Ẹ ṣeun fún ṣíbẹ̀wò sí nature.com. Ẹ̀yà ẹ̀rọ ìṣàwárí tí ẹ ń lò ní àtìlẹ́yìn CSS díẹ̀. Fún ìrírí tí ó dára jùlọ, a gbà yín nímọ̀ràn pé kí ẹ lo ẹ̀yà ẹ̀rọ ìṣàwárí tuntun (tàbí kí ẹ pa ipò ìbáramu nínú Internet Explorer). Ní ​​àfikún, láti rí i dájú pé ẹ ń tẹ̀síwájú láti ṣe àtìlẹ́yìn, ojú-òpó yìí kò ní ní àwọn àṣà tàbí JavaScript.
Ìjì eruku jẹ́ ewu ńlá fún ọ̀pọ̀lọpọ̀ orílẹ̀-èdè kárí ayé nítorí ipa apanirun wọn lórí iṣẹ́ àgbẹ̀, ìlera ènìyàn, àwọn ẹ̀rọ ìrìnnà àti àwọn ètò ìṣiṣẹ́. Nítorí náà, ìfọ́ afẹ́fẹ́ jẹ́ ìṣòro kárí ayé. Ọ̀kan lára ​​àwọn ọ̀nà tó dára fún àyíká láti dín ìfọ́ afẹ́fẹ́ kù ni lílo ìfọ́ carbonate microbial induced carbonate (MICP). Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn àbájáde MICP tí ó da lórí urea-degradation, bíi ammonia, kò dára nígbà tí a bá ń ṣe é ní ọ̀pọ̀lọpọ̀. Ìwádìí yìí gbé àwọn ìgbékalẹ̀ méjì ti calcium formate bacteria kalẹ̀ fún ìfọ́ MICP láìsí ìfọ́ urea, ó sì fi iṣẹ́ wọn wéra pẹ̀lú ìgbékalẹ̀ méjì ti calcium acetate bacteria tí kìí ṣe ammonia. Àwọn bakitéríà tí a kà sí Bacillus subtilis àti Bacillus amyloliquefaciens. Àkọ́kọ́, a pinnu àwọn ìníyelórí tí a ti mú dara jùlọ ti àwọn ohun tí ó ń darí ìṣẹ̀dá CaCO3. Lẹ́yìn náà, a ṣe àwọn ìdánwò afẹ́fẹ́ lórí àwọn àpẹẹrẹ iyanrin dune tí a tọ́jú pẹ̀lú àwọn ìgbékalẹ̀ tí a ti mú dara jùlọ, a sì wọn resistance ìfọ́ afẹ́fẹ́, stripping portface, àti resistance bombardment iyanrin. A ṣe àyẹ̀wò àwọn allomorphs Calcium carbonate (CaCO3) nípa lílo optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), àti X-ray diffraction analysis. Àwọn agbekalẹ tí a fi calcium formate ṣe dáradára ju àwọn agbekalẹ tí a fi acetate ṣe lọ ní ti ìṣẹ̀dá calcium carbonate. Ní àfikún, B. subtilis ṣe calcium carbonate púpọ̀ ju B. amyloliquefaciens lọ. Àwọn micrographs SEM fi hàn kedere pé àwọn bakitéríà tí ń ṣiṣẹ́ àti aláìṣiṣẹ́ ń so mọ́ calcium carbonate tí ìfọ́mọ́ra ń fà. Gbogbo àwọn agbekalẹ dín ìfọ́mọ́ra afẹ́fẹ́ kù ní pàtàkì.
A ti mọ ìfọ́lẹ̀ afẹ́fẹ́ fún ìgbà pípẹ́ gẹ́gẹ́ bí ìṣòro pàtàkì tó ń kojú àwọn agbègbè gbígbẹ àti aṣálẹ̀ bíi gúúsù ìwọ̀ oòrùn Amẹ́ríkà, ìwọ̀ oòrùn China, Saharan Africa, àti ọ̀pọ̀lọpọ̀ agbègbè Àárín Gbùngbùn Ìlà Oòrùn. Òjò tó rọ̀ díẹ̀ ní ojú ọjọ́ gbígbẹ àti aṣálẹ̀ púpọ̀ ti yí àwọn apá ńláńlá agbègbè wọ̀nyí padà sí aṣálẹ̀, àwọn ilẹ̀ iyanrìn, àti àwọn ilẹ̀ tí a kò tíì gbìn. Ìfọ́lẹ̀ afẹ́fẹ́ tó ń bá a lọ ń fa ewu sí àyíká fún àwọn ètò ìrìnnà bí àwọn ẹ̀rọ ìrìnnà, ilẹ̀ iṣẹ́ àgbẹ̀, àti ilẹ̀ iṣẹ́, èyí tó ń yọrí sí ipò àìní ìgbésí ayé tó dára àti owó gíga fún ìdàgbàsókè ìlú ní àwọn agbègbè wọ̀nyí2,3,4. Lóòótọ́, ìfọ́lẹ̀ afẹ́fẹ́ kì í ṣe pé ó ń nípa lórí ibi tí ó ti ṣẹlẹ̀ nìkan, ṣùgbọ́n ó tún ń fa ìṣòro ìlera àti ọrọ̀ ajé ní àwọn agbègbè jíjìnnà bí ó ṣe ń gbé àwọn èròjà nípa afẹ́fẹ́ lọ sí àwọn agbègbè tó jìnnà sí orísun rẹ̀5,6.
Ìdènà ìfọ́ afẹ́fẹ́ ṣì jẹ́ ìṣòro kárí ayé. Oríṣiríṣi ọ̀nà ìdúróṣinṣin ilẹ̀ ni a lò láti ṣàkóso ìfọ́ afẹ́fẹ́. Àwọn ọ̀nà wọ̀nyí ní àwọn ohun èlò bíi lílo omi7, àwọn ohun èlò epo 8, àwọn ohun èlò biopolymers5, àwọn ohun èlò microbial induced carbonate precipitation (MICP)9,10,11,12 àti enzyme induced carbonate precipitation (EICP)1. Rírọ̀ ilẹ̀ jẹ́ ọ̀nà ìdènà eruku nínú pápá. Síbẹ̀síbẹ̀, ìfọ́ rẹ̀ kíákíá mú kí ọ̀nà yìí ní ipa díẹ̀ ní àwọn agbègbè gbígbẹ àti aṣálẹ̀ díẹ̀1. Lílo àwọn ohun èlò ìfọ́ epo mú kí ìṣọ̀kan iyanrìn àti ìfọ́pọ̀ àárín ara pọ̀ sí i. Ohun ìní wọn tí ó so àwọn ọkà iyanrìn pọ̀; síbẹ̀síbẹ̀, àwọn ohun èlò epo tún ń fa àwọn ìṣòro mìíràn; àwọ̀ dúdú wọn mú kí gbígba ooru pọ̀ sí i, ó sì ń yọrí sí ikú àwọn ewéko àti àwọn ohun alààyè. Òórùn àti èéfín wọn lè fa ìṣòro èémí, àti ní pàtàkì, owó gíga wọn jẹ́ ìdènà mìíràn. Àwọn ohun èlò biopolymer jẹ́ ọ̀kan lára ​​àwọn ọ̀nà tí a ṣẹ̀ṣẹ̀ dámọ̀ràn láti dín ìfọ́ afẹ́fẹ́ kù; a yọ wọ́n jáde láti inú àwọn orísun àdánidá bíi ewéko, ẹranko àti bakitéríà. Xanthan gum, guar gum, chitosan ati gellan gum ni awọn biopolymers ti a lo julọ ninu awọn ohun elo imọ-ẹrọ5. Sibẹsibẹ, awọn biopolymers ti o le yọ omi le padanu agbara ati jijade kuro ninu ile nigbati a ba fi si omi13,14. A ti fihan pe EICP jẹ ọna idena eruku ti o munadoko fun ọpọlọpọ awọn ohun elo pẹlu awọn opopona ti ko ni okuta, awọn adagun iru ati awọn aaye ikole. Botilẹjẹpe awọn abajade rẹ jẹ iwuri, a gbọdọ gbero diẹ ninu awọn alailanfani ti o ṣeeṣe, gẹgẹbi idiyele ati aini awọn aaye nucleation (eyiti o mu ki iṣelọpọ ati ojo ojo ti awọn kirisita CaCO3 yara15,16).
Murray àti Irwin (1890) àti Steinmann (1901) ló kọ́kọ́ ṣàlàyé MICP ní ìparí ọ̀rúndún kọkàndínlógún nínú ìwádìí wọn nípa ìbàjẹ́ urea nípasẹ̀ àwọn ohun alààyè inú omi17. MICP jẹ́ ìlànà ẹ̀dá alààyè tí ó ń ṣẹlẹ̀ nípa ti ara tí ó ní onírúurú iṣẹ́ microbial àti àwọn ìlànà kẹ́míkà nínú èyí tí calcium carbonate ti ń fa ìṣiṣẹ́ àwọn ions carbonate láti inú àwọn microbial metabolites pẹ̀lú calcium ions nínú àyíká18,19. MICP tí ó ní urea-degrading nitrogen cycle (urea-degrading MICP) ni irú ìṣàn carbonate tí microbial fa sábà máa ń fa urease, nínú èyí tí urease tí bakitéríà ṣe ń ṣe ìṣirò hydrolysis ti urea20,21,22,23,24,25,26,27 gẹ́gẹ́ bí atẹ̀lé yìí:
Nínú MICP tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ìyípo erogba ti oxidation iyọ organic (MICP láìsí irú ìbàjẹ́ urea), àwọn bakitéríà heterotrophic lo àwọn iyọ̀ organic bíi acetate, lactate, citrate, succinate, oxalate, malate àti glyoxylate gẹ́gẹ́ bí orísun agbára láti ṣe àwọn ohun alumọ́ni carbonate28. Níwájú calcium lactate gẹ́gẹ́ bí orísun erogba àti àwọn ion calcium, ìṣesí kẹ́míkà ti ìṣẹ̀dá calcium carbonate ni a fihàn nínú ìbáramu (5).
Nínú ìlànà MICP, àwọn sẹ́ẹ̀lì bakitéríà máa ń pèsè àwọn ibi ìfọ́mọ́lẹ̀ tí ó ṣe pàtàkì fún ìrọ̀jò calcium carbonate; ojú sẹ́ẹ̀lì bakitéríà náà máa ń gba agbára ní ọ̀nà tí kò dára, ó sì lè ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ohun tí ń fa ìfọ́mọ́lẹ̀ fún àwọn cations divalent bíi calcium ions. Nípa fífọ àwọn ions calcium sínú àwọn sẹ́ẹ̀lì bakitéríà, nígbà tí ìfọ́mọ́ carbonate ions bá tó, calcium cations àti carbonate anions máa ń ṣiṣẹ́, calcium carbonate sì máa ń rọ̀ sórí ilẹ̀ bakitéríà náà29,30. A lè ṣàkópọ̀ ìlànà náà gẹ́gẹ́ bí èyí:31,32:
A le pin awọn kirisita calcium carbonate ti a ṣẹda nipasẹ biogenerated si awọn oriṣi mẹta: calcite, vaterite, ati aragonite. Lara wọn, calcite ati vaterite ni awọn allomorphs calcium carbonate ti o wọpọ julọ ti kokoro arun fa nipasẹ kokoro arun33,34. Calcite ni allomorph35 calcium carbonate ti o duro ṣinṣin julọ ni thermodynamically. Biotilẹjẹpe a ti royin pe vaterite jẹ metastable, o yipada nikẹhin si calcite36,37. Vaterite ni iwuwo julọ ninu awọn kirisita wọnyi. O jẹ kirisita hexagonal ti o ni agbara kikun iho ti o dara julọ ju awọn kirisita calcium carbonate miiran nitori iwọn rẹ ti o tobi julọ38. MICP ti urea-degraded ati urea-undegraded le ja si ojo riro ti vaterite13,39,40,41.
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé MICP ti fi agbára tó dájú hàn nínú dídádúró àwọn ilẹ̀ àti ilẹ̀ tó ní ìṣòro tó lè jẹ́ kí afẹ́fẹ́ fọ́,42,43,44,45,46,47,48, ọ̀kan lára ​​àwọn ohun tó ń jáde láti inú urea hydrolysis ni ammonia, èyí tó lè fa àwọn ìṣòro ìlera díẹ̀ sí tó le koko, ó sinmi lórí bí ìfarahàn náà ṣe rí. Àbájáde ẹ̀gbẹ́ yìí mú kí lílo ìmọ̀ ẹ̀rọ yìí jẹ́ àríyànjiyàn, pàápàá jùlọ nígbà tí àwọn agbègbè ńlá bá nílò ìtọ́jú, bíi fún dídí eruku kù. Ní àfikún, òórùn ammonia kò ṣeé fara dà nígbà tí a bá ń ṣe iṣẹ́ náà ní ìwọ̀n ìlò gíga àti ìwọ̀n ńlá, èyí tó lè ní ipa lórí bí a ṣe lè lò ó. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àwọn ìwádìí tuntun ti fi hàn pé a lè dín àwọn ammonia ions kù nípa yíyí wọn padà sí àwọn ọjà mìíràn bíi struvite, àwọn ọ̀nà wọ̀nyí kò mú àwọn ammonia ions kúrò pátápátá50. Nítorí náà, ó ṣì yẹ kí a ṣe àwárí àwọn ọ̀nà míràn tí kò mú àwọn ammonia ions jáde. Lílo àwọn ọ̀nà ìbàjẹ́ tí kò ní urea fún MICP lè pèsè ojútùú tó ṣeé ṣe tí a kò tíì ṣe àwárí rẹ̀ dáadáa ní ìbámu pẹ̀lú ìdínkù ìbàjẹ́ afẹ́fẹ́. Fattahi et al. Ṣe ìwádìí ìbàjẹ́ MICP tí kò ní urea nípa lílo calcium acetate àti Bacillus megaterium41, nígbà tí Mohebbi àti àwọn ẹlẹgbẹ́ rẹ̀ lo calcium acetate àti Bacillus amyloliquefaciens9. Síbẹ̀síbẹ̀, a kò fi ìwádìí wọn wé àwọn orísun calcium mìíràn àti àwọn bakitéríà heterotrophic tí ó lè mú kí ìdènà ìbàjẹ́ afẹ́fẹ́ sunwọ̀n síi. Àìsí ìwé tí a fi àwọn ipa ọ̀nà ìbàjẹ́ tí kò ní urea wé àwọn ipa ọ̀nà ìbàjẹ́ urea nínú ìdínkù ìbàjẹ́ afẹ́fẹ́.
Ni afikun, ọpọlọpọ awọn iwadi ti o jẹ ki afẹfẹ jẹ ki o si ṣakoso eruku ni a ti ṣe lori awọn ayẹwo ile ti o ni awọn ilẹ alapin.1,51,52,53 Sibẹsibẹ, awọn ilẹ alapin ko wọpọ ni iseda ju awọn oke ati awọn ilẹ isalẹ lọ. Idi niyi ti awọn iyanrin iyanrin fi jẹ ẹya ilẹ ti o wọpọ julọ ni awọn agbegbe aginju.
Láti borí àwọn àìpé tí a mẹ́nu kàn lókè yìí, ìwádìí yìí ní èrò láti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ohun èlò tuntun tí kì í ṣe ammonia tí ń mú kí bakitéríà jáde. Fún ète yìí, a ronú nípa àwọn ọ̀nà MICP tí kì í ṣe urea tí ń ba MICP jẹ́. A ṣe ìwádìí lórí bí àwọn orísun kalísíọ́mù méjì ṣe ń ṣiṣẹ́ dáadáa (calcium formate àti calcium acetate). Gẹ́gẹ́ bí ìmọ̀ àwọn òǹkọ̀wé, a kò tíì ṣe ìwádìí lórí bí carbonate ṣe ń lo àwọn àpapọ̀ kalísíọ́mù méjì àti bakitéríà (bíi calcium formate-Bacillus subtilis àti calcium formate-Bacillus amyloliquefaciens) nínú àwọn ìwádìí ìṣáájú. Yíyàn àwọn bakitéríà wọ̀nyí dá lórí àwọn enzymu tí wọ́n ń ṣe tí ó ń mú kí calcium formate àti calcium acetate gbòòrò láti ṣẹ̀dá microbial carbonate precision. A ṣe àgbékalẹ̀ ìwádìí pípéye láti wá àwọn ohun tí ó dára jùlọ bíi pH, irú àwọn bakitéríà àti àwọn orísun kalísíọ́mù àti ìfọ́pọ̀ wọn, ìpíndọ́gba àwọn bakitéríà sí omi orísun kalísíọ́mù àti àkókò ìtọ́jú. Níkẹyìn, a ṣe ìwádìí lórí bí àwọn ohun èlò bakitéríà yìí ṣe ń dín ìfọ́ afẹ́fẹ́ kù nípasẹ̀ ìrọ̀jò calcium carbonate nípa ṣíṣe àwọn ìdánwò afẹ́fẹ́ lórí àwọn ilẹ̀ iyanrìn láti mọ bí ìfọ́ afẹ́fẹ́ ṣe tó, iyàrá ìfọ́ àti agbára ìdènà ìbọn afẹ́fẹ́ ti iyanrìn náà, àti àwọn ìwọ̀n penetrometer àti àwọn ìkẹ́kọ̀ọ́ microstructural (fún àpẹẹrẹ X-ray diffraction (XRD) analysis and scanning electron microscopy (SEM)) ni a tún ṣe.
Ìṣẹ̀dá calcium carbonate nílò àwọn ion calcium àti àwọn ion carbonate. A lè rí àwọn ion calcium láti oríṣiríṣi orísun calcium bíi calcium chloride, calcium hydroxide, àti skim walk powder54,55. A lè rí àwọn ion carbonate nípasẹ̀ onírúurú ọ̀nà microbial bíi urea hydrolysis àti aerobic tàbí anaerobic oxidation of organic matter56. Nínú ìwádìí yìí, a gba àwọn ion carbonate láti inú ìṣiṣẹ́ oxidation ti formate àti acetate. Ní àfikún, a lo àwọn iyọ̀ calcium ti formate àti acetate láti ṣe calcium carbonate mímọ́, nítorí náà CO2 àti H2O nìkan ni a gbà gẹ́gẹ́ bí àwọn àbájáde. Nínú ìlànà yìí, ohun kan ṣoṣo ló ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí orísun calcium àti orísun carbonate, kò sì sí ammonia tí a ń ṣe. Àwọn ànímọ́ wọ̀nyí mú kí orísun calcium àti ọ̀nà ìṣẹ̀dá carbonate tí a kà sí ohun tí ó dára gan-an.
Àwọn ìṣesí tí ó báramu ti calcium formate àti calcium acetate láti ṣẹ̀dá calcium carbonate ni a fihàn nínú àwọn fọ́múlá (7)-(14). Àwọn fọ́múlá (7)-(11) fihàn pé calcium formate ń yọ́ nínú omi láti ṣẹ̀dá formic acid tàbí formate. Nítorí náà, ojutu náà jẹ́ orísun àwọn ion calcium àti hydroxide ọ̀fẹ́ (fọ́ọ̀mùlá 8 àti 9). Nítorí ìfọ́múlá formic acid, àwọn átọ̀mù carbon nínú formic acid ni a yípadà sí carbon dioxide (fọ́ọ̀mùlá 10). A ṣẹ̀dá calcium carbonate nígbẹ̀yìn gbẹ́yín (fọ́ọ̀mùlá 11 àti 12).
Bákan náà, a máa ń ṣẹ̀dá calcium carbonate láti inú calcium acetate (àwọn ìbáramu 13–15), àyàfi pé a máa ń ṣẹ̀dá acetic acid tàbí acetate dípò formic acid.
Láìsí àwọn enzymu, a kò le fi acetate àti formate ṣe oxidized ní iwọ̀n otútù yàrá. FDH (formate dehydrogenase) àti CoA (coenzyme A) ló ń mú kí oxidation ti formate àti acetate pọ̀ sí i láti ṣẹ̀dá carbon dioxide, lẹ́sẹẹsẹ (Eqs. 16, 17) 57, 58, 59. Oríṣiríṣi bakitéríà ló lè ṣe àwọn enzymu wọ̀nyí, àti heterotrophic bakitéríà, irú bíi Bacillus subtilis (PTCC #1204 (Persian Type Culture Collection), tí a tún mọ̀ sí NCIMB #13061 (International Collection of Bacteria, Yeast, Phage, Plasmids, Plant Seeds and Plant Cell Tissue Cultures)) àti Bacillus amyloliquefaciens (PTCC #1732, NCIMB #12077), ni a lò nínú ìwádìí yìí. A gbin àwọn bakitéríà wọ̀nyí nínú ohun èlò tí ó ní eran peptone (5 g/L) àti èròjà ẹran (3 g/L), tí a ń pè ní omi èròjà (NBR) (105443 Merck).
Nítorí náà, a ṣe àgbékalẹ̀ mẹ́rin láti fa ìrọ̀jò calcium carbonate nípa lílo orísun calcium méjì àti bakitéríà méjì: calcium formate àti Bacillus subtilis (FS), calcium formate àti Bacillus amyloliquefaciens (FA), calcium acetate àti Bacillus subtilis (AS), àti calcium acetate àti Bacillus amyloliquefaciens (AA).
Ní apá àkọ́kọ́ ti ìṣàyẹ̀wò náà, a ṣe àwọn ìdánwò láti pinnu àpapọ̀ tó dára jùlọ tí yóò mú kí calcium carbonate pọ̀ sí i. Nítorí pé àwọn àyẹ̀wò ilẹ̀ náà ní calcium carbonate nínú, a ṣe àkójọ àwọn ìdánwò ìṣáájú láti wọn CaCO3 tí àwọn àpapọ̀ onírúurú ṣe, a sì ṣe àyẹ̀wò àwọn àdàpọ̀ orísun àṣà àti calcium. Fún àpapọ̀ orísun calcium àti bacteria tí a ṣàlàyé lókè (FS, FA, AS, àti AA), àwọn optimization factors (ìfojúsùn orísun calcium, àkókò ìtọ́jú, ìfojúsùn omi bacteria tí a wọ̀n nípa ìwọ̀n optical ti solution (OD), calcium source sí bacteria solution ratio, àti pH) ni a mú jáde tí a sì lò nínú àwọn ìdánwò afẹ́fẹ́ ìtọ́jú sand dune tí a ṣàlàyé ní àwọn abala wọ̀nyí.
Fún àpapọ̀ kọ̀ọ̀kan, a ṣe àwọn àyẹ̀wò 150 láti ṣe ìwádìí nípa ipa ìṣàn omi CaCO3 àti láti ṣe àyẹ̀wò onírúurú nǹkan, èyí ni ìfojúsùn orísun calcium, àkókò ìtọ́jú, iye OD bakitéríà, ìpíndọ́gba omi calcium sí bakitéríà àti pH nígbà ìfàsẹ́yìn aerobic ti ohun èlò organic (Táblì 1). A yan ìwọ̀n pH fún ìlànà tí a ṣe àtúnṣe ní ìbámu pẹ̀lú àwọn ìlà ìdàgbàsókè ti Bacillus subtilis àti Bacillus amyloliquefaciens láti lè ní ìdàgbàsókè kíákíá. Èyí ni a ṣàlàyé ní ẹ̀kúnrẹ́rẹ́ nínú abala Àwọn Àbájáde.
Àwọn ìgbésẹ̀ wọ̀nyí ni a lò láti pèsè àwọn àpẹẹrẹ fún ìpele ìdàgbàsókè. A kọ́kọ́ pèsè omi MICP nípa ṣíṣe àtúnṣe pH àkọ́kọ́ ti ohun èlò àṣà, lẹ́yìn náà a fi igbá bò ó ní 121 °C fún ìṣẹ́jú 15. Lẹ́yìn náà, a fi abẹ́rẹ́ sí i nínú ìṣàn afẹ́fẹ́ laminar, a sì tọ́jú rẹ̀ sínú ohun èlò ìgbọ̀nsẹ̀ ní 30 °C àti 180 rpm. Nígbà tí OD ti bakitéríà náà bá dé ìpele tí a fẹ́, a dapọ̀ mọ́ omi orísun calcium ní ìwọ̀n tí a fẹ́ (Àwòrán 1a). A gba omi MICP láàyè láti ṣe àtúnṣe kí ó sì lẹ̀ mọ́ inú ohun èlò ìgbọ̀nsẹ̀ ní 220 rpm àti 30 °C fún ìgbà kan tí ó dé iye tí a fẹ́. A ya CaCO3 tí a ti yọ́ kúrò lẹ́yìn centrifugation ní 6000 g fún ìṣẹ́jú 5, lẹ́yìn náà a gbẹ ẹ́ ní 40 °C láti pèsè àwọn àpẹẹrẹ fún ìdánwò calcimeter (Àwòrán 1b). Lẹ́yìn náà, wọ́n lo ohun èlò ìṣàn-kalímítà Bernard, níbi tí ìyẹ̀fun CaCO3 ti ń ṣiṣẹ́ pẹ̀lú 1.0 N HCl (ASTM-D4373-02) láti mú CO2 jáde, ìwọ̀n gáàsì yìí sì jẹ́ ìwọ̀n àkóónú CaCO3 (Àwòrán 1c). Láti yí ìwọ̀n CO2 padà sí àkóónú CaCO3, a ṣe ìtẹ̀sí ìṣàtúnṣe nípa fífọ ìyẹ̀fun CaCO3 mímọ́ pẹ̀lú 1 N HCl àti ṣíṣàyẹ̀wò rẹ̀ lòdì sí CO2 tí ó ti yípadà. A ṣe ìwádìí nípa ìrísí àti ìwẹ̀nùmọ́ ìyẹ̀fun CaCO3 tí ó ti rọ̀ sílẹ̀ nípa lílo àwòrán SEM àti ìwádìí XRD. A lo ohun èlò ìṣàn-kalímísíkọ́ọ̀pù optíkì pẹ̀lú ìbúgbà 1000 láti ṣe ìkẹ́kọ̀ọ́ ìṣẹ̀dá calcium carbonate ní àyíká bakitéríà, ìpele calcium carbonate tí a ṣẹ̀dá, àti ìṣiṣẹ́ bakitéríà náà.
Agbègbè Dejegh jẹ́ agbègbè tí a mọ̀ dáadáa ní gúúsù ìwọ̀ oòrùn Fars Province ti Iran, àwọn olùwádìí sì kó àwọn àpẹẹrẹ ilẹ̀ tí afẹ́fẹ́ ti fọ́ láti agbègbè náà jọ. Àwọn àpẹẹrẹ náà ni a mú láti ojú ilẹ̀ fún ìwádìí náà. Àwọn ìdánwò àmì lórí àwọn àpẹẹrẹ ilẹ̀ fihàn pé ilẹ̀ náà kò ní ìtò tó dára pẹ̀lú ilẹ̀ yanrìn tí a sì pín sí SP-SM gẹ́gẹ́ bí Ìṣètò Ìṣọ̀kan Ilẹ̀ Unified (USC) (Àwòrán 2a). Ìṣàyẹ̀wò XRD fihàn pé ilẹ̀ Dejegh jẹ́ ti calcite àti quartz (Àwòrán 2b). Ní ​​àfikún, ìṣàyẹ̀wò EDX fihàn pé àwọn èròjà mìíràn bíi Al, K, àti Fe náà wà ní ìwọ̀n kékeré.
Láti pèsè àwọn ihò yàrá fún ìdánwò ìfọ́ afẹ́fẹ́, a fọ́ ilẹ̀ náà láti gíga 170 mm nípasẹ̀ ìfọ́ afẹ́fẹ́ oníwọ̀n 10 mm sí ojú ilẹ̀ tí ó le koko, èyí tí ó yọrí sí ihò afẹ́fẹ́ tí ó wọ́pọ̀ tí ó tó 60 mm ní gíga àti 210 mm ní iwọ̀n. Ní ti ẹ̀dá, àwọn ihò iyanrìn tí ó rẹlẹ̀ jùlọ ni a ń ṣẹ̀dá nípasẹ̀ àwọn ìlànà aeolian. Bákan náà, àpẹẹrẹ tí a pèsè nípa lílo ìlànà tí a kọ lókè yìí ní ìwọ̀n iyanrìn tí ó kéré jùlọ, γ = 14.14 kN/m³, tí ó ń ṣẹ̀dá konu iyanrìn tí a gbé kalẹ̀ sórí ojú ilẹ̀ tí ó dúró ní ìsàlẹ̀ pẹ̀lú igun ìsinmi tí ó tó 29.7°.
Omi MICP to dara julọ ti a ri ni apakan ti o ti kọja ni a fun ni si ori oke ti o wa ni 1, 2 ati 3 lm-2, lẹhinna a tọju awọn ayẹwo naa sinu incubator ni iwọn otutu 30 °C (Aworan 3) fun ọjọ 9 (iyẹn ni akoko ti o dara julọ lati wo) lẹhinna a mu wọn jade fun idanwo ọna afẹ́fẹ́.
Fún ìtọ́jú kọ̀ọ̀kan, a pèsè àwọn àpẹẹrẹ mẹ́rin, ọ̀kan fún wíwọ̀n akoonu calcium carbonate àti agbára ojú ilẹ̀ nípa lílo penetrometer, àti àwọn àpẹẹrẹ mẹ́ta tó kù ni a lò fún àwọn ìdánwò ìfọ́ ní iyàrá mẹ́ta tó yàtọ̀ síra. Nínú àwọn ìdánwò ihò afẹ́fẹ́, a pinnu iye ìfọ́ ní iyàrá afẹ́fẹ́ tó yàtọ̀ síra, lẹ́yìn náà a pinnu iyàrá ìfọ́ fún àpẹẹrẹ ìtọ́jú kọ̀ọ̀kan nípa lílo ìpín iye ìfọ́ ní ìfiwéra pẹ̀lú iyàrá afẹ́fẹ́. Ní àfikún sí àwọn ìdánwò ìfọ́ afẹ́fẹ́, àwọn àpẹẹrẹ tí a tọ́jú ni a fi bọ́m̀bù iyanrìn (ìyẹn, àwọn ìdánwò fífọ́). A pèsè àwọn àpẹẹrẹ méjì mìíràn fún ète yìí ní ìwọ̀n lílò ti 2 àti 3 L m−2. Ìdánwò ìfọ́ afẹ́fẹ́ iyanrìn náà gba ìṣẹ́jú 15 pẹ̀lú ìṣàn 120 gm−1, èyí tí ó wà láàrín ìwọ̀n iye tí a yàn nínú àwọn ìwádìí ìṣáájú60,61,62. Ìjìnnà petele láàárín abrasive nozzle àti ìpìlẹ̀ dune jẹ́ 800 mm, tí ó wà ní 100 mm lókè ìsàlẹ̀ ihò náà. A ṣètò ipò yìí kí gbogbo àwọn èròjà iyanrìn fífọ́ náà lè jábọ́ sórí ihò náà.
A ṣe ìdánwò ihò afẹ́fẹ́ náà nínú ihò afẹ́fẹ́ tí ó ṣí sílẹ̀ pẹ̀lú gígùn m8, fífẹ̀ m 0.4 àti gíga m 1 (Àwòrán 4a). A fi àwọn aṣọ irin tí a fi galvanized ṣe ihò afẹ́fẹ́ náà, ó sì lè mú kí afẹ́fẹ́ náà yára tó m 25/s. Ní àfikún, a lo ẹ̀rọ ìyípadà ìgbàkúgbà láti ṣàtúnṣe ìgbàkúgbà afẹ́fẹ́ náà àti láti mú ìgbàkúgbà náà pọ̀ sí i díẹ̀díẹ̀ láti gba iyára afẹ́fẹ́ tí a fẹ́. Àwòrán 4b fi àwòrán onípele ti àwọn ihò iyanrìn tí afẹ́fẹ́ ti bàjẹ́ àti àwòrán iyára afẹ́fẹ́ tí a wọ̀n nínú ihò afẹ́fẹ́ hàn.
Níkẹyìn, láti fi àwọn àbájáde ìṣètò MICP tí kò ní urealytic tí a gbé kalẹ̀ nínú ìwádìí yìí wé àwọn àbájáde ìṣètò MICP urealytic, a tún pèsè àwọn àyẹ̀wò dune, a sì fi omi ìṣètò tí ó ní urea, calcium chloride àti Sporosarcina pasteurii tọ́jú wọn (nítorí pé Sporosarcina pasteurii ní agbára pàtàkì láti ṣe urease63). Ìwọ̀n ojú tí ó wà nínú omi ìṣètò bakitéríà jẹ́ 1.5, àti ìwọ̀n urea àti calcium chloride jẹ́ 1 M (tí a yàn ní ìbámu pẹ̀lú àwọn iye tí a dámọ̀ràn nínú àwọn ìwádìí ìṣáájú36,64,65). Agbára ìṣètò náà ní omi ìpara (8 g/L) àti urea (20 g/L). A fọ́n omi ìṣètò bakitéríà náà sí ojú ilẹ̀ dune, a sì fi sílẹ̀ fún wákàtí 24 fún ìsopọ̀ bakitéríà. Lẹ́yìn wákàtí 24 tí a fi so mọ́ ara wọn, a fọ́n omi ìpara kan (calcium chloride àti urea) sí ara wọn. A ń pe ìdánwò ìṣàkóso urealytic MICP ní UMC. A gba akoonu kalisiomu kaboneti ninu awọn ayẹwo ilẹ ti a fi urealytic ṣe ati ti a ko fi urealytic ṣe nipa fifọ ni ibamu si ilana ti Choi et al.66 dabaa.
Àwòrán 5 fi àwọn ìlà ìdàgbàsókè Bacillus amyloliquefaciens àti Bacillus subtilis hàn nínú àṣà ìbílẹ̀ (oògùn oúnjẹ) pẹ̀lú ìwọ̀n pH àkọ́kọ́ tó wà láàárín 5 sí 10. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú àwòrán náà, Bacillus amyloliquefaciens àti Bacillus subtilis dàgbàsókè kíákíá ní pH 6-8 àti 7-9, lẹ́sẹẹsẹ. Nítorí náà, a gba ìwọ̀n pH yìí ní ìpele ìṣelọ́pọ́.
Àwọn ìlà ìdàgbàsókè ti (a) Bacillus amyloliquefaciens àti (b) Bacillus subtilis ní àwọn ìwọ̀n pH àkọ́kọ́ tó yàtọ̀ síra ti àwọn èròjà oúnjẹ.
Àwòrán 6 fi iye carbon dioxide ti a ṣe ninu Bernard limemeter hàn, eyi ti o duro fun calcium carbonate ti a ti tu silẹ (CaCO3). Niwọn igba ti a ti pinnu ifosiwewe kan ninu apapọ kọọkan ati pe awọn ifosiwewe miiran yatọ, aaye kọọkan lori awọn aworan wọnyi baamu iwọn didun ti o pọju ti carbon dioxide ninu akojọpọ awọn idanwo yẹn. Gẹgẹbi a ti fihan ninu aworan naa, bi ifọkansi orisun calcium ti pọ si, iṣelọpọ calcium carbonate pọ si. Nitorinaa, ifọkansi orisun calcium ni ipa taara lori iṣelọpọ calcium carbonate. Niwọn igba ti orisun calcium ati orisun erogba jẹ kanna (iyẹn ni, calcium formate ati calcium acetate), bi awọn ions calcium ti n tu silẹ diẹ sii, a ṣe agbekalẹ calcium carbonate diẹ sii (Aworan 6a). Ninu awọn agbekalẹ AS ati AA, iṣelọpọ calcium carbonate tẹsiwaju lati pọ si pẹlu akoko imularada ti o pọ si titi ti iye rirọ naa ko fi yipada lẹhin ọjọ 9. Ninu agbekalẹ FA, oṣuwọn iṣelọpọ calcium carbonate dinku nigbati akoko imularada kọja ọjọ 6. Ni akawe pẹlu awọn agbekalẹ miiran, agbekalẹ FS fihan oṣuwọn iṣelọpọ calcium carbonate ti o kere ju lẹhin ọjọ 3 (Aworan 6b). Nínú àwọn àgbékalẹ̀ FA àti FS, 70% àti 87% gbogbo ìṣẹ̀dá calcium carbonate ni a rí lẹ́yìn ọjọ́ mẹ́ta, nígbàtí nínú àwọn àgbékalẹ̀ AA àti AS, ìpín yìí jẹ́ nǹkan bí 46% àti 45% nìkan, lẹ́sẹẹsẹ. Èyí fihàn pé àgbékalẹ̀ formic acid ní ìwọ̀n ìṣẹ̀dá CaCO3 tí ó ga jùlọ ní ìpele àkọ́kọ́ ní ìfiwéra pẹ̀lú àgbékalẹ̀ acetate tí ó da lórí. Síbẹ̀síbẹ̀, ìwọ̀n ìṣẹ̀dá ń dínkù pẹ̀lú àkókò ìtọ́jú tí ń pọ̀ sí i. A lè parí èrò láti inú Àwòrán 6c pé kódà ní àwọn ìfọ́pọ̀ bakitéríà tí ó wà lókè OD1, kò sí àfikún pàtàkì sí ìṣẹ̀dá calcium carbonate.
Ìyípadà nínú ìwọ̀n CO2 (àti àkóónú CaCO3 tó báramu) tí Bernard calcimeter wọ̀n gẹ́gẹ́ bí iṣẹ́ ti (a) ìṣọ̀kan orísun calcium, (b) àkókò ìṣètò, (c) OD, (d) pH àkọ́kọ́, (e) ìpíndọ́gba orísun calcium sí omi bakiteria (fún ìgbékalẹ̀ kọ̀ọ̀kan); àti (f) iye calcium carbonate tó pọ̀ jùlọ tí a ṣe fún àpapọ̀ orísun calcium àti bakiteria kọ̀ọ̀kan.
Nípa ipa pH àkọ́kọ́ ti alabọde naa, Àwòrán 6d fihàn pé fún FA àti FS, ìṣẹ̀dá CaCO3 dé iye tí ó pọ̀ jùlọ ní pH 7. Àkíyèsí yìí bá àwọn ìwádìí ìṣáájú mu pé àwọn enzymu FDH dúró ṣinṣin jùlọ ní pH 7-6.7. Síbẹ̀síbẹ̀, fún AA àti AS, òjò CaCO3 pọ̀ sí i nígbà tí pH bá kọjá 7. Àwọn ìwádìí ìṣáájú tún fihàn pé ìwọ̀n pH tí ó dára jùlọ fún ìṣiṣẹ́ enzymu CoA jẹ́ láti 8 sí 9.2-6.8. Ní ríronú pé ìwọ̀n pH tí ó dára jùlọ fún ìṣiṣẹ́ enzymu CoA àti ìdàgbàsókè B. amyloliquefaciens jẹ́ (8-9.2) àti (6-8), lẹ́sẹẹsẹ (Àwòrán 5a), a retí pé pH tí ó dára jùlọ ti ìṣètò AA jẹ́ 8, àti pé ìwọ̀n pH méjì náà jọra. Òtítọ́ yìí ni a fi àwọn àyẹ̀wò fìdí rẹ̀ múlẹ̀, gẹ́gẹ́ bí a ti fihàn nínú Àwòrán 6d. Níwọ́n ìgbà tí pH tó dára jùlọ fún ìdàgbàsókè B. subtilis jẹ́ 7-9 (Àwòrán 5b) àti pé pH tó dára jùlọ fún ìṣiṣẹ́ enzyme CoA jẹ́ 8-9.2, a retí pé ìyọrísí òjò CaCO3 tó pọ̀ jùlọ yóò wà ní ìwọ̀n pH ti 8-9, èyí tí Àwòrán 6d jẹ́rìí sí (ìyẹn ni pé, pH òjò tó dára jùlọ jẹ́ 9). Àwọn èsì tí a fihàn nínú Àwòrán 6e fihàn pé ìpíndọ́gba tó dára jùlọ ti ojutu orisun calcium sí ojutu kokoro arun jẹ́ 1 fún àwọn ojutu acetate àti formate. Fún ìfiwéra, a ṣe àyẹ̀wò iṣẹ́ àwọn agbekalẹ tó yàtọ̀ síra (ìyẹn, AA, AS, FA, àti FS) ní ìbámu pẹ̀lú ìṣelọ́pọ́ CaCO3 tó pọ̀ jùlọ lábẹ́ àwọn ipò tó yàtọ̀ síra (ìyẹn, ìfojúsùn orísun calcium, àkókò ìtọ́jú, OD, ìpíndọ́gba orísun calcium sí ojutu kokoro arun, àti pH àkọ́kọ́). Láàrín àwọn agbekalẹ tí a kẹ́kọ̀ọ́, ìṣelọ́pọ́ FS ní ìṣelọ́pọ́ CaCO3 tó ga jùlọ, èyí tó tó ìlọ́po mẹ́ta ti ìṣelọ́pọ́ AA (Àwòrán 6f). A ṣe àwọn àdánwò mẹ́rin tí kò ní kokoro arun fún àwọn orisun calcium àti pé a kò rí òjò CaCO3 lẹ́yìn ọjọ́ 30.
Àwọn àwòrán ìṣàfihàn ojú ìwòran gbogbo àwọn ìṣètò náà fihàn pé vaterite ni ìpele pàtàkì tí a fi ṣe àgbékalẹ̀ calcium carbonate (Àwòrán 7). Àwọn kirisita vaterite jẹ́ oníyípo ní ìrísí 69,70,71. A rí i pé calcium carbonate ń yọ sí àwọn sẹ́ẹ̀lì bakitéríà nítorí pé ojú àwọn sẹ́ẹ̀lì bakitéríà náà ní agbára òdì, ó sì lè ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí adsorbent fún àwọn cations divalent. Ní gbígbé ìṣètò FS gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ nínú ìwádìí yìí, lẹ́yìn wákàtí 24, calcium carbonate bẹ̀rẹ̀ sí í ṣẹ̀dá lórí àwọn sẹ́ẹ̀lì bakitéríà kan (Àwòrán 7a), àti lẹ́yìn wákàtí 48, iye àwọn sẹ́ẹ̀lì bakitéríà tí a fi calcium carbonate bo pọ̀ sí i ní pàtàkì. Ní àfikún, gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 7b, a tún lè rí àwọn particles vaterite. Níkẹyìn, lẹ́yìn wákàtí 72, ó dàbí pé ọ̀pọ̀lọpọ̀ bakitéríà ni a so mọ́ àwọn kirisita vaterite, iye àwọn particles vaterite sì pọ̀ sí i ní pàtàkì (Àwòrán 7c).
Àwọn àkíyèsí ìmọ́-ẹ̀rọ ojú-ìwòye ti òjò CaCO3 nínú àwọn àkójọpọ̀ FS lórí àkókò: (a) 24, (b) 48 àti (c) 72 wákàtí.
Láti ṣe ìwádìí síwájú sí i nípa ìrísí ìpele ìfàsẹ́yìn náà, a ṣe àyẹ̀wò ìfọ́mọ́ra X-ray (XRD) àti SEM lórí àwọn lulú náà. Àwọn ìrísí XRD (Àwòrán 8a) àti àwọn micrograph SEM (Àwòrán 8b, c) jẹ́rìí sí wíwà àwọn kirisita vaterite, nítorí wọ́n ní ìrísí bíi letusi àti ìbáramu láàárín àwọn òkè vaterite àti àwọn òkè ìfàsẹ́yìn náà ni a rí.
(a) Ìfiwéra àwọn ìwòran ìyípadà X-ray ti CaCO3 àti vaterite tí a ṣẹ̀dá. Àwọn micrograph SEM ti vaterite ní (b) 1 kHz àti (c) ìfúnpọ̀ 5.27 kHz, lẹ́sẹẹsẹ.
Àwọn àbájáde ìdánwò ihò afẹ́fẹ́ ni a fihàn nínú Àwòrán 9a, b. A lè rí i láti Àwòrán 9a pé iyàrá ìfọ́ ilẹ̀ (TDV) ti iyanrìn tí a kò tọ́jú jẹ́ nǹkan bí 4.32 m/s. Ní ìwọ̀n ìlò ti 1 l/m² (Àwòrán 9a), àwọn ìsàlẹ̀ àwọn ìlà ìwọ̀n ìfọ́ ilẹ̀ fún àwọn ìpín FA, FS, AA àti UMC fẹ́rẹ̀ẹ́ jọra gẹ́gẹ́ bí ti ìfọ́ ilẹ̀ tí a kò tọ́jú. Èyí fihàn pé ìtọ́jú ní ìwọ̀n ìlò yìí kò dára, àti ní kété tí iyàrá afẹ́fẹ́ bá ti kọjá TDV, ìdọ̀tí ilẹ̀ tín-tín náà yóò pòórá, iyàrá ìfọ́ ilẹ̀ náà yóò sì jẹ́ kan náà bí ti ìfọ́ ilẹ̀ tí a kò tọ́jú. Ìsàlẹ̀ ìfọ́ ilẹ̀ ti ìpín AS tún kéré ju ti àwọn ìpín mìíràn pẹ̀lú abscissas ìsàlẹ̀ (ìyẹn TDV) (Àwòrán 9a). Àwọn ọfà nínú Àwòrán 9b fihàn pé ní iyàrá afẹ́fẹ́ tí ó pọ̀ jùlọ ti 25 m/s, kò sí ìfọ́ ilẹ̀ tí ó ṣẹlẹ̀ nínú àwọn ìfọ́ ilẹ̀ tí a tọ́jú ní ìwọ̀n ìlò ti 2 àti 3 l/m². Ní ọ̀rọ̀ mìíràn, fún FS, FA, AS àti UMC, àwọn òkè kéékèèké náà ní agbára láti kojú ìfọ́ afẹ́fẹ́ tí ìfipamọ́ CaCO³ fà ní ìwọ̀n ìlò 2 àti 3 l/m² ju ní iyàrá afẹ́fẹ́ tó pọ̀ jùlọ lọ (ìyẹn ni 25 m/s). Nítorí náà, iye TDV ti 25 m/s tí a rí nínú àwọn ìdánwò wọ̀nyí ni ààlà tó kéré jùlọ fún àwọn iyàrá ìlò tí a fihàn nínú Àwòrán 9b, àyàfi fún ọ̀ràn AA, níbi tí TDV fẹ́rẹ̀ẹ́ dọ́gba pẹ̀lú iyàrá afẹ́fẹ́ tó pọ̀ jùlọ.
Idanwo ìfọ́ afẹ́fẹ́ (a) Pípàdánù ìwọ̀n ara sí iyára afẹ́fẹ́ (ìwọ̀n ìlò 1 l/m2), (b) Ìyára ìyapa ìpele sí iyára ìlò àti ìṣètò (CA fún calcium acetate, CF fún calcium formate).
Àwòrán 10 fi ìfọ́ ojú ilẹ̀ àwọn ilẹ̀ oníyanrìn tí a fi onírúurú ìṣètò àti ìwọ̀n ìlò ṣe àtúnṣe lẹ́yìn ìdánwò ìfọ́múlẹ̀ yanrìn hàn, a sì fi àwọn èsì ìṣètò hàn nínú Àwòrán 11. A kò fi ọ̀ràn tí a kò tọ́jú hàn nítorí pé kò fi ìdènà hàn, ó sì bàjẹ́ pátápátá (àpapọ̀ àdánù) nígbà ìdánwò ìfọ́múlẹ̀ yanrìn. Ó hàn gbangba láti inú Àwòrán 11 pé àyẹ̀wò tí a fi biocomposition AA ṣe àtúnṣe pàdánù 83.5% ti ìwọ̀n rẹ̀ ní ìwọ̀n ìlò ti 2 l/m2 nígbà tí gbogbo àwọn àyẹ̀wò mìíràn fi ìfọ́múlẹ̀ tí ó kéré sí 30% hàn nígbà ìlànà ìfọ́múlẹ̀ yanrìn. Nígbà tí a mú ìwọ̀n ìlò pọ̀ sí 3 l/m2, gbogbo àwọn àyẹ̀wò tí a tọ́jú pàdánù tí ó kéré sí 25% ti ìwọ̀n wọn. Ní ìwọ̀n ìlò méjèèjì, FS oníṣọ̀kan fi ìdènà tí ó dára jùlọ sí ìfọ́múlẹ̀ yanrìn hàn. Ìdènà ìfọ́múlẹ̀ tí ó pọ̀ jùlọ àti tí ó kéré jùlọ nínú àwọn àyẹ̀wò tí a tọ́jú FS àti AA ni a lè sọ pé ó jẹ́ nítorí òjò CaCO3 tí ó pọ̀ jùlọ àti èyí tí ó kéré jùlọ (Àwòrán 6f).
Àwọn àbájáde ìbọn sí àwọn ilẹ̀ oníyanrìn tí ó yàtọ̀ síra ní ìwọ̀n ìṣàn ti 2 àti 3 l/m2 (àwọn ọfà ń tọ́ka sí ìtọ́sọ́nà afẹ́fẹ́, àwọn àgbélébùú ń tọ́ka sí ìtọ́sọ́nà afẹ́fẹ́ ní ìpele àwòrán náà).
Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn ní Àwòrán 12, akoonu calcium carbonate ti gbogbo awọn agbekalẹ pọ si bi oṣuwọn lilo ṣe pọ si lati 1 L/m² si 3 L/m². Ni afikun, ni gbogbo awọn oṣuwọn lilo, agbekalẹ ti o ni akoonu calcium carbonate ti o ga julọ jẹ FS, atẹle pẹlu FA ati UMC. Eyi daba pe awọn agbekalẹ wọnyi le ni resistance oju ilẹ ti o ga julọ.
Àwòrán 13a fi ìyípadà nínú ìdènà ojú ilẹ̀ ti àwọn àpẹẹrẹ ilẹ̀ tí a kò tọ́jú, ìṣàkóso àti ìtọ́jú tí a wọ̀n nípa ìdánwò permeameter. Láti inú àwòrán yìí, ó hàn gbangba pé ìdènà ojú ilẹ̀ ti àwọn àgbékalẹ̀ UMC, AS, FA àti FS pọ̀ sí i ní pàtàkì pẹ̀lú ìbísí ìwọ̀n ìlò. Síbẹ̀síbẹ̀, ìbísí nínú agbára ojú ilẹ̀ kéré ní ìrísí AA. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú àwòrán náà, àwọn àgbékalẹ̀ FA àti FS ti MICP tí kò ní ìdènà urea ní ìtẹ̀sí ojú ilẹ̀ tí ó dára ju MICP tí ó ti gé kúrò nínú urea lọ. Àwòrán 13b fi ìyípadà nínú TDV hàn pẹ̀lú ìdènà ojú ilẹ̀. Láti inú àwòrán yìí, ó hàn gbangba pé fún àwọn òkè tí ó ní ìdènà ojú ilẹ̀ tí ó ju 100 kPa lọ, iyàrá ìdènà ojú ilẹ̀ yóò kọjá 25 m/s. Níwọ́n ìgbà tí a lè wọn ìdènà ojú ilẹ̀ ní ibìkan pẹ̀lú permeameter, ìmọ̀ yìí lè ran lọ́wọ́ láti ṣe ìṣirò TDV láìsí ìdánwò ojú ilẹ̀ afẹ́fẹ́, nípa bẹ́ẹ̀ ó ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí àmì ìṣàkóso dídára fún àwọn ohun èlò pápá.
Àwọn àbájáde SEM ni a fihàn nínú Àwòrán 14. Àwọn Àwòrán 14a-b fi àwọn èròjà tí ó gbòòrò ti àyẹ̀wò ilẹ̀ tí a kò tọ́jú hàn, èyí tí ó fihàn kedere pé ó sopọ̀ mọ́ra àti pé kò ní ìsopọ̀ àdánidá tàbí ìsopọ̀mọ́ra. Àwòrán 14c fi SEM micrograph ti àyẹ̀wò ìṣàkóso tí a fi MICP tí ó ti bàjẹ́ urea tọ́jú hàn. Àwòrán yìí fi wíwà àwọn ìṣàn CaCO3 hàn gẹ́gẹ́ bí àwọn polymorph calcite. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 14d-o, CaCO3 tí a ti pọn omi so àwọn èròjà náà pọ̀; a tún lè dá àwọn kirisita vaterite onígun mẹ́rin mọ̀ nínú àwọn micrograph SEM. Àwọn àbájáde ìwádìí yìí àti àwọn ìwádìí ìṣáájú fihàn pé àwọn ìsopọ̀ CaCO3 tí a ṣẹ̀dá gẹ́gẹ́ bí vaterite polymorphs tún lè fúnni ní agbára ẹ̀rọ tí ó yẹ; àwọn àbájáde wa fihàn pé resistance ojú ilẹ̀ ń pọ̀ sí 350 kPa àti pé iyara ìyàsọ́tọ̀ ààlà ń pọ̀ sí i láti 4.32 sí ju 25 m/s lọ. Àbájáde yìí bá àwọn àbájáde ìwádìí ìṣáájú mu pé matrix ti CaCO3 tí MICP-precipitated jẹ́ vaterite, èyí tí ó ní agbára ẹ̀rọ tí ó péye àti ìdènà ìfọ́ afẹ́fẹ́13,40 tí ó sì lè dúró ní ìdènà ìfọ́ afẹ́fẹ́ tí ó yẹ kódà lẹ́yìn ọjọ́ 180 tí a ti fara hàn sí àwọn ipò àyíká pápá.
(a, b) Àwọn àwòrán ilẹ̀ tí a kò tọ́jú ... ó ní ìwọ̀n 3 L/m2 ní onírúurú ìdàgbàsókè.
Àwòrán 14d-f fihàn pé lẹ́yìn ìtọ́jú pẹ̀lú àwọn èròjà AA, calcium carbonate rọ̀ sí ojú ilẹ̀ àti láàárín àwọn èròjà iyanrìn, nígbàtí a tún rí àwọn èròjà iyanrìn tí a kò fi ìbòrí bo. Fún àwọn èròjà AS, bótilẹ̀jẹ́pé iye CaCO3 tí a ṣẹ̀dá kò pọ̀ sí i ní pàtàkì (Àwòrán 6f), iye àwọn ìsopọ̀ láàárín àwọn èròjà iyanrìn tí CaCO3 fà pọ̀ sí i ní pàtàkì ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn èròjà AA (Àwòrán 14g-i).
Láti inú Àwòrán 14j-l àti 14m-o, ó ṣe kedere pé lílo calcium formate gẹ́gẹ́ bí orísun calcium yóò mú kí òjò CaCO3 pọ̀ sí i ní ìfiwéra pẹ̀lú AS, èyí tí ó bá àwọn ìwọ̀n calcium meter nínú Àwòrán 6f mu. Ó dàbí pé CaCO3 afikún yìí wà lórí àwọn patikulu iyanrìn, kò sì mú kí dídára ìfọwọ́kan náà sunwọ̀n sí i. Èyí fi hàn pé ó jẹ́rìí sí ìwà tí a ti rí tẹ́lẹ̀: láìka ìyàtọ̀ nínú iye òjò CaCO3 (Àwòrán 6f), àwọn ìgbékalẹ̀ mẹ́ta (AS, FA àti FS) kò yàtọ̀ síra ní ti iṣẹ́ anti-eolian (afẹ́fẹ́) (Àwòrán 11) àti resistance ojú ilẹ̀ (Àwòrán 13a).
Láti lè fojú inú wo àwọn sẹ́ẹ̀lì bakitéríà tí a fi CaCO3 bo àti àmì bakitéríà lórí àwọn kirisita tí a ti rì sínú omi, a mú àwọn micrograph SEM gíga tí a sì fi àwọn èsì hàn ní Àwòrán 15. Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn, calcium carbonate ń rọ̀ sórí àwọn sẹ́ẹ̀lì bakitéríà ó sì ń pèsè nucleus tí a nílò fún òjò níbẹ̀. Àwòrán náà tún ń ṣàfihàn àwọn ìsopọ̀ tí ń ṣiṣẹ́ àti aláìṣiṣẹ́ tí CaCO3 fà. A lè parí èrò sí pé ìbísí èyíkéyìí nínú àwọn ìsopọ̀ aláìṣiṣẹ́ kò ní mú kí ìlọsíwájú síi wá nínú ìwà ẹ̀rọ. Nítorí náà, ìbísí òjò CaCO3 kò ní mú kí agbára ẹ̀rọ tí ó ga jù wá, ìlànà òjò sì kó ipa pàtàkì. A tún ti kẹ́kọ̀ọ́ kókó yìí nínú iṣẹ́ Terzis àti Laloui72 àti Soghi àti Al-Kabani45,73. Láti túbọ̀ ṣe àwárí ìbáṣepọ̀ láàárín àpẹẹrẹ òjò àti agbára ẹ̀rọ, a gba àwọn ìkẹ́kọ̀ọ́ MICP nípa lílo àwòrán µCT, èyí tí ó kọjá ààlà ìwádìí yìí (ìyẹn ni, ṣíṣe àgbékalẹ̀ onírúurú àkópọ̀ orísun calcium àti bakitéríà fún MICP tí kò ní ammonia).
CaCO3 fa awọn asopọ ti nṣiṣe lọwọ ati ti ko ṣiṣẹ ninu awọn ayẹwo ti a tọju pẹlu (a) idapọ AS ati (b) idapọ FS o si fi ami awọn sẹẹli kokoro arun silẹ lori eruku naa.
Gẹ́gẹ́ bí a ṣe fihàn nínú Àwòrán 14j-o àti 15b, fíìmù CaCO kan wà (gẹ́gẹ́ bí àyẹ̀wò EDX, ìpíndọ́gba ...
Táblì 2 fi agbára ojú ilẹ̀ wéra, iyàrá ìyọkúrò ààlà, àti àkóónú CaCO3 tí a mú jáde nínú àwọn ilẹ̀ tí a fi àwọn ipa ọ̀nà MICP tí ń ba urea jẹ́ àti tí kò ń ba urea jẹ́ sí i nínú àwọn ìkẹ́kọ̀ọ́ ìṣáájú àti ìwádìí yìí. Àwọn ìwádìí lórí agbára ìba afẹ́fẹ́ ti àwọn àyẹ̀wò dune tí a fi MICP ṣe sí i kò ní ààlà. Meng àti àwọn ẹlẹgbẹ́ rẹ̀ ṣe ìwádìí nípa agbára ìba afẹ́fẹ́ ti àwọn àyẹ̀wò dune tí ń ba urea jẹ́ sí i sí i sí i nípa lílo ohun èlò fífọ́ ewé,13 nígbà tí nínú ìwádìí yìí, a dán àwọn àyẹ̀wò dune tí kò ń ba urea jẹ́ sí i (àti àwọn ìṣàkóso ìba urea jẹ́ sí i) wò nínú ihò afẹ́fẹ́ a sì fi àwọn àpapọ̀ bakitéríà àti àwọn ohun èlò mẹ́rin tí ó yàtọ̀ síra tọ́jú wọn.
Gẹ́gẹ́ bí a ṣe lè rí i, àwọn ìwádìí kan tẹ́lẹ̀ ti gbé ìwọ̀n ìlò gíga tí ó ju 4 L/m213,41,74 lọ. Ó ṣe pàtàkì láti kíyèsí pé ìwọ̀n ìlò gíga lè má rọrùn láti lò ní pápá láti ojú ìwòye ọrọ̀ ajé nítorí iye owó tí ó ní í ṣe pẹ̀lú ìpèsè omi, ìrìnnà àti lílo omi púpọ̀. Àwọn ìwọ̀n ìlò tí ó dínkù bíi 1.62-2 L/m2 tún ṣe àṣeyọrí àwọn agbára ojú ilẹ̀ tí ó dára tó 190 kPa àti TDV tí ó ju 25 m/s lọ. Nínú ìwádìí yìí, àwọn òkè tí a fi MICP tí a fi formate ṣe láìsí ìbàjẹ́ urea ṣe àṣeyọrí àwọn agbára ojú ilẹ̀ gíga tí ó jọra sí àwọn tí a rí pẹ̀lú ipa ọ̀nà ìbàjẹ́ urea ní ìwọ̀n ìlò kan náà (ìyẹn ni pé, àwọn àpẹẹrẹ tí a fi formate ṣe àṣeyọrí pẹ̀lú formate-based MICP láìsí ìbàjẹ́ urea tún lè ṣe àṣeyọrí àwọn ìwọ̀n agbára ojú ilẹ̀ kan náà gẹ́gẹ́ bí Meng et al., 13, Àwòrán 13a ṣe ròyìn) ní ìwọ̀n ìlò tí ó ga jù. A tun le rii pe ni iwọn lilo ti 2 L/m2, ikore ti kalisiomu carbonate fun idinku iparun afẹfẹ ni iyara afẹfẹ ti 25 m/s jẹ 2.25% fun MICP ti o da lori fọọmu laisi ibajẹ urea, eyiti o sunmọ iye ti a beere fun ti CaCO3 (iyẹn ni 2.41%) ni akawe pẹlu awọn iyanrin ti a tọju pẹlu ibajẹ urea ni oṣuwọn lilo kanna ati iyara afẹfẹ kanna (25 m/s).
Nítorí náà, a lè parí èrò láti inú tábìlì yìí pé ipa ọ̀nà ìbàjẹ́ urea àti ipa ọ̀nà ìbàjẹ́ tí kò ní urea lè ṣe iṣẹ́ tí ó dára ní ti resistance ojú ilẹ̀ àti TDV. Ìyàtọ̀ pàtàkì ni pé ipa ọ̀nà ìbàjẹ́ tí kò ní urea kò ní ammonia, nítorí náà ó ní ipa àyíká tí ó kéré síi. Ní àfikún, ọ̀nà MICP tí a dámọ̀ràn láìsí ìbàjẹ́ urea nínú ìwádìí yìí dàbí ẹni pé ó ń ṣiṣẹ́ dáradára ju ọ̀nà MICP tí a dámọ̀ràn láìsí ìbàjẹ́ urea. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé Mohebbi àti àwọn ẹlẹgbẹ́ rẹ̀ kẹ́kọ̀ọ́ nípa ọ̀nà MICP tí a dámọ̀ràn láìsí ìbàjẹ́ urea, ìwádìí wọn ní àwọn àpẹẹrẹ lórí àwọn ojú ilẹ̀ tí kò ní pẹrẹsẹ9. Nítorí ìwọ̀n ìbàjẹ́ gíga tí ìṣẹ̀dá eddy fà ní àyíká àwọn àpẹẹrẹ dune àti ìgé tí ó yọrí sí, èyí tí ó ń yọrí sí TDV tí ó dínkù, a retí pé ìbàjẹ́ afẹ́fẹ́ ti àwọn àpẹẹrẹ dune yóò hàn gbangba ju ti àwọn ojú ilẹ̀ tí kò ní pẹrẹsẹ ní iyára kan náà lọ.