和鸭跖草(Commelinacommunis)根分泌物,以及假单胞菌(P.aeruginosaZD4-3)和白腐真菌(P.Chrysosprim)对污染土壤重金属活性的影响.结果表明,海州香薷和鸭跖草根分泌物对污染土壤中Cu有一定的活化能力,不同处理间差异不大,鸭跖草根分泌物对Cu的活化能力大于海州香薷.不同处理根分泌物中有机酸种类或含量有所差异,但主要以草酸和出峰时间为6.5min左右的未知有机酸为主.假单胞菌对污染土壤Cu、Pb和Zn有很强的活化作用;白腐真菌对Cu、Zn有活化作用,对Pb则表现为固定作用,海州香薷根分泌物降低了供试假单胞菌对重金属的活化效果,但增加了白腐真菌对重金属的活化效果.     

沸石改良土壤的研究进展

沸石因其独特的晶体结构具有较强的离子交换能力和吸附能力,作为良好的土壤改良剂逐步引起了人们的广泛重视。简要综述了沸石对土壤的理化性质、重金属、植物、微生物和酶的影响及其研究进展。     

微生物处理含油污泥主要影响因素研究

污泥含油量和微生物接种量是影响微生物去除土壤中的石油污染物效果、时间和成本的主要因素。以安塞油田地面污泥为样本,在确定污泥物理化学性质的基础上,通过试验给出了不同污泥含油量和不同微生物接种量对降解速率影响的关系曲线,根据试验结论,综合考虑处理周期和成本,确定待处理污泥的含油量上限为8%,最佳微生物接种量为6%。按此条件进行现场施工,经过100 d的降解,污泥含油量降至1%以下,达到国家环保排放标准。     

金属材料在天然河水中的腐蚀电位研究

目的弄清金属材料在天然河水中的腐蚀电位变化规律,获得它们的腐蚀电位序。方法利用自行研制的多通道电位自动采集装置,测试金属材料在武汉长江水中的腐蚀电位。结果获得了24种金属材料在天然河水中的腐蚀电位-时间曲线及腐蚀电位序图谱。结论金属材料在天然河水中初期腐蚀电位变化较快,同种类金属腐蚀电位变化规律基本相同,不同种类的金属材料腐蚀电位变化规律不同;金属材料在天然河水中的稳定腐蚀电位从低到高大致为镁阳极、纯锌、铝合金、铸铁、碳钢、低合金钢、铜合金和不锈钢。     

兰州市南山季节性土壤微生物特征及影响因素

为了探究不同季节和不同植被类型对土壤微生物分布的影响,以兰州市南山不同海拔的两种植被类型为研究对象,采用稀释涂布平板法测定了土壤微生物的季节动态变化特征.结果表明：研究区内细菌数量占微生物总数的96.22%~99.80%,远高于真菌和放线菌数量.土壤微生物类群随季节变化呈现明显差异,其总数整体表现为夏季最高,为89.22×10⁶cfu/g soil,分别是春、秋、冬季的12.02、3.28、2.74倍,其中夏季细菌数量最高,真菌与放线菌数量均在春季达到最大值.人工林样地土壤微生物数量略低于荒坡,环境因子中土壤含水量和有机碳含量高于荒坡.随着海拔的升高,pH值逐渐上升,土壤温度、有机碳与全氮含量逐渐下降,土壤微生物总数则呈现先减少后增加的趋势.相关分析表明,不同季节各微生物类群与环境因子的相关系数各有不同,春季放线菌与有机碳,秋季真菌与有机碳、全氮均呈极显著正相关（P<0.01）.冗余分析表明,环境因子中有机碳与第一物种轴的相关系数最高,为0.520,说明土壤有机碳含量是影响土壤微生物类群分布的主导因素.