faridbensaeed
19th April 2009, 09:32 AM
خوردگي ميكروبي
يكي ازمهمترين جنبههاي علم خوردگي فلزات كه مطالعه وتحقيق برروي آن كمتر صورت گرفته است، پديده خوردگي ميكروبي است، اين نوع خوردگي در واقع به تخريب وازبين رفتن يك فلزمي انجامد كه به طور مستقيم و يا غيرمستقيم در نتيجه فعاليت موجودات زنده است. اين موجودات زنده شامل انواع ميكروسكوپي مانند باكتريها، قارچها و انواع ماكروسكوپي مانند جلبكها و جانوران دريايي ميباشند. اين موجودات معمولا در محيطهايي با pH بين 11-1 و درجه حرارت 180-30- درجه فارنهايت و فشار حداكثر psi15000 را تحمل و رشد وتكثير مينمايند. فعاليتهاي بيولوژيكي ممكن است بر خوردگي در محيطهاي مختلفي مثل خاك، آب، محصولات نفتي و مايعات روغن كاري تاثير بگذارد. اين موجودات قادرند مواد آلي ومواد معدني محيط اطراف خودرا تغذيه نموده و در اثر سوخت و ساز آنها مواد ديگري را به وجود آورند كه در نتيجه توليد اين مواد فرآيندهاي خوردگي را تحت تاثير قرار دهند.[2]
خوردگي ميكروبي اولين بار توسط گارت در سال 1891 هنگامي كه وي برروي خوردگي كابلهاي سربي مدفون شده در زير خاك مطالعه ميكرد،گزارش گرديد. وي اظهار نمود كه خوردگي كابلهاي سربي ناشي از فعاليتهاي متابوليكي باكتريهاي موجود در خاك است. سپس در سال 1934von Wolzojenkuhr و vander vlugh گزارشي در مورد خوردگي فلزات آهني مدفون شده در خاك تحت شرايط بي‌هوازي را ارايه دادند. مطالعات آنها نشان داد كه خوردگي توسط فعاليت يك نوع باكتري
بي‌هوازي بنام باكتري احياكننده سولفات(SRB) رخ داده است. از آن زمان به بعد مطالعه و تحقيق برروي اين پديده بيشتر شد و موضوع خوردگي ميكروبي به عنوان يك پديده در علم خوردگي فلزات مورد توجه قرار گرفت.
خوردگي ميكروبي در اثر وجود و فعاليت باكتريهاي احيا كننده سولفات [1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn1)(SRB) ، باكتريهاي تشكيل دهنده لجن [2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn2) ، باكتريهاي اكسيد كننده آهن[3] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn3) ،باكتريهاي اكسيد كننده ازت[4] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn4) ، باكتريهاي اكسيد كننده گوگرد[5] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn5) وپاره‌اي از ميكروارگانيزمهاي ديگر نظير جلبكها[6] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn6) قارچها[7] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn7) و كشتي چسبها[8] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn8) پديد ميآيد.
انواع ميكروارگانيزمهاي مولّد خوردگي
مقدمه: بسياري از مردم تصور ميكنند نقش ميكروارگانيزمها فقط در مضراتي است كه از بيماري انسان،حيوان و گياه ناشي مي‌شود. اما نقش مفيد ميكروبها نسبت به ضررشان به مراتب بيشتر است، از هزاران نوع ميكروب موجود درصنعت تعداد اندكي براي انسان، حيوان و گياه بيماري زا ميباشند و ساير ميكروبها در تجزيه، تغيير، تبديل و توليد مواد مفيد بوده و قابل استفاده ميباشند. بهبود محصولات كشاورزي، توليد مواد غذايي و صنعتي، تجزيه مواد سمي و آلوده كننده محيط زيست و... در اثر فعاليت باكتريهاست از نظر متابوليسم انرژي موجودات زنده به دو دسته تقسيم ميشوند.
1- موجودات هوازي كه در آنها انرژي مورد نياز در اثر اكسيد اسيون مواد آلي بدست ميآيد و پذيرنده نهايي الكترون حاصل از تجزيه مواد آلي اكسيژن است.
2- موجودات بي هوازي كه براي ادامه حيات به اكسيژن نياز ندارند و حتي تعدادي از آنها
نمي توانند اكسيژن را تحمل كنند، موجودات بي هوازي منحصراً از ميكروارگانيزمها هستند و در طبيعت محيطهاي فاقد اكسيژن و يا داراي اكسيژن بسيار كم را انتخاب ميكنند.(2)
باكتريهاي احيا كننده سولفات(SRB)
قسمت اعظم خوردگي ميكروبي در صنعت مربوط به باكتريهاي احيا كننده سولفات است كه مكانيزم عمل آنها احياء سولفات معدني2- (SO4) و تبديل آن به سولفيد است. اين باكتريها در محيطهاي بي‌هوازي تركيبات گوگردي را احياء و تبديل به نموده و هيدرژن سولفوره از راه تركيب با آهن و ساير فلزات به صورت سولفيد در ميآيد.
اين ميكروارگانيزمها از دو ميليارد سال پيش در طبيعت وجود داشته و در شرايط متنوع و متغيير كره زمين زندگي ميكنند، كار اصلي آنها در طبيعت احياء بيولوژيكي سولفات است كه همانند تثبيت بيولوژيكي ازت و توليد بيولوژيكي اكسيژن از پديدههاي الزامي براي آغاز حيات بشر و ادامه آن است.
اين ميكروب جزء باكتريهاي بي هوازي است كه داراي سيستم تنفسي نبوده و قادر به استفاده از اكسيژن به عنوان پذيرنده نهايي الكترون نمي باشد.
احياء كنندههاي سولفات، گروهي از باكتريهاي بي هوازي اجباري هستند كه انرژي لازم براي رشد خود را از اكسيداسيون مواد آلي همراه با احياء سولفات به دست ميآورند و به جاي اكسيژن مواد گوگردي نظير سولفات، گوگرد و ساير تركيبات گوگردي اكسيد شده را به عنوان پذيرنده نهايي الكترون مصرف و آنها را به احياء ميكنند.
اين باكتريها به اشكال خميده، بيضي، كروي، و رشته اي با طول (5-1) و عرض (2-5/0) ميكرون بوده و اغلب داراي تاژه و متحرك هستند، اكسيژن براي اين باكتريها مضر است، گرچه آنها را از بين نمي‌برد اما غير فعال ميكند. فرق بين انواع آنها (دي سولفوويبريو، كلستريديوم و توماكولم) مربوط به چگونگي مواد آلي است كه اين باكتريها ميتوانند احياء كنند. شكل 1 انواع باكتريهاي دي‌سولفوويبريو را نشان مي‌دهد.
فرآيند عمل آنها احياء‌سولفات معدني و تبديل آن به سولفيد است.
اين باكتريها pH خنثي را براي رشد ترجيح ميدهند اما فعاليت آنها در pH (5/9-5) گزارش شده است.حرارت مناسب رشد آنها (40-20) درجه سانتي‌گراد، اما گونه حرارت دوست آنها دي سولفوتوماكولم نيگريفيكانس در درجه حرارت (70-65) درجه سانتي گراد جدا شده اند. بطور كلي زيست اين باكتريها در حرارتهاي (104-5-) درجه سانتي گراد گزارش شده است.
رسوبات و گل و لاي آبهاي شيرين، لب شور و دريايي، خاك، فاضلاب، آبهاي زيرزميني، كود حيواني، چشمههاي گوگردي، چاههاي نفت و گاز، اطراف چشمههاي آب گرم، اعماق دريا، لوله گوارش انسان و حيوان محل رشد اين باكتريهاست.
آبهاي درياي خزر و خليج فارس نيز حاوي اين باكتريها ميباشد. آبهاي دريا حاوي(10-1) باكتري و رسوبات كف دريا حاوي (105-102) باكتري در ميلي ليتر ميباشد.
جمعیت باكتري بستگي به مقدار اكسيژن و مقدار مواد آلي و معدني دارد. رشد آنها در چاههاي نفت با فشار بالا مشاهده شده است.[3]
[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref1) Sulfate Reducing Bacteria
[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref2) Slime Forming Bacteria
[3] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref3) Iron Oxidizing Bacteria
[4] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref4) . Nitrifying Bacteria
[5] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref5) Sulfur oxidizing Bacteria
[6] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref6) . Algae
[7] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref7) . Fungi
[8] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref8) . Barnacle
يكي ازمهمترين جنبههاي علم خوردگي فلزات كه مطالعه وتحقيق برروي آن كمتر صورت گرفته است، پديده خوردگي ميكروبي است، اين نوع خوردگي در واقع به تخريب وازبين رفتن يك فلزمي انجامد كه به طور مستقيم و يا غيرمستقيم در نتيجه فعاليت موجودات زنده است. اين موجودات زنده شامل انواع ميكروسكوپي مانند باكتريها، قارچها و انواع ماكروسكوپي مانند جلبكها و جانوران دريايي ميباشند. اين موجودات معمولا در محيطهايي با pH بين 11-1 و درجه حرارت 180-30- درجه فارنهايت و فشار حداكثر psi15000 را تحمل و رشد وتكثير مينمايند. فعاليتهاي بيولوژيكي ممكن است بر خوردگي در محيطهاي مختلفي مثل خاك، آب، محصولات نفتي و مايعات روغن كاري تاثير بگذارد. اين موجودات قادرند مواد آلي ومواد معدني محيط اطراف خودرا تغذيه نموده و در اثر سوخت و ساز آنها مواد ديگري را به وجود آورند كه در نتيجه توليد اين مواد فرآيندهاي خوردگي را تحت تاثير قرار دهند.[2]
خوردگي ميكروبي اولين بار توسط گارت در سال 1891 هنگامي كه وي برروي خوردگي كابلهاي سربي مدفون شده در زير خاك مطالعه ميكرد،گزارش گرديد. وي اظهار نمود كه خوردگي كابلهاي سربي ناشي از فعاليتهاي متابوليكي باكتريهاي موجود در خاك است. سپس در سال 1934von Wolzojenkuhr و vander vlugh گزارشي در مورد خوردگي فلزات آهني مدفون شده در خاك تحت شرايط بي‌هوازي را ارايه دادند. مطالعات آنها نشان داد كه خوردگي توسط فعاليت يك نوع باكتري
بي‌هوازي بنام باكتري احياكننده سولفات(SRB) رخ داده است. از آن زمان به بعد مطالعه و تحقيق برروي اين پديده بيشتر شد و موضوع خوردگي ميكروبي به عنوان يك پديده در علم خوردگي فلزات مورد توجه قرار گرفت.
خوردگي ميكروبي در اثر وجود و فعاليت باكتريهاي احيا كننده سولفات [1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn1)(SRB) ، باكتريهاي تشكيل دهنده لجن [2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn2) ، باكتريهاي اكسيد كننده آهن[3] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn3) ،باكتريهاي اكسيد كننده ازت[4] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn4) ، باكتريهاي اكسيد كننده گوگرد[5] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn5) وپاره‌اي از ميكروارگانيزمهاي ديگر نظير جلبكها[6] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn6) قارچها[7] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn7) و كشتي چسبها[8] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftn8) پديد ميآيد.
انواع ميكروارگانيزمهاي مولّد خوردگي
مقدمه: بسياري از مردم تصور ميكنند نقش ميكروارگانيزمها فقط در مضراتي است كه از بيماري انسان،حيوان و گياه ناشي مي‌شود. اما نقش مفيد ميكروبها نسبت به ضررشان به مراتب بيشتر است، از هزاران نوع ميكروب موجود درصنعت تعداد اندكي براي انسان، حيوان و گياه بيماري زا ميباشند و ساير ميكروبها در تجزيه، تغيير، تبديل و توليد مواد مفيد بوده و قابل استفاده ميباشند. بهبود محصولات كشاورزي، توليد مواد غذايي و صنعتي، تجزيه مواد سمي و آلوده كننده محيط زيست و... در اثر فعاليت باكتريهاست از نظر متابوليسم انرژي موجودات زنده به دو دسته تقسيم ميشوند.
1- موجودات هوازي كه در آنها انرژي مورد نياز در اثر اكسيد اسيون مواد آلي بدست ميآيد و پذيرنده نهايي الكترون حاصل از تجزيه مواد آلي اكسيژن است.
2- موجودات بي هوازي كه براي ادامه حيات به اكسيژن نياز ندارند و حتي تعدادي از آنها
نمي توانند اكسيژن را تحمل كنند، موجودات بي هوازي منحصراً از ميكروارگانيزمها هستند و در طبيعت محيطهاي فاقد اكسيژن و يا داراي اكسيژن بسيار كم را انتخاب ميكنند.(2)
باكتريهاي احيا كننده سولفات(SRB)
قسمت اعظم خوردگي ميكروبي در صنعت مربوط به باكتريهاي احيا كننده سولفات است كه مكانيزم عمل آنها احياء سولفات معدني2- (SO4) و تبديل آن به سولفيد است. اين باكتريها در محيطهاي بي‌هوازي تركيبات گوگردي را احياء و تبديل به نموده و هيدرژن سولفوره از راه تركيب با آهن و ساير فلزات به صورت سولفيد در ميآيد.
اين ميكروارگانيزمها از دو ميليارد سال پيش در طبيعت وجود داشته و در شرايط متنوع و متغيير كره زمين زندگي ميكنند، كار اصلي آنها در طبيعت احياء بيولوژيكي سولفات است كه همانند تثبيت بيولوژيكي ازت و توليد بيولوژيكي اكسيژن از پديدههاي الزامي براي آغاز حيات بشر و ادامه آن است.
اين ميكروب جزء باكتريهاي بي هوازي است كه داراي سيستم تنفسي نبوده و قادر به استفاده از اكسيژن به عنوان پذيرنده نهايي الكترون نمي باشد.
احياء كنندههاي سولفات، گروهي از باكتريهاي بي هوازي اجباري هستند كه انرژي لازم براي رشد خود را از اكسيداسيون مواد آلي همراه با احياء سولفات به دست ميآورند و به جاي اكسيژن مواد گوگردي نظير سولفات، گوگرد و ساير تركيبات گوگردي اكسيد شده را به عنوان پذيرنده نهايي الكترون مصرف و آنها را به احياء ميكنند.
اين باكتريها به اشكال خميده، بيضي، كروي، و رشته اي با طول (5-1) و عرض (2-5/0) ميكرون بوده و اغلب داراي تاژه و متحرك هستند، اكسيژن براي اين باكتريها مضر است، گرچه آنها را از بين نمي‌برد اما غير فعال ميكند. فرق بين انواع آنها (دي سولفوويبريو، كلستريديوم و توماكولم) مربوط به چگونگي مواد آلي است كه اين باكتريها ميتوانند احياء كنند. شكل 1 انواع باكتريهاي دي‌سولفوويبريو را نشان مي‌دهد.
فرآيند عمل آنها احياء‌سولفات معدني و تبديل آن به سولفيد است.
اين باكتريها pH خنثي را براي رشد ترجيح ميدهند اما فعاليت آنها در pH (5/9-5) گزارش شده است.حرارت مناسب رشد آنها (40-20) درجه سانتي‌گراد، اما گونه حرارت دوست آنها دي سولفوتوماكولم نيگريفيكانس در درجه حرارت (70-65) درجه سانتي گراد جدا شده اند. بطور كلي زيست اين باكتريها در حرارتهاي (104-5-) درجه سانتي گراد گزارش شده است.
رسوبات و گل و لاي آبهاي شيرين، لب شور و دريايي، خاك، فاضلاب، آبهاي زيرزميني، كود حيواني، چشمههاي گوگردي، چاههاي نفت و گاز، اطراف چشمههاي آب گرم، اعماق دريا، لوله گوارش انسان و حيوان محل رشد اين باكتريهاست.
آبهاي درياي خزر و خليج فارس نيز حاوي اين باكتريها ميباشد. آبهاي دريا حاوي(10-1) باكتري و رسوبات كف دريا حاوي (105-102) باكتري در ميلي ليتر ميباشد.
جمعیت باكتري بستگي به مقدار اكسيژن و مقدار مواد آلي و معدني دارد. رشد آنها در چاههاي نفت با فشار بالا مشاهده شده است.[3]
[1] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref1) Sulfate Reducing Bacteria
[2] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref2) Slime Forming Bacteria
[3] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref3) Iron Oxidizing Bacteria
[4] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref4) . Nitrifying Bacteria
[5] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref5) Sulfur oxidizing Bacteria
[6] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref6) . Algae
[7] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref7) . Fungi
[8] (http://njavan.ir/forum/newthread.php?do=newthread&f=321#_ftnref8) . Barnacle