海底沉积物腐蚀环境的分析介绍

海底沉积物与海水的区别在于海底沉积物是固、液两相组成的非均匀体系；海水则为液相均匀系。海底沉积物和陆地土壤相比，相同之处都为多项非均相体系；不同之处是前者为固液两相组成的非均匀体系，后者为气、液、固三相组成的非均匀体系。海底沉积物腐蚀实际是海水封闭下被海水浸渍的土壤腐蚀，是土壤腐蚀的特殊形式，同时也可以看作是介于海水腐蚀与土壤腐蚀之间的特殊形式。影响海底沉积物的腐蚀因子繁多，大体上可分为三类：物理因素（海底流、海底沉积物类型、电阻率、温度等）、化学因素（Eh、pH、重金属离子含量、有机物含量等）和生物因子（微生物种类和含量等）。而海底沉积物的腐蚀研究一般与海洋工程地质结合进行，采集海底沉积物样品进行腐蚀因子测试等。

对于海底沉积物环境来说，由于海水运动引起的海底沉积物运动，在海底海水流动区（如底层流等）会由于含沙海流的运动引起海底构筑物的磨蚀。此外，海底沉积物的类型是影响腐蚀的另一个重要因素，在水/土界面会形成一种典型的氧浓差腐蚀电池，而这个界面又是变化的，因而此处会造成工程材料（尤其是钢质结构物）的严重局部腐蚀。海底沉积物的类型不同、埋设深度不同、海域不同，对同一工程材料的腐蚀过程是不同的，但从整体来看，由于海水交换困难，海底沉积物常常是处于缺氧状态下的腐蚀，氧去极化的阴极过程不是主要的。一般来说，沉积物粒径越大（如砾石、粗砂等），海水易于渗透，电阻率低，利于电极反应的传质过程，则该类性沉积物腐蚀性强；反之，沉积物粒径越小（如黏土），海水渗透较难，电阻率高，不利于传质过程，则这类沉积物腐蚀性弱。沉积物中温度对腐蚀速率的影响，可能主要是通过对生物活动的影响以及对阴极扩散和电化学反应的离子化过程的影响而间接影响到材料的腐蚀速率。

海底沉积物的腐蚀环境中，氧的作用甚小，因为渗透进入海底沉积物中的海水难于进行水交换，仅是溶解于海水中的溶解氧，但是与此同时，在厌氧菌活跃的海底沉积物中腐蚀性则大大增强，且由于海底沉积物的不均匀性，对整体海底金属结构物则可产生多种多样的腐蚀电偶，而对于涂料和高分子工程材料（如海底光缆的聚乙烯护套等）来说，在这类海底沉积物环境中由于微生物作用会一起分解、粉化等，会促进有机材料的老化。

沉积物的酸碱度（pH值）、氧化还原电位（Eh）等作为沉积物的特性参数，是决定沉积物腐蚀环境的主要因素，其中pH值直接决定了沉积物和间隙水中元素的存在形式，从而对工程材料在沉积物中的腐蚀行为起到了重要的控制作用，而Eh则直接决定沉积物的氧化还原环境。所以，pH值、Eh与沉积物及间隙水的腐蚀环境密切相关，一般，pH值低，Eh小，则趋于还原性环境，反之则趋于氧化性环境。(www.xing528.com)

研究海底沉积物的腐蚀性，不可避免地需要重视对硫酸盐还原菌（SRB）在海底沉积物中腐蚀作用的研究。因为硫酸盐还原菌（SRB）使沉积物中硫酸根离子（SO₄^2-）还原为腐蚀活性很强的硫离子（S^2-），硫离子与铁反应生成硫化铁，附着于钢表面，使附着部位的电位变正，加速阳极区的腐蚀，所以当硫酸盐还原菌（SRB）较多时，易引起局部腐蚀或者孔蚀。

海洋腐蚀其实是污损和腐蚀两个过程共同作用的结果，当海工设施浸入海水中，即会同时受到这两个过程的共同作用。污损生物是附着生物中的一类，是指对海洋工程设施能造成不良影响的一类附着生物。一般海底光缆所处深度不同，污损生物的种类和数量也不同，通常在大洋深处附着量少，港湾和浅海附着量较多。污损生物可侵蚀海底光缆的保护层，降低其使用寿命。