bbk 000000

УДК 628.147.23

Чухин В. А., Андрианов А. П.

О возможности идентификации биокоррозии в системах водоснабжения

Аннотация

Изложены результаты анализа литературных данных и собственных обследований стальных водопроводных труб сис­тем холодного и горячего водоснабжения, подверженных внутренней коррозии. Общим фактором для всех обследованных образцов является наличие коррозионных бугорков по внутреннему периметру труб. Изучение бугристых отложений с помощью сканирующей электронной микроскопии позволило выделить в них четыре характерные зоны: подошву, ядро, твердую оболочку и тонкий поверхностный слой. Эти зоны различаются по структуре и химическому составу. Описан механизм электрохимической и микробно-индуцированной коррозии стальных труб. Предполагается, что зона под бугорками состоит из множества коррозионных электрохимических элементов. На внешней границе бугорка коррозия происходит с кислородной деполяризацией, а внутри – с водородной, причем преобладающее влияние на формирование внешнего плотного слоя оказывают потенциалы, возникающие при кислородной поляризации. Приводится гипотеза о механизме роста бугристых отложений и формировании их характерного строения. На основе изучения свойств осадков, взятых из эксплуатируемых трубопроводов с целью восстановления условий их образования, сделано предположение о приоритетном воздействии микробно-индуцированной коррозии на материал труб. Идентификация участия бактерий в коррозионном процессе, помимо прямого наблюдения, может быть сделана на основе обнаружения кристаллических оксидов железа, образующихся на поверхности остатков бактериальных клеток, и их магнетосом. Для окончательного ответа на вопрос о решающей роли бактерий в коррозии металлических трубопроводов требуются дальнейшие исследования.

Ключевые слова

водоснабжение , коррозионные отложения , биопленка , микробно-индуцируемая коррозия , стальные трубы , энергодисперсионный анализ , сканирующая элект­ронная микроскопия

Дальнейший текст доступен по платной подписке.
Авторизуйтесь: введите свой логин/пароль.
Или оформите подписку

Список цитируемой литературы

1. Липович Р. Н., Гоник А. А. и др. Микробиологическая коррозия и методы ее предотвращения: Научно­технический обзор. Серия «Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности». – М., ВНИИОЭНГ, 1977. 49 с.
2. Niquette P., Servais P., Savoir R. Impacts of pipe materials on densities of fixed bacterial biomass in a drinking water distribution system // Water Research. 2000. V. 34. Is. 6. P. 1952–1956.
3. Liu W., Wu H., Wang Z., Ong S. L., Hu J. Y., Ng W. J. Investigation of assimilable organic carbon (AOC) and bacterial regrowth in drinking water distribution system // Water Research. 2002. V. 36, Is. 4. P. 891–898.
4. Lehtola M. J., et al. Pipeline materials modify the effectiveness of disinfectants in drinking water distribution systems // Water Research. 2005. V. 39. Is. 10. P. 1962–1971.
5. wietlik J., Raczyk­Stanisawiak U., Piszora P., Nawrocki J. Corrosion in drinking water pipes: The importance of green rusts // Water Research. 2012. V. 46, Is. 1. P. 1–10.
6. Wang H., Hu C., Hu X., Yang M., Qu J. Effects of disinfectant and biofilm on the corrosion of cast iron pipes in a reclaimed water distribution system // Water Research. 2012. V. 46. Is. 4. P. 1070–1078.
7. Coetser S. E., Cloete T. E. Biofouling and biocorrosion in industrial water systems // Critical Reviews in Mic­robiology. 2005. V. 31. P. 213–232.
8. Hamilton W. A. Sulphate reducing bacteria and anaerobic corrosion // Annual Review of Microbiology. 1985. V. 39. P. 195–217.
9. Акользин П. А. Предупреждение коррозии оборудования технического водо­ и теплоснабжения. – М.: Металлургия, 1988. 95 с.
10. Iverson W. P. Microbial corrosion of metals // Advances in Applied Microbiology. 1987. V. 32. P. 1–36.
11. Доброхотский О. Н., Хомяков Ю. Н., Хомякова Т. И. Эпидемиологическое значение формирования биопленок в технических системах // Научная деятельность. 2008. № 4; 2009. № 1. С. 78–80.
12. Hamilton W. A. Biofilms: Microbial interactions and metabolic activities / Ecology of Microbial Communities. Eds.: Fletcher M., Gray T. R. G., Jones J. G. – Oxford University Press, 1987. P. 361–385.
13. Clarke B. H., Aguilera A. M. Microbiologically influenced corrosion in fire sprinkler systems / Automatic sprinkler systems handbook. 1st edition. – National Fire Protection Association, Quincy, MA, 2007. P. 955–964. http://www.nfpa.org/~/media/Files/forms and premiums/nf13hb07_chs3.pdf (дата обращения 23.04.2015).
14. Ford T., Mitchell R. The ecology of microbial corrosion // Advances in Microbial Ecology. 1990. V. 11. P. 231–262.
15. Lee W., Lewandowski Z., Nielsen P. H., Ha­milton W. A. Role of sulfate­reducing bacteria in corrosion of mild steel: A review // Biofouling. 1995. V. 8. P. 165–194.
16. Ray R. I., Lee J. S., Little B. J., Gerke T. L. The anatomy of tubercles: A corrosion study in a fresh water estuary // Materials and Corrosion. 2010. V. 61. № 12. P. 993–999.
17. Sarin P., Snoeyink V. L., Bebee J., Kriven W. M., Clement J. A. Physico­chemical characteristics of corrosion scales in old iron pipes // Water Research. 2001. V. 35. Is. 12. P. 2961–2969.
18. Sarin P., et al. Iron release from corroded iron pipes in drinking water distribution systems: effect of dissolved oxygen // Water Research. 2004. V. 38. Is. 5. P. 1259–1269.
19. Herro H. M. MIC myths – Does pitting cause MIC? / Presented at Corrosion/98. Houston, TX: NACE, USA. 1998. Paper № 278.
20. Rosli N. R., Choi Y.­S., Young D. Impact of oxygen ingress in CO2 corrosion of mild steel / Presented at Corrosion 2014. March 9–13, 2014. San­Antonio, Texas, USA. Paper № 4299. http://www.corrosioncenter.ohiou.edu/documents/NACE2014/C2014­4299.pdf (дата обращения 23.04.2015).
21. Андрианов А. П., Чухин В. А. Структурные и морфологические особенности коррозии стальных водопроводных труб // Научное обозрение. 2014. № 7. С. 176–180.
22. Андрианов А. П., Бастрыкин Р. И., Чухин В. А. Изучение коррозионных отложений в трубопроводах систем подачи и распределения питьевой воды // Водоснабжение и санитарная техника. 2013. № 7. С. 30–36.
23. Stone D. A., Goldstein R. E. Tubular precipitation and redox gradients on a bubbling template // Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2004. V. 101. № 32. P. 11537–11541. http://www.pnas.org/content/101/32/11537 (дата обращения 23.04.2015).
24. Mandernack K. W., Bazylinski D., Shanks W. C., Bullen T. D. Oxygen and iron isotope studies of magnetite produced by magnetotactic bacteria // Science. 1999. V. 285. P. 1892–1896.
25. Gerke T. L., Maynard J. B., Schoc M. R., Lytle D. L. Physiochemical characterization of five iron tubercles from a single drinking water distribution system: Possible new insights on their formation and growth // Corrosion Science. 2008. V. 50. P. 2030–2039.
26. Komeili A., Li Z., Newman D. K., Jensen G. J. Magnetosomes are cell membrane invaginations organized by the actin­like protein MamK // Science. 2006. V. 311. P. 242–245.
27. Frankel R. B., Bazylinski D. A. Biologically induced mineralization by bacteria // Reviews of Mineralogy and Geochemistry. 2003. V. 54. P. 95–114.
28. Kirschvink J. L., Jones D. S., McFadden B. (editors). Magnetite biomineralization and magnetoreception in organisms: A new biomagnetism. – Edited by New York: Plenum Press, 1985. 678 p.
29. Seth A. D., Edyvean R. G. J. The function of sulfate­reducing bacteria in corrosion of potable water mains // International Biodeterioration & Biodegradation. 2006. V. 58. Is. 3/4. P. 108–111.