Визначення швидкості корозії металевих тонкоплівкових матриць під впливом сульфатвідновлювальних бактерій
Визначена швидкість біокорозії за дії сульфатвідновлювальних бактерій (СВБ) Kiev-10 та Kiev-45, а також розчину Постгейт двома незалежними способами: по вимірюванню електроопору та оптичного коефіцієнта відбивання плівкових матриць маловуглецевої сталі ВСт3Сп. Показано, що швидкість корозії має вели...
Gespeichert in:
| Datum: | 2008 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем матеріалознавства імені І.М. Францевича НАН України
2008
|
| Schriftenreihe: | Современные проблемы физического материаловедения |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28640 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Визначення швидкості корозії металевих тонкоплівкових матриць під впливом сульфатвідновлювальних бактерій / А.Ф. Андреєва, А.М. Касумов, Л.М. Пуріш, Д.Р. Абдуліна // Современные проблемы физического материаловедения: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2008. — Вип. 17. — С. 155-162. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-28640 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-286402025-02-09T22:05:47Z Визначення швидкості корозії металевих тонкоплівкових матриць під впливом сульфатвідновлювальних бактерій Андреєва, А.Ф. Касумов, А.М. Пуріш, Л.М. Абдуліна, Д.Р. Визначена швидкість біокорозії за дії сульфатвідновлювальних бактерій (СВБ) Kiev-10 та Kiev-45, а також розчину Постгейт двома незалежними способами: по вимірюванню електроопору та оптичного коефіцієнта відбивання плівкових матриць маловуглецевої сталі ВСт3Сп. Показано, що швидкість корозії має величину 10-7 г·см2/хв. В стаціонарних умовах швидкість корозії у штамі Kiev-10 майже у 2,5 рази вище, ніж у штамі Kiev-45. Встановлений механизм взаємодії СВБ як з Fe, так і з оксидом заліза Fe3O4. Взаємодія СВБ з тонкоплівковою сталевою матрицею призводить до змін у складі та структурі цих плівок. 2008 Article Визначення швидкості корозії металевих тонкоплівкових матриць під впливом сульфатвідновлювальних бактерій / А.Ф. Андреєва, А.М. Касумов, Л.М. Пуріш, Д.Р. Абдуліна // Современные проблемы физического материаловедения: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2008. — Вип. 17. — С. 155-162. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. XXXX-0073 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28640 579.66 uk Современные проблемы физического материаловедения application/pdf Інститут проблем матеріалознавства імені І.М. Францевича НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
Визначена швидкість біокорозії за дії сульфатвідновлювальних бактерій (СВБ) Kiev-10 та Kiev-45, а також розчину Постгейт двома незалежними способами: по вимірюванню електроопору та оптичного коефіцієнта відбивання плівкових матриць маловуглецевої сталі ВСт3Сп. Показано, що швидкість корозії має величину 10-7 г·см2/хв. В стаціонарних умовах швидкість корозії у штамі Kiev-10 майже у 2,5 рази вище, ніж у штамі Kiev-45. Встановлений механизм взаємодії СВБ як з Fe, так і з оксидом заліза Fe3O4. Взаємодія СВБ з тонкоплівковою сталевою матрицею призводить до змін у складі та структурі цих плівок. |
| format |
Article |
| author |
Андреєва, А.Ф. Касумов, А.М. Пуріш, Л.М. Абдуліна, Д.Р. |
| spellingShingle |
Андреєва, А.Ф. Касумов, А.М. Пуріш, Л.М. Абдуліна, Д.Р. Визначення швидкості корозії металевих тонкоплівкових матриць під впливом сульфатвідновлювальних бактерій Современные проблемы физического материаловедения |
| author_facet |
Андреєва, А.Ф. Касумов, А.М. Пуріш, Л.М. Абдуліна, Д.Р. |
| author_sort |
Андреєва, А.Ф. |
| title |
Визначення швидкості корозії металевих тонкоплівкових матриць під впливом сульфатвідновлювальних бактерій |
| title_short |
Визначення швидкості корозії металевих тонкоплівкових матриць під впливом сульфатвідновлювальних бактерій |
| title_full |
Визначення швидкості корозії металевих тонкоплівкових матриць під впливом сульфатвідновлювальних бактерій |
| title_fullStr |
Визначення швидкості корозії металевих тонкоплівкових матриць під впливом сульфатвідновлювальних бактерій |
| title_full_unstemmed |
Визначення швидкості корозії металевих тонкоплівкових матриць під впливом сульфатвідновлювальних бактерій |
| title_sort |
визначення швидкості корозії металевих тонкоплівкових матриць під впливом сульфатвідновлювальних бактерій |
| publisher |
Інститут проблем матеріалознавства імені І.М. Францевича НАН України |
| publishDate |
2008 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/28640 |
| citation_txt |
Визначення швидкості корозії металевих тонкоплівкових матриць під впливом сульфатвідновлювальних бактерій / А.Ф. Андреєва, А.М. Касумов, Л.М. Пуріш, Д.Р. Абдуліна // Современные проблемы физического материаловедения: Сб. научн . тр. — К.: ІПМ НАН України, 2008. — Вип. 17. — С. 155-162. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
| series |
Современные проблемы физического материаловедения |
| work_keys_str_mv |
AT andreêvaaf viznačennâšvidkostíkorozíímetalevihtonkoplívkovihmatricʹpídvplivomsulʹfatvídnovlûvalʹnihbakteríi AT kasumovam viznačennâšvidkostíkorozíímetalevihtonkoplívkovihmatricʹpídvplivomsulʹfatvídnovlûvalʹnihbakteríi AT puríšlm viznačennâšvidkostíkorozíímetalevihtonkoplívkovihmatricʹpídvplivomsulʹfatvídnovlûvalʹnihbakteríi AT abdulínadr viznačennâšvidkostíkorozíímetalevihtonkoplívkovihmatricʹpídvplivomsulʹfatvídnovlûvalʹnihbakteríi |
| first_indexed |
2025-12-01T07:49:17Z |
| last_indexed |
2025-12-01T07:49:17Z |
| _version_ |
1850291370663608320 |
| fulltext |
УДК 579.66
Визначення швидкості корозії металевих
тонкоплівкових матриць під впливом
сульфатвідновлювальних бактерій
А. Ф. Андреєва, А. М. Касумов, Л. М. Пуріш*, Д. Р. Абдуліна*
*Інститут мікробіології та вірусології НАН України
Визначена швидкість біокорозії за дії сульфатвідновлювальних бактерій (СВБ)
Kiev-10 та Kiev-45, а також розчину Постгейт двома незалежними способами: по
вимірюванню електроопору та оптичного коефіцієнта відбивання плівкових
матриць маловуглецевої сталі ВСт3Сп. Показано, що швидкість корозії має
величину 10-7 г·см2/хв. В стаціонарних умовах швидкість корозії у штамі Kiev-10
майже у 2,5 рази вище, ніж у штамі Kiev-45. Встановлений механизм взаємодії
СВБ як з Fe, так і з оксидом заліза Fe3O4. Взаємодія СВБ з тонкоплівковою
сталевою матрицею призводить до змін у складі та структурі цих плівок.
Вступ
Сульфатвідновлювальні бактерії (СВБ) є найбільш активним агентом
біокорозії і можуть брати безпосередню участь в електрохімічному процесі,
що протікає на поверхні сталі, в біоплівці. Основним показником корозії,
який дозволяє оцінити роль різних чинників, що супроводжують даний
процес, є швидкість корозії, яку визначають різними методами: гравіметрич-
ним [1, 2], фотокалориметричним [3], фіксацією змін електричних
властивостей [4] та частоти коливання кварцового вібратора [5] тощо.
Серед методів вимірювання швидкості біокорозії перевагу надають
методу, що заснований на вимірюванні властивостей тонких плівок, які
моделюють поверхню металевих виробів [6]. Напиленням плівок на
поліровані підкладинки вдається створити практично бездефектні поверхні
металу, що включає вплив сторонніх факторів на перебіг корозії. Як відомо,
такими факторами є неоднорідність хімічного складу [7], сульфідні
включення [8], забруднення нафтопродуктами [9]. Штучне же введення у
склад плівки цих елементів дає змогу послідовно вивчити їх вплив на корозію
поверхні металу.
Розробка нових експрес-методів визначення корозійної активності
бактерій та швидкості корозії металу є актуальною для створення методів
протикорозійного захисту. Особливий інтерес представляють тонкі плівки
металу для вивчення початкових стадій біокорозії, коли йде формування
біоплівки на верхніх шарах металу.
Мета роботи ― визначення швидкості корозії тонких плівок
маловуглецевої сталі, виготовлених у зручній для експерименту
конфігурації ― у вигляді металевих тонкоплівкових матриць, за дії різних
за корозійною агресивністю штамів сульфатвідновлювальних бактерій.
Матеріали та методи досліджень
Об’єктами дослідження вибрано тонкі плівки сталі марки ВСт3сп та
сульфатвідновлювальні бактерії, що відрізнялися за агресивністю по відно-
155
© А. Ф. Андреєва, А. М. Касумов, Л. М. Пуріш, Д. Р. Абдуліна, 2008
шенню до сталі. Культури бактерій виділені з різних техногенних ніш.
Штам Kiev-10 (Desulfovibrio sp.) ― з продуктів корозії арматури
залізобетону Дніпрогесу, штам Kiev-45 (Desulfovibrio desulfuricans) ―
з продуктів корозії магістрального газопроводу в Поволжі. Попередніми
дослідженнями визначено, що штам Kiev-10 більш корозійно-активний,
ніж штам Kiev-45 [10].
Бактерії вирощували при 28 оC у рідкому поживному середовищі
Постгейт “В” такого складу (г/л): KH2PO4 ― 0,5; NH4Cl ― 1,0; CaSO4·2H20 ―
1,0; MgSO4·7H2O ― 2,0; лактат кальцію ― 3,5. Безпосередньо перед посівом
вносили 5%-ний розчин дріжджового екстракту, 5%-ний розчин FeSO4 та
розчин мікроелементів. Для підтримання відновлювальних властивостей
середовища використовували 1%-ний розчин Na2S.
Плівки сталі одержували електронно-променевим випаровуванням та
магнетронним розпиленням на мішені. Мішенню слугувала мало-
вуглецева сталь марки ВСтЗсп, яка зазвичай використовується для
виготовлення трубопроводів. Постійність хімічного складу мішені на
підкладинці забезпечувалась безперервністю потоку компонентів сталі, що
випаровувались [11]. Швидкість росту плівок ― 10―20 нм/хв; тиску ―
(1―5)·10-3 Па ― для забезпечення в складі плівок вмісту невеликої
кількості оксиду заліза (до 1%), як це спостерігається в реальних умовах
на поверхні металевих виробів. Як підкладинки використовували
поліроване скло різної конфігурації.
Швидкість корозії визначали за зміною електричного опору та
оптичного відбивання металевих матриць. Вимірювання швидкості
біокорозії за зміною електроопору плівкових матриць сталі проводили
наступним чином. На предметне скло наносили плівку сталі у формі
літери “П”. До кінців цієї плівки припаювали дротові електроди, які
приєднували до чутливого омметру. Cкельця з плівкою поміщали у
скляний бюкс, куди потім заливали культуральну рідину сульфат-
відновлювальних бактерій, щільно закривали гумовою пробкою,
інкубували при температурі 26 оС та вимірювали опір плівки.
За зміною опору плівки розраховували втрату маси зразка m з одиниці
площі поверхні S за одиницю часу t, тобто швидкість корозії:
,3
)(/)(
)(
1
)(
1 0p
HH
00
=
⋅⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−′′
−
−′′′−′
ρ⋅⋅
=
Δ⋅
Δ ∑ ∑
i
k
I
k
I
RRRRtt
hR
tS
m
i i ii , (1)
де t' та t" — час зміни опору плівки; R0 ― вихідний опір усієї плівки; RН —
опір плівки, зануреної в розчин; R', R" — опір всієї плівки у моменти
заміру t' та t" відповідно; h0 ― вихідна товщина плівки; ρ ― щільність
плівки; (Ір)і (І0)і ― відповідно довжина трьох ділянок плівки, які
складають літеру “П”, до та після занурення у розчин; k — ширина тих
самих ділянок плівки.
При визначенні швидкості корозії за зміною відбивання плівку сталі
наносили на внутрішню поверхню полірованої кювети, а зміну відбивання
при корозії плівки контролювали із зовнішньої сторони кювети через її
прозору стінку.
Спектрофотометр забезпечував швидкий запис спектра коефіцієнта
156
відбивання в області хвиль довжиною 333―770 нм за допомогою
приставки з дзеркалами, які розміщені у відділенні кювети. На приставку
відбивання встановлювали поліровану скляну кювету, на внутрішню
сторону дна якої нанесена плівка сталі. Для забезпечення умов
анаеробності кювету щільно закривали притертою кришкою. В кювету
заливали культуральну рідину бактерій, за дії якої плівка сталі на дні
починала кородувати, її товщина зменшувалася і знижувалася
інтенсивність відбитого світла. Інтенсивність відбитого світла фіксували
спектрофотометром за зміною спектра коефіцієнта відбивання плівок сталі.
Для того щоб зміни спектра відбивання сталі були помітні одразу після
початку корозії, товщина плівки обиралась малою (50―100 нм), такою,
щоб плівка була напівпрозорою.
Швидкість біокорозії Δm/ S·Δt розраховували за формулою
),/()()1(// ttКККtSm ′′−′′′−′⋅′−⋅αρ=Δ⋅Δ (2)
де К', К" ― коефіцієнт відбивання у моменти часу t' та t" відповідно; α =
= 177 491 см — коефіцієнт поглинання плівки сталі, який визначений за
спектром пропускання.
Швидкість біокорозії визначали при довжині хвилі λ = 625 нм, для якої
різниця записаних спектрів відбивання була найбільш суттєвою.
Структурно-фазовий аналіз плівок сталі до і після дії
сульфатвідновлювальних бактерій проводили методом електронографії. Для
проведення такого аналізу плівки сталі наносили на підкладинки
монокристалічного NaCl. При розчиненні NaCl у дистильованій воді плівки
сталі випливали та утримувались на поверхні води за рахунок сил
поверхневого натягу, виловлювались на латунну сітку з дрібними
комірками діаметром 20 мкм. Висушену на сіточці плівку сталі
розміщували в електронографі, де знімали електронограми. При
розшифровці здійснювали структурно-фазовий аналіз плівки до початку
корозії. Потім плівку сталі на сіточці поміщали на поверхню культуральної
рідини бактерій у щільно закритому бюксі, де утримували за рахунок сил
поверхневого натягу. При контакті плівки сталі з сульфатвідновлювальними
бактеріями відбувалася корозія. Після експозиції (14 діб) сіточку з плівкою
виймали з бюкса, висушували і проводили зйомку електронограми
зкородованої матриці сталі з біоплівкою, яка на ній утворилась.
Електронно-мікроскопічне дослідження плівки сталі до та після корозії
проводили паралельно на зразках, що підготовлені для електронографічних
досліджень.
Результати та їх обговорення
Результати визначення швидкості корозії сталі за зміною електроопору
представлено на рис. 1, а. Встановлено, що швидкість корозії сталі під
впливом штаму Kiev-10 була вищою, ніж за дії штаму Kiev-45. Поживне
середовище Постгейт “В” (контроль) проявляло незначну корозійну
агресивність ― 1,3·10-7 г/см2·хв, на порядок нижчу, ніж за дії бактерій.
Після 30―40 хв експозиції швидкість корозії плівок за дії штаму
Kiev-10 складала 50·10-7 г/см2·хв, за дії штаму Kiev-45 ― 27·10-7г/см2·хв.
Швидкість корозії сталі за зміною оптичного коефіцієнта відбивання
плівок сталі визначали протягом 20 хв (рис. 1, б). Зниження швидкості
корозії, що спостерігалось у процесі взаємодії розчинів з плівкою сталі,
157
було викликано зменшенням товщини плівки сталі. Найбільша швидкість
а
Рис. 1. Швидкість корозії плівки сталі, що визначена за
зміною електроопору (а) та оптичного коефіцієнта
відбивання (б): 1 ― штам Kiev-10; 2 ― штам Kiev-45; 3 ―
середовище Постгейт “В” (контроль).
корозії відмічена у початковій стадії експозиції. На цій стадії зміна
швидкості корозії близька до експоненціальної. На стадії усталеного
процесу швидкість корозії сталі під впливом штаму Kiev-10 була вищою,
ніж за дії штаму Kiev-45.
Отже, швидкість біокорозії, що одержана на плівках сталі двома
незалежними методами: за зміною електроопору та коефіцієнта
відбивання, має однаковий порядок величини ― 10-7 г/см2·хв. Показано
також, що в стаціонарних умовах проходження процесу біокорозії
швидкість втрати маси поверхнею сталі за дії корозійно-агресивного
штаму бактерій Kiev-10 в 2―2,5 рази вище, ніж за дії штаму Kiev-45.
Структурні зміни, що відбувалися у плівковій матриці під впливом
СВБ, фіксували електронографічним та електронно-променевим методами.
На рис. 2 представлена штрих-діаграма ліній розсіювання, що одержана з
електронограм плівок сталі до та після 30-хвилинної експозиції при
кімнатній температурі у культуральних рідинах штамів Kiev-10 та
Kiev-45, а також у середовищі Постгейт “В” (контроль).
Структурно-фазовий аналіз плівок сталі показує, що плівки сталі, які
не піддавалися біокорозії, складалися з двох фаз: кубічного α-Fe
просторової групи Im3m―Oh
9 та кубічного магнетиту Fe3O4. За дії
сульфатвідновлювальних бактерій та середовища Постгейт “В” на
електронограмах спостерігається зменшення інтенсивності і навіть
зникнення деяких ліній розсіювання, що вказує на зменшення вмісту
певної речовини в плівці. Зникнення ліній відбувається тільки у фазі
б
Ш
ви
дк
іс
ть
к
ор
оз
ії,
·1
0-7
г
/с
м
2 ·х
в 1
2
3
Час експозиції t, хв
∆m
/S
∆t
, г
/с
м
2 ·х
в
t, хв
158
Fe3O4, причому найбільша кількість ліній оксиду зникає за дії середовища
а). склад плівки до біокорозії
Fe
Fe3O4
Fe3O4
Fe
Fe
Fe3O4
Fe3O4
Fe3O4Fe
0
20
40
60
80
100
120
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
d, A
Ін
те
нс
ив
ні
ст
ь
I,%
Ін
те
нс
ив
ні
ст
ь
I,
%
а
г). за дії контролю
0
20
40
60
80
100
120
0
d, нм
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
Ін
те
нс
ив
ні
ст
ь
I,
%
б
d, нм
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
Ін
те
нс
ив
ні
ст
ь
I,
%
в
0,5 1 1,5 2 2,5 3
d, A
Ін
те
нс
ив
ні
ст
ь
I,
%
Рис. 2. Штрих-діаграма ліній електронно-променевого
розсіювання плівок сталі до біокорозії (а) та після 30-хвилинної
експозиції при кімнатній температурі в штамах Kiev-10 (б),
Kiev-45 (в) та у середовищі Постгейта “В” (контроль) (г).
Постгейт “В” (лінії Fe3O4 з d = 0,1122; 0,1050; 0,09632 нм) та бактерій
штаму Kiev-45 (лінії Fe3O4 з d = 0,1328; 0,1050; 0,09623 нм), а найменша
d, нм
d, нм
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
Ін
те
нс
ив
ні
ст
ь
I,
%
г
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
159
кількість ― за дії бактерій штаму Kiev-10 (лінія d = 0,09632 нм). Це вказує
на різницю у хімічній взаємодії різних за агресивністю штамів
сульфатвідновлювальних бактерій: більш корозійно-агресивний штам
Kiev-10 інтенсивніше взаємодіє з фазою Fe, ніж з Fe3O4, а менш
агресивний штам Kiev-45 взаємодіє як з фазою Fe, так і з Fe3O4;
середовище Постгейт “В” взаємодіє подібно штаму Kiev-45: одразу з
обома фазами Fe і Fe3O4.
Крім зменшення інтенсивності ліній фаз, які складають плівку сталі, за
дії сульфатвідновлювальних бактерій спостерігається зсув деяких ліній,
тобто зміна міжплощинних відстаней кристалічної структури. Так, для
найбільш інтенсивної лінії розсіювання Fe (d = 0,2027 нм) за дії
сульфатвідновлювальних бактерій проходить значний зсув і стала кубічної
ґратки Fe розтягується під впливом штаму Kiev-10 на 0,0039 нм, штаму
Kiev-45 ― на 0,0048 нм і середовища Постгейт “В” ― на 0,0036 нм. В той
самий час для другої сильної лінії (d = 0,1170 нм) зсув не спостерігається і
стала ґратки не змінюється. Звідси випливає, що в процесі біокорозії не
тільки зменшується маса фаз, що складають плівки, але й
трансформується кристалічна структура цих фаз. Така зміна може
проходити або при вилуговуванні якоїсь складової плівки, наприклад
Fe3O4, та утворенні пустот, або за рахунок дії складових продуктів
метаболізму (епітаксіальна дія), наприклад FeS та Fe(OH)3.
При біокорозії плівок сталі виникнення нових ліній, які відповідають
продуктам метаболізму, не спостерігалось. Це свідчить про те, що ці
продукти або розчиняються у воді (а це для FeS та Fe(OH)3 неможливо),
або знаходяться в аморфному стані.
Електронно-мікроскопічний метод на просвітлення не дозволив чітко
виявити продукти метаболізму. У повністю зкородованих за 14 днів
плівках сталі були помітні продукти метаболізму у вигляді згустків
кулястої форми, що не мають прямокутних меж, які властиві
кристалічному стану. Це підтверджує їх аморфний стан. Оскільки в
аморфному стані зберігається ближній порядок кристалічної ґратки, амор-
фізовані продукти метаболізму СВБ можуть впливати на кристалічну
гратку плівки сталі і спричиняти зміни у її складі.
Ймовірно, що відмінності у швидкості корозії та хімічної взаємодії з
поверхнею сталевої плівки, які виявлені при структурно-фазовому аналізі
різних за корозійною агресивністю сульфатвідновлювальних бактерй,
можна пояснити, виходячи з теорії анаеробної корозії. Як відмічено в
роботі [12], корозія заліза за дії сульфатвідновлювальних бактерій
спричинена головним чином відновленням сульфатів за реакцією
4Fe + SО4
-2 + Н2О → FeS + 3Fe(OH)3 + 2(ОН)-.
Згідно з даними нашого структурно-фазового аналізу, така реакція
властива в основному бактеріям штаму Kiev-10, що взаємодіяли з фазою
Fe і слабо реагували з Fe3O4. В той же час клітини штаму Kiev-45
інтенсивно взаємодіяли з Fe3O4, у цьому випадку реакція відновлення
сульфатів повинна йти з виділенням газоподібного кисню:
4Fe3О4 + SО4
-2 + Н2О → FeS + 3Fe(OH)3 + 2О2.
Вибіркова дія сульфатвідновлювальних бактерій на фазовий склад
плівок сталі, як видно, є причиною кристалографічних змін, що
160
спостерігаються в їх структурі. Більш активна взаємодія бактерій штаму
Kiev-45 з Fe3O4 повинна приводити до більшого вилуговування заліза з
кристалічної ґратки та до більш сильного її спотворення, ніж за дії штаму
Kiev-10. Це і спостерігається: штам Kiev-45 (Δа = 0,0048 нм) значно
перевищує таку зміну за впливу бактерій штаму Kiev-10 (Δа = 0,0039 нм).
Епітаксіальний вплив продуктів метаболізму на кристалічну гратку
плівок менш ймовірний, ніж вплив вилуговування, оскільки у випадку
проходження реакції з виділенням кисню цих продуктів стає менше, тому
їх вплив повинен зменшуватись. Вплив вилуговування у даному випадку
є більш характерний за дії поживного середовища Постгейт “В”, складові
якого викликали зміни у структурному складі плівок сталі. За дії на
плівки сталі сульфатвідновлювальних бактерій в незначній кількості було
виявлено лише Fe(OH)3.
Відомо, що, розвиваючись у біоплівці на поверхні сталі, сульфат-
відновлювальні бактерії синтезують екзополімерні сполуки, такі як
екзополісахариди, білки, ліпіди та інші, що у водній системі формують на
поверхні слизовий шар, який є аморфним за своєю структурою. Саме ці
бактеріальні екзополімери можуть діяти як матриця для приєднання
кристалів акагеніту (β-FeOOH), тобто окисненого заліза. Результатом
контакту екзополімеру та окисненого заліза є ймовірно зв’язування іонів
заліза карбоксильними групами на полімері та перешкоджання їх переходу
у кристалічний стан. Вони залишаються у зв’язаному аморфізованому
стані. Це підтверджується даними структурно-фазового аналізу: на
поверхні плівок помічено аморфні скупчення некристалічної будови.
Висновки
Встановлено початкові етапи взаємодії СВБ з тонкоплівковими
сталевими матрицями. Показано, що швидкість корозії плівкових матриць
складає 10-7 г/см2·хв. У стаціонарних умовах швидкість корозії у штамі
Kiev-10 майже у 2,5 рази вище, ніж у штамі Kiev-45.
Визначено, що штам Kiev-10 взаємодіє з фазою Fe, зменшуючи її вміст
у сталевій плівці, але мало впливає на фазу оксиду заліза. Бактерії штаму
Kiev-45 взаємодіють як з Fe, так і з оксидом заліза Fe3O4, які входять до
складу сталі. Аналогічна дія на плівку сталі помічена й для середовища
Постгейт “В”. Взаємодія СВБ з тонкоплівковою сталевою матрицею
призводить до змін у складі та структурі цих плівок.
Отже, запропоновані нові методи можуть бути використані для
визначення швидкості корозії сталі.
1. Азизов Р. Э. Кинетические закономерности формирования коррозионно-
активных биопленок и подходы к их элиминированию: Автореф. дис. ... канд
хим. наук. ― М.: МГУ, 2007. ― 24 с.
2. Сetin D., Bilgis S., Donmer G. Biocorrosion of low alloy steel by
Desulfotomaculum sp. and effect of biocides on corrosion control // ISIJ Internat. ―
2007. ― 47, No. 7. ― Р. 1023―1028.
3. Калугина С. А., Кобаненко И. В., Малыгин А. В., Малыгин В. В. Роль
температуры и термогальванических эффектов в коррозии железа и кадмия в
кислом сульфатном электролите // Вестник ВГУ. Серия химия, биология. ―
2001. ― № 2. ― С. 45―48.
161
4. Maranda E., Bethencourt M., Botana F. I. et al. Ollivier biocorrosion of carbon
steel alloy by an hydrogenotrophic sulfate-reducsng bacterium. Desulfovibrio
cappillatus isolated from a Mexican oil field separator // Corrosion Science. ―
2006. ― 48, issue 9. ― Р. 2417―2431.
5. Ben Zagha S., Crusset D., Mabille I. et al. Corrosion of iron: a stady for radioactive
waste canisters // J. of Nuclear Materials. ― 2007. ― 362. ― Р. 485―492.
6. Козлова И. А., Коптева Ж. П., Занина В. В. и др. Новий підхід до вивчення
мікробно індукованої корозії // Фіз.-хім. механіка матеріалів. ― 2000. ―
2, № 1. ― С. 626―629.
7. Зайцева О. В., Кленова Н. А., Бородина О. И. и др. Разработка комплексной
методики исследования биопленки, включающей биохимические и
микробиологические методы исследования и высокоразрешающую
растровую электронную микроскопию // Вестник Самарского ГУ,
естественно-научная серия. ― 2006. ― № 7 (47). ― С. 60―65.
8. Beech I. B., Sunner I. Biocorrosion: towards understanding interaction between
biofilms and metals // Curent Opinion in Biotecnology. ― 2004. ― Р. 181―186.
9. Cetin D., Bilgis S., Donmer G. Determination of biocorrosion of low alloy steel by
sulfate reducing desulfotomaculum sp. isolfted from crude oil field // Materials
and Corrosion. ― 2007. ― 58, issue 11. ― Р. 841―847.
10. Асауленко Л. Г., Пуріш Л. М., Козлова І. П. Етапи формування біоплівки
сульфатвідновлювальними бактеріями // Микробиол. журн. ― 2004. ― 66,
№ 3. ― С. 72―79.
11. Майсел Л., Гленг Р. Технология тонких пленок. ― М.: Сов. радио, 1977. ―
662 с.
12. Металлы и металлоконструкции // НПО “Балтсинтез”. ― 2006. ― 5. ―
http:// biocides.ru/page 783242.
162
http://biocides.ru/page%20783242
|