2,784 matches
-
subierarhizată sistematic ca individ, populație, specie...), izolează față de mediu toate structurile supraindividuale, inclusiv biocenoza [88]. Făcând acum o anticipare, anume apelând la aspecte ce țin de §2.3.2.2.2.2, aducem un argument în favoarea concepției noastre conform căreia oxidarea continuă a mediului este contracarată de apariția succesivă de membrane care închid medii progresiv oxidate (din centrul - nucleul - reducător spre periferie - mediul exterior - oxidantă). O exemplificare este oferită de două genuri de alge verzi, Chara, respectiv Nitella, aparținând însă aceleiași
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
heterotrofă; mixotrofia este clară și tocmai ea este cheia amintită. Astfel, ea poate acționa ca autotrofă (condiționată de prezența luminii) atunci când mediul este oxidant realizând, evident, o reducere a mediului; dar poate acționa ca heterotrofă atunci când mediul este reducător, realizând oxidarea acestuia. Îndeplinirea succesivă a rolurilor celor două segmente ale unei biocenoze - producția, respectiv distrugerea de substanță reducătoare - realizează o tamponare a caracteristicilor redox ale mediului din imediata vecinătate [41], dar nu în același timp precum lichenii, ci alternativ. Mai mult
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
se îmbogățește în săruri, următoarea condiție a existenței unor astfel de organisme. Gradul de agresivitate al solului este cu atât mai mare cu cât are un potențial redox mai mic [16]. Este vorba de un paradox, întrucât coroziunea este o oxidare, dar unul aparent dacă luăm în discuție nu o coroziune abiotică, ci una biotică când, într’adevăr, mediile reducătoare oferă condițiile cele mai bune heterotrofelor, acelora deci care provoacă biocoroziunea. 2.3.2.2.2. Organisme autotrofe 2.3.2
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
fotoautotrofe. Spre deosebire de folosirea energiei solare, care permite fotosinteza, a cărei reacție globală este și deci în afara biomassei (derivată din (CH2O)n) nu se produce decât oxigen, folosirea energiei chimice presupune, pe lângă reacția citată (endergonică), și reacția producătoare de energie, adică oxidarea unui substrat redus; șansa ca produșii de oxidare să fie corosivi este foarte mare. Ca urmare, cel mai mare interes, prin impactul corosiv, îl prezintă bacteriile chemoautotrofe. Dar, la constituirea foulingului biologic, prin existența căruia se generează alte tipuri de
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
a cărei reacție globală este și deci în afara biomassei (derivată din (CH2O)n) nu se produce decât oxigen, folosirea energiei chimice presupune, pe lângă reacția citată (endergonică), și reacția producătoare de energie, adică oxidarea unui substrat redus; șansa ca produșii de oxidare să fie corosivi este foarte mare. Ca urmare, cel mai mare interes, prin impactul corosiv, îl prezintă bacteriile chemoautotrofe. Dar, la constituirea foulingului biologic, prin existența căruia se generează alte tipuri de coroziune decât cea directă, adică prin aerare (oxigenare
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
în special la coroziunea biologică, anume bacteriile sulfooxidante și ferobacteriile. 2.3.2.2.2.1.1.1. Bacteriile sulfooxidante De regulă aparțin unui singur gen, anume Thiobacillus [16]; excepția, anume Ferrobacillus ferrooxidans, la prima vedere o ferobacterie, realizează și oxidarea piritei la H2SO4 [16], motiv pentru care a putut fi considerată o varietate a speciei Thiobacillus ferrooxidans [16], care și ea oxidează sulfurile [99], dar și sulful, până la H2SO4 [100]. Câteva caractere generale, ale celor mai reprezentative specii ale genului
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
83], dar producându-se CH2O care, prin polimerizare, conduce la glucoză [84], ca și în fotosinteza clasică. Sulful poate fi păstrat intracelular la unele specii, dar și oxidat mai departe până la acid sulfuric [84]. Bacteriile sulfooxidante folosesc energia solară, iar oxidarea sulfului servește doar pentru obținerea electronilor necesari reacțiilor de reducere [32]; ele sunt deci forme intermediare din punct de vedere filogenetic între faza heterotrofă și aceea autotrofă a evoluției. Bacteriile solfooxidante sunt responsabile de coroziunea conductelor și construcțiilor metalice, din
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
a demonstra că nu este vorba de excepții de la regula autotrofiei. Anume, în concepția noastră [88], primele organisme au fost heterotrofe, folosind ca sursă de energie compuși organici reduși, sintetizați anterior pe cale abiotică. Sărăcirea mediului în acești compuși, ca și oxidarea mediului (consecutivă atunci aceleiași sărăciri în substanța reducătoare) a determinat trecerea la autotrofie, fapt care s’a realizat pe două căi paralele, dar totuși decalate ca moment de start: chemotrofia, utilizând energia chimică a unor substraturi minerale reduse, respectiv, ceva
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
organici reduși. Însă, dacă heterotrofia înseamnă utilizarea acestor substanțe organice prezente în mediu, (chemoori foto-)autotrofia presupune sinteza acestor substanțe înainte de a fi folosite în interesul său, de către același organism (un exemplu este dat de Gallionella ferruginea care, în baza oxidării Fe2+ la Fe3+, asimilează cantități însemnate de CO2 [32], adică realizează un proces asemenea fotosintezei): pentru chemoautotrofe, sursa de energie (obligatorie, fiind vorba de reducere) este oxidarea unor substraturi reducătoare. Provenite dintre heterotrofe, prin evoluție, ambele tipuri de autotrofe au
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
de către același organism (un exemplu este dat de Gallionella ferruginea care, în baza oxidării Fe2+ la Fe3+, asimilează cantități însemnate de CO2 [32], adică realizează un proces asemenea fotosintezei): pentru chemoautotrofe, sursa de energie (obligatorie, fiind vorba de reducere) este oxidarea unor substraturi reducătoare. Provenite dintre heterotrofe, prin evoluție, ambele tipuri de autotrofe au moștenit, ca o relictă, și posibilitatea folosirii în situații particulare/limită, a unor mecanisme metabolice specifice heterotrofiei. Pe măsura evoluției însă, această posibilitate va fi atenuată până la
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
alge (atenție! atunci când se atacă baza trofică prin algicide, se riscă a da frâu liber bacteriilor chemoautotrofe). Ele pot fi însă inhibate și, odată cu ele, heterotrofele care le folosesc ca hrană, de către mediile reducătoare. Ferobacteriile își procură energia necesară prin oxidarea sărurilor feroase la săruri ferice. Pentru o situație anume, adică prezența Fe2+ sub formă de carbonat, procesul chimic este concretizat în ecuația: [16] sau, pentru o altă situație, adică prezența Fe2+ ca oxid: [16] sau, încă, în cazul FeS:, ultima
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
formă de carbonat, procesul chimic este concretizat în ecuația: [16] sau, pentru o altă situație, adică prezența Fe2+ ca oxid: [16] sau, încă, în cazul FeS:, ultima reacție fiind folosită de către Thiobacillus ferrooxidans [32]. Din aceste exemple se observă că oxidarea are loc obligatoriu în prezența apei, adică în medii specifice bacteriilor și vieții în general, iar produsul final al oxidării este hidroxidul feric. S’ar putea lua în discuție și cantitatea de energie rezultată din reacție, care pare a fi
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
16] sau, încă, în cazul FeS:, ultima reacție fiind folosită de către Thiobacillus ferrooxidans [32]. Din aceste exemple se observă că oxidarea are loc obligatoriu în prezența apei, adică în medii specifice bacteriilor și vieții în general, iar produsul final al oxidării este hidroxidul feric. S’ar putea lua în discuție și cantitatea de energie rezultată din reacție, care pare a fi cu atât mai mare cu cât forma disponibilă a Fe2+ este mai reducătoare (oxid, respectiv sulfură) la o cantitate echivalală
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
cantitate echivalală de Fe2+. Proveniența sărurilor reduse de Fe poate fi datorată aceluiași organism, în urma exercitării pasive a unor mecanisme de coroziune bazate pe aerarea diferențiată, gradientul de concentrație, membrană (consecutive constituirii foulingului biologic), atac chimic (v. CO2 format la oxidarea FeCO3, respectiv H2SO4 de la oxidarea FeS; faptele ar sugera o consecință „catalitică“ asupra oxidării Fe a prezenței organismului în proximitatea metalului în cazul CO2, respectiv a biocenozei în cazul H2SO4, când sulfatul format poate fi redus la sulfură de către o
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
sărurilor reduse de Fe poate fi datorată aceluiași organism, în urma exercitării pasive a unor mecanisme de coroziune bazate pe aerarea diferențiată, gradientul de concentrație, membrană (consecutive constituirii foulingului biologic), atac chimic (v. CO2 format la oxidarea FeCO3, respectiv H2SO4 de la oxidarea FeS; faptele ar sugera o consecință „catalitică“ asupra oxidării Fe a prezenței organismului în proximitatea metalului în cazul CO2, respectiv a biocenozei în cazul H2SO4, când sulfatul format poate fi redus la sulfură de către o bacterie sulforeducătoare - v. §2.3
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
în urma exercitării pasive a unor mecanisme de coroziune bazate pe aerarea diferențiată, gradientul de concentrație, membrană (consecutive constituirii foulingului biologic), atac chimic (v. CO2 format la oxidarea FeCO3, respectiv H2SO4 de la oxidarea FeS; faptele ar sugera o consecință „catalitică“ asupra oxidării Fe a prezenței organismului în proximitatea metalului în cazul CO2, respectiv a biocenozei în cazul H2SO4, când sulfatul format poate fi redus la sulfură de către o bacterie sulforeducătoare - v. §2.3.2.2.1.1.1 - prezentă în biocenoză); nu
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
iar comentariul aferent îl repetă pe cel de mai sus. De regulă, ferobacteriile utilizează substraturi feroase; dar pot exista și situații caracterizate de utilizarea altor substraturi, similare, precum cele manganoase, chiar de către aceleași bacterii [16, 85], rezultând ca produs de oxidare MnO(OH)2 [32]. Speciile cele mai întâlnite, cu câteva caracteristici ce susțin cele arătate mai sus, sunt prezentate în tabelul 8, conform datelor din [16]. Un aspect general ce se desprinde din tabelul 8 este mediul dulcicol în care
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
în biocenoza foulingului biologic; un exemplu este Oscilatoria, algă albastră, deci inferioară și, totodată, cert, corosivă. Tot așa, algele eucariote, iubitoare de rH-uri oxidante, sunt întâlnite în foulingul biologic exterior, iar algele procariote în cel interior, cu nivel de oxidare mai redus. Cât privește acțiunea algelor asupra mediului, aceasta este diferențiată, avînd în vedere heterogenitatea acestei categorii de plante. Anume, algele „heterotrofe“ modifică rH-ul mediului spre oxidant, iar algele autotrofe spre reducător, iar în acest ultim caz, eucariotele mai
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
puțin 80 la număr [84]; căci întreținerea unei negentropii înseamnă, pe lângă introducerea în sistem a energiei libere (de la sursa primară), includerea (materializarea) entropiei rezultate din viețuire în ceva ce este eliminat). Echilibrarea entropică a acestora cu mediul se traduce în oxidarea și dezagregarea (entropizarea suportului). Dezagregarea rocii, coroborată cu biomassa lichenică descompusă, formează un strat de sol la locul atacului [83], care va facilita instalarea altor plante și implicit biocenoze foulingogene. Este vorba deci de o consecință importantă pentru subiectul în
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
care trebuia reluată o evoluție - evident într’un plan superior - și din acest punct de vedere. Ca urmare, singura acțiune asupra mediului rămânea doar consecința eliminării entropiei în exces ceea ce, pentru mediu, din punct de vedere chimic, este sinonim cu oxidarea. Ca o acțiune „involuntară“, eliminarea entropiei n’a produs organe speciale, precum rădăcina ci, cel mult, așa-numiții rizoizi care mult timp (evolutiv) au îndeplinit doar rolul de fixare pe suportul mecanic. Situația este comună atât lichenilor cât și mușchilor
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
acela foarte variabil, în funcție de condițiile de mediu (fig. 64), fapt la care mai contribuie și caracterele duble ale unor organisme. Anume, un același organism poate fi atât fotoautotrof cât și heterotrof, precum Euglena viridis; există bacterii sulfooxidante fotoautotrofe care folosesc oxidarea sulfului doar pentru obținerea electronilor necesari pentru reacții de reducere [32]; un același organism poate avea moduri diferite de nutriție, deci se cuplează la diferite niveluri trofice, în ontogenie (larva - frunze, iar fluturele - nectar), după sex (țânțarul mascul - nectar, iar
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
Nu atât dezvoltarea unei coroziuni, ca în primele sale faze, cât degradarea tot mai accentuată din punct de vedere mecanic a substratului reprezentat de incinta tehnologică. 2.3.4.4. Consecințe chimice Existența foulingului biologic provoacă ionizarea metalului, în general oxidarea materialelor de construcție a suprafețelor expuse lui. Spre deosebire de coroziunea propriu-zisă - chimică și electrochimică -, aceea biologică este mai complexă; dacă în primul caz sunt implicate metalul/suportul predispus fenomenului și mediul agresiv, două elemente abiotice, ascultând ambele doar de legi de
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
Într’un astfel de sistem - chiar abiotic ca natură a membranei - cationii migrează întotdeauna din faza reducătoare spre cea oxidantă [22], condiții ce sunt îndeplinite de sistemul concret, biotic. Anume, la interfața metal-apă, apa suportă un proces de reducere pe seama oxidării (ionizării) metalului (v. și §3.2.1), în vreme ce în volum apa păstrează caracterul redox obișnuit, evident mai oxidat [112, 113]. Stratul de fouling biologic împiedică difuzia dintre cele două categorii de apă amintite, astfel încât gradientul redox se amplifică sau, cel
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
dintre cele două categorii de apă amintite, astfel încât gradientul redox se amplifică sau, cel puțin, se menține susținând, ca forță motoare, transferul ionilor metalici spre massa apei. Se poate pune problema epuizării ionilor metalici din faza adiacentă metalului, ca și oxidarea acestei faze, prin echilibrarea, în urma transferului, cu aceea exterioară. Problema este falsă, întrucât oxidarea fazei adiacente metalului, coroborată cu migrarea transmembranară a ionilor, implicit sărăcirea în aceștia a fazei adiacente metalului, va relua ionizarea acestuia, la care se adaugă însăși
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]
-
puțin, se menține susținând, ca forță motoare, transferul ionilor metalici spre massa apei. Se poate pune problema epuizării ionilor metalici din faza adiacentă metalului, ca și oxidarea acestei faze, prin echilibrarea, în urma transferului, cu aceea exterioară. Problema este falsă, întrucât oxidarea fazei adiacente metalului, coroborată cu migrarea transmembranară a ionilor, implicit sărăcirea în aceștia a fazei adiacente metalului, va relua ionizarea acestuia, la care se adaugă însăși activitatea metabolică a organismelor alcătuitoare a foulingului biologic, cu efect oxidant (entropizant) chiar în
Coroziunea biologică : o abordare ecologică by Cristinel Zănoagă, Ştefan Ivăşcan () [Corola-publishinghouse/Science/745_a_1374]