nature.com ஐப் பார்வையிட்டதற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவி பதிப்பில் குறைந்த CSS ஆதரவு உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்திற்கு, சமீபத்திய உலாவி பதிப்பைப் பயன்படுத்துமாறு நாங்கள் பரிந்துரைக்கிறோம் (அல்லது Internet Explorer இல் இணக்கத்தன்மை பயன்முறையை முடக்கவும்). கூடுதலாக, தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்ய, இந்த தளம் ஸ்டைல்கள் அல்லது ஜாவாஸ்கிரிப்டை சேர்க்காது.
விவசாயம், மனித ஆரோக்கியம், போக்குவரத்து வலையமைப்புகள் மற்றும் உள்கட்டமைப்பு ஆகியவற்றில் ஏற்படும் அழிவுகரமான தாக்கத்தால், தூசி புயல்கள் உலகெங்கிலும் உள்ள பல நாடுகளுக்கு கடுமையான அச்சுறுத்தலை ஏற்படுத்துகின்றன. இதன் விளைவாக, காற்று அரிப்பு உலகளாவிய பிரச்சனையாகக் கருதப்படுகிறது. காற்று அரிப்பைத் தடுப்பதற்கான சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த அணுகுமுறைகளில் ஒன்று நுண்ணுயிர் தூண்டப்பட்ட கார்பனேட் மழைப்பொழிவு (MICP) பயன்பாடு ஆகும். இருப்பினும், அம்மோனியா போன்ற யூரியா-சிதைவை அடிப்படையாகக் கொண்ட MICP இன் துணை தயாரிப்புகள், அதிக அளவில் உற்பத்தி செய்யப்படும்போது சிறந்தவை அல்ல. இந்த ஆய்வு யூரியாவை உற்பத்தி செய்யாமல் MICP இன் சிதைவுக்கு கால்சியம் ஃபார்மேட் பாக்டீரியாவின் இரண்டு சூத்திரங்களை முன்வைக்கிறது மற்றும் அம்மோனியா உற்பத்தி செய்யாத கால்சியம் அசிடேட் பாக்டீரியாவின் இரண்டு சூத்திரங்களுடன் அவற்றின் செயல்திறனை விரிவாக ஒப்பிடுகிறது. கருதப்படும் பாக்டீரியாக்கள் பேசிலஸ் சப்டிலிஸ் மற்றும் பேசிலஸ் அமிலோலிக்ஃபேசியன்ஸ் ஆகும். முதலில், CaCO3 உருவாவதைக் கட்டுப்படுத்தும் காரணிகளின் உகந்த மதிப்புகள் தீர்மானிக்கப்பட்டன. உகந்த சூத்திரங்களுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மணல் மேடு மாதிரிகளில் காற்று சுரங்கப்பாதை சோதனைகள் நடத்தப்பட்டன, மேலும் காற்று அரிப்பு எதிர்ப்பு, அகற்றும் வரம்பு வேகம் மற்றும் மணல் குண்டுவீச்சு எதிர்ப்பு ஆகியவை அளவிடப்பட்டன. கால்சியம் கார்பனேட் (CaCO3) அலோமார்ஃப்கள் ஆப்டிகல் மைக்ரோஸ்கோபி, ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி (SEM) மற்றும் எக்ஸ்-ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் பகுப்பாய்வு ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி மதிப்பீடு செய்யப்பட்டன. கால்சியம் கார்பனேட் உருவாக்கத்தின் அடிப்படையில் அசிடேட் அடிப்படையிலான சூத்திரங்களை விட கால்சியம் ஃபார்மேட் அடிப்படையிலான சூத்திரங்கள் கணிசமாக சிறப்பாக செயல்பட்டன. கூடுதலாக, பி. சப்டிலிஸ் பி. அமிலோலிக்ஃபேசியன்களை விட அதிக கால்சியம் கார்பனேட்டை உற்பத்தி செய்தது. படிவு காரணமாக ஏற்படும் கால்சியம் கார்பனேட்டில் செயலில் மற்றும் செயலற்ற பாக்டீரியாக்களின் பிணைப்பு மற்றும் பதிவை SEM மைக்ரோகிராஃப்கள் தெளிவாகக் காட்டின. அனைத்து சூத்திரங்களும் காற்று அரிப்பைக் கணிசமாகக் குறைத்தன.
தென்மேற்கு அமெரிக்கா, மேற்கு சீனா, சஹாரா ஆப்பிரிக்கா மற்றும் மத்திய கிழக்கின் பெரும்பகுதி போன்ற வறண்ட மற்றும் அரை வறண்ட பகுதிகள் எதிர்கொள்ளும் ஒரு பெரிய பிரச்சனையாக காற்று அரிப்பு நீண்ட காலமாக அங்கீகரிக்கப்பட்டுள்ளது1. வறண்ட மற்றும் அதிக வறண்ட காலநிலைகளில் குறைந்த மழைப்பொழிவு இந்த பகுதிகளின் பெரும்பகுதியை பாலைவனங்கள், மணல் மேடுகள் மற்றும் பயிரிடப்படாத நிலங்களாக மாற்றியுள்ளது. தொடர்ச்சியான காற்று அரிப்பு போக்குவரத்து வலையமைப்புகள், விவசாய நிலங்கள் மற்றும் தொழில்துறை நிலங்கள் போன்ற உள்கட்டமைப்புகளுக்கு சுற்றுச்சூழல் அச்சுறுத்தல்களை ஏற்படுத்துகிறது, இது இந்த பகுதிகளில் மோசமான வாழ்க்கை நிலைமைகள் மற்றும் நகர்ப்புற வளர்ச்சிக்கான அதிக செலவுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது2,3,4. முக்கியமாக, காற்று அரிப்பு அது நிகழும் இடத்தை மட்டும் பாதிக்காது, ஆனால் தொலைதூர சமூகங்களில் சுகாதார மற்றும் பொருளாதார சிக்கல்களையும் ஏற்படுத்துகிறது5,6.
காற்று அரிப்பு கட்டுப்பாடு உலகளாவிய பிரச்சனையாகவே உள்ளது. காற்று அரிப்பைக் கட்டுப்படுத்த பல்வேறு மண் நிலைப்படுத்தல் முறைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த முறைகளில் நீர் பயன்பாடு7, எண்ணெய் தழைக்கூளம்8, பயோபாலிமர்கள்5, நுண்ணுயிர் தூண்டப்பட்ட கார்பனேட் மழைப்பொழிவு (MICP)9,10,11,12 மற்றும் நொதி தூண்டப்பட்ட கார்பனேட் மழைப்பொழிவு (EICP)1 ஆகியவை அடங்கும். மண் ஈரமாக்குதல் என்பது வயலில் தூசி அடக்குவதற்கான ஒரு நிலையான முறையாகும். இருப்பினும், அதன் விரைவான ஆவியாதல் வறண்ட மற்றும் அரை வறண்ட பகுதிகளில் இந்த முறையை மட்டுப்படுத்தப்பட்ட செயல்திறன் கொண்டதாக ஆக்குகிறது1. எண்ணெய் தழைக்கூளம் சேர்மங்களைப் பயன்படுத்துவது மணல் ஒட்டும் தன்மை மற்றும் துகள்களுக்கு இடையேயான உராய்வை அதிகரிக்கிறது. அவற்றின் ஒருங்கிணைந்த பண்பு மணல் தானியங்களை ஒன்றாக பிணைக்கிறது; இருப்பினும், எண்ணெய் தழைக்கூளம் மற்ற சிக்கல்களையும் ஏற்படுத்துகிறது; அவற்றின் அடர் நிறம் வெப்ப உறிஞ்சுதலை அதிகரிக்கிறது மற்றும் தாவரங்கள் மற்றும் நுண்ணுயிரிகளின் மரணத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. அவற்றின் வாசனை மற்றும் புகை சுவாசப் பிரச்சினைகளை ஏற்படுத்தும், மேலும் குறிப்பாக, அவற்றின் அதிக விலை மற்றொரு தடையாகும். காற்று அரிப்பைத் தணிப்பதற்கான சமீபத்தில் முன்மொழியப்பட்ட சூழல் நட்பு முறைகளில் பயோபாலிமர்களும் ஒன்றாகும்; அவை தாவரங்கள், விலங்குகள் மற்றும் பாக்டீரியா போன்ற இயற்கை மூலங்களிலிருந்து பிரித்தெடுக்கப்படுகின்றன. பொறியியல் பயன்பாடுகளில் சாந்தன் கம், குவார் கம், சிட்டோசன் மற்றும் ஜெல்லன் கம் ஆகியவை பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் பயோபாலிமர்கள் 5. இருப்பினும், நீரில் கரையக்கூடிய பயோபாலிமர்கள் தண்ணீருக்கு வெளிப்படும் போது வலிமையை இழந்து மண்ணிலிருந்து வெளியேறக்கூடும் 13,14. செப்பனிடப்படாத சாலைகள், டெய்லிங் குளங்கள் மற்றும் கட்டுமான தளங்கள் உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு EICP ஒரு பயனுள்ள தூசி அடக்கும் முறையாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது. அதன் முடிவுகள் ஊக்கமளிப்பதாக இருந்தாலும், செலவு மற்றும் அணுக்கரு தளங்களின் பற்றாக்குறை (இது CaCO3 படிகங்களின் உருவாக்கம் மற்றும் மழைப்பொழிவை துரிதப்படுத்துகிறது 15,16) போன்ற சில சாத்தியமான குறைபாடுகளைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்.
MICP முதன்முதலில் 19 ஆம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதியில் முர்ரே மற்றும் இர்வின் (1890) மற்றும் ஸ்டெய்ன்மேன் (1901) ஆகியோரால் கடல் நுண்ணுயிரிகளால் யூரியா சிதைவு பற்றிய ஆய்வில் விவரிக்கப்பட்டது. MICP என்பது பல்வேறு நுண்ணுயிர் செயல்பாடுகள் மற்றும் வேதியியல் செயல்முறைகளை உள்ளடக்கிய இயற்கையாக நிகழும் உயிரியல் செயல்முறையாகும், இதில் கால்சியம் கார்பனேட் சுற்றுச்சூழலில் கால்சியம் அயனிகளுடன் நுண்ணுயிர் வளர்சிதை மாற்றங்களிலிருந்து கார்பனேட் அயனிகளின் எதிர்வினையால் வீழ்படிவாக்கப்படுகிறது18,19. யூரியாவை சிதைக்கும் நைட்ரஜன் சுழற்சியை (யூரியாவை சிதைக்கும் MICP) உள்ளடக்கிய MICP என்பது நுண்ணுயிர் தூண்டப்பட்ட கார்பனேட் வீழ்படிவாக்கத்தின் மிகவும் பொதுவான வகையாகும், இதில் பாக்டீரியாவால் உற்பத்தி செய்யப்படும் யூரியாஸ் யூரியாவின் நீராற்பகுப்பை பின்வருமாறு வினையூக்குகிறது20,21,22,23,24,25,26,27:
கரிம உப்பு ஆக்ஸிஜனேற்றத்தின் கார்பன் சுழற்சியை (யூரியா சிதைவு வகை இல்லாத MICP) உள்ளடக்கிய MICP இல், ஹெட்டோரோட்ரோபிக் பாக்டீரியாக்கள் அசிடேட், லாக்டேட், சிட்ரேட், சக்ஸினேட், ஆக்சலேட், மாலேட் மற்றும் கிளைஆக்சிலேட் போன்ற கரிம உப்புகளை ஆற்றல் மூலங்களாகப் பயன்படுத்தி கார்பனேட் தாதுக்களை உற்பத்தி செய்கின்றன28. கார்பன் மூலமாக கால்சியம் லாக்டேட் மற்றும் கால்சியம் அயனிகள் முன்னிலையில், கால்சியம் கார்பனேட் உருவாக்கத்தின் வேதியியல் எதிர்வினை சமன்பாடு (5) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.
MICP செயல்பாட்டில், பாக்டீரியா செல்கள் கால்சியம் கார்பனேட்டின் வீழ்படிவுக்கு மிகவும் முக்கியமான அணுக்கரு தளங்களை வழங்குகின்றன; பாக்டீரியா செல் மேற்பரப்பு எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்டுள்ளது மற்றும் கால்சியம் அயனிகள் போன்ற டைவலன்ட் கேஷன்களுக்கு ஒரு உறிஞ்சியாக செயல்பட முடியும். கார்பனேட் அயனி செறிவு போதுமானதாக இருக்கும்போது, ​​கால்சியம் அயனிகளை பாக்டீரியா செல்களில் உறிஞ்சுவதன் மூலம், கால்சியம் கேஷன்கள் மற்றும் கார்பனேட் அயனிகள் வினைபுரிந்து பாக்டீரியா மேற்பரப்பில் கால்சியம் கார்பனேட் வீழ்படிவாக்கப்படுகிறது29,30. செயல்முறையை பின்வருமாறு சுருக்கமாகக் கூறலாம்31,32:
உயிரியாக உருவாக்கப்பட்ட கால்சியம் கார்பனேட் படிகங்களை மூன்று வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: கால்சைட், வாட்டரைட் மற்றும் அரகோனைட். அவற்றில், கால்சைட் மற்றும் வாட்டரைட் ஆகியவை பாக்டீரியாவால் தூண்டப்பட்ட கால்சியம் கார்பனேட் அலோமார்ஃப்கள்33,34. கால்சைட் மிகவும் வெப்ப இயக்கவியல் ரீதியாக நிலையான கால்சியம் கார்பனேட் அலோமார்ஃப்35. வாட்டரைட் மெட்டாஸ்டேபிள் என்று அறிவிக்கப்பட்டிருந்தாலும், அது இறுதியில் கால்சைட்டாக மாறுகிறது36,37. வாட்டரைட் இந்த படிகங்களில் மிகவும் அடர்த்தியானது. இது ஒரு அறுகோண படிகமாகும், இது அதன் பெரிய அளவு காரணமாக மற்ற கால்சியம் கார்பனேட் படிகங்களை விட சிறந்த துளை நிரப்பும் திறனைக் கொண்டுள்ளது38. யூரியா-சிதைந்த மற்றும் யூரியா-சிதைந்த MICP இரண்டும் வாட்டரைட்டின் வீழ்படிவுக்கு வழிவகுக்கும்13,39,40,41.
MICP காற்று அரிப்புக்கு ஆளாகக்கூடிய பிரச்சனைக்குரிய மண் மற்றும் மண்ணை நிலைப்படுத்துவதில் நம்பிக்கைக்குரிய ஆற்றலைக் காட்டினாலும்42,43,44,45,46,47,48, யூரியா நீராற்பகுப்பின் துணைப் பொருட்களில் ஒன்று அம்மோனியா ஆகும், இது வெளிப்பாட்டின் அளவைப் பொறுத்து லேசானது முதல் கடுமையான உடல்நலப் பிரச்சினைகளை ஏற்படுத்தும்49. இந்த பக்க விளைவு இந்த குறிப்பிட்ட தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதை சர்ச்சைக்குரியதாக ஆக்குகிறது, குறிப்பாக தூசி அடக்குதல் போன்ற பெரிய பகுதிகளுக்கு சிகிச்சையளிக்க வேண்டியிருக்கும் போது. கூடுதலாக, அதிக பயன்பாட்டு விகிதங்கள் மற்றும் பெரிய அளவுகளில் செயல்முறை மேற்கொள்ளப்படும்போது அம்மோனியாவின் வாசனை சகிக்க முடியாதது, இது அதன் நடைமுறை பொருந்தக்கூடிய தன்மையை பாதிக்கலாம். சமீபத்திய ஆய்வுகள் அம்மோனியம் அயனிகளை ஸ்ட்ருவைட் போன்ற பிற தயாரிப்புகளாக மாற்றுவதன் மூலம் குறைக்க முடியும் என்பதைக் காட்டினாலும், இந்த முறைகள் அம்மோனியம் அயனிகளை முழுமையாக அகற்றுவதில்லை50. எனவே, அம்மோனியம் அயனிகளை உருவாக்காத மாற்று தீர்வுகளை ஆராய வேண்டிய அவசியம் இன்னும் உள்ளது. MICP-க்கான யூரியா அல்லாத சிதைவு பாதைகளைப் பயன்படுத்துவது காற்று அரிப்பைக் குறைப்பதற்கான சூழலில் மோசமாக ஆராயப்பட்ட ஒரு சாத்தியமான தீர்வை வழங்கக்கூடும். ஃபட்டாஹி மற்றும் பலர். கால்சியம் அசிடேட் மற்றும் பேசிலஸ் மெகாடேரியம்41 ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி யூரியா இல்லாத MICP சிதைவை ஆராய்ந்தனர், அதே நேரத்தில் மொஹெப்பி மற்றும் பலர் கால்சியம் அசிடேட் மற்றும் பேசிலஸ் அமிலோலிக்ஃபேசியன்ஸ்9 ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தினர். இருப்பினும், அவர்களின் ஆய்வு மற்ற கால்சியம் மூலங்கள் மற்றும் காற்று அரிப்பு எதிர்ப்பை இறுதியில் மேம்படுத்தக்கூடிய ஹெட்டோரோட்ரோபிக் பாக்டீரியாக்களுடன் ஒப்பிடப்படவில்லை. காற்று அரிப்பைத் தணிப்பதில் யூரியா இல்லாத சிதைவு பாதைகளை யூரியா சிதைவு பாதைகளுடன் ஒப்பிடும் இலக்கியங்களின் பற்றாக்குறையும் உள்ளது.
கூடுதலாக, பெரும்பாலான காற்று அரிப்பு மற்றும் தூசி கட்டுப்பாட்டு ஆய்வுகள் தட்டையான மேற்பரப்புகளைக் கொண்ட மண் மாதிரிகளில் நடத்தப்பட்டுள்ளன.1,51,52,53 இருப்பினும், மலைகள் மற்றும் பள்ளங்களை விட தட்டையான மேற்பரப்புகள் இயற்கையில் குறைவாகவே காணப்படுகின்றன. இதனால்தான் பாலைவனப் பகுதிகளில் மணல் மேடுகள் மிகவும் பொதுவான நிலப்பரப்பு அம்சமாக உள்ளன.
மேற்கூறிய குறைபாடுகளைச் சமாளிக்க, இந்த ஆய்வு அம்மோனியாவை உற்பத்தி செய்யாத புதிய பாக்டீரியா முகவர்களை அறிமுகப்படுத்துவதை நோக்கமாகக் கொண்டது. இந்த நோக்கத்திற்காக, யூரியாவை சிதைக்காத MICP பாதைகளை நாங்கள் கருத்தில் கொண்டோம். இரண்டு கால்சியம் மூலங்களின் (கால்சியம் ஃபார்மேட் மற்றும் கால்சியம் அசிடேட்) செயல்திறன் ஆராயப்பட்டது. ஆசிரியர்களின் சிறந்த அறிவுக்கு எட்டியவரை, இரண்டு கால்சியம் மூல மற்றும் பாக்டீரியா சேர்க்கைகளைப் பயன்படுத்தி கார்பனேட் மழைப்பொழிவு (அதாவது கால்சியம் ஃபார்மேட்-பேசிலஸ் சப்டிலிஸ் மற்றும் கால்சியம் ஃபார்மேட்-பேசிலஸ் அமிலோலிக்ஃபேசியன்ஸ்) முந்தைய ஆய்வுகளில் ஆராயப்படவில்லை. இந்த பாக்டீரியாக்களின் தேர்வு, கால்சியம் ஃபார்மேட் மற்றும் கால்சியம் அசிடேட்டின் ஆக்சிஜனேற்றத்தை ஊக்குவித்து நுண்ணுயிர் கார்பனேட் மழைப்பொழிவை உருவாக்கும் நொதிகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது. pH, பாக்டீரியா வகைகள் மற்றும் கால்சியம் மூலங்கள் மற்றும் அவற்றின் செறிவுகள், பாக்டீரியாவின் விகிதம் மற்றும் கால்சியம் மூலக் கரைசல் மற்றும் குணப்படுத்தும் நேரம் போன்ற உகந்த காரணிகளைக் கண்டறிய ஒரு முழுமையான பரிசோதனை ஆய்வை நாங்கள் வடிவமைத்தோம். இறுதியாக, கால்சியம் கார்பனேட் மழைப்பொழிவு மூலம் காற்று அரிப்பை அடக்குவதில் இந்த பாக்டீரியா முகவர்களின் தொகுப்பின் செயல்திறன், மணல் திட்டுகளில் காற்று அரிப்பு அளவு, வாசல் முறிவு வேகம் மற்றும் காற்றின் தாக்குதலுக்கு எதிர்ப்பு ஆகியவற்றை தீர்மானிக்க தொடர்ச்சியான காற்று சுரங்கப்பாதை சோதனைகளை நடத்துவதன் மூலம் ஆராயப்பட்டது, மேலும் ஊடுருவல் அளவீடுகள் மற்றும் நுண் கட்டமைப்பு ஆய்வுகள் (எ.கா. எக்ஸ்-கதிர் மாறுபாடு (XRD) பகுப்பாய்வு மற்றும் ஸ்கேனிங் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி (SEM)) ஆகியவையும் செய்யப்பட்டன.
கால்சியம் கார்பனேட் உற்பத்திக்கு கால்சியம் அயனிகள் மற்றும் கார்பனேட் அயனிகள் தேவை. கால்சியம் குளோரைடு, கால்சியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் ஸ்கீம் பால் பவுடர் போன்ற பல்வேறு கால்சியம் மூலங்களிலிருந்து கால்சியம் அயனிகளைப் பெறலாம்54,55. யூரியா நீராற்பகுப்பு மற்றும் கரிமப் பொருட்களின் ஏரோபிக் அல்லது காற்றில்லா ஆக்சிஜனேற்றம் போன்ற பல்வேறு நுண்ணுயிர் முறைகள் மூலம் கார்பனேட் அயனிகளை உற்பத்தி செய்யலாம்56. இந்த ஆய்வில், ஃபார்மேட் மற்றும் அசிடேட்டின் ஆக்சிஜனேற்ற வினையிலிருந்து கார்பனேட் அயனிகள் பெறப்பட்டன. கூடுதலாக, ஃபார்மேட் மற்றும் அசிடேட்டின் கால்சியம் உப்புகளை தூய கால்சியம் கார்பனேட்டை உற்பத்தி செய்ய பயன்படுத்தினோம், இதனால் CO2 மற்றும் H2O மட்டுமே துணைப் பொருட்களாகப் பெறப்பட்டன. இந்த செயல்பாட்டில், ஒரே ஒரு பொருள் மட்டுமே கால்சியம் மூலமாகவும் கார்பனேட் மூலமாகவும் செயல்படுகிறது, மேலும் அம்மோனியா உற்பத்தி செய்யப்படுவதில்லை. இந்த பண்புகள் கால்சியம் மூலத்தையும் கார்பனேட் உற்பத்தி முறையை மிகவும் நம்பிக்கைக்குரியதாக ஆக்குகின்றன, இது நாங்கள் மிகவும் நம்பிக்கைக்குரியதாகக் கருதினோம்.
கால்சியம் ஃபார்மேட் மற்றும் கால்சியம் அசிடேட் ஆகியவற்றின் தொடர்புடைய எதிர்வினைகள் கால்சியம் கார்பனேட்டை உருவாக்கும் சூத்திரங்கள் (7)-(14) இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. கால்சியம் ஃபார்மேட் தண்ணீரில் கரைந்து ஃபார்மிக் அமிலம் அல்லது ஃபார்மேட்டை உருவாக்குகிறது என்பதை சூத்திரங்கள் (7)-(11) காட்டுகின்றன. இதனால் கரைசல் இலவச கால்சியம் மற்றும் ஹைட்ராக்சைடு அயனிகளின் மூலமாகும் (சூத்திரங்கள் 8 மற்றும் 9). ஃபார்மிக் அமிலத்தின் ஆக்சிஜனேற்றத்தின் விளைவாக, ஃபார்மிக் அமிலத்தில் உள்ள கார்பன் அணுக்கள் கார்பன் டை ஆக்சைடாக மாற்றப்படுகின்றன (சூத்திரம் 10). கால்சியம் கார்பனேட் இறுதியில் உருவாகிறது (சூத்திரங்கள் 11 மற்றும் 12).
இதேபோல், கால்சியம் கார்பனேட் கால்சியம் அசிடேட்டிலிருந்து (சமன்பாடுகள் 13–15) உருவாகிறது, ஆனால் ஃபார்மிக் அமிலத்திற்கு பதிலாக அசிட்டிக் அமிலம் அல்லது அசிடேட் உருவாகிறது.
நொதிகள் இல்லாமல், அறை வெப்பநிலையில் அசிடேட் மற்றும் ஃபார்மேட்டை ஆக்ஸிஜனேற்ற முடியாது. FDH (ஃபார்மேட் டீஹைட்ரஜனேஸ்) மற்றும் CoA (கோஎன்சைம் A) ஆகியவை ஃபார்மேட் மற்றும் அசிடேட்டின் ஆக்சிஜனேற்றத்தை வினையூக்கி கார்பன் டை ஆக்சைடை உருவாக்குகின்றன (சமச்சீர். 16, 17) 57, 58, 59. பல்வேறு பாக்டீரியாக்கள் இந்த நொதிகளை உற்பத்தி செய்யும் திறன் கொண்டவை, மேலும் ஹீட்டோரோட்ரோபிக் பாக்டீரியாக்கள், அதாவது பேசிலஸ் சப்டிலிஸ் (PTCC #1204 (பாரசீக வகை கலாச்சார சேகரிப்பு), NCIMB #13061 (பாக்டீரியா, ஈஸ்ட், பேஜ், பிளாஸ்மிடுகள், தாவர விதைகள் மற்றும் தாவர செல் திசு வளர்ப்புகளின் சர்வதேச சேகரிப்பு)) மற்றும் பேசிலஸ் அமிலோலிக்ஃபேசியன்ஸ் (PTCC #1732, NCIMB #12077) ஆகியவை இந்த ஆய்வில் பயன்படுத்தப்பட்டன. இந்த பாக்டீரியாக்கள் இறைச்சி பெப்டோன் (5 கிராம்/லி) மற்றும் இறைச்சி சாறு (3 கிராம்/லி) கொண்ட ஒரு ஊடகத்தில் வளர்க்கப்பட்டன, இது ஊட்டச்சத்து குழம்பு (NBR) (105443 மெர்க்) என்று அழைக்கப்படுகிறது.
இவ்வாறு, இரண்டு கால்சியம் மூலங்கள் மற்றும் இரண்டு பாக்டீரியாக்களைப் பயன்படுத்தி கால்சியம் கார்பனேட் மழைப்பொழிவைத் தூண்டுவதற்கு நான்கு சூத்திரங்கள் தயாரிக்கப்பட்டன: கால்சியம் ஃபார்மேட் மற்றும் பேசிலஸ் சப்டிலிஸ் (FS), கால்சியம் ஃபார்மேட் மற்றும் பேசிலஸ் அமிலோலிக்ஃபேசியன்ஸ் (FA), கால்சியம் அசிடேட் மற்றும் பேசிலஸ் சப்டிலிஸ் (AS), மற்றும் கால்சியம் அசிடேட் மற்றும் பேசிலஸ் அமிலோலிக்ஃபேசியன்ஸ் (AA).
சோதனை வடிவமைப்பின் முதல் பகுதியில், அதிகபட்ச கால்சியம் கார்பனேட் உற்பத்தியை அடையக்கூடிய உகந்த கலவையைத் தீர்மானிக்க சோதனைகள் நடத்தப்பட்டன. மண் மாதிரிகளில் கால்சியம் கார்பனேட் இருந்ததால், வெவ்வேறு சேர்க்கைகளால் உற்பத்தி செய்யப்படும் CaCO3 ஐ துல்லியமாக அளவிடுவதற்கு ஒரு ஆரம்ப மதிப்பீட்டு சோதனைகள் வடிவமைக்கப்பட்டன, மேலும் வளர்ப்பு ஊடகம் மற்றும் கால்சியம் மூலக் கரைசல்களின் கலவைகள் மதிப்பீடு செய்யப்பட்டன. மேலே வரையறுக்கப்பட்ட கால்சியம் மூல மற்றும் பாக்டீரியா கரைசலின் ஒவ்வொரு சேர்க்கைக்கும் (FS, FA, AS, மற்றும் AA), உகப்பாக்க காரணிகள் (கால்சியம் மூல செறிவு, குணப்படுத்தும் நேரம், கரைசலின் ஒளியியல் அடர்த்தி (OD), கால்சியம் மூலத்திலிருந்து பாக்டீரியா கரைசல் விகிதம் மற்றும் pH) பெறப்பட்டு மணல் மேடு சிகிச்சை காற்று சுரங்கப்பாதை சோதனைகளில் பின்வரும் பிரிவுகளில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளன.
ஒவ்வொரு கலவைக்கும், CaCO3 மழைப்பொழிவின் விளைவை ஆய்வு செய்வதற்கும், கால்சியம் மூல செறிவு, குணப்படுத்தும் நேரம், பாக்டீரியா OD மதிப்பு, கால்சியம் மூலத்திலிருந்து பாக்டீரியா கரைசல் விகிதம் மற்றும் கரிமப் பொருட்களின் ஏரோபிக் ஆக்சிஜனேற்றத்தின் போது pH (அட்டவணை 1) போன்ற பல்வேறு காரணிகளை மதிப்பிடுவதற்கும் 150 சோதனைகள் நடத்தப்பட்டன. வேகமான வளர்ச்சியைப் பெறுவதற்காக, உகந்த செயல்முறைக்கான pH வரம்பு பேசிலஸ் சப்டிலிஸ் மற்றும் பேசிலஸ் அமிலோலிக்ஃபேசியன்களின் வளர்ச்சி வளைவுகளின் அடிப்படையில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது. இது முடிவுகள் பிரிவில் மேலும் விரிவாக விளக்கப்பட்டுள்ளது.
உகப்பாக்க கட்டத்திற்கான மாதிரிகளைத் தயாரிக்க பின்வரும் படிகள் பயன்படுத்தப்பட்டன. MICP கரைசல் முதலில் வளர்ப்பு ஊடகத்தின் ஆரம்ப pH ஐ சரிசெய்வதன் மூலம் தயாரிக்கப்பட்டது, பின்னர் 121 °C இல் 15 நிமிடங்களுக்கு ஆட்டோகிளேவ் செய்யப்பட்டது. பின்னர் திரிபு ஒரு லேமினார் காற்று ஓட்டத்தில் செலுத்தப்பட்டு 30 °C மற்றும் 180 rpm இல் ஒரு ஷேக்கிங் இன்குபேட்டரில் பராமரிக்கப்பட்டது. பாக்டீரியாவின் OD விரும்பிய அளவை அடைந்தவுடன், அது கால்சியம் மூலக் கரைசலுடன் விரும்பிய விகிதத்தில் கலக்கப்பட்டது (படம் 1a). MICP கரைசல் 220 rpm மற்றும் 30 °C இல் ஒரு ஷேக்கிங் இன்குபேட்டரில் வினைபுரிந்து திடப்படுத்த அனுமதிக்கப்பட்டது, அந்த நேரத்தில் இலக்கு மதிப்பை அடைந்தது. வீழ்படிவாக்கப்பட்ட CaCO3 6000 கிராம் மையவிலக்குக்குப் பிறகு 5 நிமிடங்களுக்கு பிரிக்கப்பட்டு, பின்னர் கால்சிமீட்டர் சோதனைக்கு மாதிரிகளைத் தயாரிக்க 40 °C இல் உலர்த்தப்பட்டது (படம் 1b). பின்னர் CaCO3 இன் வீழ்படிவு பெர்னார்ட் கால்சிமீட்டரைப் பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்டது, அங்கு CaCO3 தூள் 1.0 N HCl (ASTM-D4373-02) உடன் வினைபுரிந்து CO2 ஐ உருவாக்குகிறது, மேலும் இந்த வாயுவின் அளவு CaCO3 உள்ளடக்கத்தின் அளவாகும் (படம் 1c). CO2 இன் அளவை CaCO3 உள்ளடக்கமாக மாற்ற, தூய CaCO3 பொடியை 1 N HCl உடன் கழுவி, உருவான CO2 க்கு எதிராக வரைவதன் மூலம் ஒரு அளவுத்திருத்த வளைவு உருவாக்கப்பட்டது. வீழ்படிவான CaCO3 பொடியின் உருவவியல் மற்றும் தூய்மை SEM இமேஜிங் மற்றும் XRD பகுப்பாய்வைப் பயன்படுத்தி ஆராயப்பட்டது. பாக்டீரியாவைச் சுற்றி கால்சியம் கார்பனேட் உருவாவது, உருவான கால்சியம் கார்பனேட்டின் கட்டம் மற்றும் பாக்டீரியாவின் செயல்பாடு ஆகியவற்றை ஆய்வு செய்ய 1000 உருப்பெருக்கம் கொண்ட ஆப்டிகல் நுண்ணோக்கி பயன்படுத்தப்பட்டது.
ஈரானின் தென்மேற்கு ஃபார்ஸ் மாகாணத்தில் டெஜெக் படுகை நன்கு அறியப்பட்ட மிகவும் அரிக்கப்பட்ட பகுதியாகும், மேலும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் அந்தப் பகுதியிலிருந்து காற்றினால் அரிக்கப்பட்ட மண் மாதிரிகளைச் சேகரித்தனர். ஆய்வுக்காக மண் மேற்பரப்பில் இருந்து மாதிரிகள் எடுக்கப்பட்டன. மண் மாதிரிகளில் காட்டப்பட்டுள்ள குறிகாட்டி சோதனைகள், மண் மோசமாக வரிசைப்படுத்தப்பட்ட மணல் மண் மற்றும் வண்டல் மண் என்றும், ஒருங்கிணைந்த மண் வகைப்பாடு அமைப்பு (USC) (படம் 2a) படி SP-SM என வகைப்படுத்தப்பட்டது என்றும் காட்டியது. XRD பகுப்பாய்வு டெஜெக் மண் முக்கியமாக கால்சைட் மற்றும் குவார்ட்ஸால் ஆனது என்பதைக் காட்டியது (படம் 2b). கூடுதலாக, EDX பகுப்பாய்வு, Al, K மற்றும் Fe போன்ற பிற கூறுகளும் சிறிய விகிதத்தில் இருப்பதைக் காட்டியது.
காற்று அரிப்பு சோதனைக்கு ஆய்வக மணல்மேடுகளைத் தயாரிக்க, மண் 170 மிமீ உயரத்திலிருந்து 10 மிமீ விட்டம் கொண்ட புனல் வழியாக ஒரு உறுதியான மேற்பரப்பிற்கு நசுக்கப்பட்டது, இதன் விளைவாக 60 மிமீ உயரமும் 210 மிமீ விட்டமும் கொண்ட ஒரு பொதுவான மணல்மேடு உருவானது. இயற்கையில், மிகக் குறைந்த அடர்த்தி கொண்ட மணல்மேடுகள் ஏயோலியன் செயல்முறைகளால் உருவாகின்றன. இதேபோல், மேற்கண்ட நடைமுறையைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்பட்ட மாதிரி மிகக் குறைந்த ஒப்பீட்டு அடர்த்தியைக் கொண்டிருந்தது, γ = 14.14 kN/m³, இது கிடைமட்ட மேற்பரப்பில் தோராயமாக 29.7° சாய்வு கோணத்துடன் படிந்த மணல் கூம்பை உருவாக்குகிறது.
முந்தைய பிரிவில் பெறப்பட்ட உகந்த MICP கரைசல் 1, 2 மற்றும் 3 lm-2 பயன்பாட்டு விகிதங்களில் மணல்மேடு சரிவில் தெளிக்கப்பட்டது, பின்னர் மாதிரிகள் 30 °C (படம் 3) இல் 9 நாட்களுக்கு (அதாவது உகந்த குணப்படுத்தும் நேரம்) ஒரு காப்பகத்தில் சேமிக்கப்பட்டு பின்னர் காற்று சுரங்கப்பாதை சோதனைக்கு வெளியே எடுக்கப்பட்டன.
ஒவ்வொரு சிகிச்சைக்கும், நான்கு மாதிரிகள் தயாரிக்கப்பட்டன, ஒன்று கால்சியம் கார்பனேட் உள்ளடக்கம் மற்றும் மேற்பரப்பு வலிமையை ஒரு ஊடுருவல் அளவியைப் பயன்படுத்தி அளவிடுவதற்காகவும், மீதமுள்ள மூன்று மாதிரிகள் மூன்று வெவ்வேறு வேகங்களில் அரிப்பு சோதனைகளுக்குப் பயன்படுத்தப்பட்டன. காற்று சுரங்கப்பாதை சோதனைகளில், அரிப்பின் அளவு வெவ்வேறு காற்றின் வேகத்தில் தீர்மானிக்கப்பட்டது, பின்னர் ஒவ்வொரு சிகிச்சை மாதிரிக்கும் நுழைவாயில் பிரிப்பு வேகம் அரிப்பு அளவு மற்றும் காற்றின் வேகத்தின் வரைபடத்தைப் பயன்படுத்தி தீர்மானிக்கப்பட்டது. காற்று அரிப்பு சோதனைகளுக்கு கூடுதலாக, சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மாதிரிகள் மணல் குண்டுவீச்சுக்கு உட்படுத்தப்பட்டன (அதாவது, ஜம்பிங் சோதனைகள்). இந்த நோக்கத்திற்காக 2 மற்றும் 3 L m−2 பயன்பாட்டு விகிதங்களில் இரண்டு கூடுதல் மாதிரிகள் தயாரிக்கப்பட்டன. மணல் குண்டுவீச்சு சோதனை 120 gm−1 ஃப்ளக்ஸ் உடன் 15 நிமிடங்கள் நீடித்தது, இது முந்தைய ஆய்வுகளில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட மதிப்புகளின் வரம்பிற்குள் உள்ளது60,61,62. சிராய்ப்பு முனைக்கும் மணல் குன்றுக்கும் இடையிலான கிடைமட்ட தூரம் 800 மிமீ ஆகும், இது சுரங்கப்பாதை அடிப்பகுதியில் இருந்து 100 மிமீ மேலே அமைந்துள்ளது. கிட்டத்தட்ட அனைத்து குதிக்கும் மணல் துகள்களும் மணல் குன்றின் மீது விழும் வகையில் இந்த நிலை அமைக்கப்பட்டது.
காற்றாலை சுரங்கப்பாதை சோதனை 8 மீ நீளம், 0.4 மீ அகலம் மற்றும் 1 மீ உயரம் கொண்ட திறந்த காற்று சுரங்கப்பாதையில் நடத்தப்பட்டது (படம் 4a). காற்றாலை சுரங்கப்பாதை கால்வனேற்றப்பட்ட எஃகு தாள்களால் ஆனது மற்றும் 25 மீ/வி வரை காற்றின் வேகத்தை உருவாக்க முடியும். கூடுதலாக, விசிறி அதிர்வெண்ணை சரிசெய்யவும், இலக்கு காற்றின் வேகத்தைப் பெற அதிர்வெண்ணை படிப்படியாக அதிகரிக்கவும் ஒரு அதிர்வெண் மாற்றி பயன்படுத்தப்படுகிறது. படம் 4b காற்றினால் அரிக்கப்பட்ட மணல் திட்ட வரைபடத்தையும் காற்று சுரங்கப்பாதையில் அளவிடப்பட்ட காற்றின் வேக சுயவிவரத்தையும் காட்டுகிறது.
இறுதியாக, இந்த ஆய்வில் முன்மொழியப்பட்ட யூரியாலிடிக் அல்லாத MICP சூத்திரத்தின் முடிவுகளை யூரியாலிடிக் MICP கட்டுப்பாட்டு சோதனையின் முடிவுகளுடன் ஒப்பிட, மணல்மேடு மாதிரிகள் தயாரிக்கப்பட்டு யூரியா, கால்சியம் குளோரைடு மற்றும் ஸ்போரோசார்சினா பாஸ்டூரி ஆகியவற்றைக் கொண்ட உயிரியல் கரைசலுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்டன (ஸ்போரோசார்சினா பாஸ்டூரி யூரியாஸை உற்பத்தி செய்யும் குறிப்பிடத்தக்க திறனைக் கொண்டிருப்பதால்63). பாக்டீரியா கரைசலின் ஒளியியல் அடர்த்தி 1.5 ஆகவும், யூரியா மற்றும் கால்சியம் குளோரைட்டின் செறிவுகள் 1 M ஆகவும் இருந்தன (முந்தைய ஆய்வுகளில் பரிந்துரைக்கப்பட்ட மதிப்புகளின் அடிப்படையில் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டது36,64,65). வளர்ப்பு ஊடகம் ஊட்டச்சத்து குழம்பு (8 கிராம்/லி) மற்றும் யூரியா (20 கிராம்/லி) ஆகியவற்றைக் கொண்டிருந்தது. பாக்டீரியா கரைசல் மணல்மேடு மேற்பரப்பில் தெளிக்கப்பட்டு பாக்டீரியா இணைப்புக்காக 24 மணி நேரம் விடப்பட்டது. 24 மணிநேர இணைப்புக்குப் பிறகு, ஒரு சிமென்டிங் கரைசல் (கால்சியம் குளோரைடு மற்றும் யூரியா) தெளிக்கப்பட்டது. யூரியாலிடிக் MICP கட்டுப்பாட்டு சோதனை இனி UMC என குறிப்பிடப்படுகிறது. யூரியாலிட்டிகல் மற்றும் யூரியாலிட்டிகல் அல்லாத மண் மாதிரிகளின் கால்சியம் கார்பனேட் உள்ளடக்கம் சோய் மற்றும் பலர் முன்மொழியப்பட்ட நடைமுறையின்படி கழுவுவதன் மூலம் பெறப்பட்டது.66.
படம் 5, 5 முதல் 10 வரையிலான ஆரம்ப pH வரம்பைக் கொண்ட வளர்ப்பு ஊடகத்தில் (ஊட்டச்சத்து கரைசல்) பேசிலஸ் அமிலோலிக்ஃபேசியன்ஸ் மற்றும் பேசிலஸ் சப்டிலிஸின் வளர்ச்சி வளைவுகளைக் காட்டுகிறது. படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பேசிலஸ் அமிலோலிக்ஃபேசியன்ஸ் மற்றும் பேசிலஸ் சப்டிலிஸ் முறையே pH 6-8 மற்றும் 7-9 இல் வேகமாக வளர்ந்தன. எனவே, இந்த pH வரம்பு உகப்பாக்க நிலையில் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது.
ஊட்டச்சத்து ஊடகத்தின் வெவ்வேறு ஆரம்ப pH மதிப்புகளில் (a) பேசிலஸ் அமிலோலிக்ஃபேசியன்ஸ் மற்றும் (b) பேசிலஸ் சப்டிலிஸின் வளர்ச்சி வளைவுகள்.
படம் 6, பெர்னார்ட் லைம்மீட்டரில் உற்பத்தி செய்யப்படும் கார்பன் டை ஆக்சைட்டின் அளவைக் காட்டுகிறது, இது வீழ்படிவாக்கப்பட்ட கால்சியம் கார்பனேட்டை (CaCO3) குறிக்கிறது. ஒவ்வொரு கலவையிலும் ஒரு காரணி நிலையாக இருந்ததாலும், மற்ற காரணிகள் மாறுபட்டிருந்ததாலும், இந்த வரைபடங்களில் உள்ள ஒவ்வொரு புள்ளியும் அந்த சோதனைகளின் தொகுப்பில் அதிகபட்ச கார்பன் டை ஆக்சைடுக்கு ஒத்திருக்கிறது. படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கால்சியம் மூல செறிவு அதிகரித்ததால், கால்சியம் கார்பனேட்டின் உற்பத்தி அதிகரித்தது. எனவே, கால்சியம் மூலத்தின் செறிவு கால்சியம் கார்பனேட் உற்பத்தியை நேரடியாக பாதிக்கிறது. கால்சியம் மூலமும் கார்பன் மூலமும் ஒரே மாதிரியாக இருப்பதால் (அதாவது, கால்சியம் ஃபார்மேட் மற்றும் கால்சியம் அசிடேட்), அதிக கால்சியம் அயனிகள் வெளியிடப்படுவதால், அதிக கால்சியம் கார்பனேட் உருவாகிறது (படம் 6a). AS மற்றும் AA சூத்திரங்களில், கால்சியம் கார்பனேட் உற்பத்தி தொடர்ந்து அதிகரித்து, 9 நாட்களுக்குப் பிறகு வீழ்படிவாக்கத்தின் அளவு கிட்டத்தட்ட மாறாமல் இருக்கும் வரை, குணப்படுத்தும் நேரம் அதிகரித்து, தொடர்ந்து அதிகரித்தது. FA சூத்திரத்தில், குணப்படுத்தும் நேரம் 6 நாட்களைத் தாண்டும்போது கால்சியம் கார்பனேட் உருவாவதற்கான விகிதம் குறைந்தது. மற்ற சூத்திரங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​உருவாக்கம் FS 3 நாட்களுக்குப் பிறகு ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த கால்சியம் கார்பனேட் உருவாக்க விகிதத்தைக் காட்டியது (படம் 6b). FA மற்றும் FS சூத்திரங்களில், மொத்த கால்சியம் கார்பனேட் உற்பத்தியில் 70% மற்றும் 87% மூன்று நாட்களுக்குப் பிறகு பெறப்பட்டன, அதே நேரத்தில் AA மற்றும் AS சூத்திரங்களில், இந்த விகிதம் முறையே சுமார் 46% மற்றும் 45% மட்டுமே. இது ஃபார்மிக் அமில அடிப்படையிலான சூத்திரம் அசிடேட் அடிப்படையிலான சூத்திரத்துடன் ஒப்பிடும்போது ஆரம்ப கட்டத்தில் அதிக CaCO3 உருவாக்க விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது. இருப்பினும், அதிகரிக்கும் குணப்படுத்தும் நேரத்துடன் உருவாக்க விகிதம் குறைகிறது. OD1 க்கு மேல் பாக்டீரியா செறிவுகளில் கூட, கால்சியம் கார்பனேட் உருவாக்கத்திற்கு குறிப்பிடத்தக்க பங்களிப்பு இல்லை என்று படம் 6c இலிருந்து முடிவு செய்யலாம்.
(a) கால்சியம் மூல செறிவு, (b) அமைக்கும் நேரம், (c) OD, (d) ஆரம்ப pH, (e) கால்சியம் மூலத்திற்கும் பாக்டீரியா கரைசலுக்கும் உள்ள விகிதம் (ஒவ்வொரு சூத்திரத்திற்கும்); மற்றும் (f) கால்சியம் மூல மற்றும் பாக்டீரியாவின் ஒவ்வொரு சேர்க்கைக்கும் உற்பத்தி செய்யப்படும் அதிகபட்ச அளவு கால்சியம் கார்பனேட் ஆகியவற்றின் செயல்பாடாக பெர்னார்ட் கால்சிமீட்டரால் அளவிடப்படும் CO2 அளவு (மற்றும் தொடர்புடைய CaCO3 உள்ளடக்கம்) மாற்றம்.
ஊடகத்தின் ஆரம்ப pH இன் விளைவைப் பொறுத்தவரை, படம் 6d, FA மற்றும் FS க்கு, CaCO3 உற்பத்தி pH 7 இல் அதிகபட்ச மதிப்பை எட்டியது என்பதைக் காட்டுகிறது. இந்த அவதானிப்பு FDH நொதிகள் pH 7-6.7 இல் மிகவும் நிலையானவை என்ற முந்தைய ஆய்வுகளுடன் ஒத்துப்போகிறது. இருப்பினும், AA மற்றும் AS க்கு, pH 7 ஐ விட அதிகமாக இருக்கும்போது CaCO3 மழைப்பொழிவு அதிகரித்தது. முந்தைய ஆய்வுகள் CoA நொதி செயல்பாட்டிற்கான உகந்த pH வரம்பு 8 முதல் 9.2-6.8 வரை இருப்பதையும் காட்டுகின்றன. CoA நொதி செயல்பாடு மற்றும் B. அமிலோலிக்ஃபேசியன்களின் வளர்ச்சிக்கான உகந்த pH வரம்புகள் முறையே (8-9.2) மற்றும் (6-8) என்பதைக் கருத்தில் கொண்டு (படம் 5a), AA சூத்திரத்தின் உகந்த pH 8 ஆக இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, மேலும் இரண்டு pH வரம்புகளும் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைகின்றன. படம் 6d இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இந்த உண்மை சோதனைகள் மூலம் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது. B. சப்டிலிஸ் வளர்ச்சிக்கு உகந்த pH 7-9 (படம் 5b) மற்றும் CoA நொதி செயல்பாட்டிற்கான உகந்த pH 8-9.2 ஆக இருப்பதால், அதிகபட்ச CaCO3 மழைப்பொழிவு மகசூல் 8-9 pH வரம்பில் இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது, இது படம் 6d ஆல் உறுதிப்படுத்தப்பட்டுள்ளது (அதாவது, உகந்த மழைப்பொழிவு pH 9). படம் 6e இல் காட்டப்பட்டுள்ள முடிவுகள், அசிடேட் மற்றும் ஃபார்மேட் கரைசல்கள் இரண்டிற்கும் கால்சியம் மூலக் கரைசலுக்கும் பாக்டீரியா கரைசலுக்கும் இடையிலான உகந்த விகிதம் 1 என்பதைக் குறிக்கிறது. ஒப்பிடுகையில், வெவ்வேறு சூத்திரங்களின் செயல்திறன் (அதாவது, AA, AS, FA, மற்றும் FS) வெவ்வேறு நிலைமைகளின் கீழ் அதிகபட்ச CaCO3 உற்பத்தியின் அடிப்படையில் மதிப்பிடப்பட்டது (அதாவது, கால்சியம் மூல செறிவு, குணப்படுத்தும் நேரம், OD, கால்சியம் மூலத்திலிருந்து பாக்டீரியா கரைசல் விகிதம் மற்றும் ஆரம்ப pH). ஆய்வு செய்யப்பட்ட சூத்திரங்களில், சூத்திர FS மிக உயர்ந்த CaCO3 உற்பத்தியைக் கொண்டிருந்தது, இது சூத்திரம் AA ஐ விட தோராயமாக மூன்று மடங்கு அதிகமாகும் (படம் 6f). இரண்டு கால்சியம் மூலங்களுக்கும் நான்கு பாக்டீரியா இல்லாத கட்டுப்பாட்டு பரிசோதனைகள் நடத்தப்பட்டன, மேலும் 30 நாட்களுக்குப் பிறகு CaCO3 மழைப்பொழிவு காணப்படவில்லை.
அனைத்து சூத்திரங்களின் ஒளியியல் நுண்ணோக்கி படங்கள், கால்சியம் கார்பனேட் உருவாகும் முக்கிய கட்டம் வாட்டரைட் என்பதைக் காட்டியது (படம் 7). வாட்டரைட் படிகங்கள் கோள வடிவத்தில் 69,70,71 இருந்தன. பாக்டீரியா செல்களின் மேற்பரப்பு எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்டதாலும், டைவலன்ட் கேஷன்களுக்கு ஒரு உறிஞ்சியாக செயல்பட முடியும் என்பதாலும், பாக்டீரியா செல்களில் கால்சியம் கார்பனேட் வீழ்படிவாகக் காணப்பட்டது. இந்த ஆய்வில் ஃபார்முலேஷன் FS ஐ உதாரணமாக எடுத்துக் கொண்டால், 24 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு, சில பாக்டீரியா செல்களில் கால்சியம் கார்பனேட் உருவாகத் தொடங்கியது (படம் 7a), மேலும் 48 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு, கால்சியம் கார்பனேட்டுடன் பூசப்பட்ட பாக்டீரியா செல்களின் எண்ணிக்கை கணிசமாக அதிகரித்தது. கூடுதலாக, படம் 7b இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, வாட்டரைட் துகள்களையும் கண்டறிய முடியும். இறுதியாக, 72 மணி நேரத்திற்குப் பிறகு, அதிக எண்ணிக்கையிலான பாக்டீரியாக்கள் வாட்டரைட் படிகங்களால் பிணைக்கப்பட்டதாகத் தோன்றியது, மேலும் வாட்டரைட் துகள்களின் எண்ணிக்கை கணிசமாக அதிகரித்தது (படம் 7c).
காலப்போக்கில் FS கலவைகளில் CaCO3 மழைப்பொழிவின் ஒளியியல் நுண்ணோக்கி அவதானிப்புகள்: (a) 24, (b) 48 மற்றும் (c) 72 மணி.
வீழ்படிவு கட்டத்தின் உருவ அமைப்பை மேலும் ஆராய, பொடிகளின் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்பு விளைவு (XRD) மற்றும் SEM பகுப்பாய்வுகள் செய்யப்பட்டன. XRD நிறமாலை (படம் 8a) மற்றும் SEM நுண்வரைபடங்கள் (படம் 8b, c) வேட்டரைட் படிகங்களின் இருப்பை உறுதிப்படுத்தின, ஏனெனில் அவை கீரை போன்ற வடிவத்தைக் கொண்டிருந்தன, மேலும் வேட்டரைட் சிகரங்களுக்கும் வீழ்படிவு சிகரங்களுக்கும் இடையிலான தொடர்பு காணப்பட்டது.
(அ) ​​உருவான CaCO3 மற்றும் வேட்டரைட்டின் எக்ஸ்-கதிர் விளிம்பு நிறமாலையின் ஒப்பீடு. முறையே (b) 1 kHz மற்றும் (c) 5.27 kHz உருப்பெருக்கத்தில் வேட்டரைட்டின் SEM மைக்ரோகிராஃப்கள்.
காற்றுச் சுரங்கப்பாதை சோதனைகளின் முடிவுகள் படம் 9a, b இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. படம் 9a இலிருந்து சுத்திகரிக்கப்படாத மணலின் நுழைவு அரிப்பு வேகம் (TDV) சுமார் 4.32 மீ/வி என்பதைக் காணலாம். 1 l/m² பயன்பாட்டு விகிதத்தில் (படம் 9a), FA, FS, AA மற்றும் UMC பின்னங்களுக்கான மண் இழப்பு விகிதக் கோடுகளின் சரிவுகள் சுத்திகரிக்கப்படாத மணல்மேட்டுக்கு தோராயமாக சமமாக இருக்கும். இந்த பயன்பாட்டு விகிதத்தில் சிகிச்சை பயனற்றது என்பதையும், காற்றின் வேகம் TDV ஐ தாண்டியவுடன், மெல்லிய மண் மேலோடு மறைந்துவிடும் என்பதையும், சுத்திகரிக்கப்படாத மணல்மேட்டு அரிப்பு விகிதம் சுத்திகரிக்கப்படாத மணல்மேட்டுக்கு சமமாக இருக்கும் என்பதையும் இது குறிக்கிறது. பின்னம் AS இன் அரிப்பு சாய்வு குறைந்த அப்சிசாக்கள் (அதாவது TDV) கொண்ட மற்ற பின்னங்களை விட குறைவாக உள்ளது (படம் 9a). படம் 9b இல் உள்ள அம்புகள் அதிகபட்ச காற்றின் வேகம் 25 மீ/வி இல், 2 மற்றும் 3 l/m² பயன்பாட்டு விகிதங்களில் சுத்திகரிக்கப்பட்ட மணல்மேடுகளில் எந்த அரிப்பும் ஏற்படவில்லை என்பதைக் குறிக்கிறது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், FS, FA, AS மற்றும் UMC க்கு, அதிகபட்ச காற்றின் வேகத்தை விட (அதாவது 25 மீ/வி) 2 மற்றும் 3 லி/மீ² பயன்பாட்டு விகிதங்களில் CaCO³ படிவு காரணமாக ஏற்படும் காற்று அரிப்புக்கு மணல்மேடுகள் அதிக எதிர்ப்புத் திறன் கொண்டவை. எனவே, இந்த சோதனைகளில் பெறப்பட்ட 25 மீ/வி என்ற TDV மதிப்பு படம் 9b இல் காட்டப்பட்டுள்ள பயன்பாட்டு விகிதங்களுக்கான குறைந்த வரம்பாகும், AA ஐத் தவிர, TDV அதிகபட்ச காற்று சுரங்கப்பாதை வேகத்திற்கு கிட்டத்தட்ட சமமாக இருக்கும்.
காற்று அரிப்பு சோதனை (அ) எடை இழப்பு மற்றும் காற்றின் வேகம் (பயன்பாட்டு விகிதம் 1 லி/மீ2), (ஆ) வரம்பு கிழிப்பு வேகம் மற்றும் பயன்பாட்டு விகிதம் மற்றும் உருவாக்கம் (கால்சியம் அசிடேட்டுக்கு CA, கால்சியம் ஃபார்மேட்டுக்கு CF).
மணல் குண்டுவீச்சு சோதனைக்குப் பிறகு வெவ்வேறு சூத்திரங்கள் மற்றும் பயன்பாட்டு விகிதங்களுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மணல் திட்டுகளின் மேற்பரப்பு அரிப்பை படம் 10 காட்டுகிறது மற்றும் அளவு முடிவுகள் படம் 11 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. மணல் குண்டுவீச்சு சோதனையின் போது அது எந்த எதிர்ப்பையும் காட்டவில்லை மற்றும் முற்றிலும் அரிக்கப்பட்டதால் (மொத்த நிறை இழப்பு). உயிர் கலவை AA உடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மாதிரி 2 l/m2 பயன்பாட்டு விகிதத்தில் அதன் எடையில் 83.5% ஐ இழந்தது என்பது படம் 11 இலிருந்து தெளிவாகிறது, அதே நேரத்தில் மற்ற அனைத்து மாதிரிகளும் மணல் குண்டுவீச்சு செயல்பாட்டின் போது 30% க்கும் குறைவான அரிப்பைக் காட்டின. பயன்பாட்டு விகிதம் 3 l/m2 ஆக அதிகரிக்கப்பட்டபோது, ​​சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட அனைத்து மாதிரிகளும் அவற்றின் எடையில் 25% க்கும் குறைவாகவே இழந்தன. இரண்டு பயன்பாட்டு விகிதங்களிலும், கலவை FS மணல் குண்டுவீச்சுக்கு சிறந்த எதிர்ப்பைக் காட்டியது. FS மற்றும் AA சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மாதிரிகளில் அதிகபட்ச மற்றும் குறைந்தபட்ச குண்டுவீச்சு எதிர்ப்பை அவற்றின் அதிகபட்ச மற்றும் குறைந்தபட்ச CaCO3 மழைப்பொழிவு (படம் 6f) காரணமாகக் கூறலாம்.
2 மற்றும் 3 லி/மீ2 ஓட்ட விகிதங்களில் வெவ்வேறு கலவைகளைக் கொண்ட மணல் திட்டுகளைத் தாக்கியதன் முடிவுகள் (அம்புகள் காற்றின் திசையைக் குறிக்கின்றன, சிலுவைகள் வரைபடத்தின் தளத்திற்கு செங்குத்தாக காற்றின் திசையைக் குறிக்கின்றன).
படம் 12 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, பயன்பாட்டு விகிதம் 1 L/m² இலிருந்து 3 L/m² ஆக அதிகரித்ததால், அனைத்து சூத்திரங்களின் கால்சியம் கார்பனேட் உள்ளடக்கமும் அதிகரித்தது. கூடுதலாக, அனைத்து பயன்பாட்டு விகிதங்களிலும், அதிக கால்சியம் கார்பனேட் உள்ளடக்கம் கொண்ட சூத்திரம் FS ஆகும், அதைத் தொடர்ந்து FA மற்றும் UMC உள்ளன. இந்த சூத்திரங்கள் அதிக மேற்பரப்பு எதிர்ப்பைக் கொண்டிருக்கலாம் என்பதை இது குறிக்கிறது.
படம் 13a, சுத்திகரிக்கப்படாத, கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மற்றும் பதப்படுத்தப்பட்ட மண் மாதிரிகளின் மேற்பரப்பு எதிர்ப்பில் ஏற்படும் மாற்றத்தை சுற்றளவு சோதனை மூலம் அளவிடப்படுகிறது. இந்தப் படத்தில் இருந்து, பயன்பாட்டு விகிதம் அதிகரிப்பதன் மூலம் UMC, AS, FA மற்றும் FS சூத்திரங்களின் மேற்பரப்பு எதிர்ப்பு கணிசமாக அதிகரித்தது என்பது தெளிவாகிறது. இருப்பினும், AA சூத்திரத்தில் மேற்பரப்பு வலிமையின் அதிகரிப்பு ஒப்பீட்டளவில் சிறியதாக இருந்தது. படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, யூரியா-சிதைக்கப்படாத MICP இன் FA மற்றும் FS சூத்திரங்கள் யூரியா-சிதைக்கப்படாத MICP உடன் ஒப்பிடும்போது சிறந்த மேற்பரப்பு ஊடுருவலைக் கொண்டுள்ளன. படம் 13b மண் மேற்பரப்பு எதிர்ப்பில் TDV இல் ஏற்படும் மாற்றத்தைக் காட்டுகிறது. இந்தப் படத்தில் இருந்து, 100 kPa க்கும் அதிகமான மேற்பரப்பு எதிர்ப்பைக் கொண்ட மணல்மேடுகளுக்கு, வாசல் அகற்றும் வேகம் 25 மீ/விக்கு மேல் இருக்கும் என்பது தெளிவாகத் தெரிகிறது. இன் சிட்டு மேற்பரப்பு எதிர்ப்பை சுற்றளவு மூலம் எளிதாக அளவிட முடியும் என்பதால், காற்றுச் சுரங்கப்பாதை சோதனை இல்லாத நிலையில் இந்த அறிவு TDV ஐ மதிப்பிட உதவும், இதன் மூலம் கள பயன்பாடுகளுக்கு தரக் கட்டுப்பாட்டு குறிகாட்டியாகச் செயல்படும்.
SEM முடிவுகள் படம் 14 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. படங்கள் 14a-b, சிகிச்சையளிக்கப்படாத மண் மாதிரியின் விரிவாக்கப்பட்ட துகள்களைக் காட்டுகின்றன, இது அது ஒத்திசைவானது மற்றும் இயற்கையான பிணைப்பு அல்லது சிமென்டேஷன் இல்லை என்பதை தெளிவாகக் குறிக்கிறது. படம் 14c, யூரியா-சிதைந்த MICP உடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட கட்டுப்பாட்டு மாதிரியின் SEM மைக்ரோகிராப்பைக் காட்டுகிறது. இந்தப் படம் CaCO3 கால்சைட் பாலிமார்ப்களாக வீழ்படிவுகள் இருப்பதைக் காட்டுகிறது. படங்கள் 14d-o இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, வீழ்படிவு செய்யப்பட்ட CaCO3 துகள்களை ஒன்றாக பிணைக்கிறது; கோள வடிவ வாட்டரைட் படிகங்களையும் SEM மைக்ரோகிராஃப்களில் அடையாளம் காணலாம். இந்த ஆய்வின் முடிவுகள் மற்றும் முந்தைய ஆய்வுகளின் முடிவுகள், வாட்டரைட் பாலிமார்ப்களாக உருவாக்கப்பட்ட CaCO3 பிணைப்புகள் நியாயமான இயந்திர வலிமையையும் வழங்க முடியும் என்பதைக் குறிக்கின்றன; மேற்பரப்பு எதிர்ப்பு 350 kPa ஆக அதிகரிக்கிறது மற்றும் வாசல் பிரிப்பு வேகம் 4.32 இலிருந்து 25 m/s க்கும் அதிகமாக அதிகரிக்கிறது என்பதை எங்கள் முடிவுகள் காட்டுகின்றன. இந்த முடிவு, MICP-வீழ்ச்சியடைந்த CaCO3 இன் அணி வாட்டரைட் ஆகும் என்ற முந்தைய ஆய்வுகளின் முடிவுகளுடன் ஒத்துப்போகிறது, இது நியாயமான இயந்திர வலிமை மற்றும் காற்று அரிப்பு எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளது13,40 மேலும் 180 நாட்கள் கள சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளுக்கு வெளிப்பட்ட பின்னரும் கூட நியாயமான காற்று அரிப்பு எதிர்ப்பைப் பராமரிக்க முடியும்13.
(a, b) சிகிச்சையளிக்கப்படாத மண்ணின் SEM மைக்ரோகிராஃப்கள், (c) MICP யூரியா சிதைவு கட்டுப்பாடு, (df) AA-சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மாதிரிகள், (gi) AS-சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மாதிரிகள், (jl) FA-சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மாதிரிகள், மற்றும் (mo) வெவ்வேறு உருப்பெருக்கங்களில் 3 L/m2 பயன்பாட்டு விகிதத்தில் FS-சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மாதிரிகள்.
படம் 14d-f, AA சேர்மங்களுடன் சிகிச்சையளித்த பிறகு, மேற்பரப்பில் மற்றும் மணல் துகள்களுக்கு இடையில் கால்சியம் கார்பனேட் வீழ்படிவாகக் காணப்பட்டது, அதே நேரத்தில் சில பூசப்படாத மணல் துகள்களும் காணப்பட்டன என்பதைக் காட்டுகிறது. AS கூறுகளுக்கு, உருவாக்கப்பட்ட CaCO3 அளவு கணிசமாக அதிகரிக்கவில்லை என்றாலும் (படம் 6f), AA சேர்மங்களுடன் ஒப்பிடும்போது CaCO3 ஆல் ஏற்படும் மணல் துகள்களுக்கு இடையிலான தொடர்புகளின் அளவு கணிசமாக அதிகரித்தது (படம் 14g-i).
படங்கள் 14j-l மற்றும் 14m-o இலிருந்து, கால்சியம் ஃபார்மேட்டை கால்சியம் மூலமாகப் பயன்படுத்துவது AS சேர்மத்துடன் ஒப்பிடும்போது CaCO3 மழைப்பொழிவில் மேலும் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது என்பது தெளிவாகிறது, இது படம் 6f இல் உள்ள கால்சியம் மீட்டர் அளவீடுகளுடன் ஒத்துப்போகிறது. இந்த கூடுதல் CaCO3 முக்கியமாக மணல் துகள்களில் படிந்ததாகத் தெரிகிறது மற்றும் தொடர்பு தரத்தை மேம்படுத்த வேண்டிய அவசியமில்லை. இது முன்னர் கவனிக்கப்பட்ட நடத்தையை உறுதிப்படுத்துகிறது: CaCO3 மழைப்பொழிவின் அளவு வேறுபாடுகள் இருந்தபோதிலும் (படம் 6f), மூன்று சூத்திரங்கள் (AS, FA மற்றும் FS) எதிர்ப்பு-ஈயோலியன் (காற்று) செயல்திறன் (படம் 11) மற்றும் மேற்பரப்பு எதிர்ப்பின் அடிப்படையில் கணிசமாக வேறுபடுவதில்லை (படம் 13a).
CaCO3 பூசப்பட்ட பாக்டீரியா செல்கள் மற்றும் வீழ்படிவ படிகங்களில் உள்ள பாக்டீரியா முத்திரையை சிறப்பாகக் காட்சிப்படுத்த, உயர் உருப்பெருக்க SEM நுண்வரைபடங்கள் எடுக்கப்பட்டு முடிவுகள் படம் 15 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கால்சியம் கார்பனேட் பாக்டீரியா செல்கள் மீது வீழ்படிவாகி, அங்கு வீழ்படிவத்திற்குத் தேவையான கருக்களை வழங்குகிறது. CaCO3 ஆல் தூண்டப்படும் செயலில் மற்றும் செயலற்ற இணைப்புகளையும் படம் சித்தரிக்கிறது. செயலற்ற இணைப்புகளில் ஏற்படும் எந்தவொரு அதிகரிப்பும் இயந்திர நடத்தையில் மேலும் முன்னேற்றத்திற்கு வழிவகுக்காது என்று முடிவு செய்யலாம். எனவே, CaCO3 வீழ்படிவை அதிகரிப்பது அவசியம் அதிக இயந்திர வலிமைக்கு வழிவகுக்காது, மேலும் வீழ்படிவு முறை ஒரு முக்கிய பங்கை வகிக்கிறது. இந்த புள்ளி டெர்சிஸ் மற்றும் லாலூய்72 மற்றும் சோகி மற்றும் அல்-கபானி45,73 ஆகியோரின் படைப்புகளிலும் ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது. வீழ்படிவு முறைக்கும் இயந்திர வலிமைக்கும் இடையிலான உறவை மேலும் ஆராய, µCT இமேஜிங்கைப் பயன்படுத்தி MICP ஆய்வுகள் பரிந்துரைக்கப்படுகின்றன, இது இந்த ஆய்வின் எல்லைக்கு அப்பாற்பட்டது (அதாவது, அம்மோனியா இல்லாத MICP க்கு கால்சியம் மூல மற்றும் பாக்டீரியாவின் வெவ்வேறு சேர்க்கைகளை அறிமுகப்படுத்துதல்).
(a) AS கலவை மற்றும் (b) FS கலவையுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மாதிரிகளில் CaCO3 செயலில் மற்றும் செயலற்ற பிணைப்புகளைத் தூண்டியது மற்றும் வண்டலில் பாக்டீரியா செல்களின் முத்திரையை விட்டுச் சென்றது.
படங்கள் 14j-o மற்றும் 15b இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு CaCO படலம் உள்ளது (EDX பகுப்பாய்வின்படி, படலத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு தனிமத்தின் சதவீத கலவை கார்பன் 11%, ஆக்ஸிஜன் 46.62% மற்றும் கால்சியம் 42.39% ஆகும், இது படம் 16 இல் உள்ள CaCO சதவீதத்திற்கு மிக அருகில் உள்ளது). இந்தப் படலம் வாட்டரைட் படிகங்கள் மற்றும் மண் துகள்களை உள்ளடக்கியது, மண்-வண்டல் அமைப்பின் ஒருமைப்பாட்டைப் பராமரிக்க உதவுகிறது. ஃபார்மேட் அடிப்படையிலான சூத்திரத்துடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மாதிரிகளில் மட்டுமே இந்தப் படலத்தின் இருப்பு காணப்பட்டது.
முந்தைய ஆய்வுகளிலும் இந்த ஆய்விலும் யூரியாவை சிதைக்கும் மற்றும் யூரியாவை சிதைக்காத MICP பாதைகளுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மண்ணின் மேற்பரப்பு வலிமை, வாசல் பிரிப்பு வேகம் மற்றும் உயிரியல் தூண்டப்பட்ட CaCO3 உள்ளடக்கத்தை அட்டவணை 2 ஒப்பிடுகிறது. MICP-சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மணல்மேடு மாதிரிகளின் காற்று அரிப்பு எதிர்ப்பு குறித்த ஆய்வுகள் குறைவாகவே உள்ளன. மெங் மற்றும் பலர் MICP-சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட யூரியாவை சிதைக்கும் மணல்மேடு மாதிரிகளின் காற்று அரிப்பு எதிர்ப்பை இலை ஊதுகுழலைப் பயன்படுத்தி ஆய்வு செய்தனர், 13 அதேசமயம் இந்த ஆய்வில், யூரியாவை சிதைக்காத மணல்மேடு மாதிரிகள் (அத்துடன் யூரியாவை சிதைக்கும் கட்டுப்பாடுகள்) ஒரு காற்று சுரங்கப்பாதையில் சோதிக்கப்பட்டு பாக்டீரியா மற்றும் பொருட்களின் நான்கு வெவ்வேறு சேர்க்கைகளுடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்டன.
காணக்கூடியது போல, சில முந்தைய ஆய்வுகள் 4 L/m213,41,74 ஐ விட அதிகமான பயன்பாட்டு விகிதங்களைக் கருத்தில் கொண்டுள்ளன. நீர் வழங்கல், போக்குவரத்து மற்றும் அதிக அளவிலான நீரின் பயன்பாடு ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடைய செலவுகள் காரணமாக பொருளாதாரக் கண்ணோட்டத்தில் அதிக பயன்பாட்டு விகிதங்கள் இந்தத் துறையில் எளிதில் பொருந்தாது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. 1.62-2 L/m2 போன்ற குறைந்த பயன்பாட்டு விகிதங்களும் 190 kPa வரை நல்ல மேற்பரப்பு வலிமையையும் 25 m/s ஐ விட TDV ஐயும் அடைந்தன. தற்போதைய ஆய்வில், யூரியா சிதைவு இல்லாமல் ஃபார்மேட் அடிப்படையிலான MICP உடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மணல் குன்றுகள் அதே அளவிலான பயன்பாட்டு விகிதங்களில் யூரியா சிதைவு பாதையுடன் பெறப்பட்டவற்றுடன் ஒப்பிடக்கூடிய உயர் மேற்பரப்பு வலிமையை அடைந்தன (அதாவது, யூரியா சிதைவு இல்லாமல் ஃபார்மேட் அடிப்படையிலான MICP உடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மாதிரிகள் மெங் மற்றும் பலர், 13, படம் 13a அறிக்கை செய்த அதே அளவிலான மேற்பரப்பு வலிமை மதிப்புகளை அடைய முடிந்தது) அதிக பயன்பாட்டு விகிதங்களில். 2 L/m2 பயன்பாட்டு விகிதத்தில், 25 m/s காற்றின் வேகத்தில் காற்று அரிப்பைத் தணிப்பதற்கான கால்சியம் கார்பனேட்டின் மகசூல், யூரியா சிதைவு இல்லாமல் ஃபார்மேட் அடிப்படையிலான MICPக்கு 2.25% ஆக இருப்பதையும் காணலாம், இது அதே பயன்பாட்டு விகிதத்திலும் அதே காற்றின் வேகத்திலும் (25 m/s) யூரியா சிதைவுடன் கட்டுப்பாட்டு MICP உடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட மணல் குன்றுகளுடன் ஒப்பிடும்போது தேவையான அளவு CaCO3 (அதாவது 2.41%) க்கு மிக அருகில் உள்ளது.
எனவே, இந்த அட்டவணையிலிருந்து யூரியா சிதைவு பாதை மற்றும் யூரியா இல்லாத சிதைவு பாதை இரண்டும் மேற்பரப்பு எதிர்ப்பு மற்றும் TDV அடிப்படையில் மிகவும் ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடிய செயல்திறனை வழங்க முடியும் என்று முடிவு செய்யலாம். முக்கிய வேறுபாடு என்னவென்றால், யூரியா இல்லாத சிதைவு பாதையில் அம்மோனியா இல்லை, எனவே குறைந்த சுற்றுச்சூழல் தாக்கம் உள்ளது. கூடுதலாக, இந்த ஆய்வில் முன்மொழியப்பட்ட யூரியா சிதைவு இல்லாத ஃபார்மேட் அடிப்படையிலான MICP முறை யூரியா சிதைவு இல்லாமல் அசிடேட் அடிப்படையிலான MICP முறையை விட சிறப்பாக செயல்படுவதாகத் தெரிகிறது. மொஹெபி மற்றும் பலர் யூரியா சிதைவு இல்லாமல் அசிடேட் அடிப்படையிலான MICP முறையை ஆய்வு செய்தாலும், அவர்களின் ஆய்வில் தட்டையான பரப்புகளில் மாதிரிகள் சேர்க்கப்பட்டன9. மணல்மேடு மாதிரிகளைச் சுற்றி சுழல் உருவாக்கம் மற்றும் அதன் விளைவாக ஏற்படும் வெட்டு, குறைந்த TDV ஐ விளைவிப்பதால் ஏற்படும் அதிக அளவு அரிப்பு மற்றும் மணல்மேடு மாதிரிகளின் காற்று அரிப்பு அதே வேகத்தில் தட்டையான பரப்புகளை விட தெளிவாக இருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.