nature.com руу ороһондотнай баяртай байнабди. Танай хэрэглэжэ байһан браузерай хубилалта CSS-эй дэмжэлгэ багатай. Эгээл һайн дүршэл абахын тулада браузерай һүүлшын хубилалта хэрэглэхэеэ дурадханабди (гү, али Internet Explorer-да таарамжатай горимые унтарааха). Нэмэжэ хэлэхэдэ, үргэлжэлһэн дэмжэлгые хангахын тулада энэ сайт маягуудые болон JavaScript-ые оруулхагүй.
Тооһон шуурганууд хүдөө ажахыда, хүнэй элүүр мэндэдэ, тээбэриин сүлжээнүүдтэ болон дэд бүтэсэ руу хохидол үзүүлдэг тула дэлхэйн олон гүрэнүүдтэ ноцтой аюул ушаруулдаг. Тэрэнэй үрэ дүндэ һалхинай элэгдэл дэлхэйн асуудал гэжэ тоосогдодог. Һалхинай элэгдэлые усадхаха оршон тойронхи байгаалида ээлтэй аргануудай нэгэн хадаа микробуудһаа үүдэһэн карбонат хур тунадас (MICP) хэрэглэхэ арга юм. Гэбэшье, аммиак мэтэ мочевинын задарал дээрэ һуурилһан MICP-эй дэд бүтээгдэхүүн ехэ хэмжээгээр үйлэдбэрилэгдэхэдээ һайн бэшэ. Энэ шэнжэлэлгэ мочевина үйлэдбэрилхэгүйгөөр MICP-ые задалха кальциин формиат бактериин хоёр найрлага дурадхаһан ба тэдэнэй гүйсэдхэл аммиак үйлэдбэрилдэггүй кальциин ацетат бактериин хоёр найрлагатай үргэнөөр зэргэсүүлһэн байна. Анхаарагдаһан бактеринууд гэхэдэ Bacillus subtilis ба Bacillus amyloliquefaciens юм. Нэгэдэхеэр, CaCO3 бии бололго ударидадаг хүшэлтүрэгшэдэй оностой сэнгүүдые тодорхойлһон байна. Удаань оновчтой болгоһон найрлагануудаар эмшэлһэн элһэн нюруугай дээжэ дээрэ һалхинай туннелиин туршалгануудые үнгэргэжэ, һалхинай элэгдэлдэ эсэргүүсэл, арилгаха босоо хурдые, элһэн бомбо дэлбэрэлтэдэ эсэргүүсэлые хэмжэжэ үзэбэ. Кальциин карбонат (CaCO3) алломорфуудые оптикын микроскоп, сканировалгын электрон микроскоп (SEM), рентген дифракциин шэнжэлэл хэрэглэн сэгнэһэн байна. Кальциин формат дээрэ һуурилһан найрлаганууд кальциин карбонат бии болгохо талаар ацетат дээрэ һуурилһан найрлагануудһаа хамаагүй һайн үрэ дүнтэй байгаа. Нэмэжэ хэлэхэдэ, B. subtilis B. amyloliquefaciens-һээ үлүү кальциин карбонат үйлэдбэрилдэг. SEM микрографууд тунамалһаа боложо кальциин карбонат дээрэ эдэбхитэй ба эдэбхигүй бактеринуудай холбоо ба хэблэлые тодорхой харуулһан байна. Бүхы найрлаганууд һалхинай элэгдэлые ехээр багадхаһан байна.
Һалхинай элэгдэл АНУ-ай баруун урда хэһэг, Хитадай баруун хэһэг, Сахара Африка, Дундада Зүүнэй ехэнхи хэһэг гэхэ мэтэ хуурай ба хахад хуурай газарнуудта тулгардаг гол асуудал гэжэ удаан хугасаанай туршада хүлээн зүбшөөрэгдэһэн байна1. Хуурай ба ехэ хуурай уларилда бага хур тунадас эдэ нютагуудай ехэнхи хубиие сүл губи, элһэн нюруу, таряалангүй газар болгоһон байна. Һалхинай үргэлжэлһэн элэгдэл тээбэриин сүлжээнүүд, хүдөө ажахын газарнууд, үйлэдбэриин газарнууд гэхэ мэтэ дэд бүтэсэ оршон тойронхи байгаалиин аюул ушаруулдаг, энэнь эдэ нютагуудта амидаралай муу байдал, хотын хүгжэлэй үндэр үнэ сэнтэй болгодог2,3,4. Шухалань гэхэдэ, һалхинай элэгдэл ганса үүсэһэн газартаа нүлөөлнэ бэшэ, харин холын нютагуудта элүүр мэндэ, эдэй засагай асуудалнуудые үүсхэнэ, юундэб гэхэдэ энэнь һалхинаар эхинһээ холо газарнуудта хэһэгүүдые дамжуулдаг5,6.
Һалхинай элэгдэлые хянаха асуудал дэлхэйн асуудал болоод байна. Һалхинай элэгдэлые хянаха зорилгоор газарай тогтосотой болгохо элдэб аргануудые хэрэглэдэг. Эдэ аргануудта уһа хэрэглэлгэ7, тоһоной мульча8, биополимернүүд5, микробуудһаа үүдэһэн карбонат тунадас (MICP)9,10,11,12 ба ферментээр үүсхэгдэһэн карбонат тунадас (EICP)1 гэхэ мэтэ материалнууд ороно. Шорой нойтон болгохо гээшэ таряалан дээрэ тооһо дараха стандарт арга юм. Гэбэшье, тэрэнэй түргэн ууршалга энэ арга хуурай ба хахад хуурай газарнуудта хизаарлагдамал үрэ дүнтэй болгодог1. Тоһоной мульчировалгын нэгэдэлнүүдые хэрэглэхэдэ элһэн нягта холбоо ба хэһэгүүд хоорондын үрэлтэ нэмэгдэнэ. Тэдэнэй нягта холбоотой шэнжэнь элһэн үрэһэ хоорондоо холбодог; гэбэшье, тоһоной мульчанууд бусад асуудалнуудые үүсхэнэ; тэдэнэй хара үнгэнь дулаан шэнгээхэ шадабариие нэмэгдүүлжэ, ургамал болон бишыхан организмуудай үхэлдэ хүргэдэг. Тэдэнэй үнэр ба утаа амисхалай асуудалнуудые үүсхэжэ магадгүй, гол түлэб тэдэнэй үнэтэй сэн үшөө нэгэ һаад болоно. Биополимернүүд һаяхан дурадхагдаһан һалхинай элэгдэлые намдааха экологидо ээлтэй аргануудай нэгэн юм; тэдэниие ургамал, амитад, бактери гэхэ мэтэ байгаалиин эхи үүсэбэриһээ гаргадаг. Ксантан бохь, гуар бохь, хитозан ба геллан бохь инженерэй хэрэгсэлнүүдтэ эгээл түгээмэл хэрэглэгдэдэг биополимернууд5. Гэбэшье, уһанда уһалдаг биополимернүүд уһанда ороходоо хүсэеэ алдажа, газарһаа шүүгдэхэ аргатай13,14. EICP хадаа хабтагайгүй харгы, үлэгдэл нуурнууд болон барилгын газарнуудые багтааһан олон янзын хэрэгсэлнүүдтэ тооһо даралгын үрэ дүнтэй арга гэжэ элирүүлэгдэһэн байна. Тэрэнэй дүнгүүд урмашуулмашье һаа, зарим боломжотой дутагдалнуудые анхаарха хэрэгтэй, жэшээнь үнэ сэн ба нуклеациин газарнуудай дутагдал (энэнь CaCO3 кристаллнуудай бии бололго ба тунадасые түргэдүүлдэг15,16).
MICP-ые анха 19-р зуунай һүүл багаар Мюррей ба Ирвин (1890) ба Штайнманн (1901) далайн бишыхан организмуудаар мочевинын задаралые шэнжэлжэ байхадаа тодорхойлһон байна17. MICP хадаа байгаалиин биологиин үйлэ ябаса болоод олон янзын микробуудай үйлэ ажалалгаа болон химиин үйлэ ябасануудые хабаадуулдаг, энэ үедэ кальциин карбонат микробуудай метаболитуудһаа карбонат ионуудай оршон тойронхи байгаалида кальциин ионуудтай харилсан үйлэшэлэлэй үрэ дүндэ тунадаг18,19. Мочевина задардаг азотой циклтэй MICP (мочевина задардаг MICP) хадаа микробуудһаа үүдэһэн карбонат тунадасай эгээн түгээмэл түхэл болоод энэ үедэ бактериин үйлэдбэрилһэн уреаза мочевинын гидролизые иимэ аргаар катализатор болгодог:
Органик дабһанай исэлдэлтын нүүрһэнтүрэгшын циклые хабаадуулһан MICP-дэ (мочевинын задаралгын түхэлгүй MICP) гетеротроф бактеринууд ацетат, лактат, цитрат, сукцинат, оксалат, малат ба глиоксилат гэхэ мэтэ органическа дабһануудые карбонат ашагта малтамалнуудые үйлэдбэрилхын тулада эршэм хүсэнэй эхи үүсэбэри болгон хэрэглэдэг28. Нүүрһэнтүрэгшын эхин болохо кальциин лактат ба кальциин ионуудай байхада кальциин карбонат бии болохо химиин урбалые (5) тэгшэлгэ соо харуулаа.
MICP үйлэ ябасада бактериин эсүүд кальциин карбонадай тунадасда илангаяа шухала нуклеациин газарнуудые үгэдэг; бактериин эсэй гадаргуунь сүлөөтэ цэнэгтэй ба кальциин ионууд мэтэ хоёр үнэтэй катионуудай адсорбент боложо шадаха. Бактериин эсүүд дээрэ кальциин ионуудые шэнгээжэ, карбонат ионой концентраци хангалтатай байхада, кальциин катионууд ба карбонат анионууд харилсан үйлэшэлжэ, кальциин карбонат бактериин гадаргуу дээрэ тунадаг29,30. Энэ үйлэ ябасые иимэ аргаар тобшолол хэжэ болоно31,32:
Биогенерированна кальциин карбонадай кристаллнуудые гурбан янзаар хубаажа болоно: кальцит, ватерит, арагонит. Тэдэнэй дунда кальцит ба ватерит эгээл түгээмэл бактериин үүсхэһэн кальциин карбонат алломорфууд33,34. Кальцит хадаа термодинамикын талаар эгээл тогтууритай кальциин карбонат алломорф35 юм. Ватерит метастабильна гэжэ мэдээсэгдэһэншье һаа, һүүлдэнь кальцит боложо хубилдаг36,37. Ватерит эдэ кристаллнуудай эгээл нягтань юм. Энэнь томо хэмжээтэй тула бусад кальциин карбонадай кристаллнуудһаа үлүү һайн нүхэ дүүргэхэ шадабаритай зургаан үнсэгтэй кристалл юм38. Мочевина-задарһан ба мочевина-задарһангүй MICP хоюулаа ватерит13,39,40,41-эй тунадас үүсхэдэг.
Хэдыгээр MICP асуудалтай газар болон һалхинай элэгдэлдэ дайрагдадаг газарые тогтворжуулха найдабаритай боломжотой байһаншье һаа42,43,44,45,46,47,48, мочевинын гидролизэй дэд бүтээгдэхүүнэй нэгэн аммиак болоод энэнь нүлөөлэлэй хэмжээнһээ хамааран хүнгэнһөө хүндэ элүүр мэндэдэ асуудалнуудые үүсхэхэ аргатай49. Энэ гажуудал энэ технологиин хэрэглэлгые маргаантай болгодог, илангаяа тооһо дараха мэтэ томо газарнуудые эмшэлхэ хэрэгтэй болоходо. Нэмэжэ хэлэхэдэ, аммиакай үнэр үндэр хэрэглэлгын хурдаар ба ехэ хэмжээгээр ябуулагдахада тэсэбэригүй байдаг, энэнь тэрэнэй практическа хэрэглэлдэ нүлөөлжэ магадгүй юм. Һүүлшын шэнжэлэлнүүд аммониин ионуудые струвит мэтэ бусад бүтээгдэхүүн болгожо хубилгаха замаар багадхажа болохо гэжэ харуулһаншье һаа, эдэ арганууд аммониин ионуудые бүрин усадхадаггүй50. Тиимэһээ аммониин ионуудые бии болгодоггүй өөр шиидхэбэринүүдые шэнжэлхэ хэрэгтэй. MICP-дэ мочевина бэшэ задаралгын замые хэрэглэхэ гээшэ һалхинай элэгдэлые намдааха талаар муугаар шэнжэлэгдэһэн боломжотой шиидхэбэри үгэхэ аргатай. Фаттахи болон бусад мочевинагүй MICP-эй задаралые кальциин ацетат ба Bacillus megaterium41 хэрэглэн шэнжэлһэн болобошье Mohebbi et al. кальциин ацетат ба Bacillus amyloliquefaciens9 хэрэглэбэ. Гэбэшье, тэдэнэй шэнжэлэлгэ бусад кальциин эхи үүсэбэри болон һалхинай элэгдэлдэ эсэргүүсэлые һайжаруулха гетеротроф бактеринуудтай зэргэсүүлэгдээгүй. Мүн һалхинай элэгдэлые намдааха хэрэгтэ мочевинагүй задаралгын замые мочевина задаралгын замуудтай зэргэсүүлһэн уран зохёол дутагдалтай байна.
Нэмэжэ хэлэхэдэ, һалхинай элэгдэл ба тооһоной хяналтын ехэнхи шэнжэлэлнүүд тэгшэ гадаргуутай газарай дээжэ дээрэ хэгдэһэн байна.1,51,52,53 Гэбэшье, тэгшэ гадаргуу байгаалида хада уула ба хонхорнуудһаа бага байдаг. Энэ ушарһаа элһэн нюруунууд сүл губиин нютагуудта ландшафтын эгээл түгээмэл шэнжэ болоно.
Дээрэ дурдагдаһан дутагдалнуудые дабахын тулада энэ шэнжэлэлгэ аммиак бэшэ бактериин бодосуудай шэнэ багтаамжа нэбтэрүүлхэ зорилготой байгаа. Энэ зорилгоор бидэ мочевина задардаггүй MICP замые үзэбэбди. Хоёр кальциин эхи үүсэбэриин (кальциин формат ба кальциин ацетат) үрэ дүн шэнжэлэгдээ. Авторнуудай мэдэһээр, хоёр кальциин эхи ба бактериин хослолые (жэшээнь, кальциин формат-Bacillus subtilis ба кальциин формат-Bacillus amyloliquefaciens) хэрэглэн карбонат тунадас урданай шэнжэлэлнүүдтэ шэнжэлэгдээгүй байгаа. Эдэ бактеринуудые шэлэхэдээ, кальциин формиат ба кальциин ацетатын исэлдэлтые катализировалжа, микроб карбонадай тунадас бии болгодог ферментүүд дээрэ үндэһэлһэн байна. Бидэ рН, бактериин янзанууд ба кальциин эхи үүсэбэри ба тэдэнэй концентраци, бактериин кальциин эхинэй уһанда харисаа ба хатаха саг гэхэ мэтэ оностой хүшэлтүрэгшэдые олохын тулада нарибшалан туршалгын шэнжэлэл зохёогообди. Һүүлдэнь, кальциин карбонадай хур тунадасаар һалхинай элэгдэлые дараха энэ бактериин бодосуудай үрэ дүнтэй байдалые элһэн нюруунууд дээрэ һалхинай элэгдэлэй хэмжээ, элһэнэй босоо таһаралта хурдые ба һалхинай бомбо дэлбэрэлтэдэ эсэргүүсэлые тодорхойлхын тулада һалхин туннелиин туршалгануудые үнгэргэжэ, пенетрометрэй хэмжүүрнүүдые болон микроструктурын шэнжэлэлгэнүүдые (жэшээнь, рентген сканерэй шэнжэлэл) шэнжэлһэн байна электрон микроскоп (SEM)) баһа хэгдэһэн байна.
Кальциин карбонат үйлэдбэрилэлдэ кальциин ионууд ба карбонат ионууд хэрэгтэй. Кальциин ионуудые элдэб кальциин эхи үүсэбэриһээ абажа болоно, жэшээнь кальциин хлорид, кальциин гидроксид, һүнэй нунтаг54,55. Карбонат ионуудые мочевинын гидролиз болон органик бодосой аэроб гү, али анаэроб исэлдэлтэ гэхэ мэтэ элдэб микроб аргаар үйлэдбэрилжэ болоно56. Энэ шэнжэлэлгын үедэ формат ба ацетатын исэлдэлтын урбалһаа карбонат ионуудые абаһан байна. Нэмэжэ хэлэхэдэ, бидэ сэбэр кальциин карбонат гаргахын тулада формат ба ацетатын кальциин дабһа хэрэглээбди, тиимэһээ гансал CO2 ба H2O дэд бүтээгдэхүүн болгон абтаһан байна. Энэ үйлэ ябасада гансал нэгэ бодос кальциин эхин ба карбонадай эхин болодог ба аммиак үйлэдбэрилэгдэдэггүй. Эдэ шэнжэнүүдынь кальциин эхи ба карбонат үйлэдбэрилэлэй арга боломжые ехэ найдамтай гэжэ үзэдэг.
Кальциин формат ба кальциин ацетат хоёрой кальциин карбонат бии болгохын тулада харилсан үйлэшэлэлгэ (7)-(14) томьёогоор харуулагдана. (7)-(11) томьёонууд кальциин формиат уһанда уһалжа форминай хүшэлтүрэгшэ гү, али формат бии болгодог гэжэ харуулна. Тиимэһээ уһаниинь сүлөөтэ кальци ба гидроксид ионуудай эхи һэн (8 ба 9-дэхи томьёонууд). Мэрээшэнэй хүшэлтүрэгшын исэлдэлтын үрэ дүндэ мэрээшэнэй хүшэлтүрэгшын нүүрһэнтүрэгшын атомууд нүүрһэнтүрэгшын диоксид боложо хубилдаг (10-дахи томьёо). Һүүлдэнь кальциин карбонат бии болоно (11 ба 12-дохи томьёонууд).
Үүнтэй адли, кальциин карбонат кальциин ацетатһаа бии болодог (13–15-дахи тэгшэлгэ), гансал мэрээшэнэй хүшэлтүрэгшын орондо уксусай хүшэлтүрэгшэ гү, али ацетат бии болодог.
Ферментгүйгөөр ацетат ба формиат танхимай температурада исэлдэжэ шадахагүй. FDH (формат дегидрогеназа) ба CoA (кофермент А) тус тусдаа формат ба ацетатын исэлдэлтые катализировалжа нүүрһэнтүрэгшын диоксид бии болгодог (Тэгшэлгэ 16, 17) 57, 58, 59. Элдэб бактеринууд эдэ ферментнүүдые үйлэдбэрилхэ шадалтай, тиихэдэ гетеротроф бактеринууд, нэрлэбэл Bacillus субтилис бактеринууд (PT14% Perpesian Энэ шэнжэлэлгын үедэ NCIMB #13061 (Бактериин, мёд, фаг, плазмид, ургамалай үрэһэ ба ургамалай эсэй эдэй соёлой уласхоорондын суглуулбари) ба Bacillus amyloliquefaciens (PTCC #1732, NCIMB #12077) гэжэ нэрлэгдэһэн соёлой суглуулбари хэрэглэгдээ. Эдэ бактеринуудые мяханай пептон (5 г/л) ба мяханай экстракт (3 г/л) агуулһан оршон соо үрэжүүлһэн, энэнь тэжээлэй шүлэ (NBR) (105443 Merck) гэжэ нэрэтэй.
Тиимэһээ хоёр кальциин эхи үүсэбэри ба хоёр бактери хэрэглэн кальциин карбонадай тунадас үүсхэхэ дүрбэн найрлага бэлдэгдэһэн: кальциин формат ба Bacillus subtilis (FS), кальциин формат ба Bacillus amyloliquefaciens (FA), кальциин ацетат ба Bacillus subtilis (AS), ба кальциин ацетат ба Bacillus subtilis (AAA).
Туршалгын түсэлэй түрүүшын хубида кальциин карбонадай эгээн ехэ үйлэдбэрилэлые оложо шадаха оностой хослолые тодорхойлхын тулада туршалгануудые үнгэргэбэ. Хүрьһэнэй дээжэнүүдтэ кальциин карбонат байгаа тула, элдэб хослолнуудһаа гаргагдаһан CaCO3-ые зүбөөр хэмжэхэ уридшалан сэгнэлтын туршалгануудай багтаамжа зохёогдожо, үрэжүүлгын оршон ба кальциин эхинэй уһанда холисо сэгнэгдэһэн байна. Дээрэ тодорхойлһон кальциин эхи ба бактериин урасхалай хослол бүхэндэ (FS, FA, AS, ба AA) оновчтой болгохо хүшэлтүрэгшэдые (кальциин эхинэй концентраци, хатаха саг, бактериин уһанай концентраци урасхалай оптикын нягта (OD)-ээр хэмжэгдэһэн, кальциин эхи ба бактериин урасхалай харисаа, рН) гаргажа, удаадахи хэһэгүүдтэ тодорхойлһон элһэн нюруугай эмшэлгын һалхинай туннелиин туршалгануудта хэрэглэбэ.
Холбоо бүхэндэ 150 туршалга үнгэргэгдэжэ, CaCO3-ай тунадасай нүлөөе шэнжэлжэ, элдэб янзын хүшэлтүрэгшэдые сэгнэһэн байна, жэшээнь, кальциин эхинэй концентраци, хатаха саг, бактериин OD сэн, кальциин эхинэй ба бактериин урасхалай харисаа, органическа бодосой аэробно исэлдэлтын үедэ рН (Хүснэгтэ 1). Оношотой болгоһон үйлэ ябасада рН-эй диапазон Bacillus subtilis ба Bacillus amyloliquefaciens-эй ургалтын муруйнууд дээрэ үндэһэлэн шэлэгдэжэ, хурдан ургалтые абахын тулада хэгдэһэн байна. Энээн тухай Дүнгүүдэй хубида дэлгэрэнгыгээр тайлбарилагдана.
Дээжые оновчтой болгохо шатада бэлдэхэдээ иимэ алхамуудые хэрэглэбэ. MICP уусмалые түрүүн үрэжүүлгын оршоной анханай рН-ые тааруулжа бэлдэжэ, удаань 121 °C-та 15 мин автоклавта үлөөһэн байна. Удаань штаммые ламинарай агаарай урсалга соо таряалан, 30 °C ба 180 эргэлтэ/мин температурада һэжэрһэн инкубатор соо байлгаба. Бактериин OD хүсэгдэһэн хэмжээндэ хүрэхэдөө, тэрэнээ кальциин эхинэй урасхалтай хүсэһэн хубида холино (Зураг 1а). MICP урасхалые 220 эргэлтэ/мин ба 30 °C температурада хүдэлдэг инкубаторта зорилгын хэмжээндэ хүрэхэ хугасаагаар харилсан үйлэшэлжэ, хатуужуулха боломжо олгобо. Тунаһан CaCO3-ые 6000 г-да 5 мин центрифугировалһанай һүүлдэ тусгаарлажа, удаань 40 °C-та хатаагаад, кальциметрэй туршалгада дээжые бэлдэбэ (Зураг 1б). Удаань CaCO3-ай тунадас Бернардай кальциметрээр хэмжэгдэһэн, эндэ CaCO3-ай порошок 1.0 N HCl (ASTM-D4373-02)-тай харилсан үйлэшэлжэ CO2 бии болгодог, энэ хиин эзэлхүүн CaCO3-ай агууламжын хэмжүүр болоно (Зураг 1в). CO2-эй эзэлхүүниие CaCO3-ай агууламжада хубилгахадаа, сэбэр CaCO3 нунтагые 1 N HCl-ээр угаагаад, үүсэһэн CO2-той харисуулан зуража, шалгалта хэхэ мурые бии болгоһон байна. Тунаһан CaCO3 нунтагай морфологи ба арюун сэбэрые SEM дүрсэлэл ба XRD шэнжэлэл хэрэглэн шэнжэлһэн байна. Бактериин тойрогто кальциин карбонадай бии бололго, бии болоһон кальциин карбонадай үе шатые, бактериин үйлэ ажаллалгые шэнжэлхын тулада 1000 томошуулһан оптикын микроскоп хэрэглэбэ.
Дэжэгэй нуур хадаа Иранай баруун урда Фарс можын үндэр элэгдэлтэй мэдээжэ бүһэ нютаг болоод шэнжэлэгшэд энэ газарһаа һалхинһаа элэгдэлтэй газарай дээжэ суглуулаа. Шэнжэлэлгын тулада дээжэнүүдые газарай гадаргууһаа абаһан байна. Шороной дээжэ дээрэхи индикаторай туршалганууд газарай элһэн шорой муугаар илгаруулагдаһан, элһэн шоройтой, Нэгэдэһэн шорой ангилалгын системын (USC) ёһоор SP-SM гэжэ ангилагдаһан гэжэ харуулаа (Зураг 2а). XRD шэнжэлэлгын дүнгөөр ​​Дэжэг шорой гол түлэб кальцит ба кварцһаа бүридэнэ (Зураг 2б). Нэмэжэ хэлэхэдэ, EDX шэнжэлэлгын дүнгөөр ​​Al, K, Fe гэхэ мэтэ бусад элементнүүд бага хубида байгаа.
Лабораториин нюруунуудые һалхинай элэгдэл туршалгада бэлдэхэдээ, 170 мм үндэрһөө 10 мм диаметртэй хонхор дамжуулан бата гадаргуу дээрэ няһалжа, 60 мм үндэртэй, 210 мм диаметртэй еһотой нюруу бии болгоһон байна. Байгаалида эгээн бага нягтатай элһэн нюруунууд эолиин үйлэ ябасаар бии болодог. Үшөө тиихэдэ, дээрэхи журам хэрэглэн бэлдэһэн дээжэ эгээл бага харисангы нягтатай, γ = 14.14 кН/м3, ойролсоогоор 29.7° амаралгын булантай тэгшэ гадаргуу дээрэ элһэн конус бии болгодог.
Урдахи хэһэгтэ абтаһан MICP-эй оностой урасхалые 1, 2 ба 3 lm-2 хэрэглэлгын хурдаар нюруугай налуу дээрэ шүршэжэ, удаань дээжые 30 °C-та (Зур. 3) 9 хоногой туршада (т.е. оностой хатуужуулгын саг) инкубатор соо хадагалжа, удаань һалхинай туннелиин туршалгада гаргаба.
Эмшэлгэ бүхэндэ дүрбэн дээжэ бэлдэгдэһэн, нэгэниинь пенетрометр хэрэглэн кальциин карбонадай агууламжа ба гадаргуугай бат бэхые хэмжэхэ, үлэһэн гурбан дээжэ гурбан ондо ондоо хурдаар элэгдэл туршалгада хэрэглэгдээ. Һалхинай туннелиин туршалгануудта элэгдэлэй хэмжээе һалхинай ондо ондоо хурдаар тодорхойлһон, удаань эмшэлгын дээжэ бүхэндэ элэгдэлэй хэмжээнэй һалхинай хурданай график хэрэглэн тодорхойлһон. Һалхинай элэгдэлэй туршалгануудһаа гадна, эмшэлһэн дээжэнүүдые элһээр бомбо дэлбэрүүлһэн (т.е. харайха туршалганууд). Энэ зорилгоор 2 ба 3 л м−2 хэрэглэлгын хурдаар хоёр нэмэлтэ дээжэ бэлдэгдэһэн байна. Элһэн бомбодолгын туршалга 120 гм−1 гүйдэлтэйгээр 15 мин үргэлжэлһэн, энэнь урданай шэнжэлэлнүүдтэ шэлэгдэһэн сэнгүүдэй диапазондо байна60,61,62. Абразивна сорго ба нюруугай һууриин хоорондохи тэгшэ зай 800 мм байгаа, энэнь туннелиин ёроолһоо 100 мм үндэртэ оршодог. Энэ байра байдал бүхы шахуу харайжа байһан элһэн хэһэгүүд нюруу дээрэ унахаар табигдаһан байгаа.
Һалхинай хонхор туршалга 8 м ута, 0,4 м үргэн, 1 м үндэртэй нээлтэтэй һалхин хонхор соо үнгэргэгдэбэ (Зураг 4а). Һалхинай хонхор цинкээр хушагдаһан түмэр хуудаһанһаа бүтээгдэһэн ба 25 м/с хүрэтэр һалхинай хурдые бии болгожо шададаг. Нэмэжэ хэлэбэл, һалхинай зорилтот хурдые абахын тулада вентиляторой дабтамжые тааруулха ба дабтамжые аажамаар нэмэгдүүлхын тулада дабтамжын хубилгагша хэрэглэгдэдэг. 4б зураг дээрэ һалхинда элэгдэһэн элһэн нюруугай схемэ ба һалхинай хонхор соо хэмжэгдэһэн һалхинай хурданай профиль харуулагдана.
Һүүлдэнь, энэ шэнжэлэлгын дурадхагдаһан уреалитик бэшэ MICP найрлагануудай дүнгүүдые уреалитик MICP хяналтын туршалгын дүнгүүдтэй зэргэсүүлхын тулада, нюруугай дээжые мүн лэ бэлдэжэ, мочевина, хлорид кальци ба Sporosarcina pasteurii агуулһан биологическа урасхалаар эмшэлһэн байна (юундэб гэхэдэ Sporosarcina pasteurii мочевина үйлэдбэрилхэ үндэр шадабаритай). Бактериин урасхалай оптикын нягта 1.5, мочевина ба хлорид кальциин концентраци 1 М байгаа (урданай шэнжэлэлнүүдтэ дурадхагдаһан сэнгүүд дээрэ үндэһэлэн шэлэгдэһэн36,64,65). Соёлой оршон тэжээлэй шүлэ (8 г/л) ба мочевина (20 г/л)-һээ бүридэһэн байна. Бактериин уһаниие нюруугай гадаргуу дээрэ шүршэжэ, бактериин нягтархын тулада 24 часай туршада орхиһон байна. часай туршада няагаад, цементировалгын урасхал (хлорид кальци ба мочевина) шүршэгдэһэн байна. Уреалитик MICP хяналтын туршалга саашадаа UMC гэжэ нэрлэгдэнэ. Уреалитик ба уреалитик бэшэ аргаар эмшэлһэн газарай дээжэнүүдэй кальциин карбонадай хэмжээе Чой болон бусадай дурадхаһан журамаар угаажа абаһан байна.66
5-дахи зураг дээрэ Bacillus amyloliquefaciens ба Bacillus subtilis-эй ургалтын мурые 5-һаа 10 хүрэтэр анханай рН-тэй үрэжүүлгын оршондо (тэжээлэй урасхал) харуулаа. Зураг дээрэ харуулһандал, Bacillus amyloliquefaciens ба Bacillus subtilis тус тусдаа pH 6-8 ба 7-9-дэ хурдан ургаһан байна. Тиимэһээ энэ рН-эй диапазон оновчтой болгохо шатада абтаһан байна.
Тэжээлэй оршоной ондо ондоо анханай рН-эй хэмжээндэ (а) Bacillus amyloliquefaciens ба (b) Bacillus subtilis-эй ургалтын муруйнууд.
6-дахи зураг дээрэ тунаһан кальциин карбонат (CaCO3) тэмдэглэһэн Бернардын лимометртэ үйлэдбэрилэгдэһэн нүүрһэнтүрэгшын диоксидай хэмжээ харуулагдана. Нэгэ хүшэлтүрэгшэ хослол бүхэндэ тогтоогдожо, бусад хүшэлтүрэгшэд өөршэлэгдэһэн тула эдэ графигууд дээрэхи сэгнэлтэ бүхэн тэрэ туршалгануудай багта нүүрһэнтүрэгшын диоксидай эгээн ехэ хэмжээндэ таарана. Зураг дээрэ харуулһандал, кальциин эхинэй концентраци нэмэгдэхэдэ, кальциин карбонадай үйлэдбэрилэл нэмэгдэдэг. Тиимэһээ кальциин эхинэй концентраци кальциин карбонат үйлэдбэрилэлдэ шууд нүлөөлнэ. Кальциин эхин ба нүүрһэнтүрэгшын эхин адли (т.е. кальциин формиат ба кальциин ацетат) тула кальциин ионуудые гаргаха бүри кальциин карбонат бии болоно (Зураг 6а). AS ба AA найрлагада кальциин карбонадай үйлэдбэрилэл 9 хоногой һүүлдэ тунадасай хэмжээн бараг хубилхагүй болотор хатуужуулгын хугасаа нэмэгдэхэдэ нэмэгдэжэ байгаа. FA-гай найрлагада 6 хоногһоо дээшэ хатуужахада кальциин карбонат бии болохо хурдадхал буурдаг. Бусад найрлагануудтай харисуулхада, FS найрлага 3 хоногой һүүлдэ харисангы бага кальциин карбонат бии болоһон байна (Зураг 6б). FA ба FS найрлагануудта гурбан үдэрэй һүүлдэ ниитэ кальциин карбонат үйлэдбэрилэлэй 70% ба 87% абтаһан болобошье AA ба AS найрлагада энэ хуби тус тусдаа оройдоол 46% ба 45% байгаа. Энэнь мэрээшэнэй хүшэлтүрэгшэ дээрэ һуурилһан найрлага ацетат дээрэ һуурилһан найрлагатай харисуулхада анханай шатада CaCO3 бии болохо хурдадхал үндэр байдагые харуулна. Гэбэшье, хатаха хугасаанай нэмэгдэхэдэ бии болохо хурдадхал удаашардаг. 6c зурагһаа OD1-һээ дээшэ бактериин концентрацидашье кальциин карбонат бии болоходо удха шанартай хубита оруулдаггүй гэжэ тобшолол хэжэ болоно.
Бернардай кальциметрээр хэмжэгдэһэн CO2-эй эзэлхүүнэй (ба тэрээнтэй таараха CaCO3-ай агууламжа) хубилалта (а) кальциин эхинэй концентраци, (б) тохируулгын саг, (в) OD, (г) анханай рН, (д) ​​кальциин эхинэй ба бактериин уһанда харисаа (найрлага бүхэндэ); ба (f) кальциин эхи ба бактериин хослол бүхэндэ үйлэдбэрилэгдэһэн кальциин карбонадай эгээн ехэ хэмжээ.
Оршон тойроной анханай рН-эй нүлөөн тухай хэлэбэл, 6d зураг дээрэ FA ба FS-эй CaCO3 үйлэдбэрилэл рН 7-до эгээн ехэ хэмжээндэ хүрэһэн байна. Энэ ажаглалта FDH ферментүүд рН 7-6.7-да эгээн тогтвортой байдаг гэһэн урданай шэнжэлэлнүүдтэй тааруу байна. Гэбэшье, AA ба AS-эй түлөө CaCO3-ай тунадас рН 7-һоо дээшэ болоходо нэмэгдэдэг. Урданай шэнжэлэлнүүд CoA ферментын эдэбхитэй байдалай оностой рН-эй диапазон 8-һаа 9.2-6.8 хүрэтэр гэжэ харуулһан байна. CoA ферментын эдэбхитэй байдал ба B. amyloliquefaciens ургалтын оностой рН-эй диапазон тус тусдаа (8-9.2) ба (6-8) гэжэ үзэхэдэ (Зураг 5а), AA-гай найрлагада оностой рН 8 байхаар хүлеэгдэнэ, тиигээд хоёр рН-эй диапазон дабхардадаг. Энэ баримта туршалгануудаар баталагдаа, 6d зураг дээрэ харуулагдана. B. subtilis ургалтын оностой рН 7-9 (Зураг 5б) ба CoA ферментын эдэбхитэй байдалай оностой рН 8-9.2 тула CaCO3-ай эгээн ехэ хур тунадасай үрэ дүн 8-9 рН-эй диапазондо байхаар хүлеэгдэнэ, энэнь 6d зурагаар баталагдана (т.е. оностой хур тунадас рН 99). 6е зураг дээрэ харуулһан дүнгүүд кальциин эхинэй урасхал ба бактериин урасхал хоёрой оностой харисаа ацетат ба формат уһанда 1 гэжэ харуулна. Зэргэсүүлхын тулада, элдэб янзын найрлагануудай (жэшээнь, AA, AS, FA, ба FS) гүйсэдхэл элдэб янзын байдалда (жэшээнь, кальциин эхинэй концентраци, хатуужаха хугасаа, OD, кальциин эхинэй бактериин уһанда харисаа, анханай рН) эгээн ехэ CaCO3 үйлэдбэрилэл дээрэ үндэһэлжэ сэгнэгдэһэн байна. Шэнжэлэгдэһэн найрлагануудай дунда FS найрлага эгээл ехэ CaCO3 үйлэдбэрилэлтэй байгаа, энэнь AA найрлагаһаа ойролсоогоор гурба дахин ехэ байгаа (Зураг 6f). Кальциин эхи үүсэбэриин хоерто дүрбэн бактеригүй хяналтын туршалга хэгдэһэн ба 30 хоногой һүүлдэ CaCO3 тунадас ажаглагдаагүй.
Бүхы найрлагануудай оптикын микроскопиин зурагууд ватерит кальциин карбонат бии болоһон гол үе шата гэжэ харуулаа (Зураг 7). Ватерит кристаллнууд бүмбэрсэг хэлбэритэй байгаа69,70,71. Бактериин эсэй гадаргуу сүлөөтэ цэнэгтэй байһан тула кальциин карбонат бактериин эс дээрэ тунадаг гэжэ элирүүлэгдэһэн ба хоёр үнэтэ катионуудай адсорбент боложо шададаг. Энэ шэнжэлэлгын жэшээ болгон FS найрлага абажа үзэхэдэ, 24 сагай һүүлдэ зарим бактериин эсүүд дээрэ кальциин карбонат бии боложо эхилһэн (Зураг 7а), 48 сагай һүүлдэ кальциин карбонатаар бүрхөөгдэһэн бактериин эсэй тоо ехээр нэмэгдэһэн байна. Нэмэжэ хэлэхэдэ, 7б зураг дээрэ харуулһандал, ватерит хэһэгүүдые баһа элирүүлжэ болоно. Һүүлдэнь, 72 сагай һүүлдэ, олон тооной бактеринууд ватерит кристаллнуудтай холбогдоһон шэнги боложо, ватерит хэһэгүүдэй тоо ехээр нэмэгдэбэ (Зураг 7в).
Саг хугасаанай туршада FS бүридэлдэ CaCO3-ай тунадасые оптикын микроскопоор ажаглаһан: (а) 24, (б) 48 ба (в) 72 саг.
Тунаһан үеын морфологиие саашань шэнжэлхын тулада порошокуудай рентген дифракци (XRD) ба SEM шэнжэлэл хэгдэһэн байна. XRD спектрнүүд (Зур. 8а) ба SEM микрографууд (Зур. 8б, в) ватерит кристаллнуудай бии байһые баталаа, юундэб гэхэдэ тэдэ салат шэнги түхэлтэй байгаа ба ватерит орьёлнууд ба тунадас орьёлнуудай хоорондохи тааралдал ажаглагдаа.
(а) бии болоһон CaCO3 ба ватерит рентген дифракциин спектрнүүдые зэргэсүүлгэ. (b) 1 кГц ба (c) 5.27 кГц томошуулалтатай ватеритэй SEM микрографууд.
Һалхинай туннелиин туршалгын дүнгүүдые 9а, б зураг дээрэ харуулаа. 9а зурагһаа харахада, болбосоруулагдаагүй элһэнэй босоо элэгдэлэй хурдан (TDV) 4.32 м/с оршом байна. л/м2 хэрэглэхэ хурдаар (Зураг 9а) FA, FS, AA ба UMC фракцинуудай газарай алдагдаха хурданай шугамай налуунууд болбосоруулагдаагүй нюруугайхитай ойролсоогоор адли. Энэнь энэ хэрэглэлгын хурдаар эмшэлгэ үрэ дүнгүй, һалхинай хурдадхал TDV-һээ үлүү болоходо нимгэн газарай гадаргуу үгы боложо, нюруугай элэгдэлэй хурдадхал болбосоруулагдаагүй нюруугайхитай адли байдагые харуулна. AS фракциин элэгдэлэй налуу бусад доодо абсциссатай (т.е. TDV) фракцинуудһаа бага (Зураг 9а). 9б зураг дээрэхи сумаанууд 25 м/с һалхинай эгээн ехэ хурдаар 2 ба 3 л/м2 хэрэглэлгын хурдаар сэбэрлэгдэһэн нюруунуудта элэгдэл болоогүй гэжэ харуулна. Өөрөөр хэлэбэл, FS, FA, AS ба UMC-дэ нюруунууд 2 ба 3 л/м2 хэрэглэхэ хурдаар CaCO3 нөөсэлэлгын үүсхэдэг һалхинай элэгдэлдэ һалхинай эгээн ехэ хурдадхалһаа (т.е. 25 м/с) илүү тэсэбэритэй байгаа. Тиимэһээ эдэ туршалгануудта олоһон 25 м/с TDV сэн 9b зураг дээрэ харуулһан хэрэглэлгын хурдадхалнуудай доодо хилэ болоно, AA-гай ушарһаа бусад, эндэ TDV һалхинай туннелиин эгээн ехэ хурдатай бараг тэнсүү.
Һалхинай элэгдэлэй туршалга (а) Һалхинай хурдантай харисуулан шэгнүүрэй алдагдалга (хэрэглэхэ хурдадхал 1 л/м2), (б) Хэрэглэхэ хурдадхал ба найрлагатай харисуулан босоо һалгаха хурдадхал (Кальциин ацетатда CA, кальциин формиатта CF).
10-дахи зураг дээрэ элһэн бомбо дэлбэрэлгын туршалгын һүүлдэ элдэб найрлагатай, хэрэглэлгын хурдаар эмшэлһэн элһэн нюруугай гадаргуугай элэгдэл харуулагдана, тоогой дүнгүүд 11-дэхи зураг дээрэ харуулагдана. Эмшэлүүлэгдээгүй ушар харуулагданагүй, юундэб гэхэдэ тэрэ эсэргүүсэл үзүүлээгүй, элһэн дэлбэрэлтын туршалгын үедэ бүрин элэгдэл (ниитэ массай алдагдалтай) болоһон байна. 11-дэхи зурагһаа элирнэ, биокомпозици AA-ээр эмшэлһэн дээжэ 2 л/м2 хэрэглэхэ хурдаар 83.5% шэгнүүрээ алдаһан болобошье бусад бүхы дээжэнүүд элһэн бомбо дэлбэрэлтэдэ 30%-һаа бага элэгдэл харуулһан байна. Хэрэглэхэ хэмжээе 3 л/м2 хүрэтэр нэмэгдүүлхэдэ, бүхы эмшэлһэн дээжэнүүд 25%-һаа бага шэгнүүрээ алдаһан байна. Хоёр хэрэглэлгын хэмжээндэ FS холисо элһэн бомбо дэлбэрэлтэдэ эгээл һайн эсэргүүсэл харуулһан байна. FS ба AA эмшэлһэн дээжэдэ эгээл ехэ ба эгээл бага бомбо дэлбэрэлтэдэ эсэргүүсэлые тэдэнэй эгээл ехэ ба эгээл бага CaCO3 хур тунадастай холбожо болоно (Зураг 6f).
ба 3 л/м2 гүйдэлэй хурдаар элдэб бүридэлтэй элһэн нюруунуудые бомбо дэлбэрүүлһэн дүнгүүд (сумууд һалхинай шэглэлые харуулна, хэрээһэнүүд зураг дээрэхи хабтаһанда перпендикуляр һалхинай шэглэлые харуулна).
12-дохи зураг дээрэ харуулһандал, бүхы томьёонуудай кальциин карбонадай хэмжээн 1 л/м2-һоо 3 л/м2 хүрэтэр хэрэглэхэ хурданай нэмэгдэхэдэ нэмэгдэбэ. Нэмэжэ хэлэхэдэ, бүхы хэрэглэлгын хэмжээндэ эгээл ехэ кальциин карбонат агууламжатай томьёо FS, удаань FA ба UMC байгаа. Энэнь эдэ томьёонууд гадаргуугай эсэргүүсэл үндэр байжа болохо гэжэ тэмдэглэнэ.
13а зураг дээрэ пермеаметрэй туршалгаар хэмжэгдэһэн болбосоруулагдаагүй, хяналтын ба болбосоруулһан газарай дээжэнүүдэй гадаргуугай эсэргүүсэлэй хубилалта харуулагдана. Энэ зурагһаа UMC, AS, FA ба FS найрлагануудай гадаргуугай эсэргүүсэл хэрэглэлгын хурданай нэмэгдэхэдэ ехээр нэмэгдэһэниинь эли. Гэбэшье, АА найрлагада гадаргуугай бата бэхиин нэмэгдэл харисангы бага байгаа. Зураг дээрэ харуулһандал, мочевинагаар задараагүй MICP-эй FA ба FS найрлаганууд мочевинагаар задарһан MICP-тэй харисуулхада гадаргуугай нэбтэрүүлгэ һайн байдаг. 13б зураг дээрэ газарай гадаргуугай эсэргүүсэлтэй TDV-эй хубилалта харуулагдана. Энэ зурагһаа 100 кПа-һаа ехэ гадаргуугай эсэргүүсэлтэй нюруугай босоо һалгаха хурдан 25 м/с-һээ дээшэ байхань эли. In situ гадаргуугай эсэргүүсэлые пермеаметрээр амархан хэмжэжэ болохо тула энэ мэдэсэ һалхинай хонхор туршалгагүйгөөр TDV-ые тодорхойлходо туһалха болоод тиигэжэ хээрэй хэрэгсэлнүүдтэ шанарай хяналтын үзүүлэлтэ болоно.
SEM дүнгүүдые 14-дэхи зураг дээрэ харуулаа. 14а-б зурагуудта болбосоруулагдаагүй газарай дээжэ томо болоһон хэһэгүүд харуулагдана, энэнь нягта холбоотой, байгаалиин холбоогүй, цементировалхагүй байһые тодорхой харуулна. 14c зураг дээрэ мочевинаар задарһан MICP-ээр эмшэлһэн хяналтын дээжын SEM микрограф харуулагдана. Энэ зураг дээрэ CaCO3 тунадас кальцитын полиморфууд боложо байһые харуулна. 14d-o зурагууд дээрэ харуулһандал, тунаһан CaCO3 хэһэгүүдые хоорондоо холбодог; бүмбэрсэг ватерит кристаллнуудые SEM микрографууд дээрэ баһа элирүүлжэ болоно. Энэ шэнжэлэлгын болон урданай шэнжэлэлнүүдэй дүнгүүдээр ватерит полиморфууд боложо бии болоһон CaCO3 холбоонууд мүн лэ үндэһэн механикын бата бэхиие үгэжэ шадаха; манай дүнгүүд гадаргуугай эсэргүүсэл 350 кПа хүрэтэр нэмэгдэжэ, босоо илгаралгын хурдан 4.32-һоо 25 м/с хүрэтэр нэмэгдэнэ гэжэ харуулна. Энэ дүнгүүд урданай шэнжэлэлнүүдэй дүнгүүдтэй тааруу, MICP-ээр тунаһан CaCO3-ай матрицань ватерит болоно, энэнь үндэһэн механикын бата бэхи, һалхинай элэгдэлдэ эсэргүүсэлтэй13,40 ба 180 хоногой туршада хээрэй оршон тойроной байдалда ороһоной һүүлдэшье үндэр хэмжээнэй һалхинай элэгдэлдэ эсэргүүсэхэ шадабаритай13.
(а, б) болбосоруулагдаагүй газарай SEM микрографууд, (в) MICP мочевинын задаралые хянаха, (df) AA-ээр болбосоруулһан дээжэнүүд, (gi) AS-ээр болбосоруулһан дээжэнүүд, (jl) FA-ээр болбосоруулһан дээжэнүүд, (mo) FS-ээр болбосоруулһан дээжэнүүд 3 L/m2-эй хэрэглэлгын хурдаар ондо ондоо томошуулалтада.
14d-f зураг дээрэ AA нэгэдэлнүүдээр эмшэлһэн хойно элһэн үрэһэнэй гадаргуу дээрэ ба хоорондо кальциин карбонат тунаһан, харин зарим бүрхөөлгүй элһэн үрэһэ баһал ажаглагдаа. AS бүридүүлэгшэдэй түлөө, бии болоһон CaCO3-ай хэмжээн ехээр нэмэгдээгүйшье һаа (Зур. 6f), CaCO3-һаа үүдэһэн элһэн үрэһэ хоорондын холбооной хэмжээ AA нэгэдэлнүүдтэй харисуулхада ехээр нэмэгдэбэ (Зур. 14g-i).
14j-l ба 14m-o зурагуудһаа харахада, кальциин формиатые кальциин эхи үүсэбэри болгон хэрэглэхэдэ, AS нэгэдэлтэй харисуулхада CaCO3-ай тунадас улам нэмэгдэдэг, энэнь 6f зураг дээрэхи кальциин хэмжүүрэй хэмжүүртэй тааруу байна. Энэ нэмэлтэ CaCO3 гол түлэб элһэн хэһэгүүд дээрэ хадгалагдадаг ба заабол холбооной шанарые һайжаруулдаггүй. Энэнь урид ажаглаһан абари зан батална: CaCO3-ай тунадасай хэмжээнэй илгаануудые хараад үзэхэдэ (Зураг 6f), гурбан найрлага (AS, FA ба FS) анти-эолиин (һалхин) гүйсэдхэл (Зураг 11) ба гадаргуугай эсэргүүсэлэй (Зураг 13а) талаар илгаатай бэшэ.
CaCO3 бүрхөөлтэй бактериин эсүүдые болон тунаһан кристаллнууд дээрэхи бактериин мүрые һайнаар харуулхын тулада үндэр томошуулһан SEM микрографуудые абажа, дүнгүүдыень 15-дахи зураг дээрэ харуулаа. Зураг дээрэ CaCO3-ай үүсхэһэн эдэбхитэй ба эдэбхигүй холбоонууд харуулагдана. Идэбхигүй холбоонуудай ямаршье нэмэгдэл заабол механикын абари зангай саашадаа һайжаруулгада хүргэхэгүй гэжэ тобшолол хэжэ болоно. Тиимэһээ CaCO3-ай хур тунадасые нэмэгдүүлхэдэ заабол үндэр механикын бата бэхи болохогүй ба хур тунадасай хэб маяг шухала үүргэ гүйсэдхэнэ. Энэ нюур Терзис ба Лалуи72, Соги ба Аль-Кабани45,73 гэгшэдэй ажалнуудта баһал шэнжэлэгдэһэн байна. Хур тунадасай хэб маяг ба механикын бата бэхи хоорондын холбоое саашань шэнжэлхын тулада μCT дүрсэлэлые хэрэглэн MICP шэнжэлэлнүүдые хэхэ дурадхагдана, энэнь энэ шэнжэлэлгын хүреэлэнһээ гадуур (т.е. аммиакгүй MICP-дэ кальциин эхи ба бактериин ондо ондоо хослолые нэбтэрүүлхэ).
CaCO3 (а) AS бүридэл ба (б) FS бүридэлээр эмшэлһэн дээжэдэ эдэбхитэй ба эдэбхигүй холбоонуудые үүсхэжэ, тунадас дээрэ бактериин эсэй мүр үлдээһэн байна.
14j-o ба 15b зурагууд дээрэ харуулһандал, CaCO плёнко бии (EDX шэнжэлэлгын ёһоор, плёнко соохи элемент бүхэнэй хубиин бүридэл нүүрһэнтүрэгшын 11%, хүшэлтүрэгшэ 46.62% ба кальциин 42.39% болоно, энэнь 16-дахи зураг дээрэхи CaCO-гой хубида тон дүтэ). Энэ плёнко ватерит кристаллнуудые ба газарай хэһэгүүдые бүрхөөжэ, газарай-тунамал системын бүтэн байдалые сахихада туһалдаг. Энэ плёнкын бии байдал гансал формат дээрэ һуурилһан найрлагаар эмшэлһэн дээжэдэ ажаглагдаа.
2-дохи таблицада урданай шэнжэлэлнүүдтэ болон энэ шэнжэлэлгын үедэ мочевина задардаг ба мочевина задардаггүй MICP замаар эмшэлһэн газарай гадаргуугай бат бэхые, босоо таһарха хурдые, биоиндукцитай CaCO3-ай агууламжа зэргэсүүлэгдэнэ. MICP-ээр эмшэлһэн нюруугай дээжэнүүдэй һалхинай элэгдэлдэ эсэргүүсэхэ шадабари тухай шэнжэлэлнүүд үсөөн. Мэн ба бусад MICP-ээр эмшэлһэн мочевина задардаг нюруугай дээжэнүүдэй һалхинай элэгдэлдэ эсэргүүсэлые набшаһанай үлеэгшэ хэрэглэн шэнжэлһэн байна,13 харин энэ шэнжэлэлгын үедэ мочевина задардаггүй нюруугай дээжые (мүн мочевина задардаг хяналтын) һалхинай хонхор соо туршажа, дүрбэн ондо ондоо бактери болон бодосой хослолоор эмшэлһэн байна.
Харагдаһанаар, зарим урданай шэнжэлэлнүүд 4 л/м213,41,74-һээ дээшэ үндэр хэрэглэлгын хэмжээе үзэһэн байна. Уһаар хангаха, тээбэрилхэ, ехэ хэмжээнэй уһа хэрэглэхэтэй холбоотой гаргашануудһаа боложо, үндэр хэрэглэлгын хэмжээн эдэй засагай үүдэнһээ энэ һалбарида амархан хэрэглэгдэхэгүй байжа болохо гэжэ тэмдэглэхэ шухала. 1.62-2 л/м2 мэтэ бага хэрэглэлгын хурдаар 190 кПа хүрэтэр нилээд һайн гадаргуугай бат бэхые ба 25 м/с-һээ дээшэ TDV-ые олоһон байна. Мүнөөнэй шэнжэлэлгын үедэ мочевинын задаралгүйгөөр формат дээрэ һуурилһан MICP-ээр эмшэлһэн нюруунууд үндэр гадаргуугай бат бэхые олоһон байна, энэнь мочевина задаралгын замаар абаһантай адли хэрэглэхэ хурдадхалнуудтай адли байгаа (жэшээнь, мочевинын задаралгүйгөөр формат дээрэ һуурилһан MICP-ээр эмшэлһэн дээжэнүүд мүн лэ гадаргуугай бат бэхые адли диапазондо хүрэжэ шадаһан байна, Meng et al. 13, Зураг 13а) үндэр хэрэглэлгын хэмжээндэ. Мүн 2 л/м2 хэрэглэлгын хурдаар 25 м/с һалхинай хурдаар һалхинай элэгдэлые намдааха кальциин карбонадай гаргалга мочевинын задаралгүй формат дээрэ һуурилһан MICP-дэ 2.25% байгаа, энэнь MICP-эй задаралтай хяналтын нуурнуудтай харисуулхада CaCO3-ай шаардалгатай хэмжээндэ (т.е. 2.41%) тон дүтэ байна хэрэглэлгын хурдадхал ба адли һалхинай хурдадхал (25 м/с).
Тиимэһээ энэ таблицаһаа мочевина задарха зам болон мочевинагүй задарха зам хоюулаа гадаргуугай эсэргүүсэл болон TDV-эй талаар нилээд зүбшөөрэгдэхэ гүйсэдхэл үгэхэ аргатай гэжэ тобшолол хэжэ болоно. Гол илгаа гэхэдэ мочевинагүй задаралгын зам аммиак агуулдаггүй тула оршон тойронхи байгаалида бага нүлөө үзүүлдэг. Нэмэжэ хэлэхэдэ, энэ шэнжэлэлгын дурадхаһан мочевинын задаралгүй формат дээрэ һуурилһан MICP арга мочевинын задаралгүй ацетат дээрэ һуурилһан MICP аргаһаа үлүү һайнаар хүдэлдэг шэнги. Хэдыгээр Мохебби болон бусад мочевинын задаралгүйгөөр ацетат дээрэ һуурилһан MICP арга шэнжэлһэн, тэдэнэй шэнжэлэлгэ хабтагай гадаргуу дээрэхи дээжые багтааһан9. Нюруугай дээжэ тойроод эргэлтэ бии болоһонһоо боложо элэгдэлэй үндэр хэмжээн болон үрэ дүндэ гараһан шэлжэлтэһээ боложо, энэнь бага TDV-дэ хүргэдэг, нюруугай дээжэнүүдэй һалхинай элэгдэл адли хурдаар тэгшэ гадаргуугайхиһаа илүү эли тодо байхаар хүлеэгдэнэ.