I en jämförande studie har två vattentyper utnyttjats för att studera påverkan av mikrobiologisk aktivitet på bildningen av täta, skyddande korrosionsproduktskikt på gjutjärnsledningar för dricksvattendistribution. Det visade sig att förekomsten av mikroorganismer ger en snabbare uppbyggnad av korrosionsproduktskikten och dessa blir också tätare.
Av: Ann Elfström Broo
För försöken utnyttjades två olika vatten:
1. Ett dricksvatten berett genom kemisk fällning av ett ytvatten med efterföljande filtrering genom sandfilter och biologiskt aktiva kolfilter.
2. Samma vatten som steriliserats genom autoklavering.
Försöken utfördes som kupongförsök med kuponger av gjutjärn, där nytt vatten av de olika kvaliteterna tillfördes varannan dag under 120 dagar.
Den totala järnhalten i vattnet analyserades och korrosionsprocesserna studerades genom elektrokemiska försök på kupongerna efter olika tiders exponering. Dessutom genomfördes ytanalyser med elektronmikroskopi och röntgendiffraktion. Sammansättningen hos biofilmen undersöktes genom pyrosekvensering och kvantitativ polymeras kedjereaktion (qPCR).
Redan initialt kunde det konstateras att järnhalten i vattnet var lägre när mikroorganismer fanns närvarande, vidare att järnhalten sjönk över tiden till en stabil nivå, medan vattnet som steriliserats bibehöll en väsentligt högre järnhalt under hela försökstiden. Genom elektrokemiska försök bestämdes korrosionshastigheten och även här visade det sig att en lägre korrosionshastighet uppmättes när mikroorganismer fanns närvarande.
Ytanalyser visade att götit och lepidokrokit (olika former av rost) bildades initialt oavsett vilket vatten som användes. Efter en tid omvandlades dessa delvis till magnetit (blandoxid med järn(II)- och järn(III)joner) i dricksvattnet med mikroorganismer närvarande. I det sterila vattnet skedde inte dessa omlagringar, men efter en längre tid ökade förekomsten av siderit (järn(II)karbonat).
Förekomsten av mikroorganismer anpassade sig med tiden till den aktuella miljön så att en typ av kvävereducerande bakterier dominerade. Dessa bakterier påverkade förhållandena på ytan och inducerade enligt författarna de redoxförlopp som järnjonerna genomgick. På detta sätt förstärktes bildningen av magnetit så att korrosionsproduktskikten blev tätare och korrosionshastigheten sjönk.
Kommentar:
Efter 20 dagars exponering erhölls korrosionshastigheter i storleksordningen 0,2 – 0,3 mm/år och efter 120 dagar sjönk korrosionshastigheten till ca en tiondel av dessa värden. Dessa resultat är i överensstämmelse med andra studier, också för svenska förhållanden. De lägsta korrosionshastigheterna är dock svåra att uppnå annat än i laboratorieförsök under kontrollerade betingelser.
Det bör noteras att den situation som erhölls i studien under närvaro av mikroorganismer, dvs. en magnetitbildning på järnytan inte med nödvändighet är att föredra. Magnetit är elektiskt ledande och ytan kan därför utgöra katodyta i korrosionsprocesser, där lokala korrosionsangrepp kan medföra påtagliga skador på markförlagda ledningar. Magnetit observeras inte sällan i distributionsnät där syrehalten i vattnet varit låg.
Källa: H. Wang, C. Hu, L. Zhang, X. Li, Y. Zhang, M. Yang. “Effects of microbial redox cycling of iron on cast iron pipe corrosion in drinking water distribution systems”. Water Research (2014), 65, 362-370.
