随着经济的高速发展,我国水体受到了不同程度的污染,特别是城市内湖,氮、磷污染尤为严重。目前,水体的富营养化已成为一种普遍现象。淡水体是金属材料服役的重要场所,淡水体富营养化将导致服役环境的改变,使金属材料腐蚀行为与规律发生变化。国内外关于金属在污染水体中的腐蚀研究,主要集中在污染水体对输水管道腐蚀的影响,合金在污染海水中的腐蚀规律与机理研究等方面,针对水体富营养化对金属腐蚀行为影响的研究较少。本论文工作在国家自然科学基金的资助下,以水工构筑物常用金属材料A3钢为研究对象,以富营养化东湖水为研究水体,开展了水体富营养化对碳钢腐蚀行为影响的研究。主要工作和研究结果如下：(1)研究了水体富营养化对水质指标的影响。通过比较清洁水体(丹江口水库)和富营养化水体(东湖)一年的水质检测结果,发现水体富营养化后,水质指标发生的变化主要表现为溶解氧降低,总氮、总磷浓度增大,悬浮物和微生物含量增大,水体中有毒有害物质增多。(2)采用现场试验和实验室模拟水体试验,研究了碳钢在富营养化淡水体(东湖)和清洁水体(丹江口水库)中的腐蚀类型、速率、产物和形貌特征,进一步证实了碳钢在污染淡水体(富营养化水体)中腐蚀比清洁水体中的慢这一规律；不同挂片深度对碳钢腐蚀影响的研究表明,A3钢的腐蚀速率随着挂片深度增加而加快。该现象是由不同水深处的光照差异引起了生物量的差异造成的。这一规律由我课题组首次报道,对于认识淡水环境中微生物覆盖对金属腐蚀的影响有较大意义；挂片季节对碳钢腐蚀影响的研究表明,受季节影响,A3钢夏季(2007,07-2008,07)挂片的腐蚀速率比冬季(2005,12-2006,12)的快。(3)研究了富营养化水体主要水质污染物对碳钢腐蚀的作用机理。系统研究了富营养化淡水中水质污染指标：总氮(铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、有机氮物质)、总磷(磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、有机磷物质)、化学需氧量(COD)、悬浮物(高岭土)、有机污染物质(有机磷农药、有机氮农药)对碳钢腐蚀的影响。结果表明：水流速度可忽略的条件下,A3钢的腐蚀速率随溶解氧浓度的增大而增大；随COD值的增大而减小,当COD值>120mg/L时,A3钢的腐蚀速度变化缓慢；随pH值的增大呈线性降低；随水体中总氮(TN)浓度的增大而减小。铵盐在淡水中对A3钢的腐蚀有诱发作用,主要影响A3钢阴极过程的吸氧反应。亚硝酸盐和硝酸盐主要抑制A3钢的阳极过程,对A3钢腐蚀具有减缓的作用；A3钢腐蚀速度随水体中总磷(TP)浓度的增加而减小。磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐和多聚磷酸盐对A3钢腐蚀都具有减缓作用,作用机理为在A3钢表面形成沉积膜,抑制了A3钢阳极反应过程；A3钢的腐蚀随水体中高岭土含量的增加而减小；水体中有机磷农药(亚磷酸二乙酯)能够促进A3钢的阳极反应,使其腐蚀速度加快；有机氮农药(氨基甲酸乙酯)对A3钢的阳极反应有抑制作用,减缓其腐蚀。(4)研究了富营养化水体中微生物对碳钢腐蚀的影响。通过对东湖挂片表面的腐蚀产物膜内的细菌进行培养、分离、纯化筛选出7种优势菌。经鉴定,主要为Comamonas菌(丛毛单胞菌)和Pseudomonas菌(假单胞菌),少量Myroides菌；富营养化水体中氮、磷、小分子碳物质对细菌生长有促进的作用；腐蚀初期,淡水中微生物(细菌和藻类)在A3钢表面的覆盖能够减缓其腐蚀速率,它们参与腐蚀产物的形成过程,使产物膜更加致密,成分更加复杂。(5)采用电化学方法研究了A3钢在富营养化水体中的腐蚀过程；提出富营养化水体中主要环境因子对碳钢腐蚀的作用机理模型；建立多变量灰色预测模型MGM(1,3),用于富营养化水体和清洁水体中A3钢腐蚀速率的预测研究。经残差检验、关联度检验和后验差检验,该模型的精度为一级。