Paļdis, ka apmeklejot nature.com. Pōrlūka versejai, kuru lītoj, ir īrūbežōts CSS atbolsts. Kab īgiutu lobuokū pīredzi, īsacejam izmontuot jaunuokū puorlyuka verseju (voi izslēgt sadereibys režimu Internet Explorer). Bez tuo, kab nūdrūsynuotu turpynuotu atbolstu, itamā sātyslopā nabyus ni stili, ni JavaScript.
Putekļu vātrys roda nūpītnus draudus daudzom pasauļa vaļstim, partū ka tuos iznycynojūši ītekmej lauksaimnīceibu, cylvāku veseleibu, transporta teiklus i infrastrukturu. Rezultatā vieja erozeja teik skaiteita par globalu problemu. Vīna nu videi draudzeigom pīejom vieja erozejis īrūbežuošonai ir mikrobu izraiseituos karbonatu nūkrišņu (MICP) izmontuošona. Tok iz urīnvīlys nūsaškeļšonys baļsteiti MICP blokusprodukti, par pīmāru, amoneja, nav ideali, ka tūs ražoj lelūs daudzumūs. Itymā pietejumā ir īkļautys divejis kalceja formiata baktereju formulacejis MICP nūsaškeļšonai, naražojūt urīnvīlu, i vysaptverūši saleidzynoj tūs veiktspēju ar divejom amonjaka naražojūšu kalceja acetata baktereju formulacejom. Apsavārtuos bakterejis ir subtilis i amilolikvefaciens bakterejis. Pyrma tuo tyka nūsaceitys CaCO3 veiduošonūs kontrolejūšūs faktoru optimizātuos vierteibys. Piec tuo vieja tuneļu testi tyka veikti iz smiļkšu kūpu paraugim, kas apstruoduoti ar optimizātom formulacejom, tyka miereita vieja erozejis iztureiba, atdaleišonys slīkšņa uotrums i smiļkšu bombardiešonys iztureiba. Kaļceja karbonata (CaCO3) alomorfi tyka nūvārtāti, izmontojūt optiskū mikroskopeju, skeniešonys elektronu mikroskopeju (SEM) i rentgenstoru difrakcejis analizi. Iz kalceja formiata bazis veiduotuos sastuovdalis kalceja karbonata veiduošonuos ziņā struoduoja īvārojami lobuok nakai iz acetata bazis sastuovdalis. Pi tam B. subtilis ražuoja vairuok kalceja karbonata nakai B. amilolikfaciens. SEM mikrografejis skaidri paruodeja aktivūs i naaktivūs baktereju saisteibu i nūdrukuošonu iz nūgulumu izraiseituo kalceja karbonata. Vysys formulacejis īvārojami samazynuoja vieja erozeju.
Vieju erozeja jau seņ ir atzeita par golvonū problemu, ar kuru sasaskar sausūs i pussausūs regionus, par pīmāru, ASV dīnvydrītumi, Kīnys rītumi, Saharys Afrika i lela daļa Tyvūs Austrumu1. Zami nūkrišni sausūs i hipersausūs klimatūs ir puorveiduojuši lelys itūs regionu dalis par tuksnešim, smiļkšu kūpom i naapstruoduotom zemem. Turpynuota vieja erozeja roda draudus videi infrastrukturai, par pīmāru, transporta teiklim, lauksaimnīceibys zemei ​​i ryupnīciskajai zemei, kas nūvad pi švaku dzeivis apstuokļu i augstu piļsātu atteisteibys izmoksu itymūs regionūs2,3,4. Svareigi, ka vieja erozeja na tikai ītekmej vītu, kur tei nūteik, bet ari roda veseleibys i ekonomiskuos problemys attuoluos kūpīnuos, partū ka ar vieju transportej dalenis iz apgobolim, kas ir tuoli nu olūta5,6.
Vieju erozejis kontrole vys vēļ ir globala problema. Vieju erozejis kontrolei teik izmontuotys vysaidys augsnis stabilizacejis metodis. Ituos metodis īkļaun taidus materialus kai iudiņa izlītuošona7, eļlis mulčys8, biopolimeri5, mikrobu izraiseiti karbonatu nūkrišni (MICP)9,10,11,12 i enzimu izraiseiti karbonatu nūkrišni (EICP)1. Augsnis slapynuošona ir standarta putekļu apspīsšonys metode laukā. Tok tuos straujuo iztvaikuošona padora itū metodi par īrūbežuotu efektivitati sausūs i pussausūs regionūs1. Naftys mulčiešonys savīnuojumu pīlītuošona palelynoj smiļkšu kohezeju i storpdaleņu berzi. Tūs vīnuotuo eipašeiba saista smiļkšu gryudus kūpā; tūmār naftys mulčys roda ari cytys problemys; tūs tymsuo kruosa palelynoj syltuma absorbceju i nūvad pi augu i mikroorganismu nuovis. Tūs smuords i dūmis var izraiseit elpuošonys problemys, i vysvaira, ka tūs augstuos izmoksys ir vēļ vīns škierslis. Biopolimeri ir vīna nu naseņ īrūsynuotajom videi draudzeigom metodem vieja erozejis mazynuošonai; tī teik īgiuti nu dobys olūtu, par pīmāru, augu, dzeivinīku i baktereju. Ksantana gumija, guara gumija, hitozans i gelana gumija ir vysbīžuok izmontuotī biopolimeri inženertehniskajūs pīlītuojumūs5. Tok iudinī škeidynojūšī biopolimeri var zaudēt spāku i izsluopt nu augsnis, kod tī ir pakļauti iudiņa īdarbeibai13,14. EICP ir pīruodeits kai efektiva putekļu apspīsšonys metode vysaidim pīlītuojumim, tymā skaitā naasfaltātim celim, atkrytumu pūrim i byuvnīceibys vītom. Koč i tuo rezultati ir īdrūšynojūši, ir juojam vārā daži īspiejamī tryukumi, par pīmāru, izmoksys i kūdulveiduošonys vītu tryukums (kas pauotrynoj CaCO3 kristalu veiduošonūs i nūkrišņus15,16).
MICP pyrmū reizi 19. godu symta beiguos apraksteja Murejs i Ervins (1890) i Šteinmans (1901), pietejūt urīnvīlys nūsaškeļšonu ar jiurys mikroorganismim17. MICP ir dabiski sastūpams biologisks process, kas īkļaun vysaidys mikrobu aktivitatis i kimiskūs procesus, kurūs kalceja karbonats nūguļsnej karbonata jonu reakcejā nu mikrobu metabolitu ar kalceja jonim vidē18,19. MICP, kas īkļaun urīnvīlu nūjaucūšū sluopekļa cyklu (urīnvīlu nūjaucūšū MICP), ir vysizplateituokais mikrobu izraiseituo karbonatu nūkrišņu veids, kurā baktereju radeituo ureaze katalizej urīnvīlys hidrolizi20,21,22,23,24,27,2.
MICP, kas īkļaun organiskuo suoļa oksidacejis ūglekļa cyklu (MICP bez urīnvīlys nūsaškeļšonys tipa), heterotrofuos bakterejis kai energejis olūtus lītoj organiskūs suoļus, par pīmāru, acetatu, laktatu, citratu, sukcinatu, oksalatu, malatu i glioksilatu, kab ražuotu karbonatu mineralus. Kaļceja laktata kai ūglekļa olūta i kalceja jonu kluotbyutnē kalceja karbonata veiduošonuos kimiskuo reakceja paruodeita vīnaiduojumā (5).
MICP procesā baktereju šyunys nūdrūsynoj kūdulveiduošonys vītys, kas ir eipaši svareigys kalceja karbonata nūgulumim; baktereju šyunu viersa ir nagativi luodāta i var dorbuotīs kai adsorbents divalentim kationim, par pīmāru, kalceja jonim. Adsorbejūt kalceja jonus iz baktereju šyunu, kod karbonata jonu koncentraceja ir pīteikama, reagej kalceja kationi i karbonata anjoni i iz baktereju viersa nūguļsnejās kalceja karbonats29,30. Procesu var apkūpuot tai31,32: 1.1.
Biogenerātūs kalceja karbonata kristalus var īdaleit treis veidūs: kalcits, vaterits i aragonits. Storp tim kalcits i vaterits ir vysizplateituokī baktereju izraiseiti kalceja karbonata alomorfi33,34. Kalcits ir termodinamiski stabiluokais kalceja karbonata alomorfs35. Koč i ir ziņuots, ka vaterits ir metastabils, tys gols golā puorsavierš par kalcitu36,37. Vaterits ir bleivuokais nu itūs kristalu. Tys ir sešstyurains kristals, kuram ir lobuoka poru pīpiļdeišonys spieja nakai cytim kalceja karbonata kristalim leluokuo izmāra deļ38. Gon urīnvīlys sadaleitais, gon urīnvīlys nasadaleitais MICP var izraiseit vaterita nūkrišņus13,39,40,41.
Koč ari MICP ir paruodejs daudzsūlūšu potencialu problematiskuos augsnis i augsnis, kas ir juteigys pret vieja erozeju, stabiliziešonā42,43,44,45,46,47,48, vīns nu urīnvīlys hidrolizis blokusproduktim ir amonejs, kas var radeit vīglys leidz smogys veseleibys problemys atkareibā nu49. Itei blokusefekta padora ituos konkretuos tehnologejis izmontuošonu pretruneigu, eipaši, ka ir juoapstruodoj lelys plateibys, par pīmāru, putekļu nūmīriešonai. Kluotyn vēļ amonjaka smarža ir napanesama, ka procesu veic ar augstu pīlītuojuma uotrumu i lelūs apjūmūs, kas var ītekmēt tuo praktiskū pīlītuojameibu. Koč i jaunuokī pietejumi ir paruodejuši, ka amonija jonus var samazynuot, puorvieršūt tūs cytūs produktūs, par pīmāru, struvitā, ituos metodis piļneibā nanūjam amonija jonus50. Deļtam vys vēļ ir vajadzeiba izpieteit alternativus rysynuojumus, kas naroda amonija jonus. Naurīnvīlys nūsaškeļšonys ceļu izmontuošona MICP var snēgt potencialu rysynuojumu, kas ir švaki izpieteits vieja erozejis mazynuošonys kontekstā. Fatahi i c. pieteja MICP nūsaškeļšonu bez urīnvīlys, izmontojūt kalceja acetatu i Bacillus megaterium41, bet Mohebbi i c. izmontuots kalceja acetats i Bacillus amilolikvefaciens9. Tok jūs pietejums natyka saleidzynuots ar cytim kalceja olūtim i heterotrofom bakterejom, kas gols golā varātu uzlobuot vieja erozejis iztureibu. Tryukst ari literaturys, kas saleidzynoj urīnvīlys nūsaškeļšonys ceļus ar urīnvīlys nūsaškeļšonys celim vieja erozejis mazynuošonā.
Bez tam leluokuo daļa vieja erozejis i putekļu kontrolis pietejumu ir veikti iz augsnis paraugu ar plokonom viersom.1,51,52,53 Tok plokonys viersmys dobā ir mozuok izplateitys nakai kolni i padzilinuojumi. Deļtuo smiļkšu kūpys ir vysizplateituokuo ainovys īzeime tuksneša regionūs.
Kab puorvarātu īprīkš pīmynātūs tryukumus, ituo pietejuma mierkis beja īvīst jaunu amonjaku naražojūšūs baktereju agentu kūpumu. Itam mierkim mes apsavērem naurīnvīlu nūjaucūšus MICP ceļus. Tyka pieteita diveju kalceja olūtu (kalceja formiata i kalceja acetata) efektivitate. Cik autorim zynoms, karbonatu nūkrišni, izmontojūt divejis kalceja olūta i baktereju kombinacejis (t.i., kalceja formats-Bacillus subtilis i kalceja formats-Bacillus amyloliquefaciens), nav pieteita īprīškejūs pietejumūs. Itūs baktereju izvēle tyka baļsteita iz tūs ražuotajim enzimim, kas katalizej kaļceja formiata i kaļceja acetata oksidaceju, veidojūt mikrobu karbonatu nūgulumus. Mes izstruoduojom ryupeigu eksperimentalu pietejumu, kab atrostu optimalūs faktorus, par pīmāru, pH, baktereju i kalceja olūtu veidus i tūs koncentracejis, baktereju attīceibu pret kalceja olūtu šķīdumu i cītynuošonys laiku. Vysbeidzūt ituo baktereju agentu kūpys efektivitate vieja erozejis nūmīriešonā caur kalceja karbonata nūkrišnim tyka pieteita, veicūt vieja tuneļu testu sereju iz smiļkšu kūpu, kab nūsaceitu vieja erozejis lelumu, slīkšņa atdaleišonys uotrumu i vieja bombardiešonys iztureibu smiļkšu mikrometru pietejumūs i rentgenstoru iztureibu. tyka veikta ari difrakcejis (XRD) analize i skeniešonys elektronu mikroskopeja (SEM)).
Kaļceja karbonata ražuošonai vajadzeigi kalceja joni i karbonata joni. Kaļceja jonus var dabuot nu vysaidu kaļceja olūtu, par pīmāru, kaļceja hlorida, kaļceja hidroksida i vāzpīna pulvera54,55. Karbonata jonus var radeit ar dažaidom mikrobu metodem, par pīmāru, urīnvīlys hidrolizi i organiskūs vīlu aerobū voi anaerobū oksidaceju56. Itymā pietejumā karbonatu joni tyka īgiuti nu formiata i acetata oksidacejis reakcejis. Bez tuo, mes izmontuojom formiata i acetata kalceja suoļus, kab dabuotu teirū kalceja karbonatu, taidā veidā kai blokusprodukti tyka īgiuti tikai CO2 i H2O. Itymā procesā par kalceja olūtu i karbonatu olūtu kolpoj tikai vīna vīla, i nateik ražuots amonjaks. Ituos eipašeibys padora kaļceja olūtu i karbonatu ražuošonys metodi, kuru mes skaitejom par cīši daudzsūlūšu.
Attīceiguos kalceja formiata i kalceja acetata reakcejis, veidojūt kalceja karbonatu, paruodeitys formuluos (7)-(14). Formulys (7)-(11) paruoda, ka kalceja formats izškeist iudinī, veidojūt mudrskuobi voi formatu. Taidā veidā šķīdums ir breivūs kalceja i hidroksida jonu olūts (8. i 9. formula). Mudrskuobis oksidacejis rezultatā ūglekļa atomi mudrskuobē puorsavierš par ūglekļa dioksidu (10. formula). Gols golā veidojās kalceja karbonats (11. i 12. formula).
Leidzeigi ari nu kalceja acetata veidojās kalceja karbonats (13.–15. vīnaiduojums), izjamūt tū, ka mudrskuobis vītā veidojās etiķskuobe voi acetats.
Bez enzimu kluotbyutnis acetatu i formiatu navar oksideitīs ustobys temperaturā. FDH (formāta dehidrogenaze) un CoA (koenzims A) katalizej formata un acetata oksidaciju, veidojūt ūglekļa dioksidu, attīceigi (16., 17. vīnaiduojums) 57, 58, 59. Dažaidys bakterejis ir spiejeigys radeit itūs enzimus, bet heterotrofis CCPT #1204 (persīšu tipa kulturys kolekceja), zynoma ari kai NCIMB #13061 (Storptautiskuo baktereju, rauga, fagu, plazmidu, augu sāklu i augu šyunu audu kulturu kolekceja) i Bacillus amyloliquefaciens (PTCC #1732, N77). Ituos bakterejis tyka kultivātys bareibā, kas satur gaļas peptonu (5 g/l) i gaļas ekstraktu (3 g/l), kū sauce par bareibys vīlu buljonu (NBR) (105443 Merck).
Tai tyka sagataveitys četrys sastuovdalis, kab izraiseitu kalceja karbonata nūkrišņus, izmontojūt divejus kalceja olūtus i divejis bakterejis: kalceja formatu i Bacillus subtilis (FS), kalceja formatu i Bacillus amyloliquefaciens (FA), kalceja acetatu i Bacillus subtilis a, i amilolikvidu sejis (AA).
Eksperimentaluos projekta pyrmajā daļā tyka veikti testi, kab nūsaceitu optimalū kombinaceju, kas sasnāgtu maksimalū kalceja karbonata ražuošonu. Tai kai augsnis paraugūs beja kalceja karbonats, tyka izstruoduots īprīkšejūs nūviertiešonys testu kūpums, kab precizi izmiereitu dažaidu kombinaceju radeitū CaCO3, tyka nūvārtāti kulturys bareibys i kalceja olūta šķīdumu maisejumi. Kotrai īprīkš definātajai kalceja olūta i baktereju škeiduma kombinacejai (FS, FA, AS i AA) tyka atvasynuoti i izmontuoti optimizacejis faktori (kalceja olūta koncentraceja, cītynuošonys laiks, baktereju škeiduma koncentraceja, kū mierej ar škeiduma optiskū bleivumu (OD), kalceja olūta i baktereju škeiduma attīceiba i pH). sadaļuos.
Kotrai kombinacejai tyka veikti 150 eksperimenti, kab pieteitu CaCO3 nūkrišņu ītekmi i nūviertētu vysaidus faktorus, t.i., kaļceja olūta koncentraceju, cītynuošonys laiku, baktereju OD vierteibu, kaļceja olūta i baktereju šķīduma attīceibu i pH organiskuos vīlys (T) aerobuos oksidacejis laikā. Optimizātajam procesam pH diapazons tyka izvālāts, bolstūtīs iz Bacillus subtilis i Bacillus amyloliquefaciens augšonys līknem, kab dabuotu dreizuoku augšonu. Tys ir seikuok izskaidruots Rezultatu sadaļā.
Kab sagataveitu paraugus optimizacejis fazei, tyka izmontuoti sekojūšī sūli. MICP škeidumu nu suokuma sagataveja, pīlāgojūt kulturys bareibys suokūtnejū pH, piec tam autoklavejūt 121 °C 15 min. Piec tuo calmu inokulēja laminarā gaisa plyusmā i uzturēja krateišonys inkubatorā 30 °C i 180 apgr./min. Kod baktereju OD sasnēdze vālamū leimini, tū sajauc ar kalceja olūta šķīdumu vālamajā proporcejā (1.a att.). MICP škeidumam ļuove reagēt i sacītēt krateišonys inkubatorā ar 220 apgr./min. i 30 °C laiku, kas sasnēdze mierķvierteibu. Nūguļsnētais CaCO3 atdaleja piec centrifugacejis 6000 g 5 min i piec tam žāluoja 40 °C, kab sagataveitu paraugus kalcimetra testam (1.b att.). Piec tam CaCO3 nūkrišņus miereja, izmontojūt Bernarda kalcimetru, kur CaCO3 pulveris reagej ar 1,0 N HCl (ASTM-D4373-02), dabuot CO2, i ituos gazis tylpums ir CaCO3 satura mārs (1.c att.). Kab puorveiduotu CO2 tylpumu par CaCO3 saturu, tyka izveiduota kalibracejis līkne, izmozgojūt teirū CaCO3 pulveri ar 1 N HCl i attālojūt tū pret atteisteitū CO2. Nūguļsnētuo CaCO3 pulvera morfologeja i teireiba tyka pieteita, izmontojūt SEM attāluošonu i XRD analizi. Optiskū mikroskopu ar palelynuojumu 1000 izmontuoja, kab pieteitu kalceja karbonata veiduošonūs ap bakterejom, izaveiduojušuo kalceja karbonata fazi i baktereju aktivitati.
Dejegys baseins ir labi zynoms cīši erodāts regions Iranys Farsys dīnvydrītumu proviņcē, i pietnīki nu ituos teritorejis vuoce vieja erodātus augsnis paraugus. Paraugi pietejumam tyka jimti nu augsnis viersmys. Indikatoru testi iz augsnis paraugim paruodeja, ka augsne beja švaki sakuortuota smiļšaina augsne ar nūgulumim i tyka klasificāta kai SP-SM saskaņā ar Vīnuotū Augsnis klasifikacejis sistemu (USC) (2.a att.). XRD analize paruodeja, ka Dejegys augsne golvonūkuort sastuovēja nu kalcita i kvarca (2. att. b). Pi tam EDX analize paruodeja, ka mozuokuos proporcejuos beja ari cyti elementi, par pīmāru, Al, K i Fe.
Kab sagataveitu laboratorejis kūpys vieja erozejis puorbaudem, augsne tyka sadrupynuota nu 170 mm augstuma caur 10 mm diametra piltuvi iz styngrys viersmys, rezultatā tyka sajimta tipiska kūpa 60 mm augstumā i 210 mm diametrā. Dobā zamuokuo bleivuma smiļkšu kūpys veidojās eoliskūs procesūs. Leidzeigi ari paraugam, kas sagataveits, izmontojūt īprīkš pīmynātū proceduru, beja vysmozuokais relativais bleivums, γ = 14,14 kN/m3, veidojūt smiļkšu konusu, kas nūguļsnēja iz horizontalys viersmys ar atpyutys leņki apmāram 29,7°.
Īprīkšejā sadaļā īgiutais optimalais MICP šķīdums tyka izsmidzynuots iz kūpu slīkšņa ar pīlītuojuma ātrumu 1, 2 i 3 lm-2 i tod paraugus uzglobuoja inkubatorā 30 °C (3. att.) 9 dīnys (t.i., optimalū tuneļa cītynuošonys laiku) i tod izjēme te wind.
Kotrai apstruodei tyka sagataveiti četri paraugi, vīns kalceja karbonata satura i viersa stypruma miereišonai, izmontojūt penetrometru, atlykušūs treis paraugus izmontuoja erozejis puorbaudem treis dažaidūs uotrumūs. Vieju tuneļa testūs erozejis daudzums tyka nūsaceits dažaidūs vieja uotrumūs, piec tam kotram apstruodis paraugam tyka nūsaceits slīkšņa atdaleišonys uotrums, izmontojūt erozejis daudzuma pret vieja uotrumu laukumu. Sūpluok vieja erozejis puorbaudejumim apstruoduotajim paraugim tyka pakļauta smiļkšu bombardiešona (t.i., lēkšonys eksperimenti). Itam mierkim tyka sagataveiti papyldu diveji paraugi ar pīlītuojuma ātrumu 2 i 3 L m−2. Smiļkšu bombardiešonys tests ilga 15 minutis ar plyusmu 120 gm-1, kas atsarūn īprīškejūs pietejumūs atlaseitūs vierteibu diapazonā60,61,62. Horizontalais attuolums storp abrazivu sprauslu i kūpu pamatni beja 800 mm, kas atsaroda 100 mm viers tuneļa dybyna. Itei poziceja tyka nūteikta tai, ka gondreiž vysys lēcūšuos smiļkšu dalenis kryta iz kūpys.
Vieju tuneļa tests tyka veikts atvārtā vieja tunelī ar garumu 8 m, plotumu 0,4 m i augstumu 1 m (4. att. a). Vieju tuneļs ir izgataveits nu cinkuotu tārauda lokstu i var radeit vieja uotrumu leidz pat 25 m/s. Bez tuo frekveņču puorveiduotuojs teik izmontuots, kab pīlāguotu ventilatora frekvenci i pakuopeniski palelynuotu frekvenci, kab dabuotu mierķa vieja uotrumu. 4.b attālā radzama vieja iznycynuotūs smiļkšu kūpu shematiskuo diagrama i vieja tunelī izmiereitais vieja uotruma profils.
100 doc#1281 Vysbeidzūt, lai saleidzynuotu itymā pietejumā īrūsynuotuos naurealitiskuos MICP sastuovdalis rezultatus ar urealitiskuo MICP kontrolis testa rezultatim, tyka sagataveiti i apstruoduoti ari kūpu paraugi ar biologisku šķīdumu, kas satur urīnvīlu, kalceja hloridu i Sporosarcina pasteurii ražuošonu (tai kai Sporosarcina pasteurii ražuojameiba). Baktereju šķīduma optiskais bleivums beja 1,5, bet urīnvīlys i kalceja hlorida koncentracejis beja 1 M (atlaseitys, bolstūtīs iz īprīkšejūs pietejumūs īsaceitajom vierteibom36,64,65). Kulturys bareiba sastuovēja nu bareibys vīlu buljona (8 g/L) i urīnvīlys (20 g/L). Baktereju šķīdums tyka izsmidzynuots iz kūpu viersa i atstuots 24 stuņdis baktereju pīsavīnuošonai. Piec 24 stuņžu pīlītuošonys tyka izsmidzynuots cementiešonys šķīdums (kalceja hlorids i urīnvīla). Urealitiskais MICP kontrolis tests turpmuok teik saukts par UMC. Urealitiski i naurealitiski apstruoduotūs augsnis paraugu kalceja karbonata saturs tyka īgiuts, mozgojūt piec Choi et al.66 īrūsynuotuos procedurys.
attālā radzamys Bacillus amyloliquefaciens i Bacillus subtilis augšonys līknis kulturys bareibā (bareibys vīlu šķīdumā) ar suokūtnejū pH diapazonu nu 5 leidz 10. Kai paruodeits attālā, Bacillus amyloliquefaciens i Bacillus subtilis aug dreižuok i pH-7-9. Deļtuo itys pH diapazons tyka pījimts optimizacejis pūsmā.
(a) bacillus amiloliquefaciens i (b) bacillus subtilis augšonys līknis atškireiguos bareibys vīlys suokūtnejuos pH vierteibuos.
attālā radzams Bernarda kaļčmetrā radeituo ūglekļa dioksida daudzums, kas attāloj nūgulušū kalceja karbonatu (CaCO3). Tai kai kotrā kombinacejā tyka fiksāts vīns faktors, puorejī faktori beja atškireigi, kotrs punkts itymūs grafikūs atbylst maksimalajam ūglekļa dioksida tylpumam itymā eksperimentu kūpā. Kai radzams attālā, pīaugūt kalceja olūta koncentracejai, pīauga ari kalceja karbonata ražuošona. Partū kalceja olūta koncentraceja taišni ītekmej kalceja karbonata ražuošonu. Tai kai kaļceja olūts i ūglekļa olūts ir vīns i tys pats (t.i., kaļceja formats i kaļceja acetats), kū vaira kaļceja jonu izadola, tū vaira veidojās kaļceja karbonata (6. att. a). AS i AA formulacejuos kalceja karbonata ražuošona turpynuoja pīaugt, pīaugūt cītynuošonys laikam, cikom nūgulumu daudzums piec 9 dīnom palyka gondreiž namaineigs. FA sastuovā kalceja karbonata veiduošonuos uotrums sasamazynuoja, kod cītynuošonys laiks puorsnēdze 6 dīnys. Saleidzynojūt ar cytom formulacejom, formulaceja FS piec 3 dīnom paruodeja saleidzynūši zamu kalceja karbonata veiduošonuos ātrumu (6. att. b). FA i FS formulacejuos piec treju dīnu tyka īgiuti 70% i 87% nu kūpejuos kalceja karbonata ražuošonys, bet AA i AS formulacejuos itei proporceja beja attīceigi tikai ap 46% i 45%. Tys nūruoda, ka iz mudrskuobis bazis sastuovdaļai ir leluoks CaCO3 veiduošonuos uotrums suokūtnejā pūsmā, saleidzynojūt ar sastuovu iz acetata bazis. Tok veiduošonuos uotrums palānynojās, pīaugūt cītynuošonys laikam. Nu 6.c attāla var secynuot, ka pat baktereju koncentracejuos viers OD1 nav nūzeimeiga īguļdejuma kalceja karbonata veiduošonā.
Izmainis CO2 tylpumā (i attīceigajā CaCO3 saturā), kū mierej ar Bernarda kalcimetru kai funkceju nu (a) kalceja olūta koncentracejis, (b) īkuortuošonys laika, (c) OD, (d) suokūtnejuo pH, (e) kalceja olūta attīceibys pret baktereju šķīdumu (kotrai sastuovam); i (f) maksimalais kalceja karbonata daudzums, kas teik ražuots kotrai kalceja olūta i baktereju kombinacejai.
Attīceibā iz bareibys suokūtnejuo pH ītekmi 6d attālā radzams, ka FA i FS CaCO3 ražuošona sasnēdze maksimalū vierteibu pH 7. Itys nūvāruojums atbylst īprīškejim pietejumim, ka FDH enzimi ir vysstabiluokī pH 7-6,7. Tok AA i AS CaCO3 nūkrišni pīauga, kod pH puorsnēdze 7. Īprīškejī pietejumi ari paruodeja, ka optimalais pH diapazons CoA enzimu aktivitatei ir nu 8 leidz 9,2-6,8. Jamūt vārā, ka optimalī pH diapazoni CoA enzimu aktivitatei i B. amyloliquefaciens augšonai ir attīceigi (8-9,2) i (6-8) (5.a att.), paradzams, ka optimalais AA formulacejis pH byus 8, i obeji pH diapazoni puorsakluoj. Itū faktu apstyprynuoja eksperimenti, kai paruodeits 6.d attālā. Tai kai optimalais pH B. subtilis augšonai ir 7-9 (5.b att.), bet optimalais pH CoA enzimu aktivitatei ir 8-9,2, tod maksimaluo CaCO3 nūkrišņu raža paradzama pH diapazonā nu 8-9, kū apstyprynoj 6.d att. (t.i., optimalais nūkrišņu pH). 6e attālā paruodeiti rezultati nūruoda, ka optimaluo kalceja olūta šķīduma attīceiba pret baktereju šķīdumu ir 1 gon acetata, gon formiata šķīdumim. Saleidzynuojumam, dažaidu formulaceju (t.i., AA, AS, FA i FS) veiktspēja tyka nūvārtāta, bolstūtīs iz maksimalū CaCO3 ražuošonu dažaidūs apstuokļūs (t.i., kalceja olūta koncentraceja, cītynuošonys laiks, OD, kalceja olūta i baktereju škeiduma attīceiba i suokūtnejais pH). Nu pieteitajom formulacejom formulacejai FS beja vysleluokuo CaCO3 ražuošona, kas beja apmāram treis reizis leluoka par formulaceju AA (6.f att.). Obejim kalceja olūtim tyka veikti četri kontrolis eksperimenti bez baktereju, gon piec 30 dīnu natyka nūvāruoti CaCO3 nūkrišni.
Vysu formulaceju optiskuos mikroskopejis attāli paruodeja, ka vaterits beja golvonuo faze, kurā izaveiduoja kalceja karbonats (7. att.). Vaterita kristali beja sferiskys formys69,70,71. Tyka konstatāts, ka kalceja karbonats nūguļsnēja iz baktereju šyunu, partū ka baktereju šyunu viersa beja nagativi luodāta i var dorbuotīs kai divalentu kationu adsorbents. Pajamūt par pīmāru formulaceju FS itymā pietejumā, piec 24 stuņžu iz dažom baktereju šyunom suoce veiduotīs kalceja karbonats (7.a att.), i piec 48 stuņžu ar kalceja karbonatu puorkluotūs baktereju šyunu skaits īvārojami pīauga. Bez tuo, kai radzams 7.b attālā, varēja atkluot ari vaterita dalenis. Beidzūt piec 72 stuņžu ruodejuos, ka vaterita kristali saisteiti lels skaits baktereju, i vaterita daleņu skaits īvārojami pīauga (7. att. c).
CaCO3 nūkrišņu optiskuos mikroskopejis nūvāruojumi FS kompozicejuos laika gaitā: (a) 24, (b) 48 i (c) 72 h.
Kab tuoļuok izpieteitu nūgulušuos fazis morfologeju, tyka veikta pulveru rentgenstoru difrakcejis (XRD) i SEM analize. XRD spektri (8.a att.) i SEM mikrografejis (8.b, c att.) apstyprynuoja vaterita kristalu asameibu, partū ka tim beja salātim leidzeiga forma i nūvāruota atbiļsteiba storp vaterita viersyunem i nūgulumu viersyunem.
(a) Izveiduotuo CaCO3 i vaterita rentgenstoru difrakcejis spektru saleidzynuošona. Vaterita SEM mikrografejis attīceigi (b) 1 kHz i (c) 5,27 kHz palelynuojumā.
Vieju tuneļu izmieginuojumu rezultati paruodeiti 9.a, b attālā. Nu 9.a attāla var redzēt, ka naapstruoduotuos smiļkšu slīkšņa erozejis uotrums (TDV) ir ap 4,32 m/s. 100 doc#1390 Pi pīlītōšonas ātruma 1 l/m2 (9.a att.) augsnes zudumu ātruma lineju slīkšņas frakcijom FA, FS, AA un UMC ir apmāram taidas pošas kai naapstrōdōtajai kūpai. Tys nūruoda, ka apstruode ar itū pīlītuojuma ātrumu ir naefektiva i, tikleidz vieja uotrums puorsnādz TDV, pluona augsnis gorūza pazyud i kūpu erozejis ātrums ir taids pats kai naapstruoduotajai kūpai. 100 doc#1349 Ari frakcijas AS erozijas slīksnis ir mozōks par pōrejom frakcijom ar zamuokom abscisom (t.i., TDV) (9.a att.). 9b attālā radzamōs bultas nūrōda, ka maksimalajā vēja ōtrumā 25 m/s apstrōdōtajōs kūpōs ar pīlītōšonas ātrumim 2 un 3 l/m2 nanūtyka erozija. Cytim vuordim sokūt, FS, FA, AS i UMC kūpys beja iztureiguokys pret CaCO3 nūguļsniešonuos izraiseitu vieja erozeju pi pīlītuojuma ātruma 2 i 3 l/m2 nakai pi maksimaluo vieja uotruma (t.i., 25 m/s). Taidā veidā itymūs testūs īgiutuo TDV vierteiba 25 m/s ir apakšejuo rūbeža 9.b attālā paruodeitajim pīlītuojuma ātrumim, izjamūt AA gadīni, kur TDV ir gondreiž vīnaids ar maksimalū vieja tuneļa uotrumu.
Vieju erozejis tests (a) Svora zaudiešona pret vieja uotrumu (pīlītuojuma ātrums 1 l/m2), (b) Slīkšņa nūplēšonys uotrums pret pīlītuojuma ātrumu i sastuovu (CA kalceja acetatam, CF kalceja formiata).
attālā radzama ar dažaidom formulacejom i pīlītuojuma ātrumim apstruoduotūs smiļkšu kūpu viersa erozeja piec smiļkšu bombardiešonys testa i kvantitativī rezultati paruodeiti 11. attālā. Nu 11. attāla ir skaidrs, ka ar biokompoziceju AA apstruoduotais paraugs zaudēja 83,5% nu sova svora pi pīlītuojuma ātruma 2 l/m2, bet vysim puorejim paraugim smiļkšu bombardiešonys procesā beja mozuok kai 30% erozeja. Kod pīlītuojuma līmeni palelynuoja leidz 3 l/m2, vysi apstruoduotī paraugi zaudēja mozuok kai 25% nu sova svora. Obejūs pīlītuojuma ātrumūs savīnuojums FS paruodeja vyslobuokū iztureibu pret smiļkšu bombardiešonu. Maksimalū i minimalū bombardiešonys pretesteibu FS i AA apstruoduotajūs paraugūs var saisteit ar tūs maksimalū i minimalū CaCO3 nūkrišņu daudzumu (6. att. f).
Dažaidu sastuovu smiļkšu kūpu bombardiešonys rezultati ar plyusmys ātrumu 2 i 3 l/m2 (bultys nūruoda vieja vierzīni, krysti nūruoda vieja vierzīni perpendikulari zeimiejuma plaknei).
Kai radzams 12. attālā, vysu formulu kalceja karbonata saturs pīauga, pīaugūt pīlītuojuma ātrumam nu 1 L/m2 leidz 3 L/m2. Kluotyn vēļ vysūs pīlītuojuma līmiņūs formula ar vysleluokū kalceja karbonata saturu beja FS, kam sekuoja FA i UMC. Tys līcynoj, ka itom formulom var byut leluoka viersmys pretesteiba.
13.a attālā radzamys naapstruoduotu, kontrolis i apstruoduotu augsnis paraugu viersa pretesteibys izmainis, kas miereitys ar caurlaideibys testu. Nu ituo skaitļa radzams, ka UMC, AS, FA i FS formulaceju viersa iztureiba īvārojami pīauga, pīaugūt pīlītuojuma ātrumam. Tok viersa stypruma pīaugums AA sastuovā beja saleidzynūši mozs. Kai paruodeits attālā, ar urīnvīlu nūsamazynuotu MICP FA i FS formulacejom ir lobuoka viersa caurlaideiba, saleidzynojūt ar urīnvīlu nūjauktu MICP. 13b attālā radzamys TDV izmainis ar augsnis viersa pretesteibu. Nu ituo attāla skaidri radzams, ka kūpom ar viersa pretesteibu leluoku par 100 kPa slīkšņa atdaleišonys uotrums puorsnīgs 25 m/s. Tai kai in situ viersa pretesteibu var vīglai izmiereit ar caurlaideibu, ituos zynuošonys var paleidzēt nūviertēt TDV, ka nav vieja tuneļa puorbaužu, taidā veidā kolpojūt par kvalitatis kontrolis ruodeituoju lauka pīlītuojumim.
SEM rezultati paruodeiti 14. attālā, 14.a-b attālā radzamys naapstruoduotuo augsnis parauga palelynuotuos dalenis, kas skaidri nūruoda, ka tys ir savīnuots i tam nav dabiskuos saiknis voi cementacejis. 14c attālā radzama ar urīnvīlys nūjauktu MICP apstruoduotuo kontrolparauga SEM mikrografeja. Itys attāls paruoda CaCO3 nūgulumu kai kalcita polimorfu kluotbyutni. Kai radzams 14d-o attālā, nūgulušais CaCO3 saista dalenis kūpā; sferiskūs vaterita kristalus var identificēt ari SEM mikrografejuos. Ituo pietejuma i īprīkšejūs pietejumu rezultati nūruoda, ka kai vateritu polimorfi izaveiduojušuos CaCO3 saitis var nūdrūšynuot ari sapruoteigu mehanisku iztureibu; myusu rezultati ruoda, ka viersa pretesteiba pīaug leidz 350 kPa i slīkšņa atdaleišonys uotrums pīaug nu 4,32 leidz vaira kai 25 m/s. Itys rezultats atbylst īprīkšejūs pietejumu rezultatim, ka MICP nūgulušuo CaCO3 matrica ir vaterits, kam ir sapruoteigs mehaniskais iztureiba i vieja erozejis iztureiba13,40 i var uzturēt sapruoteigu vieja erozejis iztureibu ari piec 180 dīnu lauka vidis apstuokļu īdarbeibys13.
(a, b) SEM mikrografejis nu naapstruoduotys augsnis, (c) MICP urīnvīlys nūsaškeļšonys kontrole, (df) ar AA apstruoduoti paraugi, (gi) ar AS apstruoduoti paraugi, (jl) ar FA apstruoduoti paraugi, i (mo) ar FS apstruoduoti paraugi ar pīlītuojuma ātrumu 3 L/m2 dažaidā palelynuojumā.
14d-f attālā radzams, ka piec apstruodis ar AA savīnuojumim iz viersa i storp smiļkšu gryudim nūguļsnēja kalceja karbonats, bet nūvāruoti ari daži naapkluoti smiļkšu gryudi. AS komponentim, koč i izveiduotais CaCO3 daudzums īvārojami napīauga (6. att. f), CaCO3 izraiseitūs kontaktu daudzums storp smiļkšu gryudim īvārojami pīauga, saleidzynojūt ar AA savīnuojumim (14. att. g-i).
Nu 14j-l i 14m-o attālim ir skaidrs, ka kalceja formiata kai kalceja olūta izmontuošona nūvad pi tuoļuoka CaCO3 nūkrišņu pīauguma saleidzynuojumā ar AS savīnuojumu, kas atbylst kalceja skaiteituoja mierejumim 6.f attālā. Itys papyldu CaCO3, ruodīs, golvonūkuort nūguļsnejās iz smiļkšu daleņu i na vysod uzloboj kontakta kvalitati. Tys apstyprynoj īprīkš nūvāruotū uzvedeibu: nasaverūt iz atškireibom CaCO3 nūkrišņu daudzumā (6.f att.), treis formulacejis (AS, FA i FS) byutiski naatsaškir antieoliskuos (vieja) veiktspējys (11. att.) i viersa pretesteibys (13.a att.) ziņā.
Kab lobuok vizualizētu CaCO3 puorkluotuos baktereju šyunys i baktereju nūspīdumu iz nūgulumim kristalim, tyka veikti augsta palelynuojuma SEM mikrografejis i rezultati paruodeiti 15. attālā. Attālā ir attāluotys ari aktivuos i naaktivuos saiknis, kū izraisa CaCO3. Var secynuot, ka sevkurs naaktivu saikņu pīaugums na vysod nūvad pi tuoļuokys mehaniskuos uzvedeibys uzlobuošonys. Partū CaCO3 nūkrišņu pīaugums na vysod nūvad pi leluoka mehaniskuo iztureiba i nūkrišņu modeļam ir svareiga lūma. Itys punkts ir pieteits ari Terzis i Lalui72 i Soghi i Al-Kabani45,73 dorbūs. Kab tuoļuok izpieteitu attīceibys storp nūkrišņu modeli i mehanisku styprumu, īteicams veikt MICP pietejumus, izmontojūt μCT attāluošonu, kas ir uorpus ituo pietejuma jūmys (t.i., īvīšūt dažaidys kalceja olūta i baktereju kombinacejis MICP bez amonjaka).
CaCO3 izraiseja aktivys i naaktivys saitis paraugūs, kas apstruoduoti ar (a) AS sastuovu i (b) FS sastuovu, i atstuoja baktereju šyunu nūspīdumu iz nūgulumim.
Kai radzams 14j-o i 15b attālā, ir CaCO plēve (piec EDX analizis kotra elementa procentualais sastuovs plēvē ir ūglekļa 11%, skuobeklis 46,62% i kalcejs 42,39%, kas ir cīši tyvs CaCO procentualajam 16. attālā). Itei plēve apkluoj vaterita kristalus i augsnis dalenis, paleidzūt uzturēt augsnis-nūgulumu sistemys integritati. Ituos plēvis kluotbyutne nūvāruota tikai paraugūs, kas apstruoduoti ar formiata bazis sastuovu.
tabulā saleidzynuots viersa styprums, slīkšņa atdaleišonys uotrums i bioinducātais CaCO3 saturs augsnēs, kas apstruoduotys ar urīnvīlu nūjaucūšim i nanūrīnvīlu nūjaucūšim MICP celim īprīškejūs pietejumūs i itymā pietejumā. Pietejumi par MICP apstruoduotūs kūpu paraugu vieja erozejis iztureibu ir īrūbežuoti. Mengs i c. pieteja ar MICP apstruoduotu urīnvīlu nūjaucūšūs kūpu paraugu vieja erozejis iztureibu, izmontojūt lopu pūderi,13 sovukuort itymā pietejumā vieja tunelī tyka puorbaudeiti urīnvīlu nūjaucūšī kūpu paraugi (kai ari urīnvīlu nūjaucūšuos kontrolis) i apstruoduoti ar četrom dažaidom baktereju i.
Kai radzams, dažūs īprīškejūs pietejumūs ir jimti vārā augsti pīlītuojuma ruodeituoji, kas puorsnādz 4 L/m213,41,74. Ir vārts pīzeimēt, ka augsti pīlītuojuma leimiņi var nabyut vīgli pīmāruojami laukā nu ekonomiskuo vīdūkļa, partū ka izmoksys, kas saisteitys ar iudiņa apguodi, transportiešonu i lelu iudiņa apjūmu pīlītuošonu. Zamuoki pīlītuojuma ātrumi, par pīmāru, 1,62-2 L/m2, ari sasnēdze dīzgon lobu viersa styprumu leidz 190 kPa i TDV puorsnādzūt 25 m/s. 100 doc#1281 Šymā pētejumā kūpas, kas apstrōdōtas ar formatu bāzes MICP bez urīnvīlas nūsaškeļšonas, sasnēdze augstu vērsmas styprumu, kas beja saleidzynojams ar tim, kas īgyusti ar urīnvīlas nūsaškeļšonas ceļu tymā pošā pīlītōšonas ātrumu diapazonā (t.i., paraugi, kas apstrōdōti ar formiata bāzes MICP bez urīnvīlas nūsaškeļšonas, beja ari vērsmas stypruma diapazonā kai ziņuoja Mengs i c., 13, 13.a att.) ar augstuoku pīlītuojuma līmeni. Var redzēt ari, ka ar pīlītuojuma ātrumu 2 L/m2 kalceja karbonata raža vieja erozejis mazynuošonai vieja uotrumā 25 m/s beja 2,25% formiata bāzē MICP bez urīnvīlys nūsaškeļšonys, kas ir cīši tyva vajadzeigajam CaCO3 daudzumam, kas saleidzynuots ar%) theMI2 treed. urīnvīlys nūsaškeļšonu ar taidu pošu pīlītuojuma ātrumu i taidu pošu vieja uotrumu (25 m/s).
Tai nu ituos tabulys var secynuot, ka gon urīnvīlys nūsaškeļšonys ceļš, gon urīnvīlys nūsaškeļšonys ceļš var nūdrūšynuot dīzgon pījamamu snīgumu viersa pretesteibys i TDV ziņā. Golvonuo atškireiba ir tei, ka urīnvīlys nūsaškeļšonys ceļā nav amoneja i deļtuo tam ir mozuoka ītekme iz vidi. Bez tuo, itymā pietejumā īrūsynuotuo iz formatu bazis MICP metode bez urīnvīlys nūsaškeļšonys, ruodīs, struodoj lobuok nakai iz acetata bazis MICP metode bez urīnvīlys nūsaškeļšonys. Koč ari Mohebbi i c. pieteja iz acetata bazis MICP metodi bez urīnvīlys nūsaškeļšonys, jūs pietejumā tyka īkļauti paraugi iz plokonom viersom9. Sakarā ar augstuokū erozejis pakuopi, kū izraisa virpuļu veiduošonuos ap kūpu paraugim i īgiutū bīzšonu, kas roda zamuoku TDV, kūpu paraugu vieja erozeja paradzama acimradzamuoka nakai plokonūs viersu erozeja ar taidu pošu uotrumu.