①土壤电阻率
土壤电阻率是表征土壤导电性能的指标,常用作判断土壤腐蚀性的最基本参数。影响土壤电阻率的因素有:盐的含量和组成、含水量、土壤质地、松紧度、有机质含量、粘土矿物组成和土壤温度等。在盐渍化土壤中,离子导电起主导作用;在淋溶性土壤中,胶体电导也占相当的比重。土壤电阻率的变化范围很大,从小于1Ω·m到高达几百甚至上千Ω·m。
以土壤电阻率来划分土壤的腐蚀性是名国的常用方法,即电阻率小,腐蚀性强。对于大多数情况都是适用的,但有些场合违反这一规律,呈现土壤电阻率大腐蚀性也大。
②土壤的氧化还原电位(
)
土壤氧化还原电位是反映土壤中各种氧化还原平衡的一个多系列的无机、有机体系,它包括氧体系、氢体系、铁体系、锰体系、硫体系和有机体系等。
土壤的氧化还原电位和土壤电阻率一样是判断土壤腐蚀性的主要指标,一般认为在-200mV(SHE)以下的大厌氧下腐蚀激烈,易受到硫酸盐还原菌的作用,故在低的土壤氧化还原条件下,要注意厌氧微生物导致金属的生物腐蚀。
土壤的氧化还原是以氢的氧化电位和氧的还原电位为上、下极限间测得的。通常土壤中含铁多,2价和3价的铁离子对氢氧化物的氧化还原反应的能斯特方程是适用的。
③pH值
pH值代表了土壤的酸碱度、土壤中氢离子的活度和总含量首先会影响金属的电极电位。在强酸性土壤中,它通过
的去极化过程直接影响阴极极化。在氧的阴极去极化占主导的一般土壤中,土壤酸度是通过中和阴极过程形成的
而影响阴极极化的。阳极过程溶解下来的金属离子,在不同pH值时所形成的腐蚀产物的溶解度也是不同的,因此pH也有可能影响阳极极化。
对于缺乏碱金属、碱土金属而大量吸附
的pH值5的酸性土壤,通常被认为是腐蚀性土壤。
自然土壤中所含的残存盐类大多溶解在地下水中或吸附在土壤的颗粒上,其中碱性盐类过多存在的碱性土壤,pH值在8.5左右,这种土壤的腐蚀性尚无一定的规律。
④土壤含水率
实际的土壤液相分为地表水和地下水两部分。从地表至地下水间是地表水的移动范围,常伴有气相。地下水有滞留性水和移动性水两种。前者存在于不透水的粘土层下面,后者在深部砂砾层的空隙是移动。在土壤的液相和气相中,通常随湿度增加,
也增加,导致对金属电极电位和阴极极化产生作用。
土壤的腐蚀性随着湿度的增加而增加,直到达到某一临界湿度时为止,再进一步提高湿度,土壤的腐蚀性将会降低。
⑤土壤的透气性
土壤质地及土壤松紧度和透气性直接相关,影响金属腐蚀有两个途径:土壤电阻率和氧的扩散和渗透。
许多学者认为透气性差是土壤腐蚀性强的标志,但有时这一点得不到证实,甚至产生相反的例子。例如,考古挖掘出的金属物品都是保存在不透气的环境中的。但当不透气的土壤中存在微生物活动时,其腐蚀性是不言而喻的。
⑥土壤温度
土壤温度对土壤电阻率影响是比较明显的,温度每相差1℃,土壤电阻率约变化2%。其次,金属在土壤中的腐蚀,在某些情况下是扩散过程控制的。而扩散速度与温度的关系是十分密切的。
温度还影响到气体在土壤液相中的溶解度,这涉及到氧的状况而对阴、阳极化产生作用。温度还影响金属的电极电位,每相差10℃,电极电位可改变几十毫伏。土壤腐蚀过程的速度在一般情况下将随着温度的升高呈现指数函数式的增加。
此外,影响土壤腐蚀性的还有土壤含盐量及含盐的种类、土壤的有机质、土壤粘土矿物、土壤的类型等因数。但土壤的上述物理性质对金属腐蚀程度的影响是综合作用的。