土壤腐蚀测量技术概述

陈秋烨 关继业（沈阳柯蒙科技有限公司，辽宁 沈阳 110041）

土壤腐蚀测量技术概述

陈秋烨 关继业
（沈阳柯蒙科技有限公司，辽宁 沈阳 110041）

本文归纳了土壤腐蚀的几种测量技术和测量方法，探讨了测量土壤电阻率和土壤氧化还原电位的测量技术。

土壤腐蚀；测量技术；土壤电阻率；土壤氧化还原电位

1 土壤腐蚀性描述

土壤是由土粒、土壤溶液、土壤气体、有机物、无机物、带电胶粒和非胶体粗粒等多种成分构成的极为复杂的不均匀多相体系。作为一种腐蚀性的介质，土壤比所有其他介质都更为复杂，它的结构、成分以及与其他环境因素的交互作用，使土壤腐蚀性呈现强烈的差异性和多变性。由于任何土壤都含有水分，土壤腐蚀具有水溶液的特点；可是，在其他方面，土壤腐蚀又具有大气腐蚀的性质，如腐蚀性质随地点而异。

影响土壤腐蚀的因素有：土壤的通气性、含水量、土壤温度、电阻率、溶液离子的种类和数量、pH值、氧化还原电位、有机质、土壤粘土矿物的类型和含量、中性盐及硫化物和硫酸盐的含量、微生物的存在以及土壤在水平方向和垂直方向的均匀性等。

2 土壤腐蚀测量技术

土壤埋置试验是在待考察的土壤中挖掘出深度相当于使用状态的沟槽，把按常规制备的试样放置在各规定的水平深度处，然后按照技术要求回填土来进行试验。由于土壤的特性随地区和深度而异，因此从某特定地区和深度获得的结果并不适用于其他土壤，所以应当选择结构件实际应用地区的土壤进行试验。埋置时必须把试样埋置在同一深度，并在它们上面覆盖同样厚度的土层。

因为点蚀几率和点蚀深度均与试样表面积大小密切有关，如以点蚀深度测定作为土壤腐蚀的判据之一，那么就应在一定条件下对不同表面积的试样以及足够多的相同表面积的试样进行土壤埋置试验，以确定点蚀深度与试样表面积的依从关系，通常在一个试样上测定5～10个最深蚀孔的深度，由此求得平均最大侵蚀深度，这是土壤腐蚀结果的主要判据之一。

在进行腐蚀试验前，应预先对土壤的腐蚀作用有初步估计，在分析现场试验结果时，也要以土壤的特性为基础，因此必须调查和了解与土壤腐蚀性有关的各种因素，它包括：（1）埋置试验点的气象数据，如气温、地温、降水量和地下水位变化；（2）土壤的理化性质，如电阻率、pH值、含水率、氧化还原电位、有机质含量、含盐总量、氯离子含量以及微生物的状态等；（3）土壤类别。土壤的电阻率取决于土壤中的含水量及水的导电度，溶解盐的种类和数量，土壤颗粒的种类及其分布等。土壤的腐蚀性不仅仅取决于土壤的电阻率，但在许多情况下土壤的电阻率与腐蚀性存在着一定的关系（见表1），它可以作为土壤的腐蚀性的重要指标之一。一般说来，土壤的电阻率越小，土壤的腐蚀性严重。现场测定土壤电阻率常用四点法（如图1所示），即在地表面的一条直线上并列插入四支电极C1、P1、P2和C2，其间距为a（m），在两端的金属棒C1 、C2之间流过直流电流I（A），用高阻抗电压表测定中间两个硫酸铜电极P1 和P2之间的电位差V（V），可从下式中求得土壤电阻率（Ω.cm）。ρ=628 a V/A

表1　土壤电阻率与腐蚀性的关系

如果采用交流电，则中间的P1和P2也可采用金属棒。从四点法求得的数值表征与间隔a相当的深处土壤电阻率平均值。显然，如果展宽a就可以测定更深处土壤的电阻率。

与土壤电阻率的测定相似，还有一些测定土壤水分含量、pH值和总酸度以及微生物活度的方法。测定土壤氧化还原电位则是根据微生物（如厌氧菌）腐蚀的考虑而发展的，用铂和甘汞电极（或硫酸铜电极）构成现场探测土壤氧化还原电位的探针，将实际测得的电位E按下式换算成pH=7时的氧化还原电位Eh。

Eh=E+0.247+0.059（pH实际-7）

测定土壤的氧化还原电位，有助于判别该土壤中腐蚀发生的倾向程度（见表2）。现场测量土壤腐蚀的电化学方法还有，测定金属试样在土壤中的自然腐蚀电位，但它与试样的腐蚀失重之间几乎没有什么相关性。利用测定短路电流的方法也发展出了一些土壤探针。此外还有铜与镁、钢与锌组合的土壤腐蚀探针，或者直接使用两个互相绝缘的铁电极构成探针。采用这种探针，一方面可以直接读出短路电流，另一方面则可利用交流电测定土壤电阻率。

表2　土壤氧化还原电位与腐蚀性

结语

土壤腐蚀性测量方法很多，近年来我国在土壤腐蚀性测量技术上有所发展，新型的仪器也能同时测量多种参数，但进一步发展出综合、全面的测量技术仍是土壤腐蚀性测量的重点。

[1]唐红雁，宋光铃，等.用极化曲线评价钢铁材料土壤腐蚀行为的研究[J].腐蚀科学与防护技术，1995（04）.

[2]张秀莲，李季，等.土壤对埋地管道腐蚀性的调查与分析[J].煤气与热力，2010（03）.

[3]董超芳，李晓刚，等.土壤腐蚀的实验研究与数据处理[J].腐蚀科学与防护技术，2003，15（03）.

TG172

A