nature.com تي وڃڻ لاءِ مهرباني. توهان جيڪو برائوزر ورجن استعمال ڪري رهيا آهيو ان ۾ محدود CSS سپورٽ آهي. بهترين تجربي لاءِ، اسان سفارش ڪريون ٿا ته توهان جديد برائوزر ورجن استعمال ڪريو (يا انٽرنيٽ ايڪسپلورر ۾ مطابقت واري موڊ کي بند ڪريو). اضافي طور تي، مسلسل سپورٽ کي يقيني بڻائڻ لاءِ، هن سائيٽ ۾ اسٽائل يا جاوا اسڪرپٽ شامل نه هوندو.
مٽيءَ جا طوفان دنيا جي ڪيترن ئي ملڪن لاءِ هڪ سنگين خطرو بڻجن ٿا ڇاڪاڻ ته انهن جو زراعت، انساني صحت، ٽرانسپورٽ نيٽ ورڪ ۽ انفراسٽرڪچر تي تباهي ڪندڙ اثر آهي. نتيجي طور، هوا جي ڪٽائي کي هڪ عالمي مسئلو سمجهيو ويندو آهي. هوا جي ڪٽائي کي روڪڻ لاءِ ماحول دوست طريقن مان هڪ آهي مائڪروبيل انڊيوسڊ ڪاربونيٽ پرسيپيشن (MICP) جو استعمال. بهرحال، يوريا جي تباهي تي ٻڌل MICP جا ضمني پراڊڪٽس، جهڙوڪ امونيا، وڏي مقدار ۾ پيدا ٿيڻ تي مثالي نه هوندا آهن. هي مطالعو يوريا پيدا ڪرڻ کان سواءِ MICP جي تباهي لاءِ ڪيلشيم فارميٽ بيڪٽيريا جا ٻه فارموليشن پيش ڪري ٿو ۽ انهن جي ڪارڪردگي جو جامع طور تي غير امونيا پيدا ڪندڙ ڪيلشيم ايسٽيٽ بيڪٽيريا جي ٻن فارموليشنن سان مقابلو ڪري ٿو. غور ڪيل بيڪٽيريا بيسيلس سبٽيلس ۽ بيسيلس ايميلوليڪيفيسين آهن. پهرين، CaCO3 جي ٺهڻ کي ڪنٽرول ڪندڙ عنصرن جي بهتر ڪيل قدرن جو تعين ڪيو ويو. پوءِ ونڊ سرنگ ٽيسٽ بهتر ڪيل فارموليشن سان علاج ڪيل ريتي جي ڍڳن جي نمونن تي ڪيا ويا، ۽ هوا جي ڪٽائي جي مزاحمت، اسٽريپنگ ٿريشولڊ ويلوسيٽي، ۽ ريتي بمباري جي مزاحمت کي ماپيو ويو. ڪيلشيم ڪاربونيٽ (CaCO3) ايلومورفس جو جائزو آپٽيڪل مائڪروسڪوپي، اسڪيننگ اليڪٽران مائڪروسڪوپي (SEM)، ۽ ايڪس ري ڊفرڪشن تجزيو استعمال ڪندي ڪيو ويو. ڪيلشيم فارميٽ تي ٻڌل فارموليشنز ڪيلشيم ڪاربونيٽ ٺهڻ جي لحاظ کان ايسٽيٽ تي ٻڌل فارموليشنز کان گهڻو بهتر ڪارڪردگي ڏيکاري. ان کان علاوه، بي. سبٽيليس بي. ايميلوليڪفيسينز کان وڌيڪ ڪيلشيم ڪاربونيٽ پيدا ڪيو. ايس اي ايم مائڪروگرافس واضح طور تي ڪيلشيم ڪاربونيٽ تي فعال ۽ غير فعال بيڪٽيريا جي پابند ۽ امپرنٽنگ کي ڏيکاريو جيڪو تلخي جي ڪري ٿئي ٿو. سڀني فارموليشنز هوا جي ڪٽائي کي خاص طور تي گهٽايو.
هوا جي ڪٽائي کي ڊگهي عرصي کان خشڪ ۽ نيم خشڪ علائقن جهڙوڪ ڏکڻ اولهه آمريڪا، اولهه چين، سهارا آفريڪا، ۽ وچ اوڀر جي گهڻو ڪري هڪ وڏي مسئلي جي طور تي تسليم ڪيو ويو آهي. خشڪ ۽ انتهائي خشڪ موسمن ۾ گهٽ برسات انهن علائقن جي وڏي حصي کي ريگستانن، ريتي جي ٽڪرين ۽ غير پوکيل زمينن ۾ تبديل ڪري ڇڏيو آهي. مسلسل هوا جي ڪٽائي انفراسٽرڪچر جهڙوڪ ٽرانسپورٽ نيٽ ورڪ، زرعي زمين، ۽ صنعتي زمين لاءِ ماحولياتي خطرا پيدا ڪري ٿي، جنهن جي ڪري انهن علائقن ۾ رهڻ جي خراب حالتون ۽ شهري ترقي جي قيمتون وڌيون آهن 2,3,4. اهم طور تي، هوا جي ڪٽائي نه رڳو ان جڳهه تي اثر انداز ٿئي ٿي جتي اهو ٿئي ٿو، پر ڏورانهن برادرين ۾ صحت ۽ معاشي مسئلا پڻ پيدا ڪري ٿي ڇاڪاڻ ته اهو هوا ذريعي ذرات کي ذريعو کان پري علائقن ڏانهن منتقل ڪري ٿو 5,6.
هوا جي ڪٽائي جو ڪنٽرول هڪ عالمي مسئلو رهي ٿو. هوا جي ڪٽائي کي ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ مٽي جي استحڪام جا مختلف طريقا استعمال ڪيا وڃن ٿا. انهن طريقن ۾ پاڻي جي استعمال 7، تيل جي ملچ 8، بايوپوليمر 5، مائڪروبيل انڊيوسڊ ڪاربونيٽ پرسيپيشن (MICP) 9،10،11،12 ۽ اينزائم انڊيوسڊ ڪاربونيٽ پرسيپيشن (EICP) 1 جهڙا مواد شامل آهن. مٽي کي ويٽ ڪرڻ ميدان ۾ مٽي کي دٻائڻ جو هڪ معياري طريقو آهي. تنهن هوندي به، ان جي تيز بخارات هن طريقي کي خشڪ ۽ نيم خشڪ علائقن ۾ محدود اثرائتي بڻائي ٿي. تيل جي ملچنگ مرڪبن جو استعمال ريتي جي هم آهنگي ۽ انٽر پارٽيڪل رگڙ کي وڌائي ٿو. انهن جي هم آهنگي واري ملڪيت ريتي جي داڻين کي پاڻ ۾ ڳنڍي ٿي؛ جڏهن ته، تيل جي ملچ ٻيا مسئلا پڻ پيدا ڪن ٿا؛ انهن جو ڪارو رنگ گرمي جذب کي وڌائي ٿو ۽ ٻوٽن ۽ مائڪروجنزمن جي موت جو سبب بڻجي ٿو. انهن جي بدبو ۽ دونهون سانس جي مسئلن جو سبب بڻجي سگهن ٿيون، ۽ سڀ کان وڌيڪ، انهن جي اعلي قيمت هڪ ٻي رڪاوٽ آهي. بايوپوليمر هوا جي ڪٽائي کي گهٽائڻ لاءِ تازو تجويز ڪيل ماحول دوست طريقن مان هڪ آهن؛ اهي قدرتي ذريعن جهڙوڪ ٻوٽن، جانورن ۽ بيڪٽيريا مان ڪڍيا ويندا آهن. انجنيئرنگ ايپليڪيشنن ۾ زانٿان گم، گوار گم، چٽوسن ۽ گيلان گم سڀ کان وڌيڪ استعمال ٿيندڙ بايوپوليمر آهن 5. جڏهن ته، پاڻي ۾ حل ٿيندڙ بايوپوليمر طاقت وڃائي سگهن ٿا ۽ پاڻي جي سامهون اچڻ تي مٽي مان ٻاهر نڪري سگهن ٿا 13,14. EICP کي مختلف ايپليڪيشنن لاءِ هڪ مؤثر مٽي دٻائڻ جو طريقو ڏيکاريو ويو آهي جنهن ۾ ڪچي روڊ، ٽيلنگ تلاءَ ۽ تعميراتي سائيٽون شامل آهن. جيتوڻيڪ ان جا نتيجا حوصلا افزا آهن، ڪجهه امڪاني خرابين تي غور ڪرڻ گهرجي، جهڙوڪ قيمت ۽ نيوڪليشن سائيٽن جي کوٽ (جيڪي CaCO3 ڪرسٽل جي ٺهڻ ۽ ورن کي تيز ڪن ٿا 15,16).
MICP کي پهريون ڀيرو 19 صدي جي آخر ۾ مري ۽ ارون (1890) ۽ اسٽينمن (1901) پاران سامونڊي مائڪروجنزمن پاران يوريا جي تباهي جي مطالعي ۾ بيان ڪيو ويو هو17. MICP هڪ قدرتي طور تي ٿيندڙ حياتياتي عمل آهي جنهن ۾ مختلف قسم جا مائڪروبيل سرگرميون ۽ ڪيميائي عمل شامل آهن جن ۾ ڪيلشيم ڪاربونيٽ ماحول ۾ ڪيلشيم آئنن سان مائڪروبيل ميٽابولائٽس مان ڪاربونيٽ آئنن جي رد عمل ذريعي تيز ٿئي ٿو18,19. MICP جنهن ۾ يوريا کي گهٽائڻ وارو نائٽروجن چڪر (يوريا کي گهٽائڻ وارو MICP) شامل آهي اهو سڀ کان عام قسم جو مائڪروبيل-انڊيوسڊ ڪاربونيٽ ورن آهي، جنهن ۾ بيڪٽيريا پاران پيدا ٿيندڙ يوريا يوريا جي هائيڊولائيزيشن کي هيٺ ڏنل طريقي سان ڪيٽيلائيز ڪري ٿو20,21,22,23,24,25,26,27:
MICP ۾، جنهن ۾ نامياتي لوڻ جي آڪسائيڊيشن جي ڪاربن چڪر (يوريا ڊيگريڊيشن قسم کان سواءِ MICP) شامل آهي، هيٽروٽروفڪ بيڪٽيريا ڪاربونيٽ معدنيات پيدا ڪرڻ لاءِ توانائي جي ذريعن طور نامياتي لوڻ جهڙوڪ ايسٽيٽ، ليڪٽيٽ، سائٽريٽ، سڪسينيٽ، آڪساليٽ، ميليٽ ۽ گلائي آڪسيليٽ استعمال ڪندا آهن. ڪاربونيٽ ذريعو ۽ ڪلسيم آئنز جي طور تي ڪلسيم ليڪٽيٽ جي موجودگي ۾، ڪلسيم ڪاربونيٽ ٺهڻ جو ڪيميائي رد عمل مساوات (5) ۾ ڏيکاريو ويو آهي.
MICP جي عمل ۾، بيڪٽيريا سيلز نيوڪليشن سائيٽون مهيا ڪن ٿا جيڪي خاص طور تي ڪلسيم ڪاربونيٽ جي ورڇ لاءِ اهم آهن؛ بيڪٽيريا سيل جي مٿاڇري منفي طور تي چارج ٿيل آهي ۽ ڪلسيم آئنز جهڙن ڊائيويلنٽ ڪيشنز لاءِ جذب ڪندڙ طور ڪم ڪري سگهي ٿي. بيڪٽيريا سيلز تي ڪلسيم آئنز کي جذب ڪرڻ سان، جڏهن ڪاربونيٽ آئن ڪنسنٽريشن ڪافي هوندي آهي، ته ڪلسيم ڪيشنز ۽ ڪاربونيٽ اينائن رد عمل ظاهر ڪندا آهن ۽ ڪلسيم ڪاربونيٽ بيڪٽيريا جي مٿاڇري تي 29,30 تي تيز ٿي ويندو آهي. عمل جو خلاصو هيٺ ڏنل طور تي ڪري سگهجي ٿو 31,32:
بايو جنريٽ ٿيل ڪيلشيم ڪاربونيٽ ڪرسٽل کي ٽن قسمن ۾ ورهائي سگهجي ٿو: ڪيلسائيٽ، ويٽرائٽ، ۽ آراگونائيٽ. انهن مان، ڪيلسائيٽ ۽ ويٽرائٽ سڀ کان وڌيڪ عام بيڪٽيريا جي ڪري پيدا ٿيندڙ ڪيلشيم ڪاربونيٽ ايلومورفس آهن 33,34. ڪيلسائيٽ سڀ کان وڌيڪ ٿرموڊائنامڪ طور تي مستحڪم ڪيلشيم ڪاربونيٽ ايلومورفس آهي 35. جيتوڻيڪ ويٽرائٽ کي ميٽاسٽيبل هجڻ جي رپورٽ ڪئي وئي آهي، اهو آخرڪار ڪيلسائيٽ ۾ تبديل ٿي ويندو آهي 36,37. ويٽرائٽ انهن ڪرسٽلن مان سڀ کان وڌيڪ ڳرو آهي. اهو هڪ هيڪساگونل ڪرسٽل آهي جنهن ۾ ٻين ڪيلشيم ڪاربونيٽ ڪرسٽل جي ڀيٽ ۾ بهتر سوراخ ڀرڻ جي صلاحيت آهي ان جي وڏي سائيز جي ڪري 38. يوريا-ڊيگريڊ ٿيل ۽ يوريا-انڊيگريڊ ٿيل MICP ٻئي ويٽرائٽ جي برسات جو سبب بڻجي سگهن ٿا 13,39,40,41.
جيتوڻيڪ MICP مسئلي واري مٽي ۽ هوا جي ڪٽائي لاءِ حساس مٽي کي مستحڪم ڪرڻ ۾ واعدو ڪندڙ صلاحيت ڏيکاري آهي42,43,44,45,46,47,48، يوريا هائيڊولائيزيشن جي ضمني شين مان هڪ امونيا آهي، جيڪا نمائش جي سطح جي لحاظ کان معمولي کان سخت صحت جي مسئلن جو سبب بڻجي سگهي ٿي49. هي ضمني اثر هن خاص ٽيڪنالاجي جي استعمال کي متنازع بڻائي ٿو، خاص طور تي جڏهن وڏن علائقن کي علاج ڪرڻ جي ضرورت هجي، جهڙوڪ مٽي کي دٻائڻ لاءِ. ان کان علاوه، امونيا جي بو ناقابل برداشت آهي جڏهن عمل کي اعلي درخواست جي شرح ۽ وڏي مقدار تي ڪيو ويندو آهي، جيڪو ان جي عملي لاڳو ٿيڻ کي متاثر ڪري سگهي ٿو. جيتوڻيڪ تازين مطالعي مان ظاهر ٿيو آهي ته امونيم آئنز کي ٻين شين جهڙوڪ اسٽرووائٽ ۾ تبديل ڪندي گهٽائي سگهجي ٿو، اهي طريقا مڪمل طور تي امونيم آئنز کي ختم نٿا ڪن50. تنهن ڪري، اڃا تائين متبادل حل ڳولڻ جي ضرورت آهي جيڪي امونيم آئنز پيدا نه ڪن. MICP لاءِ غير يوريا ڊيگريڊيشن رستن جو استعمال هڪ امڪاني حل فراهم ڪري سگهي ٿو جيڪو هوا جي ڪٽائي جي گھٽتائي جي حوالي سان خراب طور تي ڳولهيو ويو آهي. فتاحي ۽ ٻيا. ڪيلشيم ايسٽيٽ ۽ بيسيلس ميگاٽيريم 41 استعمال ڪندي يوريا کان پاڪ MICP ڊيگريڊيشن جي جاچ ڪئي، جڏهن ته محبي ۽ ٻين ڪيلشيم ايسٽيٽ ۽ بيسيلس ايميلوليڪيفيسينز 9 استعمال ڪيا. بهرحال، انهن جي مطالعي جو مقابلو ٻين ڪيلشيم ذريعن ۽ هيٽروٽروفڪ بيڪٽيريا سان نه ڪيو ويو جيڪي آخرڪار هوا جي ڪٽائي جي مزاحمت کي بهتر بڻائي سگهن ٿا. يوريا کان پاڪ ڊيگريڊيشن رستن جو يوريا جي ڪٽائي جي رستن سان مقابلو ڪرڻ واري ادب جي به کوٽ آهي.
ان کان علاوه، گھڻا واءُ جي ڪٽائي ۽ مٽيءَ جي ڪنٽرول جا اڀياس مٽيءَ جي نمونن تي فليٽ مٿاڇري سان ڪيا ويا آهن. 1,51,52,53 جڏهن ته، فليٽ مٿاڇريون فطرت ۾ ٽڪرين ۽ ڊپريشن جي ڀيٽ ۾ گهٽ عام آهن. اهو ئي سبب آهي ته ريگستاني علائقن ۾ ريتي جا ٽڪرا سڀ کان وڌيڪ عام نظارن جي خاصيت آهن.
مٿي ذڪر ڪيل خامين کي دور ڪرڻ لاءِ، هن مطالعي جو مقصد غير امونيا پيدا ڪندڙ بيڪٽيريا ايجنٽن جو هڪ نئون سيٽ متعارف ڪرائڻ هو. هن مقصد لاءِ، اسان غير يوريا کي خراب ڪندڙ MICP رستن تي غور ڪيو. ٻن ڪيلشيم ذريعن (ڪيلشيم فارميٽ ۽ ڪيلشيم ايسٽيٽ) جي ڪارڪردگي جي جاچ ڪئي وئي. ليکڪن جي بهترين ڄاڻ موجب، ٻن ڪيلشيم ذريعن ۽ بيڪٽيريا جي ميلاپ (يعني ڪيلشيم فارميٽ-بيسيلس سبٽيلس ۽ ڪيلشيم فارميٽ-بيسيلس ايميلوليڪيفيسينز) کي استعمال ڪندي ڪاربونيٽ ورڇ جي پوئين مطالعي ۾ جاچ نه ڪئي وئي آهي. انهن بيڪٽيريا جو انتخاب انهن اينزائمز تي ٻڌل هو جيڪي انهن جي پيدا ڪيل آهن جيڪي ڪيلشيم فارميٽ ۽ ڪيلشيم ايسٽيٽ جي آڪسائيڊشن کي مائڪروبيل ڪاربونيٽ ورڇ ٺاهڻ لاءِ ڪيٽيلائيز ڪن ٿا. اسان هڪ مڪمل تجرباتي مطالعي کي ڊزائين ڪيو ته جيئن بهترين عنصر جهڙوڪ پي ايڇ، بيڪٽيريا جا قسم ۽ ڪيلشيم ذريعن ۽ انهن جي ڪنسنٽريشن، بيڪٽيريا جو تناسب ڪيلشيم ذريعن جي حل ۽ علاج جي وقت سان. آخرڪار، ڪيلشيم ڪاربونيٽ ورن ذريعي هوا جي ڪٽائي کي دٻائڻ ۾ بيڪٽيريا ايجنٽن جي هن سيٽ جي اثرائتي جي جاچ ڪئي وئي ته ريتي جي ٽڪرن تي ونڊ سرنگ ٽيسٽن جو هڪ سلسلو ڪيو ويو ته جيئن هوا جي ڪٽائي جي شدت، حد جي ڀڃڪڙي جي رفتار ۽ ريتي جي هوا جي بمباري جي مزاحمت جو تعين ڪيو وڃي، ۽ پينٽروميٽر ماپ ۽ مائڪرو اسٽرڪچرل مطالعي (مثال طور ايڪس ري ڊفرڪشن (XRD) تجزيو ۽ اسڪيننگ اليڪٽران مائڪروسڪوپي (SEM)) پڻ ڪيا ويا.
ڪيلشيم ڪاربونيٽ جي پيداوار لاءِ ڪيلشيم آئن ۽ ڪاربونيٽ آئن جي ضرورت هوندي آهي. ڪيلشيم آئن مختلف ڪيلشيم ذريعن جهڙوڪ ڪيلشيم ڪلورائڊ، ڪيلشيم هائيڊرو آڪسائيڊ، ۽ اسڪيم کير پائوڊر 54,55 مان حاصل ڪري سگهجن ٿا. ڪاربونيٽ آئن مختلف مائڪروبيل طريقن جهڙوڪ يوريا هائيڊولائسس ۽ نامياتي مادو جي ايروبڪ يا اينيروبڪ آڪسائيڊيشن 56 ذريعي پيدا ڪري سگهجن ٿا. هن مطالعي ۾، ڪاربونيٽ آئن فارميٽ ۽ ايسٽيٽ جي آڪسائيڊيشن رد عمل مان حاصل ڪيا ويا. ان کان علاوه، اسان فارميٽ ۽ ايسٽيٽ جي ڪيلشيم لوڻ کي خالص ڪيلشيم ڪاربونيٽ پيدا ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو، اهڙي طرح صرف CO2 ۽ H2O ضمني شين جي طور تي حاصل ڪيا ويا. هن عمل ۾، صرف هڪ مادو ڪلشيم ذريعو ۽ ڪاربونيٽ ذريعو طور ڪم ڪري ٿو، ۽ ڪو به امونيا پيدا نه ٿيندو آهي. اهي خاصيتون ڪيلشيم ذريعو ۽ ڪاربونيٽ پيداوار جو طريقو ٺاهينديون آهن جنهن کي اسان تمام گهڻو پراميد سمجهيو.
ڪيلشيم فارميٽ ۽ ڪيلشيم ايسٽيٽ جي ڪيلشيم ڪاربونيٽ ٺاهڻ لاءِ لاڳاپيل رد عمل فارمولا (7)-(14) ۾ ڏيکاريا ويا آهن. فارمولا (7)-(11) ڏيکارين ٿا ته ڪيلشيم فارميٽ پاڻيءَ ۾ گھلجي فارمڪ ايسڊ يا فارميٽ ٺاهيندو آهي. اهڙي طرح محلول مفت ڪيلشيم ۽ هائيڊرو آڪسائيڊ آئنز جو ذريعو آهي (فارمول 8 ۽ 9). فارمڪ ايسڊ جي آڪسائيڊيشن جي نتيجي ۾، فارمڪ ايسڊ ۾ ڪاربان ايٽم ڪاربن ڊاءِ آڪسائيڊ (فارمول 10) ۾ تبديل ٿي ويندا آهن. ڪيلشيم ڪاربونيٽ آخرڪار ٺهي ويندو آهي (فارمول 11 ۽ 12).
ساڳئي طرح، ڪيلشيم ڪاربونيٽ ڪيلشيم ايسٽيٽ (مساوات 13-15) مان ٺهيل آهي، سواءِ ان جي ته ايسٽڪ ايسڊ يا ايسٽيٽ فارمڪ ايسڊ جي بدران ٺهيل آهي.
اينزائمز جي موجودگي کان سواءِ، ايسٽيٽ ۽ فارميٽ کي ڪمري جي حرارت تي آڪسائيڊ نه ٿو ڪري سگهجي. FDH (فارميٽ ڊيهائيڊروجنيز) ۽ CoA (ڪو اينزائم اي) ترتيب وار ڪاربان ڊاءِ آڪسائيڊ ٺاهڻ لاءِ فارميٽ ۽ ايسٽيٽ جي آڪسائيڊشن کي ڪيٽيلائيز ڪن ٿا (مساوات 16، 17) 57، 58، 59. مختلف بيڪٽيريا انهن اينزائمز کي پيدا ڪرڻ جي قابل آهن، ۽ هيٽروٽروفڪ بيڪٽيريا، يعني بيسيلس سبٽيليس (PTCC #1204 (فارسي قسم ڪلچر ڪليڪشن)، جنهن کي NCIMB #13061 (بيڪٽيريا، خمير، فيج، پلازمڊس، ٻوٽن جي ٻج ۽ ٻوٽن جي سيل ٽشو ڪلچر جو بين الاقوامي مجموعو)) ۽ بيسيلس ايميلوليڪيفيسينز (PTCC #1732، NCIMB #12077) جي نالي سان پڻ سڃاتو وڃي ٿو، هن مطالعي ۾ استعمال ڪيا ويا. انهن بيڪٽيريا کي گوشت پيپٽون (5 گرام/ليٽر) ۽ گوشت جو عرق (3 گرام/ليٽر) تي مشتمل هڪ وچولي ۾ ڪلچر ڪيو ويو، جنهن کي غذائي برٿ (NBR) (105443 مرڪ) سڏيو ويندو آهي.
اهڙيءَ طرح، ٻن ڪيلشيم ذريعن ۽ ٻن بيڪٽيريا کي استعمال ڪندي ڪيلشيم ڪاربونيٽ جي ورڇ کي وڌائڻ لاءِ چار فارموليشن تيار ڪيا ويا: ڪيلشيم فارميٽ ۽ بيسيلس سبٽيلس (FS)، ڪيلشيم فارميٽ ۽ بيسيلس ايميلوليڪفيسينز (FA)، ڪيلشيم ايسيٽيٽ ۽ بيسيلس سبٽيلس (AS)، ۽ ڪيلشيم ايسيٽيٽ ۽ بيسيلس ايميلوليڪفيسينز (AA).
تجرباتي ڊيزائن جي پهرين حصي ۾، ٽيسٽ ڪيا ويا ته جيئن بهترين ميلاپ کي طئي ڪيو وڃي جيڪو وڌ ۾ وڌ ڪيلشيم ڪاربونيٽ پيداوار حاصل ڪري سگهي. جيئن ته مٽيءَ جي نمونن ۾ ڪيلشيم ڪاربونيٽ شامل هو، ابتدائي تشخيصي ٽيسٽن جو هڪ سيٽ مختلف ميلاپن پاران پيدا ٿيندڙ CaCO3 کي صحيح طور تي ماپڻ لاءِ ٺاهيو ويو، ۽ ڪلچر ميڊيم ۽ ڪيلشيم سورس حلن جي مرکبن جو جائزو ورتو ويو. مٿي بيان ڪيل ڪيلشيم سورس ۽ بيڪٽيريا حل جي هر ميلاپ لاءِ (FS، FA، AS، ۽ AA)، اصلاحي عنصر (ڪيلشيم سورس ڪنسنٽريشن، علاج جو وقت، بيڪٽيريا حل ڪنسنٽريشن حل جي آپٽيڪل کثافت (OD)، ڪيلشيم سورس کان بيڪٽيريا حل تناسب، ۽ pH) حاصل ڪيا ويا ۽ هيٺ ڏنل حصن ۾ بيان ڪيل ريتي جي دڙي جي علاج واري ونڊ سرنگ ٽيسٽ ۾ استعمال ڪيا ويا.
هر ميلاپ لاءِ، CaCO3 جي ورڇ جي اثر جو مطالعو ڪرڻ ۽ مختلف عنصرن جو جائزو وٺڻ لاءِ 150 تجربا ڪيا ويا، يعني ڪيلشيم سورس ڪنسنٽريشن، علاج جو وقت، بيڪٽيريا OD ويليو، ڪيلشيم سورس کان بيڪٽيريا محلول جو تناسب ۽ نامياتي مادو جي ايروبڪ آڪسائيڊيشن دوران pH (ٽيبل 1). بهتر ڪيل عمل لاءِ pH جي حد کي بيسيلس سبٽيليس ۽ بيسيلس ايميلوليڪيفيسين جي واڌ ويجهه جي وکر جي بنياد تي چونڊيو ويو ته جيئن تيز واڌ حاصل ڪري سگهجي. اهو نتيجن جي حصي ۾ وڌيڪ تفصيل سان بيان ڪيو ويو آهي.
اصلاح جي مرحلي لاءِ نمونن کي تيار ڪرڻ لاءِ هيٺيان قدم استعمال ڪيا ويا. MICP محلول پهريون ڀيرو ڪلچر ميڊيم جي شروعاتي pH کي ترتيب ڏئي تيار ڪيو ويو ۽ پوءِ 121 °C تي 15 منٽن لاءِ آٽو ڪليو ڪيو ويو. پوءِ اسٽرين کي ليمينار هوا جي وهڪري ۾ انڪوليٽ ڪيو ويو ۽ 30 °C ۽ 180 rpm تي هڪ لرزندڙ انڪيوبيٽر ۾ رکيو ويو. هڪ ڀيرو بيڪٽيريا جو OD گهربل سطح تي پهچي ويو، ان کي گهربل تناسب ۾ ڪيلشيم سورس محلول سان ملايو ويو (شڪل 1a). MICP محلول کي 220 rpm ۽ 30 °C تي هڪ لرزندڙ انڪيوبيٽر ۾ رد عمل ۽ مضبوط ٿيڻ جي اجازت ڏني وئي هڪ وقت لاءِ جيڪو هدف جي قيمت تائين پهچي ويو. تيز ٿيل CaCO3 کي 6000 g تي 5 منٽن لاءِ سينٽرفيوگيشن کان پوءِ الڳ ڪيو ويو ۽ پوءِ 40 °C تي خشڪ ڪيو ويو ته جيئن ڪيلسيميٽر ٽيسٽ لاءِ نمونا تيار ڪيا وڃن (شڪل 1b). پوءِ CaCO3 جي برسات کي برنارڊ ڪيلسيميٽر استعمال ڪندي ماپيو ويو، جتي CaCO3 پائوڊر 1.0 N HCl (ASTM-D4373-02) سان رد عمل ڪري CO2 پيدا ڪري ٿو، ۽ هن گئس جو مقدار CaCO3 مواد جو ماپ آهي (شڪل 1c). CO2 جي مقدار کي CaCO3 مواد ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ، خالص CaCO3 پائوڊر کي 1 N HCl سان ڌوئڻ ۽ ان کي ارتقا پذير CO2 جي خلاف پلاٽ ڪندي هڪ ڪيليبريشن وکر پيدا ڪيو ويو. SEM اميجنگ ۽ XRD تجزيو استعمال ڪندي تيز ٿيل CaCO3 پائوڊر جي مورفولوجي ۽ پاڪائي جي جاچ ڪئي وئي. بيڪٽيريا جي چوڌاري ڪلسيم ڪاربونيٽ جي ٺهڻ، ٺهيل ڪيلسيم ڪاربونيٽ جي مرحلي، ۽ بيڪٽيريا جي سرگرمي جو مطالعو ڪرڻ لاءِ 1000 جي ميگنيفڪيشن سان هڪ آپٽيڪل مائڪروسڪوپ استعمال ڪيو ويو.
ديجيغ بيسن ايران جي ڏکڻ اولهه فارس صوبي ۾ هڪ مشهور انتهائي ڪٽجي ويل علائقو آهي، ۽ محققن علائقي مان هوا سان ڪٽجي ويل مٽي جا نمونا گڏ ڪيا. مطالعي لاءِ نمونا مٽي جي مٿاڇري تان ورتا ويا هئا. مٽي جي نمونن تي اشاري ٽيسٽ ڏيکاريا ته مٽي خراب طريقي سان ترتيب ڏنل ريتي واري مٽي هئي ۽ گڏيل مٽي جي درجه بندي سسٽم (USC) (شڪل 2a) جي مطابق SP-SM جي طور تي درجه بندي ڪئي وئي هئي. XRD تجزيي مان ظاهر ٿيو ته ديجيغ مٽي بنيادي طور تي ڪيلسائيٽ ۽ ڪوارٽز (شڪل 2b) مان ٺهيل هئي. ان کان علاوه، EDX تجزيي مان ظاهر ٿيو ته ٻيا عنصر جهڙوڪ Al، K، ۽ Fe پڻ ننڍي تناسب ۾ موجود هئا.
هوا جي ڪٽائي جي جاچ لاءِ ليبارٽري جي ٽڪرين کي تيار ڪرڻ لاءِ، مٽي کي 170 ملي ميٽر جي اوچائي کان 10 ملي ميٽر قطر جي فنل ذريعي هڪ مضبوط مٿاڇري تي ڪٽيو ويو، جنهن جي نتيجي ۾ هڪ عام ٽڪرو 60 ملي ميٽر اوچائي ۽ 210 ملي ميٽر قطر جو هوندو آهي. فطرت ۾، گهٽ ۾ گهٽ کثافت واري واري ٽيلي ايوليئن عملن ذريعي ٺاهيا ويندا آهن. ساڳئي طرح، مٿي ڏنل طريقيڪار استعمال ڪندي تيار ڪيل نموني ۾ گهٽ ۾ گهٽ نسبتي کثافت هئي، γ = 14.14 kN/m³، هڪ افقي مٿاڇري تي رکيل هڪ ريتي ڪون ٺاهيندي جنهن جو آرام جو زاويه تقريباً 29.7° هو.
پوئين حصي ۾ حاصل ڪيل بهترين MICP محلول کي 1، 2 ۽ 3 lm-2 جي درخواست جي شرح تي ڍڳ جي ڍلون تي اسپري ڪيو ويو ۽ پوءِ نمونن کي 9 ڏينهن (يعني بهترين علاج جو وقت) لاءِ 30 °C (شڪل 3) تي انڪيوبيٽر ۾ محفوظ ڪيو ويو ۽ پوءِ ونڊ سرنگ جي جاچ لاءِ ٻاهر ڪڍيو ويو.
هر علاج لاءِ، چار نمونا تيار ڪيا ويا، هڪ پينٽروميٽر استعمال ڪندي ڪيلشيم ڪاربونيٽ جي مواد ۽ مٿاڇري جي طاقت کي ماپڻ لاءِ، ۽ باقي ٽي نمونا ٽن مختلف رفتارن تي ڪٽاؤ جي ٽيسٽ لاءِ استعمال ڪيا ويا. ونڊ سرنگ ٽيسٽ ۾، ڪٽاؤ جي مقدار مختلف واء جي رفتار تي طئي ڪئي وئي، ۽ پوءِ هر علاج جي نموني لاءِ حد جي ڀڃڪڙي جي رفتار کي ڪٽاؤ جي مقدار جي پلاٽ بمقابله واء جي رفتار جي استعمال سان طئي ڪيو ويو. واء جي ڪٽاؤ جي ٽيسٽن کان علاوه، علاج ٿيل نمونن کي ريتي بمباري (يعني، جمپنگ تجربا) جي تابع ڪيو ويو. هن مقصد لاءِ ٻه اضافي نمونا 2 ۽ 3 L m−2 جي درخواست جي شرح تي تيار ڪيا ويا. ريتي بمباري ٽيسٽ 15 منٽن تائين 120 gm−1 جي وهڪري سان هليو، جيڪو پوئين مطالعي ۾ چونڊيل قدرن جي حد اندر آهي 60,61,62. رگڙيندڙ نوزل ​​۽ ڊلون بيس جي وچ ۾ افقي فاصلو 800 ملي ميٽر هو، جيڪو سرنگ جي تري کان 100 ملي ميٽر مٿي واقع هو. هي پوزيشن اهڙي طرح مقرر ڪئي وئي هئي ته تقريبن سڀئي جمپنگ واري ريتي ذرات ڊلون تي ڪري پيا.
ونڊ سرنگ جو امتحان هڪ کليل ونڊ سرنگ ۾ ڪيو ويو جنهن جي ڊيگهه 8 ميٽر، ويڪر 0.4 ميٽر ۽ اوچائي 1 ميٽر هئي (شڪل 4a). ونڊ سرنگ لوهي اسٽيل جي چادرن مان ٺهيل آهي ۽ 25 ميٽر/سيڪنڊ تائين هوا جي رفتار پيدا ڪري سگهي ٿي. ان کان علاوه، هڪ فريڪوئنسي ڪنورٽر استعمال ڪيو ويندو آهي ته جيئن فين فريڪوئنسي کي ترتيب ڏئي سگهجي ۽ هدف واري هوا جي رفتار حاصل ڪرڻ لاءِ بتدريج فريڪوئنسي وڌائي سگهجي. شڪل 4b ۾ هوا جي ڪري ختم ٿيل ريتي جي ٽڪرين ۽ ونڊ سرنگ ۾ ماپيل هوا جي رفتار جي پروفائل جو اسڪيميٽڪ ڊاگرام ڏيکاريو ويو آهي.
آخرڪار، هن مطالعي ۾ تجويز ڪيل غير-urealytic MICP فارموليشن جي نتيجن کي يورياليٽڪ MICP ڪنٽرول ٽيسٽ جي نتيجن سان مقابلو ڪرڻ لاءِ، ٽليءَ جا نمونا پڻ تيار ڪيا ويا ۽ يوريا، ڪيلشيم ڪلورائڊ ۽ اسپوروسارسينا پيسٽوري تي مشتمل حياتياتي محلول سان علاج ڪيو ويو (ڇاڪاڻ ته اسپوروسارسينا پيسٽوري ۾ يوريا 63 پيدا ڪرڻ جي اهم صلاحيت آهي). بيڪٽيريا جي محلول جي آپٽيڪل کثافت 1.5 هئي، ۽ يوريا ۽ ڪلشيم ڪلورائڊ جي ڪنسنٽريشن 1 M هئي (اڳئين مطالعي ۾ سفارش ڪيل قدرن جي بنياد تي چونڊيو ويو 36,64,65). ڪلچر ميڊيم ۾ غذائي برٿ (8 g/L) ۽ يوريا (20 g/L) شامل هئا. بيڪٽيريا جي محلول کي ٽليءَ جي مٿاڇري تي اسپري ڪيو ويو ۽ بيڪٽيريا جي ڳنڍڻ لاءِ 24 ڪلاڪن لاءِ ڇڏي ڏنو ويو. 24 ڪلاڪن جي ڳنڍڻ کان پوءِ، هڪ سيمينٽنگ محلول (ڪيلشيم ڪلورائڊ ۽ يوريا) اسپري ڪيو ويو. يورياليٽڪ MICP ڪنٽرول ٽيسٽ کي بعد ۾ UMC سڏيو ويندو. يورياليٽيڪل ۽ غير يورياليٽيڪل طور تي علاج ٿيل مٽي جي نمونن ۾ ڪيلشيم ڪاربونيٽ جو مواد چوئي ۽ ٻين پاران تجويز ڪيل طريقيڪار مطابق ڌوئڻ سان حاصل ڪيو ويو. 66
شڪل 5 ۾ ڪلچر ميڊيم (غذائيت واري محلول) ۾ بيسيلس ايميلوليڪفيسينز ۽ بيسيلس سبٽيلس جي واڌ ويجهه جا وکر ڏيکاريا ويا آهن جن جي شروعاتي پي ايڇ رينج 5 کان 10 آهي. جيئن شڪل ۾ ڏيکاريل آهي، بيسيلس ايميلوليڪفيسينز ۽ بيسيلس سبٽيلس ترتيب وار پي ايڇ 6-8 ۽ 7-9 تي تيزيءَ سان وڌا. تنهن ڪري، هي پي ايڇ رينج اصلاح جي مرحلي ۾ اختيار ڪيو ويو.
غذائي مواد جي وچولي جي مختلف شروعاتي پي ايڇ قدرن تي (الف) بيسيلس ايميلوليڪيفيسينز ۽ (ب) بيسيلس سبٽيلس جي واڌ ويجهه.
شڪل 6 برنارڊ ليميٽر ۾ پيدا ٿيندڙ ڪاربان ڊاءِ آڪسائيڊ جي مقدار کي ڏيکاري ٿي، جيڪو پرپيسيٽيٽيڊ ڪيلشيم ڪاربونيٽ (CaCO3) جي نمائندگي ڪري ٿو. جيئن ته هر ميلاپ ۾ هڪ عنصر مقرر ڪيو ويو هو ۽ ٻيا عنصر مختلف هئا، انهن گرافن تي هر نقطو تجربن جي ان سيٽ ۾ ڪاربان ڊاءِ آڪسائيڊ جي وڌ ۾ وڌ مقدار سان مطابقت رکي ٿو. جيئن ته شڪل ۾ ڏيکاريل آهي، جيئن ڪلسيم ذريعو ڪنسنٽريشن وڌيو، ڪيلشيم ڪاربونيٽ جي پيداوار وڌي وئي. تنهن ڪري، ڪيلشيم ذريعو جي ڪنسنٽريشن سڌو سنئون ڪيلشيم ڪاربونيٽ جي پيداوار تي اثر انداز ٿئي ٿي. جيئن ته ڪلسيم ذريعو ۽ ڪاربن ذريعو ساڳيا آهن (يعني، ڪيلشيم فارميٽ ۽ ڪيلشيم ايسٽيٽ)، جيترو وڌيڪ ڪيلشيم آئن ڇڏيا ويندا آهن، اوترو وڌيڪ ڪيلشيم ڪاربونيٽ ٺهندو آهي (شڪل 6a). AS ۽ AA فارموليشن ۾، ڪيلشيم ڪاربونيٽ جي پيداوار وڌندي رهي علاج جي وقت سان جيستائين 9 ڏينهن کان پوءِ پرپيسيٽيٽ جي مقدار تقريبن تبديل نه ٿي. FA فارموليشن ۾، ڪيلشيم ڪاربونيٽ ٺهڻ جي شرح گهٽجي وئي جڏهن علاج جو وقت 6 ڏينهن کان وڌي ويو. ٻين فارموليشنن جي مقابلي ۾، فارموليشن FS 3 ڏينهن کان پوءِ نسبتا گهٽ ڪيلشيم ڪاربونيٽ ٺهڻ جي شرح ڏيکاري (شڪل 6b). فارموليشن FA ۽ FS ۾، ڪل ڪيلشيم ڪاربونيٽ پيداوار جو 70٪ ۽ 87٪ ٽن ڏينهن کان پوءِ حاصل ڪيو ويو، جڏهن ته فارموليشن AA ۽ AS ۾، اهو تناسب ترتيب وار صرف 46٪ ۽ 45٪ هو. اهو ظاهر ڪري ٿو ته فارمڪ ايسڊ تي ٻڌل فارموليشن ۾ شروعاتي مرحلي ۾ ايسٽيٽ تي ٻڌل فارموليشن جي مقابلي ۾ CaCO3 جي ٺهڻ جي شرح وڌيڪ آهي. جڏهن ته، ٺهڻ جي شرح وڌندڙ علاج جي وقت سان سست ٿي ويندي آهي. شڪل 6c مان اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته OD1 کان مٿي بيڪٽيريا جي ڪنسنٽريشن تي به، ڪلشيم ڪاربونيٽ جي ٺهڻ ۾ ڪو خاص حصو نه آهي.
برنارڊ ڪيلسيميٽر پاران ماپيل CO2 جي مقدار (۽ لاڳاپيل CaCO3 مواد) ۾ تبديلي (الف) ڪيلسيئم ماخذ جي ڪنسنٽريشن، (ب) سيٽنگ ٽائيم، (ج) OD، (د) شروعاتي pH، (اي) ڪيلسيئم ماخذ ۽ بيڪٽيريا جي محلول جو تناسب (هر فارموليشن لاءِ)؛ ۽ (ف) ڪيلسيئم ماخذ ۽ بيڪٽيريا جي هر ميلاپ لاءِ پيدا ٿيندڙ ڪيلسيئم ڪاربونيٽ جي وڌ ۾ وڌ مقدار.
وچولي جي شروعاتي پي ايڇ جي اثر جي حوالي سان، شڪل 6d ڏيکاري ٿي ته FA ۽ FS لاءِ، CaCO3 جي پيداوار pH 7 تي وڌ ۾ وڌ قدر تائين پهچي وئي. هي مشاهدو پوئين مطالعي سان مطابقت رکي ٿو ته FDH اينزائمز pH 7-6.7 تي سڀ کان وڌيڪ مستحڪم آهن. جڏهن ته، AA ۽ AS لاءِ، CaCO3 جي ورن وڌي وئي جڏهن pH 7 کان وڌي ويو. پوئين مطالعي پڻ ڏيکاريو ته CoA اينزائم سرگرمي لاءِ بهترين pH حد 8 کان 9.2-6.8 تائين آهي. انهي ڳالهه تي غور ڪندي ته CoA اينزائم سرگرمي ۽ B. amyloliquefaciens جي واڌ لاءِ بهترين pH حدون ترتيب وار (8-9.2) ۽ (6-8) آهن (شڪل 5a)، AA فارموليشن جي بهترين pH 8 هجڻ جي اميد آهي، ۽ ٻه pH حدون اوورليپ ٿين ٿيون. هن حقيقت جي تصديق تجربن ذريعي ڪئي وئي، جيئن شڪل 6d ۾ ڏيکاريل آهي. جيئن ته B. subtilis جي واڌ لاءِ بهترين pH 7-9 آهي (شڪل 5b) ۽ CoA اينزائم جي سرگرمي لاءِ بهترين pH 8-9.2 آهي، تنهن ڪري CaCO3 جي وڌ ۾ وڌ ورن جي پيداوار 8-9 جي pH رينج ۾ هجڻ جي اميد آهي، جيڪا شڪل 6d پاران تصديق ڪئي وئي آهي (يعني، بهترين ورن جي pH 9 آهي). شڪل 6e ۾ ڏيکاريل نتيجا ظاهر ڪن ٿا ته ڪيلشيم سورس محلول ۽ بيڪٽيريا محلول جو بهترين تناسب ايسٽيٽ ۽ فارميٽ محلول ٻنهي لاءِ 1 آهي. مقابلي لاءِ، مختلف فارموليشنز (يعني، AA، AS، FA، ۽ FS) جي ڪارڪردگي جو جائزو مختلف حالتن ۾ وڌ ۾ وڌ CaCO3 پيداوار جي بنياد تي ڪيو ويو (يعني، ڪلشيم سورس ڪنسنٽريشن، علاج جو وقت، OD، ڪلشيم سورس کان بيڪٽيريا محلول تناسب، ۽ شروعاتي pH). مطالعي ڪيل فارموليشنز ۾، فارموليشن FS ۾ سڀ کان وڌيڪ CaCO3 پيداوار هئي، جيڪا فارموليشن AA (شڪل 6f) جي لڳ ڀڳ ٽي ڀيرا هئي. ٻنهي ڪيلشيم ذريعن لاءِ چار بيڪٽيريا کان آزاد ڪنٽرول تجربا ڪيا ويا ۽ 30 ڏينهن کان پوءِ ڪو به CaCO3 ورن نه ڏٺو ويو.
سڀني فارموليشنن جي آپٽيڪل مائڪروسڪوپي تصويرن مان ظاهر ٿيو ته ويٽرائٽ مکيه مرحلو هو جنهن ۾ ڪيلشيم ڪاربونيٽ ٺهيو (شڪل 7). ويٽرائٽ ڪرسٽل شڪل ۾ گول هئا69,70,71. اهو معلوم ٿيو ته ڪيلشيم ڪاربونيٽ بيڪٽيريا سيلز تي جمع ٿيو ڇاڪاڻ ته بيڪٽيريا سيلز جي مٿاڇري منفي طور تي چارج ٿيل هئي ۽ ڊويلنٽ ڪيشنز لاءِ جذب ڪندڙ طور ڪم ڪري سگهي ٿي. هن مطالعي ۾ فارموليشن FS کي مثال طور وٺندي، 24 ڪلاڪن کان پوءِ، ڪجهه بيڪٽيريا سيلز تي ڪيلشيم ڪاربونيٽ ٺهڻ شروع ٿيو (شڪل 7a)، ۽ 48 ڪلاڪن کان پوءِ، ڪيلشيم ڪاربونيٽ سان ڍڪيل بيڪٽيريا سيلز جو تعداد تمام گهڻو وڌي ويو. ان کان علاوه، جيئن شڪل 7b ۾ ڏيکاريل آهي، ويٽرائٽ ذرات کي پڻ ڳولي سگهجي ٿو. آخرڪار، 72 ڪلاڪن کان پوءِ، بيڪٽيريا جو هڪ وڏو تعداد ويٽرائٽ ڪرسٽلز سان ڳنڍيل نظر آيو، ۽ ويٽرائٽ ذرڙن جو تعداد تمام گهڻو وڌي ويو (شڪل 7c).
وقت سان گڏ FS ڪمپوزيشن ۾ CaCO3 جي ورڇ جو آپٽيڪل مائڪروسڪوپي مشاهدو: (a) 24، (b) 48 ۽ (c) 72 ڪلاڪ.
پريپيسيٽيٽيڊ مرحلي جي مورفولوجي جي وڌيڪ جاچ ڪرڻ لاءِ، پائوڊرن جا ايڪس ري ڊفرڪشن (XRD) ۽ SEM تجزيا ڪيا ويا. XRD اسپيڪٽرا (شڪل 8a) ۽ SEM مائڪروگرافس (شڪل 8b، c) ويٽرائٽ ڪرسٽل جي موجودگي جي تصديق ڪئي، ڇاڪاڻ ته انهن ۾ ليٽس جهڙي شڪل هئي ۽ ويٽرائٽ چوٽي ۽ پريپيسيٽيٽ چوٽي جي وچ ۾ هڪ خط و ڪتابت ڏٺو ويو.
(الف) ٺهيل CaCO3 ۽ ويٽرائٽ جي ايڪس ري ڊفرڪشن اسپيڪٽرا جو مقابلو. ويٽرائٽ جا SEM مائڪروگراف (ب) 1 kHz ۽ (ج) 5.27 kHz ميگنيفڪيشن تي، ترتيب وار.
ونڊ سرنگ جي تجربن جا نتيجا شڪل 9a، b ۾ ڏيکاريا ويا آهن. شڪل 9a مان ڏسي سگهجي ٿو ته علاج نه ڪيل ريتي جي حد جي ڪٽائي جي رفتار (TDV) تقريباً 4.32 m/s آهي. 1 l/m² جي درخواست جي شرح تي (شڪل 9a)، FA، FS، AA ۽ UMC حصن لاءِ مٽي جي نقصان جي شرح جي لائنن جي ڍلون تقريبن غير علاج ٿيل ڍلون جي برابر آهن. اهو ظاهر ڪري ٿو ته هن درخواست جي شرح تي علاج غير موثر آهي ۽ جيئن ئي هوا جي رفتار TDV کان وڌي ٿي، پتلي مٽي جي ڪرسٽ غائب ٿي ويندي آهي ۽ ڍلون جي ڪٽائي جي شرح غير علاج ٿيل ڍلون جي برابر آهي. AS حصي جي ڪٽائي جي ڍلون پڻ ٻين حصن جي ڀيٽ ۾ گهٽ آهي جن ۾ گهٽ ابسسيس (يعني TDV) آهن (شڪل 9a). شڪل 9b ۾ تير ظاهر ڪن ٿا ته 25 m/s جي وڌ ۾ وڌ هوا جي رفتار تي، علاج ٿيل ڍلون ۾ 2 ۽ 3 l/m² جي درخواست جي شرح تي ڪو به ڪٽائي نه ٿي. ٻين لفظن ۾، FS، FA، AS ۽ UMC لاءِ، ڍيرا وڌ ۾ وڌ هوا جي رفتار (يعني 25 m/s) جي ڀيٽ ۾ 2 ۽ 3 l/m² جي درخواست جي شرح تي CaCO³ جمع ٿيڻ جي ڪري ٿيندڙ هوا جي ڪٽائي لاءِ وڌيڪ مزاحمتي هئا. اهڙيءَ طرح، انهن تجربن ۾ حاصل ڪيل 25 m/s جي TDV قدر شڪل 9b ۾ ڏيکاريل درخواست جي شرحن لاءِ هيٺين حد آهي، سواءِ AA جي صورت ۾، جتي TDV وڌ ۾ وڌ ونڊ سرنگ جي رفتار جي برابر آهي.
هوا جي خرابي جو امتحان (الف) وزن گھٽائڻ بمقابله هوا جي رفتار (اپليڪيشن جي شرح 1 l/m2)، (ب) حد جي ڇڪڻ جي رفتار بمقابله ايپليڪيشن جي شرح ۽ فارموليشن (ڪيلشيم ايسٽيٽ لاءِ CA، ڪيلشيم فارميٽ لاءِ CF).
شڪل 10 ريتي جي بمباري جي ٽيسٽ کان پوءِ مختلف فارموليشنن ۽ استعمال جي شرح سان علاج ڪيل ريتي جي ٽڪرين جي مٿاڇري جي ڪٽائي ڏيکاري ٿي ۽ مقداري نتيجا شڪل 11 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. علاج نه ٿيل ڪيس نه ڏيکاريو ويو آهي ڇاڪاڻ ته ان ۾ ڪا مزاحمت نه هئي ۽ ريتي جي بمباري جي ٽيسٽ دوران مڪمل طور تي ختم ٿي ويو (ڪل ماس نقصان). شڪل 11 مان اهو واضح آهي ته بايو ڪمپوزيشن AA سان علاج ڪيل نموني 2 l/m2 جي درخواست جي شرح تي پنهنجي وزن جو 83.5٪ وڃائي ڇڏيو جڏهن ته ٻين سڀني نمونن ريتي جي بمباري جي عمل دوران 30٪ کان گهٽ ڪٽائي ڏيکاري. جڏهن درخواست جي شرح 3 l/m2 تائين وڌائي وئي، سڀني علاج ٿيل نمونن پنهنجي وزن جو 25٪ کان گهٽ وڃائي ڇڏيو. ٻنهي درخواست جي شرحن تي، مرڪب FS ريتي جي بمباري جي بهترين مزاحمت ڏيکاري. FS ۽ AA علاج ٿيل نمونن ۾ وڌ ۾ وڌ ۽ گھٽ ۾ گھٽ بمباري جي مزاحمت کي انهن جي وڌ ۾ وڌ ۽ گھٽ ۾ گھٽ CaCO3 ورن (شڪل 6f) سان منسوب ڪري سگهجي ٿو.
2 ۽ 3 l/m2 جي وهڪري جي شرح سان مختلف ساختن جي ريتي جي ٽڪرين تي بمباري جا نتيجا (تير هوا جي هدايت کي ظاهر ڪن ٿا، ڪراس ڊرائنگ جي جهاز تي عمودي هوا جي هدايت کي ظاهر ڪن ٿا).
جيئن شڪل 12 ۾ ڏيکاريل آهي، سڀني فارمولن جي ڪيلشيم ڪاربونيٽ جو مقدار وڌي ويو جيئن درخواست جي شرح 1 L/m² کان 3 L/m² ٿي وئي. ان کان علاوه، سڀني درخواست جي شرحن تي، سڀ کان وڌيڪ ڪيلشيم ڪاربونيٽ مواد سان فارمولا FS هو، ان کان پوءِ FA ۽ UMC. اهو مشورو ڏئي ٿو ته انهن فارمولن ۾ مٿاڇري جي مزاحمت وڌيڪ ٿي سگهي ٿي.
شڪل 13a پرميٽر ٽيسٽ ذريعي ماپيل غير علاج ٿيل، ڪنٽرول ۽ علاج ٿيل مٽي جي نمونن جي مٿاڇري جي مزاحمت ۾ تبديلي ڏيکاري ٿي. هن شڪل مان، اهو واضح آهي ته UMC، AS، FA ۽ FS فارموليشن جي مٿاڇري جي مزاحمت درخواست جي شرح ۾ واڌ سان خاص طور تي وڌي وئي. جڏهن ته، AA فارموليشن ۾ مٿاڇري جي طاقت ۾ اضافو نسبتا ننڍڙو هو. جيئن ته شڪل ۾ ڏيکاريل آهي، غير يوريا-ڊيگريڊ ٿيل MICP جي FA ۽ FS فارموليشن ۾ يوريا-ڊيگريڊ ٿيل MICP جي مقابلي ۾ بهتر مٿاڇري جي پارگميتا آهي. شڪل 13b مٽي جي مٿاڇري جي مزاحمت سان TDV ۾ تبديلي ڏيکاري ٿي. هن شڪل مان، اهو واضح طور تي واضح آهي ته 100 kPa کان وڌيڪ مٿاڇري جي مزاحمت سان ٽڪرين لاءِ، حد اسٽرپنگ جي رفتار 25 m/s کان وڌيڪ هوندي. جيئن ته ان سيٽو مٿاڇري جي مزاحمت کي پرميٽر ذريعي آساني سان ماپي سگهجي ٿو، هي علم ونڊ سرنگ ٽيسٽنگ جي غير موجودگي ۾ TDV جو اندازو لڳائڻ ۾ مدد ڪري سگهي ٿو، انهي ڪري فيلڊ ايپليڪيشنن لاءِ معيار ڪنٽرول اشاري طور ڪم ڪري ٿو.
SEM جا نتيجا شڪل 14 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. شڪل 14a-b غير علاج ٿيل مٽي نموني جا وڌايل ذرڙا ڏيکارين ٿا، جيڪو واضح طور تي ظاهر ڪري ٿو ته اهو هڪجهڙائي وارو آهي ۽ ان ۾ ڪو به قدرتي بانڊنگ يا سيمينٽيشن ناهي. شڪل 14c يوريا-ڊيگريڊڊ MICP سان علاج ڪيل ڪنٽرول نموني جو SEM مائڪروگراف ڏيکاري ٿو. هي تصوير CaCO3 پريپيسيٽس جي موجودگي کي ڪيلسائيٽ پوليمورفس جي طور تي ڏيکاري ٿي. جيئن شڪل 14d-o ۾ ڏيکاريل آهي، پريپيسيٽيٽ ٿيل CaCO3 ذرات کي گڏ ڪري ٿو؛ گول ويٽرائٽ ڪرسٽل کي SEM مائڪروگرافس ۾ پڻ سڃاڻي سگهجي ٿو. هن مطالعي ۽ پوئين مطالعي جا نتيجا ظاهر ڪن ٿا ته ويٽرائٽ پوليمورفس جي طور تي ٺهيل CaCO3 بانڊ پڻ مناسب ميڪيڪل طاقت فراهم ڪري سگهن ٿا؛ اسان جا نتيجا ڏيکارين ٿا ته مٿاڇري جي مزاحمت 350 kPa تائين وڌي ٿي ۽ حد جي علحدگي جي رفتار 4.32 کان 25 m/s کان وڌيڪ ٿي وڃي ٿي. هي نتيجو پوئين مطالعي جي نتيجن سان مطابقت رکي ٿو ته MICP-پريسيپيٽيڊ CaCO3 جو ميٽرڪس ويٽرائٽ آهي، جنهن ۾ مناسب ميڪيڪل طاقت ۽ هوا جي ڪٽاؤ جي مزاحمت 13,40 آهي ۽ فيلڊ ماحولياتي حالتن جي 180 ڏينهن جي نمائش کان پوءِ به مناسب هوا جي ڪٽاؤ جي مزاحمت برقرار رکي سگهي ٿي13.
(a، b) علاج نه ڪيل مٽي جا SEM مائڪروگراف، (c) MICP يوريا ڊيگريڊيشن ڪنٽرول، (df) AA- علاج ٿيل نمونا، (gi) AS- علاج ٿيل نمونا، (jl) FA- علاج ٿيل نمونا، ۽ (mo) FS- علاج ٿيل نمونا 3 L/m2 جي درخواست جي شرح تي مختلف واڌارن تي.
شڪل 14d-f ڏيکاري ٿي ته AA مرکبات سان علاج ڪرڻ کان پوءِ، ڪلسيم ڪاربونيٽ مٿاڇري تي ۽ ريتي جي داڻين جي وچ ۾ جمع ٿي ويو، جڏهن ته ڪجهه غير ڍڪيل ريتي جي داڻين کي پڻ ڏٺو ويو. AS اجزاء لاءِ، جيتوڻيڪ CaCO3 جي ٺهيل مقدار ۾ خاص طور تي اضافو نه ٿيو (شڪل 6f)، CaCO3 جي ڪري ريتي جي داڻين جي وچ ۾ رابطن جي مقدار AA مرکبات جي مقابلي ۾ خاص طور تي وڌي وئي (شڪل 14g-i).
شڪل 14j-l ۽ 14m-o مان اهو واضح آهي ته ڪيلشيم فارميٽ جو ڪلسيم ذريعو طور استعمال AS مرڪب جي مقابلي ۾ CaCO3 ورن ۾ وڌيڪ واڌ جو سبب بڻجندو آهي، جيڪو شڪل 6f ۾ ڪيلشيم ميٽر جي ماپن سان مطابقت رکي ٿو. هي اضافي CaCO3 بنيادي طور تي ريتي جي ذرڙن تي جمع ٿيل نظر اچي ٿو ۽ ضروري طور تي رابطي جي معيار کي بهتر نٿو بڻائي. هي اڳ ۾ مشاهدو ڪيل رويي جي تصديق ڪري ٿو: CaCO3 ورن جي مقدار ۾ فرق جي باوجود (شڪل 6f)، ٽي فارموليشن (AS، FA ۽ FS) اينٽي-ايولين (واء) ڪارڪردگي (شڪل 11) ۽ مٿاڇري جي مزاحمت (شڪل 13a) جي لحاظ کان خاص طور تي مختلف نه آهن.
CaCO3 ڪوٽيڊ بيڪٽيريا سيلز ۽ پرپيسيٽيٽيڊ ڪرسٽل تي بيڪٽيريا امپرنٽ کي بهتر طور تي ڏسڻ لاءِ، هاءِ ميگنيفڪيشن SEM مائڪروگرافس ورتا ويا ۽ نتيجا شڪل 15 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. جيئن ڏيکاريل آهي، ڪيلشيم ڪاربونيٽ بيڪٽيريا سيلز تي پرپيسيٽيٽ ٿئي ٿو ۽ اتي ورن لاءِ گهربل نيوڪلئي فراهم ڪري ٿو. شڪل CaCO3 پاران پيدا ٿيندڙ فعال ۽ غير فعال رابطن کي پڻ ڏيکاري ٿي. اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته غير فعال رابطن ۾ ڪو به اضافو ضروري طور تي ميڪيڪل رويي ۾ وڌيڪ بهتري جو سبب نه بڻجندو آهي. تنهن ڪري، CaCO3 ورن وڌائڻ ضروري طور تي وڌيڪ ميڪيڪل طاقت جو سبب نه بڻجندو آهي ۽ ورن جو نمونو هڪ اهم ڪردار ادا ڪري ٿو. هن نقطي جو مطالعو Terzis ۽ Laloui72 ۽ Soghi ۽ Al-Kabani45,73 جي ڪمن ۾ پڻ ڪيو ويو آهي. ورن جي نموني ۽ ميڪيڪل طاقت جي وچ ۾ تعلق کي وڌيڪ ڳولڻ لاءِ، µCT اميجنگ استعمال ڪندي MICP مطالعي جي سفارش ڪئي وئي آهي، جيڪو هن مطالعي جي دائري کان ٻاهر آهي (يعني، امونيا کان پاڪ MICP لاءِ ڪلسيم ذريعن ۽ بيڪٽيريا جي مختلف ميلاپن کي متعارف ڪرائڻ).
CaCO3 (a) AS ساخت ۽ (b) FS ساخت سان علاج ڪيل نمونن ۾ فعال ۽ غير فعال بانڊ پيدا ڪيا ۽ تلچھٽ تي بيڪٽيريا سيلز جو نشان ڇڏيو.
جيئن شڪل 14j-o ۽ 15b ۾ ڏيکاريل آهي، هڪ CaCO فلم آهي (EDX تجزيي جي مطابق، فلم ۾ هر عنصر جي فيصد ساخت ڪاربن 11٪، آڪسيجن 46.62٪ ۽ ڪلسيم 42.39٪ آهي، جيڪا شڪل 16 ۾ CaCO جي فيصد جي تمام ويجهو آهي). هي فلم ويٽرائٽ ڪرسٽل ۽ مٽي جي ذرڙن کي ڍڪيندي آهي، جيڪا مٽي-سيڊيمينٽ سسٽم جي سالميت کي برقرار رکڻ ۾ مدد ڪندي آهي. هن فلم جي موجودگي صرف فارميٽ تي ٻڌل فارموليشن سان علاج ڪيل نمونن ۾ ڏٺي وئي.
جدول 2 اڳئين مطالعي ۽ هن مطالعي ۾ يوريا-ڊيگريڊنگ ۽ غير يوريا-ڊيگريڊنگ MICP رستن سان علاج ڪيل مٽي جي مٿاڇري جي طاقت، حد کان الڳ ٿيڻ جي رفتار، ۽ بايو انڊيوسڊ CaCO3 مواد جو مقابلو ڪري ٿو. MICP-ٽريٽ ٿيل ٽنگ جي نمونن جي هوا جي ڪٽائي جي مزاحمت تي مطالعي محدود آهن. مينگ ۽ ٻين ليف بلور استعمال ڪندي MICP-ٽريٽ ٿيل يوريا-ڊيگريڊنگ ٽنگ جي نمونن جي هوا جي ڪٽائي جي مزاحمت جي جاچ ڪئي، 13 جڏهن ته هن مطالعي ۾، غير يوريا-ڊيگريڊنگ ٽنگ جي نمونن (انهي سان گڏ يوريا-ڊيگريڊنگ ڪنٽرول) کي ونڊ سرنگ ۾ آزمايو ويو ۽ بيڪٽيريا ۽ مادن جي چار مختلف ميلاپ سان علاج ڪيو ويو.
جيئن ڏسي سگهجي ٿو، ڪجهه پوئين مطالعي ۾ 4 L/m213,41,74 کان وڌيڪ استعمال جي شرح تي غور ڪيو ويو آهي. اهو قابل ذڪر آهي ته پاڻي جي فراهمي، نقل و حمل ۽ پاڻي جي وڏي مقدار جي استعمال سان لاڳاپيل خرچن جي ڪري اقتصادي نقطي نظر کان اعلي استعمال جي شرح آساني سان لاڳو نه ٿي سگهي ٿي. گهٽ استعمال جي شرح جهڙوڪ 1.62-2 L/m2 پڻ 190 kPa تائين جي سٺي سطح جي طاقت ۽ 25 m/s کان وڌيڪ TDV حاصل ڪئي. موجوده مطالعي ۾، فارميٽ تي ٻڌل MICP سان علاج ڪيل ٽلون بغير يوريا جي خرابي جي اعلي سطحي طاقت حاصل ڪيون جيڪي يوريا جي خرابي جي رستي سان حاصل ڪيل ايپليڪيشن جي شرحن جي ساڳئي حد ۾ مقابلي لائق هيون (يعني، فارميٽ تي ٻڌل MICP سان علاج ڪيل نمونا بغير يوريا جي خرابي جي پڻ ساڳئي حد تائين سطح جي طاقت جي قدر حاصل ڪرڻ جي قابل هئا جيئن مينگ ۽ ٻين، 13، شڪل 13a پاران رپورٽ ڪئي وئي هئي). اهو پڻ ڏسي سگهجي ٿو ته 2 L/m2 جي درخواست جي شرح تي، 25 m/s جي هوا جي رفتار تي هوا جي ڪٽائي کي گهٽائڻ لاءِ ڪيلشيم ڪاربونيٽ جي پيداوار فارميٽ تي ٻڌل MICP لاءِ يوريا جي کوٽائي کان سواءِ 2.25٪ هئي، جيڪا ڪنٽرول MICP سان علاج ڪيل ٽلين جي مقابلي ۾ CaCO3 (يعني 2.41٪) جي تمام ويجهو آهي، ساڳئي درخواست جي شرح ۽ ساڳئي هوا جي رفتار (25 m/s) تي يوريا جي کوٽائي سان.
تنهن ڪري، هن جدول مان اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته يوريا جي خرابي جو رستو ۽ يوريا کان پاڪ خرابي جو رستو ٻئي مٿاڇري جي مزاحمت ۽ TDV جي لحاظ کان ڪافي قابل قبول ڪارڪردگي فراهم ڪري سگهن ٿا. مکيه فرق اهو آهي ته يوريا کان پاڪ خرابي جي رستي ۾ امونيا شامل ناهي ۽ ان ڪري ان جو ماحولياتي اثر گهٽ آهي. ان کان علاوه، هن مطالعي ۾ تجويز ڪيل يوريا جي خرابي کان سواءِ فارميٽ تي ٻڌل MICP طريقو يوريا جي خرابي کان سواءِ ايسٽيٽ تي ٻڌل MICP طريقي کان بهتر ڪارڪردگي ڏيکاري ٿو. جيتوڻيڪ محبي ۽ ٻين يوريا جي خرابي کان سواءِ ايسٽيٽ تي ٻڌل MICP طريقي جو مطالعو ڪيو، انهن جي مطالعي ۾ فليٽ سطحن تي نمونا شامل هئا9. ٽل جي نمونن جي چوڌاري ايڊي ٺهڻ ۽ نتيجي ۾ ٿيندڙ شيئر جي ڪري ٿيندڙ ڪٽڻ جي اعلي درجي جي ڪري، جنهن جي نتيجي ۾ گهٽ TDV ٿئي ٿو، ٽل جي نمونن جو هوا جو ڪٽڻ ساڳئي رفتار تي فليٽ سطحن جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ واضح هجڻ جي اميد آهي.