Биогенная сульфатредукция как фактор биокоррозии подземных трубопроводов

• Автор: Камаева, Светлана Сергеевна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 193 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1. Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Распространение и активность СВБ в природе

1.2. Микробиологические факторы локальных коррозионных явлений

1.3. Оценка коррозионной агрессивности грунта с учетом

микробиологических факторов

1.4. Выводы литературного обзора

Экспериментальная часть

2. Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты исследований

2.2. Методы нолевых и лабораторных исследований
2.3. Моделирование процессов биокоррозии
Результаты и обсуждение
3. Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Эколог ия сульфатредукции в грунтах трубопроводов
3.2. Распространение и коррозионная агрессивность СВБ в грунтах
3.3. Прогноз биокоррозионной агрессивности, оценка достоверности при
использовании различных критериев
4. Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОЧВЕННОЙ КОРРОЗИИ С УЧАСТИЕМ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
4.1. Результаты моделирования в вегетационных сосудах
4.2. Результаты полигонного моделирования КРН с учетом
микробиологических факторов
4.3. Результаты моделирования биокоррозии в условиях
двухфазных, стабилизированных агаром систем
4.4. ЭХЗ в условиях жидких культур СВБ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные выводы
Список использованной литературы


Микрозональное распределение СВБ доказано для почв рисовых полей, эндоризосферы корней риса, осадков, водной толщи [, , 2, 3]. Кислород и окислительно-восстановительный потенциал сред Традиционно считалось, что гибель при доступе кислорода таких строгих анаэробов, как СВБ, неизбежна за счет нефизиологической реакции окисления, либо в результате создания неподходящих окислительно-восстановительных условий. Указывали около ррт , как летальную для культуры концентрацию. Современные авторы придерживаются точки зрения, согласно которой СВБ в присутствии кислорода, не развиваясь, длительно сохраняют жизнеспособность [], причем не только в условиях жидких культур, но и в течение 2-х часов в микрокаплях распыленной в воздухе среды [3]. В) [8]. В аэрируемых почвах, где поровое пространство заполнено воздухом, существуют частицы почвы диаметром более 3-х мм, где концентрация кислорода не превышает 3x'6 М [2, 3]. Предполагают, что некоторые штаммы Desulfovibrio и Desulfotomaculum растут в средах в условиях кислородно-сульфидного градиента за счет S2 и So. Выживанию СВБ в условиях доступа кислорода способствует наличие у них ферментов каталазы и суперокси-дисмутазы, ликвидирующих токсичные перекиси, возникающие при действии [7]. Лучшее экспериментальное подтверждение нашла та точка зрения, согласно которой кислород оказывает на СВБ не прямое, а опосредованное действие в качестве основного фактора формирования окислительно-восстановительного потенциала среды. При этом содержание в газовой фазе почвы, равное 2,5 %, рассматривают как границу равновесия между процессами окисления/восстановления. Строго анаэробные условия преобладают при концентрациях 0,5 % и менее [], причем 0,3 % в почвенном воздухе не препятствует совместной активности аэробов и анаэробов в почве. В реальных почвенных условиях, особенно при высоком содержании органического вещества, предел толерантности к кислороду значительно выше - до 2,5-5 %. Активность СВБ отмечена и при %-ном содержании в газовой фазе торфяников [1]. Безусловно, в этом случае трудно разделить влияние таких тесно связанных факторов, как пористость или влажность почвы. Так, в опытах [] было показано, что при пористости % ( % влажности от ПВ) рубеж перехода от анаэробных условий к аэробным составляет 5 %, а пористость 6 % ( % от ПВ) сопряжена с устойчивыми анаэробными процессами. Некоторым авторам удалось проследить значительную корреляцию численности СВБ с уровнем окислительно-восстановительного потенциала заливных почв []. В природных водах, почвах и нефтях СВБ повсеместно распространены в условиях широкого - от +5 до - 0 мВ варьирования ОВП [7, , 5, 6, , 8]. Установлено, что чистые культуры СВБ начинают развиваться ниже уровня ОВП -0 или - мВ. Наивысшей скорости роста культура Desulfovibrio vulgaris достигала при Eh 0 мВ и pH 6, в условиях минимального сульфидообразования [8]. Основные потенциалы сульфидообразования для почв связывают с интервалами от +0 до + 0 мВ [, 8, 9]; ниже + 0 мВ [7, 8]; - 0 мВ [1] и даже - 0 мВ [6]. Иногда указывают более широкую границу - от + до - 0 мВ []. При этом полагают, что сульфиды образуются в микрозонах с более низкими значениями Eh и диффундируют в более окисленные зоны. При интенсивном перемешивании почвенных суспензий [6] наблюдали линейную зависимость скорости сульфатредукции от уровня ОВП во всем интервале pH. Минимальные скорости сульфидообразования были отме-чены вблизи термодинамических границ HS /SO4 и S /SO4". Подобная закономерность отмечена и для СВБ илов, причем границы ОВП для разных культур были разными. Установлено, что даже очень тонкие ( мкм) биопленки достаточно снижают ОВП для обеспечения возможности роста анаэробов на колонизируемой поверхности. Экспериментально показано, что величины pH и Eh связаны друг с другом линейно, теоретически на -0,9 мВ при ° С приходится единица pH; в аэрируемых почвах это соотношение равно -0, - 0, мВ/единицу pH; в анаэробных -0, - 0,/единицу pH [3]. Расчетные границы обитания СВБ близки к найденным в природе. В условиях культуры СВБ способны развиваться в границах pH 6. В природе этот интервал шире - 4,2-,5.