БИОКОРРО́ЗИЯ

БИОКОРРО́ЗИЯ (от био… и лат. cor­ro­sio – разъ­е­да­ние), раз­ру­ше­ние ме­тал­ла при уча­стии мик­ро­ор­га­низ­мов (бак­те­рий, ар­хей, гри­бов, во­до­рос­лей). Ино­гда к Б. от­но­сят раз­ру­ше­ние по­ли­мер­ных по­кры­тий, пре­пят­ст­вую­щих кор­ро­зии ме­тал­лов. Б. яв­ля­ет­ся элек­тро­хи­мич. про­цес­сом. Мик­ро­ор­га­низ­мы спо­соб­ст­ву­ют воз­ник­но­ве­нию мик­ро­цен­тров галь­ва­нич. ак­тив­но­сти на по­верх­но­сти ме­тал­ла, де­по­ля­ри­зу­ют её, уда­ляя про­то­ны и ио­ны ме­тал­ла, об­ра­зу­ют аг­рес­сив­ные со­еди­не­ния (ми­нер. и ор­га­нич. ки­сло­ты, щё­ло­чи) – элек­тро­ли­ты. При Б. ме­тал­ла, напр. же­ле­за, в анод­ной зо­не про­ис­хо­дит окис­ле­ние ме­тал­ла и сток элек­тро­нов: $\ce{Fe→ Fe^{2+} + 2e}$, а в ка­тод­ной – вос­ста­нов­ле­ние ио­нов во­до­ро­да: $\ce{2H^+ + 2е→2H; 2H→H_2}$. В ре­зуль­та­те по­след­ней ре­ак­ции на ме­тал­ле об­ра­зу­ет­ся плён­ка мо­ле­ку­ляр­но­го во­до­ро­да (ка­тод­ная по­ля­ри­за­ция), за­щи­щаю­щая его от даль­ней­шей кор­ро­зии. Обыч­но мик­ро­ор­га­низ­мы, ис­поль­зую­щие мо­ле­ку­ляр­ный во­до­род в ме­та­бо­лич. про­цес­сах, пре­пят­ст­ву­ют об­ра­зо­ва­нию плён­ки, де­по­ля­ри­зу­ют ме­талл, соз­да­ют не­рав­но­вес­ные ус­ло­вия. В при­сут­ст­вии $\ce{O_2}$, при $\ce{pH}$ от 0 до 8,0 и темп-ре до 90 °С, они окис­ля­ют ио­ны $\ce{Fe^{2+}}$ до $\ce{Fe^{3+}}$. В ки­слой сре­де $\ce{Fe^{3+}}$ окис­ля­ет же­ле­зо $\ce{(Fe^0)}$ до $\ce{Fe^{2+}}$, а $\ce{Fe^{2+}}$ опять окис­ля­ет­ся с уча­сти­ем бак­те­рий до $\ce{Fe^{3+}}$. В ней­траль­ной и ще­лоч­ной сре­дах об­ра­зу­ет­ся $\ce{Fe(OH)_3}$, ко­то­рый, оса­ж­да­ясь на по­верх­ность же­ле­за в при­сут­ст­вии $\ce{O_2}$, об­ра­зу­ет с по­след­ним галь­ва­нич. па­ру и ста­но­вит­ся ано­дом. При этом кор­ро­зия ме­тал­ла ус­ко­ря­ет­ся. При от­сут­ст­вии ки­сло­ро­да (ана­эроб­ные ус­ло­вия) мик­ро­ор­га­низ­мы так­же ак­ти­ви­зи­ру­ют ка­тод­ную де­по­ля­ри­за­цию, ис­поль­зуя при этом ато­мар­ный во­до­род. С уча­сти­ем суль­фат­ре­ду­ци­рую­щих бак­те­рий про­те­ка­ют ре­ак­ции: $\ce{SO_4^{2-} + 8H^+→S^{2–}+ 4H_2O}$ и $\ce{4Fe +SO_4^{2-} + 4H2O→ FeS + 2OH^{–} + 3Fe(OH)_2}$ (про­дукт кор­ро­зии). В по­след­нем слу­чае дей­ст­ву­ют два ме­ха­низ­ма: ка­тод­ная де­по­ля­ри­за­ция и об­ра­зо­ва­ние до­пол­ни­тель­но­го ка­то­да – $\ce{FeS}$ к ано­ду – же­ле­зу. Пер­вый свя­зан с уча­сти­ем бак­те­ри­аль­ных фер­мен­тов. В ки­слой сре­де про­цес­сы кор­ро­зии осу­ще­ст­в­ля­ют спе­цифи­че­ские хе­мо­ли­то­троф­ные бак­те­рии ро­дов Acidithiobacillus, Sulfobacillus, Lepto­spi­rillum, Acidianus и др., а в ней­траль­ной и ще­лоч­ной – бак­те­рии ро­дов Gal­lio­nella, Leptotrix, Metallo­ge­nium, же­ле­зо­ре­ду­ци­рую­щие бак­те­рии. Oрга­но­троф­ные бак­те­рии и гри­бы уча­ст­ву­ют в раз­ру­ше­нии за­щит­ных ве­ществ (крас­ки и др.), на­но­си­мых на из­де­лия из ме­тал­ла.

Б. про­те­ка­ет в ат­мо­сфе­ре, поч­ве, во­де, то­п­лив­ных ба­ках, в руд­ных ме­сто­ро­ж­де­ни­ях, при экс­плуа­та­ции га­зо­вых и неф­тя­ных тру­бо­про­во­дов, в со­ору­же­ни­ях те­п­ло­во­го и пить­е­во­го во­до­снаб­же­ния. Бо­лее 50% кор­ро­зи­он­ных по­вреж­де­ний тех­ни­ки, экс­плуа­ти­рую­щей­ся в при­род­ных ус­ло­ви­ях, свя­за­ны с воз­дей­ст­ви­ем мик­ро­ор­га­низ­мов. Раз­ви­тию Б. пре­пят­ст­ву­ют ве­ще­ст­ва, пре­дот­вра­щаю­щие или ог­ра­ни­чи­ваю­щие раз­ви­тие мик­ро­ор­га­низ­мов (био­ци­ды), и спе­ци­аль­ные сред­ст­ва за­щи­ты ме­тал­лов.