解释了曝气区铜腐蚀速率的增加

几十年来,铜是地下水和废水的常见原料吗管道．它的受欢迎主要归功于它众多令人满意的特性——其中最引人注目的是它的特殊耐蚀性．铜也被归类为贵金属，即，它是高度抗氧化和各种形式的酸性化学攻击．

铜的耐腐蚀性来自于薄氧化膜当暴露在氧气和湿气中时，金属表面就会形成这种物质。这个氧化层，叫做包浆，牢固地附着在金属表面，作为一个屏障，保护底层的铜基板免受进一步的腐蚀。大多数时候，铜绿层足以保证埋地铜管道的寿命并防止进一步铜腐蚀．

对铜腐蚀的误解

然而，尽管铜具有比大多数金属更好的耐腐蚀性，它却错误地获得了耐腐蚀的名声。虽然埋在地下的铜管在相对温和的条件下可以表现出弹性，但它们确实可以在特别具有腐蚀性的环境中腐蚀和降解，例如在土壤曝气区发现的环境。(有关铜的更多信息，请阅读如果铜是贵金属，为什么我的管道会腐蚀?)

什么是曝气区?

了解曝气带，了解地下水的形成和解剖是十分必要的。接触地面的雨水有几种分布方式。一部分水从不同的表面流入河流和溪流，从而完成了水文循环。另一重要部分要么被树木和其他植物吸收，要么直接蒸发到大气中。剩余的雨水(土壤水分渗透到土壤中，直到达到一个不透水在它积累的地方分层。

这种积累形成了被称为地下地下水的储水储备。完全充满水的土壤和岩石层被称为饱和区，它的上部，或边界，被称为水位．

通气带是存在于地表和地下水位之间的土下区域。它主要由多孔岩石和土壤，土壤基质之间的空间包含空气和水的混合物。在这一层，空气和水相互作用，导致曝气水(因此得名)。

曝气带的性质在很大程度上取决于几个环境因素，包括场地地质、地形、气候和排水。这些因素最终决定了地下水位的深度，进而决定了曝气带和饱和带的高度。通气区可能根本不存在，也可能有几百英尺深。

曝气带对铜腐蚀速率的影响

在曝气区存在的水分由大量的溶解氧．而原水和处理过的水还含有溶解氧，大量存在于曝气带会引起加速的腐蚀率铜管道。

在地下铜管和其他地下结构中最常见的腐蚀类型之一是微分曝气腐蚀．这种类型的腐蚀发生在当一段管道暴露在比另一段更高水平的溶解氧。铜管暴露在高浓度溶解氧中的部分就会变成阴极，而缺氧部分则充当阳极．

在阳极，氧化发生时，电子吸引到阴极。相反，电子在阴极获得，从而产生减少的反应。在这个过程中微分曝气单元铜的阳极部分经历了加速腐蚀，而阴极仍然是氧合的，从而降低了腐蚀速率。

差异曝气池也倾向于自催化，即持续的化学和电化学反应产生的条件可以促进细胞的延续，并随着时间的推移加剧腐蚀。例如，金属离子在阳极释放水解(与水发生化学反应)以降低本地pH值，增加酸度。众所周知，电解液pH值的降低会加速铜等金属的腐蚀。相反，在阴极的还原反应有助于提高电解液的pH值，增加其碱度，并改善氧化层的保护性能。

环境条件的变化，如土壤水分含量、溶解氧浓度、管道安装深度和氧气屏障(如铺设的道路)往往为形成差异曝气池创造理想的条件。例如，在铺设和未铺设的表面下运行的埋在地下的铜管道可能暴露在曝气程度和溶解氧含量不同的土壤中，导致曝气细胞产生差异。(相关阅读:土壤腐蚀概论．)

溶解氧的腐蚀性也比二氧化碳强得多。研究表明，在65°C(149°F)的纯净水中，溶解氧的腐蚀性是同等数量的二氧化碳的6倍。此外，氧和二氧化碳的联合腐蚀作用是这两种化合物单独作用的两倍。氧气的攻击特别是，众所周知，它会引起深度点蚀铜管道。

结论

曝气区是由于水和氧气的混合而得名的。这种混合增加了溶解氧的数量，从而增加了埋在地下的铜管道和结构的腐蚀速率。

铜管表面不同的溶解氧含量(以及其他土壤性质)会产生不同的曝气池，从而导致局部腐蚀如点蚀。这种类型的腐蚀是相对强烈的，通常超过了铜的天然防腐性能。