環(huán)境優(yōu)勢微生物對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、在國家核設(shè)施退役和放射性廢物處理專題研究項目(12Zg6104)資助下，圍繞環(huán)境優(yōu)勢微生物腐蝕高放廢物處置材料展開研究，以鈾尾礦場址土壤及甘肅北山高放廢物預(yù)選場址土壤中篩選的優(yōu)勢微生物菌群作為高放廢物處置庫材料普通碳素鋼 Q235A鋼片和水泥的腐蝕基質(zhì)，采用分批補料培養(yǎng)的方式進行培養(yǎng)，通過鋼片腐蝕速率的測定、鋼片試件的電化學(xué)測試以及砂漿的力學(xué)性能、耐久性能、微觀成分及形貌進行測試，研究了微生物(細菌、真菌和放線菌)對 Q235A的腐蝕行

2、為及對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)選場址中度污染區(qū)土壤中細菌菌群 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，作為優(yōu)勢微生物的代表；兩次補料培養(yǎng)方式，微生物維持活

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

4、B3分別增大到了0.164和0.165 mm/a，而無菌培養(yǎng)基則相對較低，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，而無菌培養(yǎng)基為0.076 mm/a。電化學(xué)測試發(fā)現(xiàn)，當有菌存在的條件下，開路電位降低，腐蝕電位降低，腐蝕電流增大，說明此條件下Q235A更容易受到腐蝕作用，同時造成局部

5、微電池，加速金屬陽極溶解，微生物的存在促進了試件的腐蝕。
　　(3)長期浸泡腐蝕水泥砂漿實驗，隨著腐蝕齡期的增長，在微生物作用下水泥砂漿試件的抗壓強度明顯低于無菌對照組，腐蝕齡期為280 d時，細菌 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照組。腐蝕齡期為280 d時，細菌 SB4和 NB3碳化深度分別達4.07 mm和3.98 mm，與無菌組相比，平均增長了178.48％和168.78%；真菌 SF4和 NF3碳化深度分別達4.21 mm和4.57 mm，與無菌組相比，平均增長了308.48%和328.12%；放線菌 SL6和 NL3碳化深度分別達3.96 mm和3.87 mm，與無菌組相比，平均增長了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，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，在9d時，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官能團結(jié)構(gòu)。
　　本研究的結(jié)果為全面的解釋優(yōu)勢微生物腐蝕高放廢