環(huán)境優(yōu)勢(shì)微生物對(duì)高放廢物處置材料鋼和水泥砂漿腐蝕影響基礎(chǔ)研究.pdf

1、在國(guó)家核設(shè)施退役和放射性廢物處理專題研究項(xiàng)目(12Zg6104)資助下，圍繞環(huán)境優(yōu)勢(shì)微生物腐蝕高放廢物處置材料展開(kāi)研究，以鈾尾礦場(chǎng)址土壤及甘肅北山高放廢物預(yù)選場(chǎng)址土壤中篩選的優(yōu)勢(shì)微生物菌群作為高放廢物處置庫(kù)材料普通碳素鋼 Q235A鋼片和水泥的腐蝕基質(zhì)，采用分批補(bǔ)料培養(yǎng)的方式進(jìn)行培養(yǎng)，通過(guò)鋼片腐蝕速率的測(cè)定、鋼片試件的電化學(xué)測(cè)試以及砂漿的力學(xué)性能、耐久性能、微觀成分及形貌進(jìn)行測(cè)試，研究了微生物(細(xì)菌、真菌和放線菌)對(duì) Q235A的腐蝕行

2、為及對(duì)水泥砂漿的腐蝕影響。旨在為高放廢物地質(zhì)處置的安全性評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明：
　　(1)鈾尾礦重度污染區(qū)和核廢物處置預(yù)選場(chǎng)址中度污染區(qū)土壤中細(xì)菌菌群 SB4和 NB3，鈾尾礦重度污染區(qū)和核廢物處置預(yù)選場(chǎng)址中度污染區(qū)土壤中的真菌菌群 SF4和 NF3，以及鈾尾礦低度污染區(qū)和高放廢物處置預(yù)選場(chǎng)址中度污染區(qū)土壤中的放線菌菌群 SL6和 NL3，延緩期較短，菌量較大，穩(wěn)定期較長(zhǎng)，作為優(yōu)勢(shì)微生物的代表；兩次補(bǔ)料培養(yǎng)方式，微生物維持活

3、性期較一次更長(zhǎng)；兩次補(bǔ)料 SB4、NB3、SF4、NF3、SL6和 NL3時(shí)間分別是72h和196h，60和186h，84h和186h，84h和196h，72h和196h，60h和196h；三類(lèi)微生物培養(yǎng)基中，真菌 pH值維持在6左右，酸性水平。
　　(2)長(zhǎng)期浸泡腐蝕鋼片 Q235A實(shí)驗(yàn)，掃描電子顯微鏡結(jié)果顯示，微生物存在的條件下，主要是點(diǎn)蝕為主；微生物對(duì)鋼片的腐蝕速率隨著時(shí)間的增加增大，腐蝕齡期為240d時(shí)，細(xì)菌 SB4和 N

4、B3分別增大到了0.164和0.165 mm/a，而無(wú)菌培養(yǎng)基則相對(duì)較低，為0.071 mm/a，真菌 SF4和 NF3分別增大到了0.184和0.201 mm/a，而無(wú)菌培養(yǎng)基為0.085 mm/a，放線菌 SL6和 NL3分別增大到了0.160和0.164 mm/a，而無(wú)菌培養(yǎng)基為0.076 mm/a。電化學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)有菌存在的條件下，開(kāi)路電位降低，腐蝕電位降低，腐蝕電流增大，說(shuō)明此條件下Q235A更容易受到腐蝕作用，同時(shí)造成局部

5、微電池，加速金屬陽(yáng)極溶解，微生物的存在促進(jìn)了試件的腐蝕。
　　(3)長(zhǎng)期浸泡腐蝕水泥砂漿實(shí)驗(yàn)，隨著腐蝕齡期的增長(zhǎng)，在微生物作用下水泥砂漿試件的抗壓強(qiáng)度明顯低于無(wú)菌對(duì)照組，腐蝕齡期為280 d時(shí)，細(xì)菌 SB4和 NB3組的抗壓耐腐蝕系數(shù)分別降到0.73和0.73，而無(wú)菌組為0.81；真菌 SF4和 NF3組的抗壓耐腐蝕系數(shù)分別為0.71和0.72，而無(wú)菌組為0.81；放線菌 SL6和 NL3抗壓耐腐蝕系數(shù)分別為0.74和0.73，而

6、無(wú)菌組為0.82。然而，微生物組質(zhì)量損失率和碳化深度均高于對(duì)照組。腐蝕齡期為280 d時(shí)，細(xì)菌 SB4和 NB3碳化深度分別達(dá)4.07 mm和3.98 mm，與無(wú)菌組相比，平均增長(zhǎng)了178.48％和168.78%；真菌 SF4和 NF3碳化深度分別達(dá)4.21 mm和4.57 mm，與無(wú)菌組相比，平均增長(zhǎng)了308.48%和328.12%；放線菌 SL6和 NL3碳化深度分別達(dá)3.96 mm和3.87 mm，與無(wú)菌組相比，平均增長(zhǎng)了189.

7、48%和178.52%。微觀結(jié)構(gòu)顯示微生物存在的條件下更易生成鈣礬石晶體從而影響砂漿的力學(xué)性能及耐久性。
　　(4)腐蝕齡期為2d時(shí)，掃描電子顯微鏡結(jié)果顯示，微生物在材料表面形成單層膜結(jié)構(gòu)，隨著腐蝕齡期的增長(zhǎng)，在9d時(shí)，鋼片試件表面形成完整的生物膜。在30d后，微生物不均勻的分布在試件表面。紅外圖譜結(jié)果顯示，微生物膜含有 O-H，-CH3，C=C，C-C和 C-O官能團(tuán)結(jié)構(gòu)。
　　本研究的結(jié)果為全面的解釋優(yōu)勢(shì)微生物腐蝕高放廢