Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Влияние микробиологического фактора на экологическую безопасность объектов техносферы

влияние микробиологического фактора на экологическую безопасность объектов техносферы

 

Бетоны подвергаются биогенной сернокислотной агрессии на многих объектах техносферы, контактирующих с газовой средой, которая содержит сероводород и оксид серы (IV). В результате окисления этих соединений тионовыми бактериями образуется главным образом серная кислота, а также ряд продуктов неполного окисления H2S, S0, тиосульфаты, тетратионаты и др. Среди техногенных объектов наиболее активная биогенная сернокислотная агрессия происходит в сетях водоотведения.

Целью комплексных исследований образцов бетона из канализационных трубопроводов и шахт являлся анализ микробиологических трансформаций соединений серы, значимых для контроля активности коррозионного процесса. Получаемые характеристики сопоставляли с динамикой коррозионного процесса, которую количественно отражали значения рН бетона.


В исходном бетоне сера обнаруживается в минимальных концентрациях. В динамике коррозионного процесса концентрация серы в бетоне возрастает по экспоненциальной кривой, причём при рН бетона <5 значительно активнее, чем концентрация органического углерода (рис.). Сера, накапливаемая в бетоне трубопроводов водоотведения в процессе биогенной сернокислотной коррозии, представлена практически только сульфатами. О накоплении сульфата, кальция, гипса двуводного, — главного минерала коррозии — свидетельствуют и данные рентгенструктурного анализа. В процессе коррозии в бетоне стабильно накапливается и безводный сульфосиликат. Концентрация эттрингита в начальный период коррозии повышалась, а при дальнейшем развитии коррозионного процесса и снижении рН бетона до значений < 7,8 уменьшалась. При рН<6.8 эттрингит в образцах бетона не обнаруживался.

 

 

Совсем другую зависимость от рН имеет валовая концентрация соединений несульфатной серы в образцах бетона. Максимальных значений концентрация сера в валентности 0 и -2 достигает при рН около 9, а затем стабильно снижается. Но даже максимальные значения несульфатной серы были на 2 порядка ниже концентрации серы сульфатов в бетоне при тех же значениях рН. Это обусловлено различной устойчивостью соединений серы и их растворимостью при значениях рН, наблюдаемых в бетоне на своде коллекторов, но, главным образом, активностью метаболизма тионовых бактерий, образующих серную кислоту.

При щелочных значениях рН, когда активность жизнедеятельности и плотность ассоциации тионовых бактерий, образующих серную кислоту, еще низкая, сероводород, растворяющийся в конденсатной влаге, не подвергаются глубокому окислению. Он накапливается в бетоне в виде HS2-, а также такого продукта его окисления, как S0, образующегося в бетоне, как абиогенным путем, так и в результате жизнедеятельности ассоциаций тионовых бактерий, окисляющих S2- до S0. При дальнейшем подкислении среды активность метаболизма тионовых бактерий, образующих серную кислоту, чрезвычайно интенсифицируется. Они окисляют восстановленные соединения серы до серной кислоты и при рН < 5 сульфаты подавляюще доминируют среди серосодержащих соединений в химическом составе бетона.

Понижение рН бетона повышает растворимость соединений серы. Концентрация подвижной серы сульфатов повышается в динамике коррозии, причем, особенно активно при рН < 5,0, аналогично динамике общей серы и серы сульфатов. Абсолютная концентрация серы в водных вытяжках в среднем на порядок превышает концентрацию углерода. Необходимо, также отметить, что в динамике коррозии доля растворимых соединений серы в ее общем содержании возрастает. А по соотношению .Sобщ./Cобщ. или Sподвподвижн. Можно идентифицировать коррозионные процессы в бетоне, вызванные развитием ассоциаций тионовых бактерий (табл.).

 

Таблица — Соотношение различных форм серы в бетоне в динамике коррозионного процесса

 

рН

1 2