Ташаккур барои боздид аз nature.com. Версияи браузере, ки шумо истифода мебаред, дастгирии маҳдуди CSS дорад. Барои беҳтарин таҷриба, мо тавсия медиҳем, ки шумо версияи охирини браузерро истифода баред (ё режими мутобиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед). Илова бар ин, барои таъмини дастгирии доимӣ, ин сайт услубҳо ё JavaScript-ро дар бар намегирад.
Тӯфонҳои чанг бо сабаби таъсири харобиовари худ ба кишоварзӣ, саломатии инсон, шабакаҳои нақлиёт ва инфрасохтор барои бисёр кишварҳои ҷаҳон таҳдиди ҷиддӣ эҷод мекунанд. Дар натиҷа, эрозияи бод ҳамчун як мушкили ҷаҳонӣ ҳисобида мешавад. Яке аз равишҳои аз ҷиҳати экологӣ тоза барои пешгирии эрозияи бод истифодаи боришоти карбонатии аз ҷониби микробҳо ба вуҷудомада (MICP) мебошад. Аммо, маҳсулоти иловагии MICP, ки дар асоси таҷзияи карбамид асос ёфтааст, ба монанди аммиак, ҳангоми истеҳсоли миқдори зиёд беҳтарин нестанд. Ин таҳқиқот ду формулаи бактерияҳои формати калсийро барои таҷзияи MICP бе истеҳсоли карбамид пешниҳод мекунад ва самаранокии онҳоро бо ду формулаи бактерияҳои ацетати калсий, ки аммиак истеҳсол намекунанд, ҳамаҷониба муқоиса мекунад. Бактерияҳои баррасӣшуда Bacillus subtilis ва Bacillus amyloliquefaciens мебошанд. Аввалан, арзишҳои оптималии омилҳое, ки ташаккули CaCO3-ро назорат мекунанд, муайян карда шуданд. Сипас озмоишҳои нақби бодӣ дар намунаҳои реги рег, ки бо формулаҳои оптималӣ коркард шудаанд, гузаронида шуданд ва муқовимати эрозияи бод, суръати остонаи тозакунӣ ва муқовимати бомббордкунии рег чен карда шуданд. Алломорфҳои карбонати калсий (CaCO3) бо истифода аз микроскопияи оптикӣ, микроскопияи электронии сканкунӣ (SEM) ва таҳлили дифракцияи рентгенӣ арзёбӣ карда шуданд. Формулаҳои дар асоси формати калсий аз ҷиҳати ташаккули карбонати калсий нисбат ба формулаҳои дар асоси ацетат буда ба таври назаррас беҳтар кор карданд. Илова бар ин, B. subtilis нисбат ба B. amyloliquefaciens карбонати калсийи бештар истеҳсол кард. Микрографҳои SEM ба таври возеҳ пайвастшавӣ ва чопи бактерияҳои фаъол ва ғайрифаъолро дар карбонати калсий, ки дар натиҷаи таҳшиншавӣ ба вуҷуд омадаанд, нишон доданд. Ҳамаи формулаҳо эрозияи шамолро ба таври назаррас коҳиш доданд.
Эрозияи бод муддати тӯлонӣ ҳамчун мушкили ҷиддие эътироф шудааст, ки минтақаҳои хушк ва нимхушк, аз қабили ҷанубу ғарби Иёлоти Муттаҳида, ғарби Чин, Африқои Саҳрои Кабир ва қисми зиёди Ховари Миёна1, бо он рӯбарӯ мешаванд. Миқдори ками боришот дар иқлими хушк ва хеле хушк қисматҳои зиёди ин минтақаҳоро ба биёбонҳо, теппаҳои рег ва заминҳои бекорхобида табдил додааст. Идомаи эрозияи бод таҳдидҳои экологӣ ба инфрасохтор, аз қабили шабакаҳои нақлиёт, заминҳои кишоварзӣ ва заминҳои саноатӣ эҷод мекунад, ки боиси шароити бади зиндагӣ ва хароҷоти баланди рушди шаҳрҳо дар ин минтақаҳо мегардад2,3,4. Муҳим он аст, ки эрозияи бод на танҳо ба маконе, ки он рух медиҳад, таъсир мерасонад, балки инчунин дар ҷамоатҳои дурдаст мушкилоти саломатӣ ва иқтисодиро ба вуҷуд меорад, зеро он зарраҳоро тавассути шамол ба минтақаҳои дур аз манбаъ интиқол медиҳад5,6.
Мубориза бо эрозияи бод як мушкили ҷаҳонӣ боқӣ мемонад. Барои назорати эрозияи бод усулҳои гуногуни устуворсозии хок истифода мешаванд. Ин усулҳо маводҳоеро дар бар мегиранд, ба монанди обёрӣ7, мулчаҳои равғанӣ8, биополимерҳо5, боришоти карбонатии аз ҷониби микробҳо ба вуҷуд омада (MICP)9,10,11,12 ва боришоти карбонатии аз ҷониби ферментҳо ба вуҷуд омада (EICP)1. Тар кардани хок як усули стандартии пахш кардани чанг дар саҳро мебошад. Аммо, бухоршавии босуръати он ин усулро дар минтақаҳои хушк ва нимхушк самаранокии маҳдуд мегардонад1. Истифодаи пайвастагиҳои молидани равған пайвастагии рег ва соишро байни зарраҳо зиёд мекунад. Хусусияти пайвастагии онҳо донаҳои регро ба ҳам мепайвандад; аммо, мулчаҳои равғанӣ инчунин мушкилоти дигарро ба вуҷуд меоранд; ранги тираи онҳо ҷабби гармиро зиёд мекунад ва боиси марги растаниҳо ва микроорганизмҳо мегардад. Бӯй ва буғи онҳо метавонанд мушкилоти нафаскаширо ба вуҷуд оранд ва аз ҳама муҳимтар, арзиши баланди онҳо монеаи дигар аст. Биополимерҳо яке аз усулҳои ба наздикӣ пешниҳодшудаи экологӣ барои коҳиш додани эрозияи бод мебошанд; онҳо аз манбаъҳои табиӣ ба монанди растаниҳо, ҳайвонот ва бактерияҳо истихроҷ карда мешаванд. Резини ксантан, резини гуар, хитозан ва резини геллан биополимерҳои маъмултарин дар барномаҳои муҳандисӣ мебошанд5. Аммо, биополимерҳои дар об ҳалшаванда метавонанд қувваташонро гум кунанд ва ҳангоми дучор шудан бо об аз хок берун шаванд13,14. EICP ҳамчун усули муассири пахш кардани чанг барои як қатор барномаҳо, аз ҷумла роҳҳои асфалтпӯш, ҳавзҳои партовҳо ва майдонҳои сохтмонӣ нишон дода шудааст. Гарчанде ки натиҷаҳои он рӯҳбаландкунандаанд, баъзе камбудиҳои эҳтимолиро бояд ба назар гирифт, ба монанди арзиш ва набудани ҷойҳои ядрошавӣ (ки ташаккул ва боришоти кристаллҳои CaCO3-ро суръат мебахшад15,16).
MICP бори аввал дар охири асри 19 аз ҷониби Мюррей ва Ирвин (1890) ва Штайнманн (1901) дар омӯзиши таҷзияи карбамид аз ҷониби микроорганизмҳои баҳрӣ тавсиф шудааст17. MICP як раванди биологии табиӣ аст, ки фаъолиятҳои гуногуни микробӣ ва равандҳои кимиёвиро дар бар мегирад, ки дар он карбонати калсий тавассути реаксияи ионҳои карбонат аз метаболитҳои микробӣ бо ионҳои калсий дар муҳити атроф ба вуҷуд меояд18,19. MICP, ки давраи нитрогени таҷзиякунандаи карбамидро дар бар мегирад (MICP-и таҷзиякунандаи карбамид), маъмултарин намуди боришоти карбонатии аз ҷониби микробҳо ба вуҷуд омада мебошад, ки дар он уразаи аз ҷониби бактерияҳо истеҳсолшуда гидролизи карбамидро катализ мекунад20,21,22,23,24,25,26,27 чунин аст:
Дар MICP, ки давраи карбонии оксидшавии намаки органикиро дар бар мегирад (MICP бе намуди таҷзияи карбамид), бактерияҳои гетеротрофӣ намакҳои органикӣ, аз қабили ацетат, лактат, цитрат, суксинат, оксалат, малат ва глиоксилатро ҳамчун манбаъҳои энергия барои истеҳсоли минералҳои карбонат истифода мебаранд28. Дар ҳузури лактат калсий ҳамчун манбаи карбон ва ионҳои калсий, реаксияи химиявии ташаккули карбонати калсий дар муодилаи (5) нишон дода шудааст.
Дар раванди MICP, ҳуҷайраҳои бактериявӣ ҷойҳои нуклеатсияро фароҳам меоранд, ки махсусан барои боришоти карбонати калсий муҳиманд; сатҳи ҳуҷайраҳои бактериявӣ заряди манфӣ дорад ва метавонад ҳамчун адсорбент барои катионҳои дувалентӣ, ба монанди ионҳои калсий, амал кунад. Бо адсорбсияи ионҳои калсий ба ҳуҷайраҳои бактериявӣ, вақте ки консентратсияи ионҳои карбонат кофӣ аст, катионҳои калсий ва анионҳои карбонат реаксия мекунанд ва карбонати калсий дар сатҳи бактерияҳо таҳшин мешавад29,30. Равандро метавон чунин ҷамъбаст кард31,32:
Кристаллҳои карбонати калсийи биогенератсияшударо ба се намуд тақсим кардан мумкин аст: калсит, ватерит ва арагонит. Дар байни онҳо, калсит ва ватерит маъмултарин алломорфҳои карбонати калсий мебошанд, ки аз ҷониби бактерияҳо ба вуҷуд омадаанд33,34. Калсит алломорфи аз ҷиҳати термодинамикӣ устувортарин алломорфи карбонати калсий аст35. Гарчанде ки ватерит метаустувор буданаш гузориш шудааст, дар ниҳоят ба калсит табдил меёбад36,37. Ватерит зичтарин аз ин кристаллҳост. Ин кристалли шашкунҷаест, ки қобилияти пур кардани сӯрохиҳоро нисбат ба дигар кристаллҳои карбонати калсий беҳтар дорад, зеро андозаи калонтар дорад38. Ҳам MICP-и вайроншудаи карбамид ва ҳам вайроннашудаи карбамид метавонад боиси боришоти ватерит13,39,40,41 гардад.
Гарчанде ки MICP дар устувор кардани хокҳои мушкил ва хокҳои ба эрозияи шамол осебпазир потенсиали умедбахш нишон додааст42,43,44,45,46,47,48, яке аз маҳсулоти иловагии гидролизи карбамид аммиак аст, ки вобаста ба сатҳи таъсир метавонад мушкилоти сабук то вазнини саломатиро ба вуҷуд орад49. Ин таъсири манфӣ истифодаи ин технологияи мушаххасро баҳсбарангез мегардонад, хусусан вақте ки минтақаҳои калон, ба монанди пахш кардани чанг, бояд коркард карда шаванд. Илова бар ин, бӯи аммиак ҳангоми анҷом додани раванд бо суръати баланди истифода ва ҳаҷми калон тоқатфарсо аст, ки метавонад ба татбиқи амалии он таъсир расонад. Гарчанде ки таҳқиқоти ахир нишон доданд, ки ионҳои аммонийро бо табдил додани онҳо ба дигар маҳсулот, ба монанди струвит, кам кардан мумкин аст, ин усулҳо ионҳои аммонийро пурра нест намекунанд50. Аз ин рӯ, ҳанӯз ҳам зарурати омӯхтани роҳҳои алтернативие вуҷуд дорад, ки ионҳои аммонийро ба вуҷуд намеоранд. Истифодаи роҳҳои таҷзияи ғайрикарбамид барои MICP метавонад роҳи ҳалли эҳтимолиро фароҳам орад, ки дар заминаи коҳиш додани эрозияи шамол ба таври кофӣ омӯхта нашудааст. Фаттаҳӣ ва дигарон. таҷзияи MICP-и бе карбамидро бо истифода аз ацетати калсий ва Bacillus megaterium41 таҳқиқ карданд, дар ҳоле ки Mohebbi ва ҳамкорон ацетати калсий ва Bacillus amyloliquefaciens9-ро истифода бурданд. Аммо, таҳқиқоти онҳо бо дигар манбаъҳои калсий ва бактерияҳои гетеротрофӣ, ки метавонанд дар ниҳоят муқовимати эрозияи шамолро беҳтар кунанд, муқоиса карда нашуд. Инчунин набудани адабиёте, ки роҳҳои таҷзияи бе карбамидро бо роҳҳои таҷзияи карбамид дар коҳиш додани эрозияи шамол муқоиса мекунад, вуҷуд дорад.
Илова бар ин, аксари таҳқиқоти эрозияи бод ва назорати чанг дар намунаҳои хок бо сатҳҳои ҳамвор гузаронида шудаанд.1,51,52,53 Аммо, сатҳҳои ҳамвор дар табиат нисбат ба теппаҳо ва пастиҳо камтар маъмуланд. Аз ин рӯ, теппаҳои регӣ маъмултарин хусусияти ландшафт дар минтақаҳои биёбон мебошанд.
Барои бартараф кардани камбудиҳои дар боло зикршуда, ин таҳқиқот бо мақсади муаррифии маҷмӯи нави агентҳои бактериявии ғайриаммиак истеҳсолкунанда анҷом дода шуд. Барои ин мақсад, мо роҳҳои MICP-и ғайримуташаккилкунандаи карбамидро баррасӣ кардем. Самаранокии ду манбаи калсий (формати калсий ва ацетати калсий) таҳқиқ карда шуд. То ҷое ки муаллифон медонанд, боришоти карбонат бо истифода аз ду комбинатсияи манбаи калсий ва бактерияҳо (масалан, формати калсий-Bacillus subtilis ва формати калсий-Bacillus amyloliquefaciens) дар таҳқиқоти қаблӣ таҳқиқ нашудаанд. Интихоби ин бактерияҳо ба ферментҳое асос ёфтааст, ки онҳо истеҳсол мекунанд ва оксидшавии формати калсий ва ацетати калсийро барои ташкили боришоти карбонати микробӣ катализ мекунанд. Мо як таҳқиқоти ҳамаҷонибаи таҷрибавиро барои ёфтани омилҳои оптималӣ, ба монанди рН, намудҳои бактерияҳо ва манбаъҳои калсий ва консентратсияи онҳо, таносуби бактерияҳо ба маҳлули манбаи калсий ва вақти хушкшавӣ тарҳрезӣ кардем. Ниҳоят, самаранокии ин маҷмӯи агентҳои бактериявӣ дар пахш кардани эрозияи бод тавассути боришоти карбонати калсий бо гузаронидани як қатор озмоишҳои нақбҳои бодӣ дар теппаҳои рег барои муайян кардани бузургии эрозияи бод, суръати шикастани остона ва муқовимати бомбгузории бодии рег таҳқиқ карда шуд ва андозагириҳои пенетрометрӣ ва таҳқиқоти микросохторӣ (масалан, таҳлили дифракцияи рентгенӣ (XRD) ва микроскопияи электронии сканкунӣ (SEM)) низ анҷом дода шуданд.
Истеҳсоли карбонати калсий ба ионҳои калсий ва ионҳои карбонат ниёз дорад. Ионҳои калсийро аз манбаъҳои гуногуни калсий, аз қабили хлориди калсий, гидроксиди калсий ва шири хушки беравған ба даст овардан мумкин аст54,55. Ионҳои карбонатро метавон бо усулҳои гуногуни микробӣ, ба монанди гидролизи карбамид ва оксидшавии аэробӣ ё анаэробии моддаҳои органикӣ56 ба даст овард. Дар ин таҳқиқот ионҳои карбонат аз реаксияи оксидшавии формат ва ацетат ба даст оварда шуданд. Ғайр аз ин, мо барои истеҳсоли карбонати холиси калсий намакҳои калсийи формат ва ацетатро истифода бурдем, ки аз ин рӯ танҳо CO2 ва H2O ҳамчун маҳсулоти иловагӣ ба даст оварда шуданд. Дар ин раванд, танҳо як модда ҳамчун манбаи калсий ва манбаи карбонат хизмат мекунад ва аммиак истеҳсол намешавад. Ин хусусиятҳо усули истеҳсоли манбаи калсий ва карбонатро, ки мо баррасӣ кардем, хеле умедбахш мегардонанд.
Реаксияҳои мувофиқи формати калсий ва ацетати калсий барои ташкил кардани карбонати калсий дар формулаҳои (7)-(14) нишон дода шудаанд. Формулаҳои (7)-(11) нишон медиҳанд, ки формати калсий дар об ҳал шуда, кислотаи формик ё формаро ташкил медиҳад. Ҳамин тариқ, маҳлул манбаи ионҳои калсий ва гидроксиди озод мебошад (формулаҳои 8 ва 9). Дар натиҷаи оксидшавии кислотаи формик, атомҳои карбон дар кислотаи формик ба гази карбон табдил меёбанд (формулаи 10). Карбонати калсий дар ниҳоят ташаккул меёбад (формулаҳои 11 ва 12).
Ба ҳамин монанд, карбонати калсий аз ацетати калсий ҳосил мешавад (муодилаҳои 13-15), ба истиснои он ки ба ҷои кислотаи формик кислотаи сирко ё ацетат ҳосил мешавад.
Бе мавҷудияти ферментҳо, ацетат ва форматро дар ҳарорати хонагӣ оксид кардан мумкин нест. FDH (форматедегидрогеназа) ва CoA (коэнзим А) мутаносибан оксидшавии формат ва ацетатро барои ташкил додани гази карбон катализ мекунанд (муодилаҳои 16, 17) 57, 58, 59. Бактерияҳои гуногун қодиранд ин ферментҳоро истеҳсол кунанд ва бактерияҳои гетеротрофӣ, яъне Bacillus subtilis (PTCC #1204 (Коллексияи фарҳанги навъи форсӣ), ки бо номи NCIMB #13061 (Коллексияи байналмилалии бактерияҳо, хамиртуруш, фаг, плазмидҳо, тухмиҳои растанӣ ва фарҳангҳои бофтаи ҳуҷайраҳои растанӣ) низ маълуманд) ва Bacillus amyloliquefaciens (PTCC #1732, NCIMB #12077), дар ин таҳқиқот истифода шуданд. Ин бактерияҳо дар муҳите, ки пептони гӯштӣ (5 г/л) ва экстракти гӯштӣ (3 г/л) дорад, ки шӯрбои ғизоӣ (NBR) (105443 Merck) номида мешавад, парвариш карда шуданд.
Ҳамин тариқ, чор формула барои ба вуҷуд овардани боришоти карбонати калсий бо истифода аз ду манбаи калсий ва ду бактерия омода карда шуданд: формати калсий ва Bacillus subtilis (FS), формати калсий ва Bacillus amyloliquefaciens (FA), ацетати калсий ва Bacillus subtilis (AS), ва ацетати калсий ва Bacillus amyloliquefaciens (AA).
Дар қисми аввали тарҳи таҷрибавӣ, озмоишҳо барои муайян кардани комбинатсияи оптималӣ, ки ба ҳадди аксар истеҳсоли карбонати калсийро ба даст меорад, гузаронида шуданд. Азбаски намунаҳои хок дорои карбонати калсий буданд, як қатор озмоишҳои арзёбии пешакӣ барои чен кардани дақиқи CaCO3, ки аз комбинатсияҳои гуногун ҳосил мешавад, тарҳрезӣ карда шуданд ва омехтаҳои муҳити кишт ва маҳлулҳои манбаи калсий арзёбӣ карда шуданд. Барои ҳар як комбинатсияи манбаи калсий ва маҳлули бактерияҳои дар боло муайяншуда (FS, FA, AS ва AA), омилҳои оптимизатсия (консентратсияи манбаи калсий, вақти хушкшавӣ, консентратсияи маҳлули бактерияҳо, ки бо зичии оптикии маҳлул (OD) чен карда мешаванд, таносуби маҳлули манбаи калсий ба бактерияҳо ва рН) гирифта шуданд ва дар озмоишҳои туннели бодии коркарди регзорҳо, ки дар бахшҳои зерин тавсиф шудаанд, истифода шуданд.
Барои ҳар як комбинатсия, 150 таҷриба барои омӯзиши таъсири боришоти CaCO3 ва арзёбии омилҳои гуногун, аз ҷумла консентратсияи манбаи калсий, вақти хушкшавӣ, арзиши OD бактериявӣ, таносуби манбаи калсий ба маҳлули бактериявӣ ва рН ҳангоми оксидшавии аэробикии моддаҳои органикӣ гузаронида шуданд (Ҷадвали 1). Диапазони рН барои раванди оптимизатсияшуда дар асоси каҷхатҳои афзоиши Bacillus subtilis ва Bacillus amyloliquefaciens интихоб карда шуд, то афзоиши зудтар ба даст оварда шавад. Ин дар бахши Натиҷаҳо муфассалтар шарҳ дода шудааст.
Барои омода кардани намунаҳо барои марҳилаи оптимизатсия қадамҳои зерин истифода шуданд. Маҳлули MICP аввал бо танзими рН-и ибтидоии муҳити парвариш омода карда шуд ва сипас дар ҳарорати 121 °C барои 15 дақиқа автоклав карда шуд. Сипас штамм дар ҷараёни ҳавои ламинарӣ ворид карда шуд ва дар инкубатори ларзон бо ҳарорати 30 °C ва 180 чархзанӣ дар як дақиқа нигоҳ дошта шуд. Пас аз он ки OD-и бактерияҳо ба сатҳи дилхоҳ расид, он бо маҳлули манбаи калсий бо таносуби дилхоҳ омехта карда шуд (Расми 1a). Маҳлули MICP иҷозат дода шуд, ки дар инкубатори ларзон бо суръати 220 чархзанӣ ва 30 °C барои муддате, ки ба арзиши мақсаднок расид, реаксия кунад ва сахт шавад. CaCO3-и таҳшиншуда пас аз сентрифугакунӣ дар 6000 г барои 5 дақиқа ҷудо карда шуд ва сипас дар ҳарорати 40 °C хушк карда шуд, то намунаҳоро барои санҷиши калсиметр омода кунад (Расми 1b). Сипас, боришоти CaCO3 бо истифода аз калсиметри Бернард чен карда шуд, ки дар он хокаи CaCO3 бо 1.0 N HCl (ASTM-D4373-02) реаксия карда, CO2 ҳосил мекунад ва ҳаҷми ин газ ченаки миқдори CaCO3 мебошад (Расми 1c). Барои табдил додани ҳаҷми CO2 ба миқдори CaCO3, каҷи калибрченкунӣ бо шустани хокаи холиси CaCO3 бо 1 N HCl ва кашидани он бо CO2-и ҷудошуда ба вуҷуд оварда шуд. Морфология ва тозагии хокаи CaCO3-и таҳшиншуда бо истифода аз тасвири SEM ва таҳлили рентгенӣ таҳқиқ карда шуданд. Барои омӯзиши ташаккули карбонати калсий дар атрофи бактерияҳо, фазаи карбонати калсийи ташаккулёфта ва фаъолияти бактерияҳо, микроскопи оптикӣ бо бузургии 1000 истифода шуд.
Ҳавзаи Деҷеғ як минтақаи маъруфи хеле эрозияи шадид дар вилояти ҷанубу ғарбии Форси Эрон аст ва муҳаққиқон намунаҳои хоки аз шамол эрозияи шадидро аз ин минтақа ҷамъоварӣ карданд. Намунаҳо барои таҳқиқот аз сатҳи хок гирифта шуданд. Санҷишҳои нишондиҳандавӣ дар намунаҳои хок нишон доданд, ки хок хоки регӣ бо лойи бад ҷудошуда буда, мувофиқи Системаи ягонаи таснифоти хок (USC) ҳамчун SP-SM тасниф шудааст (Расми 2a). Таҳлили XRD нишон дод, ки хоки Деҷеғ асосан аз калсит ва кварц иборат аст (Расми 2b). Илова бар ин, таҳлили EDX нишон дод, ки унсурҳои дигар, ба монанди Al, K ва Fe низ дар таносуби камтар мавҷуданд.
Барои омода кардани регзорҳои лабораторӣ барои санҷиши эрозияи шамол, хок аз баландии 170 мм тавассути қиф бо диаметри 10 мм то сатҳи сахт майда карда шуд, ки дар натиҷа реги маъмулӣ бо баландии 60 мм ва диаметри 210 мм ба вуҷуд омад. Дар табиат, регзорҳои регии зичии пасттарин бо равандҳои эолӣ ба вуҷуд меоянд. Ба ҳамин монанд, намунае, ки бо истифода аз тартиби дар боло зикршуда омода карда шудааст, зичии нисбии пасттаринро дошт, γ = 14.14 кН/м³, ки конуси региро дар сатҳи уфуқӣ бо кунҷи оромии тақрибан 29.7° ташкил медод.
Маҳлули оптималии MICP, ки дар бахши қаблӣ ба даст оварда шудааст, бо суръати татбиқи 1, 2 ва 3 lm-2 ба нишебии регзор пошида шуд ва сипас намунаҳо дар инкубатор дар ҳарорати 30 °C (Расми 3) ба муддати 9 рӯз ​​(яъне вақти оптималии хушкшавӣ) нигоҳ дошта шуданд ва сипас барои санҷиши нақби бодӣ бароварда шуданд.
Барои ҳар як коркард чор намуна омода карда шуд, яке барои чен кардани миқдори карбонати калсий ва мустаҳкамии сатҳ бо истифода аз пенетрометр ва се намунаи боқимонда барои санҷишҳои эрозия бо се суръати гуногун истифода шуданд. Дар санҷишҳои нақби бодӣ, миқдори эрозия дар суръати гуногуни шамол муайян карда шуд ва сипас суръати остонаи шикастани ҳар як намунаи коркард бо истифода аз графики миқдори эрозия нисбат ба суръати шамол муайян карда шуд. Илова бар санҷишҳои эрозияи шамол, намунаҳои коркардшуда ба бомбаборони рег (яъне таҷрибаҳои ҷаҳидан) дучор карда шуданд. Барои ин мақсад ду намунаи иловагӣ бо суръати татбиқи 2 ва 3 л м−2 омода карда шуданд. Санҷиши бомбаборони рег 15 дақиқа бо ҷараёни 120 гм−1 давом кард, ки дар доираи арзишҳои интихобшуда дар таҳқиқоти қаблӣ60,61,62 аст. Масофаи уфуқӣ байни соплои абразивӣ ва пойгоҳи рег 800 мм буд, ки 100 мм болотар аз қаъри нақб ҷойгир буд. Ин мавқеъ тавре муқаррар карда шуд, ки қариб ҳамаи зарраҳои реги ҷаҳида ба рег афтиданд.
Санҷиши нақби бодӣ дар нақби бодии кушода бо дарозии 8 м, паҳнои 0,4 м ва баландии 1 м гузаронида шуд (Расми 4a). Нақби бодӣ аз варақаҳои пӯлоди галванӣ сохта шудааст ва метавонад суръати бодро то 25 м/с тавлид кунад. Ғайр аз ин, табдилдиҳандаи басомад барои танзими басомади вентилятор ва тадриҷан зиёд кардани басомад барои ба даст овардани суръати мақсадноки бод истифода мешавад. Дар расми 4b диаграммаи схематикии теппаҳои регие, ки аз шамол фарсуда шудаанд ва профили суръати бод, ки дар нақби бодӣ чен карда шудааст, нишон дода шудааст.
Ниҳоят, барои муқоисаи натиҷаҳои формулаи MICP-и ғайриуреалӣ, ки дар ин таҳқиқот пешниҳод шудааст, бо натиҷаҳои санҷиши назоратии MICP-и уреалӣ, намунаҳои рег низ омода карда шуданд ва бо маҳлули биологие, ки дорои карбамид, хлориди калсий ва Sporosarcina pasteurii буд, коркард карда шуданд (зеро Sporosarcina pasteurii қобилияти назарраси истеҳсоли уреазаро дорад63). Зичии оптикии маҳлули бактериявӣ 1,5 ва консентратсияи карбамид ва хлориди калсий 1 М буд (дар асоси арзишҳои тавсияшуда дар таҳқиқоти қаблӣ36,64,65 интихоб карда шуд). Муҳити кишт аз шўрбои ғизоӣ (8 г/л) ва карбамид (20 г/л) иборат буд. Маҳлули бактериявӣ ба сатҳи рег пошида шуд ва барои 24 соат барои пайваст кардани бактерияҳо гузошта шуд. Пас аз 24 соати пайвасткунӣ, маҳлули сементкунӣ (хлориди калсий ва карбамид) пошида шуд. Санҷиши назоратии MICP-и уреалӣ минбаъд ҳамчун UMC номида мешавад. Миқдори карбонати калсий дар намунаҳои хокҳои бо роҳи уреалӣ ва ғайриуреалӣ коркардшуда бо роҳи шустан мувофиқи тартиби пешниҳодкардаи Чой ва ҳамкорон ба даст оварда шуд.66
Дар расми 5 каҷхатҳои афзоиши Bacillus amyloliquefaciens ва Bacillus subtilis дар муҳити парвариш (маҳлули ғизоӣ) бо диапазони ибтидоии рН аз 5 то 10 нишон дода шудаанд. Тавре ки дар расм нишон дода шудааст, Bacillus amyloliquefaciens ва Bacillus subtilis мутаносибан дар рН 6-8 ва 7-9 тезтар афзоиш ёфтанд. Аз ин рӯ, ин диапазони рН дар марҳилаи оптимизатсия қабул карда шуд.
Хатҳои афзоиши (а) Bacillus amyloliquefaciens ва (б) Bacillus subtilis дар арзишҳои ибтидоии гуногуни рН-и муҳити ғизоӣ.
Расми 6 миқдори гази карбонии ҳосилшударо дар лимометри Бернард нишон медиҳад, ки карбонати калсийи таҳшиншударо (CaCO3) ифода мекунад. Азбаски як омил дар ҳар як комбинатсия собит буд ва омилҳои дигар гуногун буданд, ҳар як нуқтаи ин графикҳо ба ҳаҷми максималии гази карбон дар ин маҷмӯи таҷрибаҳо мувофиқат мекунад. Тавре ки дар расм нишон дода шудааст, бо афзоиши консентратсияи манбаи калсий, истеҳсоли карбонати калсий афзоиш ёфт. Аз ин рӯ, консентратсияи манбаи калсий мустақиман ба истеҳсоли карбонати калсий таъсир мерасонад. Азбаски манбаи калсий ва манбаи карбон якхелаанд (яъне, формати калсий ва ацетати калсий), ҳар қадар ионҳои калсий бештар ҷудо шаванд, карбонати калсий бештар ҳосил мешавад (Расми 6a). Дар формулаҳои AS ва AA, истеҳсоли карбонати калсий бо афзоиши вақти сахтшавӣ то он даме, ки миқдори таҳшиншавӣ пас аз 9 рӯз ​​қариб бетағйир монд, афзоиш ёфт. Дар формулаи FA, суръати ташаккули карбонати калсий вақте ки вақти сахтшавӣ аз 6 рӯз зиёд шуд, коҳиш ёфт. Дар муқоиса бо дигар формулаҳо, формулаи FS пас аз 3 рӯз суръати нисбатан пасти ташаккули карбонати калсийро нишон дод (Расми 6b). Дар формулаҳои FA ва FS, 70% ва 87% аз ҳаҷми умумии истеҳсоли карбонати калсий пас аз се рӯз ба даст оварда шуд, дар ҳоле ки дар формулаҳои AA ва AS ин таносуб мутаносибан танҳо тақрибан 46% ва 45% -ро ташкил дод. Ин нишон медиҳад, ки формулаи дар асоси кислотаи формик дар марҳилаи аввал нисбат ба формулаи дар асоси ацетат буда суръати баланди ташаккули CaCO3 дорад. Аммо, суръати ташаккул бо афзоиши вақти хушкшавӣ суст мешавад. Аз расми 6c хулоса кардан мумкин аст, ки ҳатто дар консентратсияҳои бактериявӣ аз OD1 болотар, дар ташаккули карбонати калсий саҳми назаррасе вуҷуд надорад.
Тағйирёбии ҳаҷми CO2 (ва миқдори мувофиқи CaCO3), ки бо калсиметри Бернард ҳамчун функсияи (а) консентратсияи манбаи калсий, (б) вақти ғуншавӣ, (в) OD, (г) рН-и ибтидоӣ, (д) ​​нисбати манбаи калсий ба маҳлули бактериявӣ (барои ҳар як формула); ва (е) миқдори ҳадди аксар карбонати калсий, ки барои ҳар як комбинатсияи манбаи калсий ва бактерияҳо истеҳсол мешавад, чен карда мешавад.
Дар мавриди таъсири рН-и ибтидоии муҳит, расми 6d нишон медиҳад, ки барои FA ва FS, истеҳсоли CaCO3 дар рН 7 ба ҳадди аксар расидааст. Ин мушоҳида бо таҳқиқоти қаблӣ, ки ферментҳои FDH дар рН 7-6.7 устувортаранд, мувофиқ аст. Аммо, барои AA ва AS, боришоти CaCO3 вақте ки рН аз 7 зиёд шуд, афзоиш ёфт. Тадқиқотҳои қаблӣ инчунин нишон доданд, ки диапазони оптималии рН барои фаъолияти ферментҳои CoA аз 8 то 9.2-6.8 аст. Бо назардошти он, ки диапазонҳои оптималии рН барои фаъолияти ферментҳои CoA ва афзоиши B. amyloliquefaciens мутаносибан (8-9.2) ва (6-8) мебошанд (Расми 5a), интизор меравад, ки рН-и оптималии формулаи AA 8 бошад ва ду диапазони рН бо ҳам мепайванданд. Ин далел тавассути таҷрибаҳо тасдиқ карда шуд, чунон ки дар расми 6d нишон дода шудааст. Азбаски рН-и оптималӣ барои афзоиши B. subtilis 7-9 аст (Расми 5b) ва рН-и оптималӣ барои фаъолияти ферменти CoA 8-9.2 аст, интизор меравад, ки ҳосили максималии боришоти CaCO3 дар диапазони рН 8-9 бошад, ки инро Расми 6d тасдиқ мекунад (яъне, рН-и оптималии боришот 9 аст). Натиҷаҳое, ки дар Расми 6e нишон дода шудаанд, нишон медиҳанд, ки таносуби оптималии маҳлули манбаи калсий ба маҳлули бактериявӣ барои ҳам маҳлулҳои ацетат ва ҳам формат 1 аст. Барои муқоиса, самаранокии формулаҳои гуногун (яъне AA, AS, FA ва FS) дар асоси ҳадди аксар истеҳсоли CaCO3 дар шароити гуногун (яъне консентратсияи манбаи калсий, вақти хушкшавӣ, OD, таносуби манбаи калсий ба маҳлули бактериявӣ ва рН-и ибтидоӣ) арзёбӣ карда шуд. Дар байни формулаҳои омӯхташуда, формулаи FS баландтарин истеҳсоли CaCO3-ро дошт, ки тақрибан се маротиба аз формулаи AA буд (Расми 6f). Барои ҳарду манбаи калсий чор таҷрибаи назоратии бе бактерия гузаронида шуд ва пас аз 30 рӯз боришоти CaCO3 мушоҳида нашуд.
Тасвирҳои микроскопии оптикии ҳамаи формулаҳо нишон доданд, ки ватерит марҳилаи асосии ташаккули карбонати калсий буд (Расми 7). Кристаллҳои ватерит шакли курашакл доштанд69,70,71. Муайян карда шуд, ки карбонати калсий дар ҳуҷайраҳои бактериявӣ таҳшин мешавад, зеро сатҳи ҳуҷайраҳои бактериявӣ заряди манфӣ дошт ва метавонад ҳамчун адсорбент барои катионҳои дувалентӣ амал кунад. Бо назардошти формулаи FS дар ин таҳқиқот, пас аз 24 соат, карбонати калсий дар баъзе ҳуҷайраҳои бактериявӣ ташаккул ёфтан гирифт (Расми 7a) ва пас аз 48 соат шумораи ҳуҷайраҳои бактериявӣ, ки бо карбонати калсий пӯшонида шудаанд, ба таври назаррас афзоиш ёфт. Илова бар ин, тавре ки дар расми 7b нишон дода шудааст, зарраҳои ватерит низ муайян карда шуданд. Ниҳоят, пас аз 72 соат, ба назар чунин мерасад, ки шумораи зиёди бактерияҳо бо кристаллҳои ватерит пайваст шудаанд ва шумораи зарраҳои ватерит ба таври назаррас афзоиш ёфт (Расми 7c).
Мушоҳидаҳои микроскопии оптикии боришоти CaCO3 дар таркибҳои FS дар тӯли вақт: (а) 24, (б) 48 ва (в) 72 соат.
Барои таҳқиқи минбаъдаи морфологияи фазаи таҳшиншуда, таҳлили дифракцияи рентгенӣ (XRD) ва SEM-и хокаҳо гузаронида шуд. Спектрҳои XRD (Расми 8a) ва микрографҳои SEM (Расми 8b, c) мавҷудияти кристаллҳои ватеритро тасдиқ карданд, зеро онҳо шакли салатмонанд доштанд ва мувофиқати байни қуллаҳои ватерит ва қуллаҳои таҳшин мушоҳида карда шуд.
(а) Муқоисаи спектрҳои дифракцияи рентгении CaCO3 ва ватерити ҳосилшуда. Микрографҳои SEM-и ватерит дар бузургкунии мутаносибан (b) 1 кГц ва (c) 5.27 кГц.
Натиҷаҳои озмоишҳои нақби бодӣ дар расмҳои 9a, b нишон дода шудаанд. Аз расми 9a дидан мумкин аст, ки суръати эрозияи остона (TDV)-и реги коркарднашуда тақрибан 4,32 м/с аст. Дар суръати истифодаи 1 л/м² (Расми 9a), нишебиҳои хатҳои суръати талафоти хок барои фраксияҳои FA, FS, AA ва UMC тақрибан ба резаи реги коркарднашуда баробаранд. Ин нишон медиҳад, ки коркард бо ин суръати истифода бесамар аст ва ба маҳзи он ки суръати шамол аз TDV зиёд шавад, қабати тунуки хок нопадид мешавад ва суръати эрозияи резаи рег ба резаи коркарднашуда баробар аст. Нишебии эрозияи фраксияи AS низ нисбат ба фраксияҳои дигар бо абсиссаҳои пасттар (яъне TDV) пасттар аст (Расми 9a). Тирҳо дар расми 9b нишон медиҳанд, ки дар суръати максималии шамол 25 м/с, дар резаи регҳои коркардшуда бо суръати истифодаи 2 ва 3 л/м² эрозия ба амал наомадааст. Ба ибораи дигар, барои FS, FA, AS ва UMC, регзорҳо дар суръати татбиқи 2 ва 3 л/м² нисбат ба суръати максималии шамол (яъне 25 м/с) ба эрозияи бод, ки аз таҳшиншавии CaCO³ ба вуҷуд омадааст, тобовартар буданд. Ҳамин тариқ, арзиши TDV 25 м/с, ки дар ин озмоишҳо ба даст оварда шудааст, ҳадди поёнии суръати татбиқест, ки дар расми 9b нишон дода шудааст, ба истиснои ҳолати AA, ки дар он TDV қариб ба суръати максималии нақби бод баробар аст.
Санҷиши эрозияи бод (а) Камшавии вазн нисбат ба суръати бод (суръати истифода 1 л/м2), (б) Суръати остонаи кандашавӣ нисбат ба суръати истифода ва формула (CA барои ацетати калсий, CF барои формати калсий).
Дар расми 10 эрозияи сатҳии теппаҳои рег, ки бо формулаҳои гуногун ва суръати татбиқ пас аз санҷиши бомбгузории рег коркард шудаанд, нишон дода шудааст ва натиҷаҳои миқдорӣ дар расми 11 нишон дода шудаанд. Ҳолати коркарднашуда нишон дода нашудааст, зеро он муқовимат нишон надод ва ҳангоми санҷиши бомбгузории рег пурра эрозия шуд (талафоти умумии масса). Аз расми 11 маълум аст, ки намунае, ки бо биокомпозитсияи AA коркард шудааст, бо суръати татбиқи 2 л/м2 83,5% вазни худро гум кардааст, дар ҳоле ки ҳамаи намунаҳои дигар ҳангоми раванди бомбгузории рег камтар аз 30% эрозия нишон доданд. Вақте ки суръати татбиқ то 3 л/м2 зиёд карда шуд, ҳамаи намунаҳои коркардшуда камтар аз 25% вазни худро гум карданд. Дар ҳарду суръати татбиқ, пайвастагии FS беҳтарин муқовиматро ба бомбгузории рег нишон дод. Муқовимати ҳадди аксар ва ҳадди ақали бомбгузории намунаҳои коркардшудаи FS ва AA метавонад ба боришоти ҳадди аксар ва ҳадди ақали CaCO3 нисбат дода шавад (Расми 6f).
Натиҷаҳои бомбаборон кардани теппаҳои регӣ бо таркибҳои гуногун бо суръати ҷараёни 2 ва 3 л/м2 (тирҳо самти шамолро нишон медиҳанд, салибҳо самти шамолро, ки ба сатҳи расм амудӣ аст, нишон медиҳанд).
Тавре ки дар расми 12 нишон дода шудааст, миқдори карбонати калсий дар ҳамаи формулаҳо бо афзоиши суръати истифода аз 1 л/м² то 3 л/м² афзоиш ёфтааст. Илова бар ин, дар ҳама суръати истифода, формулае, ки миқдори карбонати калсий аз ҳама зиёд дошт, FS буд, баъд аз он FA ва UMC. Ин нишон медиҳад, ки ин формулаҳо метавонанд муқовимати сатҳи баландтар дошта бошанд.
Расми 13a тағйироти муқовимати сатҳи намунаҳои хокҳои коркарднашуда, назоратӣ ва коркардшударо, ки бо санҷиши пермеметр чен карда шудаанд, нишон медиҳад. Аз ин расм маълум аст, ки муқовимати сатҳии формулаҳои UMC, AS, FA ва FS бо афзоиши суръати истифода ба таври назаррас афзоиш ёфтааст. Аммо, афзоиши мустаҳкамии сатҳ дар формулаи AA нисбатан ночиз буд. Тавре ки дар расм нишон дода шудааст, формулаҳои FA ва FS-и MICP-и вайроннашудаи карбамид нисбат ба MICP-и вайроннашудаи карбамид гузаронандагии сатҳи беҳтар доранд. Расми 13b тағйироти TDV-ро бо муқовимати сатҳи хок нишон медиҳад. Аз ин расм равшан маълум аст, ки барои регҳои дорои муқовимати сатҳӣ аз 100 кПа зиёдтар, суръати остонаи тозакунӣ аз 25 м/с зиёд хоҳад буд. Азбаски муқовимати сатҳи in situ-ро бо пермеметр ба осонӣ чен кардан мумкин аст, ин дониш метавонад барои арзёбии TDV дар сурати набудани санҷиши нақби бодӣ кӯмак кунад ва бо ин васила ҳамчун нишондиҳандаи назорати сифат барои барномаҳои саҳроӣ хизмат кунад.
Натиҷаҳои SEM дар расми 14 нишон дода шудаанд. Расмҳои 14a-b зарраҳои калоншудаи намунаи хоки коркарднашударо нишон медиҳанд, ки ба таври возеҳ нишон медиҳанд, ки он якхела аст ва пайванди табиӣ ё сементатсия надорад. Расми 14c микрографияи SEM-и намунаи назоратӣ, ки бо MICP-и вайроншудаи карбамид коркард шудааст, нишон медиҳад. Ин тасвир мавҷудияти таҳшинҳои CaCO3-ро ҳамчун полиморфҳои калсит нишон медиҳад. Тавре ки дар расмҳои 14d-o нишон дода шудааст, CaCO3-и таҳшиншуда зарраҳоро ба ҳам мепайвандад; кристаллҳои ватерити курашаклро низ дар микрографияҳои SEM муайян кардан мумкин аст. Натиҷаҳои ин таҳқиқот ва таҳқиқоти қаблӣ нишон медиҳанд, ки пайвандҳои CaCO3, ки ҳамчун полиморфҳои ватерит ташкил шудаанд, инчунин метавонанд қувваи механикии мувофиқро таъмин кунанд; натиҷаҳои мо нишон медиҳанд, ки муқовимати сатҳ то 350 кПа меафзояд ва суръати ҷудошавии остона аз 4.32 то беш аз 25 м/с меафзояд. Ин натиҷа бо натиҷаҳои таҳқиқоти қаблӣ мувофиқ аст, ки матритсаи CaCO3-и бо MICP боришшуда ватерит аст, ки қувваи механикии муносиб ва муқовимати эрозияи шамолро дорад13,40 ва ҳатто пас аз 180 рӯзи таъсири шароити муҳити зисти саҳроӣ метавонад муқовимати муносиби эрозияи шамолро нигоҳ дорад13.
(a, b) Микрографҳои SEM-и хокҳои коркарднашуда, (c) назорати таҷзияи карбамид бо усули MICP, (df) намунаҳои коркардшуда бо AA, (gi) намунаҳои коркардшуда бо AS, (jl) намунаҳои коркардшуда бо FA ва (mo) намунаҳои коркардшуда бо FS бо суръати татбиқи 3 L/m2 бо бузургкуниҳои гуногун.
Расми 14d-f нишон медиҳад, ки пас аз коркард бо пайвастагиҳои AA, карбонати калсий дар сатҳ ва байни донаҳои рег таҳшин шудааст, дар ҳоле ки баъзе донаҳои реги бепӯшиш низ мушоҳида шудаанд. Барои ҷузъҳои AS, гарчанде ки миқдори CaCO3-и ташаккулёфта ба таври назаррас афзоиш наёфтааст (Расми 6f), миқдори тамосҳо байни донаҳои рег, ки аз ҷониби CaCO3 ба вуҷуд омадаанд, дар муқоиса бо пайвастагиҳои AA ба таври назаррас афзоиш ёфтааст (Расми 14g-i).
Аз расмҳои 14j-l ва 14m-o маълум мешавад, ки истифодаи формати калсий ҳамчун манбаи калсий боиси афзоиши минбаъдаи боришоти CaCO3 дар муқоиса бо пайвастагии AS мегардад, ки бо андозагириҳои калсийченак дар расми 6f мувофиқ аст. Чунин ба назар мерасад, ки ин CaCO3-и иловагӣ асосан дар зарраҳои рег ҷойгир шудааст ва сифати тамосро ҳатман беҳтар намекунад. Ин рафтори қаблан мушоҳидашударо тасдиқ мекунад: сарфи назар аз фарқиятҳо дар миқдори боришоти CaCO3 (Расми 6f), се формула (AS, FA ва FS) аз ҷиҳати самаранокии зидди эолӣ (шамол) (Расми 11) ва муқовимати сатҳӣ (Расми 13a) фарқи назаррас надоранд.
Барои беҳтар тасаввур кардани ҳуҷайраҳои бактериявии пӯшонидашудаи CaCO3 ва изи бактериявӣ дар кристаллҳои боришшуда, микрографҳои SEM бо андозаи баланд гирифта шуданд ва натиҷаҳо дар расми 15 нишон дода шудаанд. Тавре ки нишон дода шудааст, карбонати калсий дар ҳуҷайраҳои бактериявӣ бориш мешавад ва ядроҳои заруриро барои боришот дар он ҷо таъмин мекунад. Дар расм инчунин пайвандҳои фаъол ва ғайрифаъол, ки аз ҷониби CaCO3 ба вуҷуд омадаанд, нишон дода шудаанд. Хулоса кардан мумкин аст, ки ҳар гуна афзоиши пайвандҳои ғайрифаъол на ҳамеша ба беҳтаршавии минбаъдаи рафтори механикӣ оварда мерасонад. Аз ин рӯ, афзоиши боришоти CaCO3 на ҳамеша ба қувваи баланди механикӣ оварда мерасонад ва намунаи боришот нақши муҳим мебозад. Ин нукта инчунин дар асарҳои Терзис ва Лалоуӣ72 ва Соғӣ ва Ал-Кабанӣ45,73 омӯхта шудааст. Барои омӯзиши минбаъдаи робитаи байни намунаи боришот ва қувваи механикӣ, таҳқиқоти MICP бо истифода аз тасвири µCT тавсия дода мешавад, ки аз доираи ин таҳқиқот берун аст (яъне, ворид кардани комбинатсияҳои гуногуни манбаи калсий ва бактерияҳо барои MICP-и бе аммиак).
CaCO3 дар намунаҳое, ки бо (а) таркиби AS ва (б) таркиби FS коркард шудаанд, пайвандҳои фаъол ва ғайрифаъолро ба вуҷуд овард ва дар таҳшин изи ҳуҷайраҳои бактериявӣ гузошт.
Тавре ки дар расмҳои 14j-o ва 15b нишон дода шудааст, плёнкаи CaCO мавҷуд аст (мувофиқи таҳлили EDX, таркиби фоизии ҳар як унсур дар плёнка карбон 11%, оксиген 46.62% ва калсий 42.39% мебошад, ки ба фоизи CaCO дар расми 16 хеле наздик аст). Ин плёнка кристаллҳои ватерит ва зарраҳои хокро мепӯшонад ва ба нигоҳ доштани якпорчагии системаи хок-тақшин мусоидат мекунад. Мавҷудияти ин плёнка танҳо дар намунаҳое, ки бо формулаи форматӣ коркард шудаанд, мушоҳида шудааст.
Дар Ҷадвали 2 мустаҳкамии сатҳ, суръати ҷудошавии остона ва миқдори CaCO3-и биологӣ индуксияшудаи хокҳое, ки бо роҳҳои MICP-и вайронкунандаи карбамид ва ғайрикарбамид коркард шудаанд, дар таҳқиқоти қаблӣ ва ин таҳқиқот муқоиса карда мешавад. Таҳқиқот оид ба муқовимат ба эрозияи шамол дар намунаҳои регзорҳои коркардшуда бо MICP маҳдуданд. Менг ва ҳамкорон муқовимат ба эрозияи шамол дар намунаҳои регзорҳои коркардшуда бо карбамид, ки бо MICP коркард шудаанд, бо истифода аз дастгоҳи баргсозӣ таҳқиқ карданд,13 дар ҳоле ки дар ин таҳқиқот намунаҳои регзорҳои коркарднашаванда (инчунин назоратии вайронкунандаи карбамид) дар нақби бодӣ санҷида шуда, бо чор комбинатсияи гуногуни бактерияҳо ва моддаҳо коркард карда шуданд.
Тавре ки дида мешавад, баъзе таҳқиқоти қаблӣ сатҳи баланди истифодаи беш аз 4 л/м2-ро баррасӣ кардаанд. Қайд кардан бамаврид аст, ки сатҳи баланди истифодаи он аз нуқтаи назари иқтисодӣ ба осонӣ дар саҳро татбиқ намешавад, зеро хароҷоти марбут ба таъминоти об, интиқол ва истифодаи ҳаҷми зиёди об ба вуҷуд меояд. Сатҳи пасттари истифодаи он, ба монанди 1,62-2 л/м2, инчунин қувваи хуби сатҳиро то 190 кПа ва суръати баландтари он аз 25 м/с зиёдтар ба даст оварданд. Дар таҳқиқоти ҳозира, регҳои рег, ки бо MICP дар асоси формат бе вайроншавии карбамид коркард шудаанд, қувваи баланди сатҳиро ба даст оварданд, ки бо роҳҳои вайроншавии карбамид дар ҳамон диапазони суръати истифодаи онҳо қобили муқоиса буданд (яъне намунаҳое, ки бо MICP дар асоси формат бе вайроншавии карбамид коркард шудаанд, инчунин тавонистанд ба ҳамон диапазони арзишҳои қувваи сатҳии гузоришшуда аз ҷониби Менг ва дигарон, 13, Расми 13a) бо суръати баланди истифодаи он ноил шаванд. Инчунин дида мешавад, ки бо суръати истифодаи 2 л/м2, ҳосили карбонати калсий барои коҳиш додани эрозияи бод дар суръати шамоли 25 м/с барои MICP дар асоси формат бе вайроншавии карбамид 2,25% -ро ташкил дод, ки дар муқоиса бо регҳои регӣ, ки бо MICP-и назоратӣ бо вайроншавии карбамид дар ҳамон суръати истифода ва ҳамон суръати шамол (25 м/с) коркард шудаанд, ба миқдори зарурии CaCO3 (яъне 2,41%) хеле наздик аст.
Ҳамин тариқ, аз ин ҷадвал хулоса баровардан мумкин аст, ки ҳам роҳи таҷзияи карбамид ва ҳам роҳи таҷзияи бе карбамид метавонанд аз ҷиҳати муқовимати сатҳ ва TDV самаранокии хеле қобили қабулро таъмин кунанд. Фарқи асосӣ дар он аст, ки роҳи таҷзияи бе карбамид аммиак надорад ва аз ин рӯ таъсири камтар ба муҳити зист дорад. Ғайр аз ин, усули MICP дар асоси формат бе таҷзияи карбамид, ки дар ин таҳқиқот пешниҳод шудааст, ба назар мерасад, ки нисбат ба усули MICP дар асоси ацетат бе таҷзияи карбамид беҳтар кор мекунад. Гарчанде ки Моҳебби ва ҳамкорон усули MICP дар асоси ацетат бе таҷзияи карбамидро омӯхтанд, таҳқиқоти онҳо намунаҳоро дар сатҳҳои ҳамвор дар бар мегирифт9. Аз сабаби дараҷаи баланди эрозияе, ки дар натиҷаи пайдоиши гирдбод дар атрофи намунаҳои регзор ва буриши дар натиҷа ба вуҷуд меояд, ки боиси TDV-и пасттар мегардад, интизор меравад, ки эрозияи шамолии намунаҳои регзор нисбат ба сатҳҳои ҳамвор бо ҳамон суръат равшантар бошад.