nature.com ని సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు. మీరు ఉపయోగిస్తున్న బ్రౌజర్ వెర్షన్ పరిమిత CSS మద్దతును కలిగి ఉంది. ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు తాజా బ్రౌజర్ వెర్షన్‌ను ఉపయోగించాలని మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా ఇంటర్నెట్ ఎక్స్‌ప్లోరర్‌లో అనుకూలత మోడ్‌ను ఆఫ్ చేయండి). అదనంగా, నిరంతర మద్దతును నిర్ధారించడానికి, ఈ సైట్ శైలులు లేదా జావాస్క్రిప్ట్‌ను కలిగి ఉండదు.
దుమ్ము తుఫానులు వ్యవసాయం, మానవ ఆరోగ్యం, రవాణా నెట్‌వర్క్‌లు మరియు మౌలిక సదుపాయాలపై విధ్వంసక ప్రభావం చూపడం వల్ల ప్రపంచవ్యాప్తంగా అనేక దేశాలకు తీవ్రమైన ముప్పును కలిగిస్తున్నాయి. ఫలితంగా, గాలి కోతను ప్రపంచ సమస్యగా పరిగణిస్తారు. గాలి కోతను అరికట్టడానికి పర్యావరణ అనుకూల విధానాలలో ఒకటి సూక్ష్మజీవుల ప్రేరిత కార్బోనేట్ అవపాతం (MICP) వాడకం. అయితే, యూరియా-క్షీణత-ఆధారిత MICP యొక్క ఉప ఉత్పత్తులు, అమ్మోనియా వంటివి పెద్ద పరిమాణంలో ఉత్పత్తి చేయబడినప్పుడు అనువైనవి కావు. ఈ అధ్యయనం యూరియాను ఉత్పత్తి చేయకుండా MICP యొక్క క్షీణతకు కాల్షియం ఫార్మేట్ బ్యాక్టీరియా యొక్క రెండు సూత్రీకరణలను అందిస్తుంది మరియు వాటి పనితీరును అమ్మోనియా-ఉత్పత్తి చేయని కాల్షియం అసిటేట్ బ్యాక్టీరియా యొక్క రెండు సూత్రీకరణలతో సమగ్రంగా పోలుస్తుంది. పరిగణించబడిన బ్యాక్టీరియా బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ మరియు బాసిల్లస్ అమిలోలిక్ఫేసియన్స్. మొదట, CaCO3 ఏర్పడటాన్ని నియంత్రించే కారకాల యొక్క ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన విలువలను నిర్ణయించారు. ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన సూత్రీకరణలతో చికిత్స చేయబడిన ఇసుక దిబ్బ నమూనాలపై విండ్ టన్నెల్ పరీక్షలు నిర్వహించబడ్డాయి మరియు గాలి కోత నిరోధకత, స్ట్రిప్పింగ్ థ్రెషోల్డ్ వేగం మరియు ఇసుక బాంబు దాడి నిరోధకతను కొలుస్తారు. కాల్షియం కార్బోనేట్ (CaCO3) అలోమోర్ఫ్‌లను ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ, స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (SEM) మరియు ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ విశ్లేషణ ఉపయోగించి మూల్యాంకనం చేశారు. కాల్షియం కార్బోనేట్ నిర్మాణం పరంగా అసిటేట్-ఆధారిత సూత్రీకరణల కంటే కాల్షియం ఫార్మేట్-ఆధారిత సూత్రీకరణలు గణనీయంగా మెరుగ్గా పనిచేశాయి. అదనంగా, బి. సబ్టిలిస్ బి. అమిలోలిక్ఫేసియన్స్ కంటే ఎక్కువ కాల్షియం కార్బోనేట్‌ను ఉత్పత్తి చేసింది. అవక్షేపణ వల్ల కలిగే కాల్షియం కార్బోనేట్‌పై క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియాత్మక బ్యాక్టీరియా యొక్క బంధం మరియు ముద్రణను SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లు స్పష్టంగా చూపించాయి. అన్ని సూత్రీకరణలు గాలి కోతను గణనీయంగా తగ్గించాయి.
నైరుతి యునైటెడ్ స్టేట్స్, పశ్చిమ చైనా, సహారా ఆఫ్రికా మరియు మధ్యప్రాచ్యంలోని ఎక్కువ భాగం వంటి శుష్క మరియు పాక్షిక-శుష్క ప్రాంతాలు ఎదుర్కొంటున్న ప్రధాన సమస్యగా గాలి కోత చాలా కాలంగా గుర్తించబడింది1. శుష్క మరియు అతి-శుష్క వాతావరణాలలో తక్కువ వర్షపాతం ఈ ప్రాంతాలలోని పెద్ద భాగాలను ఎడారులు, ఇసుక దిబ్బలు మరియు సాగు చేయని భూములుగా మార్చింది. నిరంతర గాలి కోత రవాణా నెట్‌వర్క్‌లు, వ్యవసాయ భూమి మరియు పారిశ్రామిక భూమి వంటి మౌలిక సదుపాయాలకు పర్యావరణ ముప్పును కలిగిస్తుంది, ఇది ఈ ప్రాంతాలలో పేలవమైన జీవన పరిస్థితులు మరియు పట్టణ అభివృద్ధి ఖర్చులకు దారితీస్తుంది2,3,4. ముఖ్యంగా, గాలి కోత అది సంభవించే ప్రదేశాన్ని ప్రభావితం చేయడమే కాకుండా, మారుమూల సమాజాలలో ఆరోగ్య మరియు ఆర్థిక సమస్యలను కూడా కలిగిస్తుంది5,6.
గాలి కోతను నియంత్రించడం ఇప్పటికీ ప్రపంచ సమస్యగా ఉంది. గాలి కోతను నియంత్రించడానికి నేల స్థిరీకరణ యొక్క వివిధ పద్ధతులను ఉపయోగిస్తారు. ఈ పద్ధతుల్లో నీటి అప్లికేషన్7, ఆయిల్ మల్చెస్8, బయోపాలిమర్స్5, మైక్రోబియల్ ప్రేరిత కార్బోనేట్ అవపాతం (MICP)9,10,11,12 మరియు ఎంజైమ్ ప్రేరిత కార్బోనేట్ అవపాతం (EICP)1 వంటి పదార్థాలు ఉన్నాయి. నేల తడి చేయడం అనేది పొలంలో ధూళిని అణిచివేసే ప్రామాణిక పద్ధతి. అయితే, దీని వేగవంతమైన బాష్పీభవనం శుష్క మరియు పాక్షిక-శుష్క ప్రాంతాలలో ఈ పద్ధతిని పరిమిత ప్రభావాన్ని చూపుతుంది1. ఆయిల్ మల్చింగ్ సమ్మేళనాలను ఉపయోగించడం వల్ల ఇసుక సంయోగం మరియు ఇంటర్‌పార్టికల్ ఘర్షణ పెరుగుతుంది. వాటి సంయోగ లక్షణం ఇసుక ధాన్యాలను ఒకదానితో ఒకటి బంధిస్తుంది; అయితే, ఆయిల్ మల్చెస్ ఇతర సమస్యలను కూడా కలిగిస్తాయి; వాటి ముదురు రంగు ఉష్ణ శోషణను పెంచుతుంది మరియు మొక్కలు మరియు సూక్ష్మజీవుల మరణానికి దారితీస్తుంది. వాటి వాసన మరియు పొగలు శ్వాసకోశ సమస్యలను కలిగిస్తాయి మరియు ముఖ్యంగా, వాటి అధిక ధర మరొక అడ్డంకి. గాలి కోతను తగ్గించడానికి బయోపాలిమర్‌లు ఇటీవల ప్రతిపాదించబడిన పర్యావరణ అనుకూల పద్ధతుల్లో ఒకటి; అవి మొక్కలు, జంతువులు మరియు బ్యాక్టీరియా వంటి సహజ వనరుల నుండి సంగ్రహించబడతాయి. ఇంజనీరింగ్ అనువర్తనాల్లో క్శాంతన్ గమ్, గ్వార్ గమ్, చిటోసాన్ మరియు గెల్లన్ గమ్ అనేవి సాధారణంగా ఉపయోగించే బయోపాలిమర్లు5. అయితే, నీటిలో కరిగే బయోపాలిమర్లు నీటికి గురైనప్పుడు బలాన్ని కోల్పోయి నేల నుండి బయటకు వస్తాయి13,14. చదును చేయని రోడ్లు, టైలింగ్ చెరువులు మరియు నిర్మాణ ప్రదేశాలతో సహా వివిధ అనువర్తనాలకు EICP ప్రభావవంతమైన ధూళిని అణిచివేసే పద్ధతిగా చూపబడింది. దీని ఫలితాలు ప్రోత్సాహకరంగా ఉన్నప్పటికీ, ఖర్చు మరియు న్యూక్లియేషన్ సైట్లు లేకపోవడం (ఇది CaCO3 స్ఫటికాల నిర్మాణం మరియు అవపాతం వేగవంతం చేస్తుంది15,16) వంటి కొన్ని సంభావ్య లోపాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి.
MICP ని 19వ శతాబ్దం చివరలో ముర్రే మరియు ఇర్విన్ (1890) మరియు స్టెయిన్‌మాన్ (1901) సముద్ర సూక్ష్మజీవుల ద్వారా యూరియా క్షీణతపై చేసిన అధ్యయనంలో మొదటిసారిగా వివరించారు. MICP అనేది వివిధ రకాల సూక్ష్మజీవుల కార్యకలాపాలు మరియు రసాయన ప్రక్రియలను కలిగి ఉన్న సహజంగా సంభవించే జీవ ప్రక్రియ, దీనిలో కాల్షియం కార్బోనేట్ పర్యావరణంలో కాల్షియం అయాన్‌లతో సూక్ష్మజీవుల జీవక్రియల నుండి కార్బోనేట్ అయాన్ల ప్రతిచర్య ద్వారా అవక్షేపించబడుతుంది18,19. యూరియా-క్షీణత నత్రజని చక్రం (యూరియా-క్షీణత MICP)ని కలిగి ఉన్న MICP అనేది సూక్ష్మజీవుల-ప్రేరిత కార్బోనేట్ అవక్షేపణ యొక్క అత్యంత సాధారణ రకం, దీనిలో బ్యాక్టీరియా ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన యూరియా యూరియా యొక్క జలవిశ్లేషణను ఉత్ప్రేరకపరుస్తుంది20,21,22,23,24,25,26,27 ఈ క్రింది విధంగా:
సేంద్రీయ లవణ ఆక్సీకరణ కార్బన్ చక్రం (యూరియా క్షీణత రకం లేని MICP) పాల్గొన్న MICPలో, హెటెరోట్రోఫిక్ బ్యాక్టీరియా అసిటేట్, లాక్టేట్, సిట్రేట్, సక్సినేట్, ఆక్సలేట్, మాలేట్ మరియు గ్లైఆక్సిలేట్ వంటి సేంద్రీయ లవణాలను శక్తి వనరులుగా ఉపయోగించి కార్బోనేట్ ఖనిజాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది28. కార్బన్ మూలంగా కాల్షియం లాక్టేట్ మరియు కాల్షియం అయాన్ల సమక్షంలో, కాల్షియం కార్బోనేట్ నిర్మాణం యొక్క రసాయన ప్రతిచర్య సమీకరణం (5)లో చూపబడింది.
MICP ప్రక్రియలో, బ్యాక్టీరియా కణాలు కాల్షియం కార్బోనేట్ అవక్షేపణకు ముఖ్యమైన న్యూక్లియేషన్ సైట్‌లను అందిస్తాయి; బ్యాక్టీరియా కణ ఉపరితలం ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడి ఉంటుంది మరియు కాల్షియం అయాన్ల వంటి డైవాలెంట్ కాటయాన్‌లకు యాడ్సోర్బెంట్‌గా పనిచేస్తుంది. కార్బోనేట్ అయాన్ సాంద్రత తగినంతగా ఉన్నప్పుడు, కాల్షియం అయాన్‌లను బ్యాక్టీరియా కణాలపై శోషించడం ద్వారా, కాల్షియం కాటయాన్‌లు మరియు కార్బోనేట్ అయాన్‌లు ప్రతిస్పందిస్తాయి మరియు కాల్షియం కార్బోనేట్ బ్యాక్టీరియా ఉపరితలంపై అవక్షేపించబడుతుంది29,30. ఈ ప్రక్రియను ఈ క్రింది విధంగా సంగ్రహించవచ్చు31,32:
బయోజెనరేటెడ్ కాల్షియం కార్బోనేట్ స్ఫటికాలను మూడు రకాలుగా విభజించవచ్చు: కాల్సైట్, వాటరైట్ మరియు అరగోనైట్. వాటిలో, కాల్సైట్ మరియు వాటరైట్ అనేవి అత్యంత సాధారణ బ్యాక్టీరియా ద్వారా ప్రేరేపించబడిన కాల్షియం కార్బోనేట్ అలోమోర్ఫ్‌లు33,34. కాల్సైట్ అత్యంత థర్మోడైనమిక్‌గా స్థిరంగా ఉండే కాల్షియం కార్బోనేట్ అలోమోర్ఫ్35. వాటరైట్ మెటాస్టేబుల్ అని నివేదించబడినప్పటికీ, ఇది చివరికి కాల్సైట్‌గా రూపాంతరం చెందుతుంది36,37. ఈ స్ఫటికాలలో వాటరైట్ అత్యంత సాంద్రత కలిగినది. ఇది షట్కోణ క్రిస్టల్, ఇది దాని పెద్ద పరిమాణం కారణంగా ఇతర కాల్షియం కార్బోనేట్ స్ఫటికాల కంటే మెరుగైన రంధ్రాలను నింపే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది38. యూరియా-క్షీణించిన మరియు యూరియా-క్షీణించని MICP రెండూ వాటరైట్ అవక్షేపణకు దారితీయవచ్చు13,39,40,41.
MICP గాలి కోతకు గురయ్యే సమస్యాత్మక నేలలు మరియు నేలలను స్థిరీకరించడంలో ఆశాజనకమైన సామర్థ్యాన్ని చూపించినప్పటికీ42,43,44,45,46,47,48, యూరియా జలవిశ్లేషణ యొక్క ఉప-ఉత్పత్తులలో ఒకటి అమ్మోనియా, ఇది బహిర్గత స్థాయిని బట్టి తేలికపాటి నుండి తీవ్రమైన ఆరోగ్య సమస్యలను కలిగిస్తుంది49. ఈ దుష్ప్రభావం ఈ ప్రత్యేక సాంకేతిక పరిజ్ఞానాన్ని ఉపయోగించడాన్ని వివాదాస్పదంగా చేస్తుంది, ముఖ్యంగా దుమ్ము అణచివేత వంటి పెద్ద ప్రాంతాలకు చికిత్స చేయవలసి వచ్చినప్పుడు. అదనంగా, అధిక అప్లికేషన్ రేట్లు మరియు పెద్ద పరిమాణంలో ప్రక్రియను నిర్వహించినప్పుడు అమ్మోనియా వాసన భరించలేనిది, ఇది దాని ఆచరణాత్మక అనువర్తనాన్ని ప్రభావితం చేయవచ్చు. ఇటీవలి అధ్యయనాలు అమ్మోనియం అయాన్లను స్ట్రువైట్ వంటి ఇతర ఉత్పత్తులుగా మార్చడం ద్వారా తగ్గించవచ్చని చూపించినప్పటికీ, ఈ పద్ధతులు అమ్మోనియం అయాన్లను పూర్తిగా తొలగించవు50. అందువల్ల, అమ్మోనియం అయాన్లను ఉత్పత్తి చేయని ప్రత్యామ్నాయ పరిష్కారాలను అన్వేషించాల్సిన అవసరం ఇంకా ఉంది. MICP కోసం యూరియా కాని క్షీణత మార్గాలను ఉపయోగించడం వల్ల గాలి కోతను తగ్గించే సందర్భంలో పేలవంగా అన్వేషించబడిన సంభావ్య పరిష్కారం అందించవచ్చు. ఫట్టహి మరియు ఇతరులు. కాల్షియం అసిటేట్ మరియు బాసిల్లస్ మెగాటెరియం41 ఉపయోగించి యూరియా-రహిత MICP క్షీణతను పరిశోధించగా, మోహెబ్బి మరియు ఇతరులు కాల్షియం అసిటేట్ మరియు బాసిల్లస్ అమిలోలిక్ఫేసియన్స్9 ను ఉపయోగించారు. అయితే, వారి అధ్యయనాన్ని ఇతర కాల్షియం వనరులు మరియు హెటెరోట్రోఫిక్ బ్యాక్టీరియాతో పోల్చలేదు, ఇవి చివరికి గాలి కోత నిరోధకతను మెరుగుపరుస్తాయి. గాలి కోతను తగ్గించడంలో యూరియా-రహిత క్షీణత మార్గాలను యూరియా క్షీణత మార్గాలతో పోల్చిన సాహిత్యం కూడా లేదు.
అదనంగా, చాలా గాలి కోత మరియు ధూళి నియంత్రణ అధ్యయనాలు చదునైన ఉపరితలాలు కలిగిన నేల నమూనాలపై నిర్వహించబడ్డాయి.1,51,52,53 అయితే, కొండలు మరియు లోయల కంటే చదునైన ఉపరితలాలు ప్రకృతిలో తక్కువగా కనిపిస్తాయి. అందుకే ఎడారి ప్రాంతాలలో ఇసుక దిబ్బలు అత్యంత సాధారణ ప్రకృతి దృశ్య లక్షణం.
పైన పేర్కొన్న లోపాలను అధిగమించడానికి, ఈ అధ్యయనం అమ్మోనియా ఉత్పత్తి చేయని కొత్త బ్యాక్టీరియా ఏజెంట్లను పరిచయం చేయడం లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది. ఈ ప్రయోజనం కోసం, మేము యూరియా లేని MICP మార్గాలను పరిగణించాము. రెండు కాల్షియం మూలాల (కాల్షియం ఫార్మేట్ మరియు కాల్షియం అసిటేట్) సామర్థ్యాన్ని పరిశోధించాము. రచయితల జ్ఞానం మేరకు, రెండు కాల్షియం మూలం మరియు బ్యాక్టీరియా కలయికలను (అంటే కాల్షియం ఫార్మేట్-బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ మరియు కాల్షియం ఫార్మేట్-బాసిల్లస్ అమిలోలిక్ఫేసియన్స్) ఉపయోగించి కార్బోనేట్ అవపాతం మునుపటి అధ్యయనాలలో పరిశోధించబడలేదు. ఈ బ్యాక్టీరియా ఎంపిక కాల్షియం ఫార్మేట్ మరియు కాల్షియం అసిటేట్ యొక్క ఆక్సీకరణను ఉత్ప్రేరకపరిచే సూక్ష్మజీవుల కార్బోనేట్ అవపాతం ఏర్పడటానికి అవి ఉత్పత్తి చేసే ఎంజైమ్‌లపై ఆధారపడి ఉంటుంది. pH, బ్యాక్టీరియా రకాలు మరియు కాల్షియం మూలాలు మరియు వాటి సాంద్రతలు, కాల్షియం మూల ద్రావణానికి బ్యాక్టీరియా నిష్పత్తి మరియు క్యూరింగ్ సమయం వంటి సరైన కారకాలను కనుగొనడానికి మేము ఒక సమగ్ర ప్రయోగాత్మక అధ్యయనాన్ని రూపొందించాము. చివరగా, కాల్షియం కార్బోనేట్ అవపాతం ద్వారా గాలి కోతను అణచివేయడంలో ఈ బాక్టీరియల్ ఏజెంట్ల సమితి యొక్క ప్రభావాన్ని ఇసుక దిబ్బలపై గాలి కోత పరిమాణం, థ్రెషోల్డ్ బ్రేక్అవే వేగం మరియు గాలి బాంబు దాడి నిరోధకతను నిర్ణయించడానికి వరుస గాలి సొరంగం పరీక్షలను నిర్వహించడం ద్వారా పరిశోధించారు మరియు పెనెట్రోమీటర్ కొలతలు మరియు మైక్రోస్ట్రక్చరల్ అధ్యయనాలు (ఉదా. ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ (XRD) విశ్లేషణ మరియు స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (SEM)) కూడా నిర్వహించబడ్డాయి.
కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉత్పత్తికి కాల్షియం అయాన్లు మరియు కార్బోనేట్ అయాన్లు అవసరం. కాల్షియం క్లోరైడ్, కాల్షియం హైడ్రాక్సైడ్ మరియు స్కిమ్ మిల్క్ పౌడర్ వంటి వివిధ కాల్షియం వనరుల నుండి కాల్షియం అయాన్లను పొందవచ్చు54,55. యూరియా జలవిశ్లేషణ మరియు సేంద్రీయ పదార్థం యొక్క ఏరోబిక్ లేదా వాయురహిత ఆక్సీకరణ వంటి వివిధ సూక్ష్మజీవుల పద్ధతుల ద్వారా కార్బోనేట్ అయాన్లను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు56. ఈ అధ్యయనంలో, ఫార్మేట్ మరియు అసిటేట్ యొక్క ఆక్సీకరణ ప్రతిచర్య నుండి కార్బోనేట్ అయాన్లను పొందాము. అదనంగా, స్వచ్ఛమైన కాల్షియం కార్బోనేట్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి మేము ఫార్మేట్ మరియు అసిటేట్ యొక్క కాల్షియం లవణాలను ఉపయోగించాము, అందువల్ల CO2 మరియు H2O మాత్రమే ఉప-ఉత్పత్తులుగా పొందబడ్డాయి. ఈ ప్రక్రియలో, ఒకే ఒక పదార్ధం కాల్షియం మూలంగా మరియు కార్బోనేట్ మూలంగా పనిచేస్తుంది మరియు అమ్మోనియా ఉత్పత్తి చేయబడదు. ఈ లక్షణాలు కాల్షియం మూలం మరియు కార్బోనేట్ ఉత్పత్తి పద్ధతిని మేము చాలా ఆశాజనకంగా భావిస్తాము.
కాల్షియం ఫార్మేట్ మరియు కాల్షియం అసిటేట్ యొక్క సంబంధిత ప్రతిచర్యలు కాల్షియం కార్బోనేట్‌ను ఏర్పరిచే సూత్రాలు (7)-(14)లో చూపించబడ్డాయి. కాల్షియం ఫార్మేట్ నీటిలో కరిగి ఫార్మిక్ ఆమ్లం లేదా ఫార్మేట్‌ను ఏర్పరుస్తుందని సూత్రాలు (7)-(11) చూపిస్తున్నాయి. అందువల్ల ద్రావణం ఉచిత కాల్షియం మరియు హైడ్రాక్సైడ్ అయాన్ల మూలం (సూత్రాలు 8 మరియు 9). ఫార్మిక్ ఆమ్లం యొక్క ఆక్సీకరణ ఫలితంగా, ఫార్మిక్ ఆమ్లంలోని కార్బన్ అణువులు కార్బన్ డయాక్సైడ్‌గా మార్చబడతాయి (సూత్రాలు 10). కాల్షియం కార్బోనేట్ చివరికి ఏర్పడుతుంది (సూత్రాలు 11 మరియు 12).
అదేవిధంగా, కాల్షియం కార్బోనేట్ కాల్షియం అసిటేట్ (సమీకరణాలు 13–15) నుండి ఏర్పడుతుంది, ఫార్మిక్ ఆమ్లానికి బదులుగా ఎసిటిక్ ఆమ్లం లేదా అసిటేట్ ఏర్పడుతుంది.
ఎంజైమ్‌ల ఉనికి లేకుండా, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద అసిటేట్ మరియు ఫార్మేట్ ఆక్సీకరణం చెందవు. FDH (ఫార్మేట్ డీహైడ్రోజినేస్) మరియు CoA (కోఎంజైమ్ A) వరుసగా ఫార్మేట్ మరియు అసిటేట్ యొక్క ఆక్సీకరణను ఉత్ప్రేరకపరుస్తాయి కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తాయి (సమీకరణాలు 16, 17) 57, 58, 59. వివిధ బ్యాక్టీరియా ఈ ఎంజైమ్‌లను ఉత్పత్తి చేయగలదు మరియు హెటెరోట్రోఫిక్ బ్యాక్టీరియా, అవి బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ (PTCC #1204 (పెర్షియన్ టైప్ కల్చర్ కలెక్షన్), దీనిని NCIMB #13061 (ఇంటర్నేషనల్ కలెక్షన్ ఆఫ్ బాక్టీరియా, ఈస్ట్, ఫేజ్, ప్లాస్మిడ్‌లు, ప్లాంట్ సీడ్స్ మరియు ప్లాంట్ సెల్ టిష్యూ కల్చర్స్) అని కూడా పిలుస్తారు) మరియు బాసిల్లస్ అమిలోలిక్ఫేసియన్స్ (PTCC #1732, NCIMB #12077)లను ఈ అధ్యయనంలో ఉపయోగించారు. ఈ బ్యాక్టీరియాను మాంసం పెప్టోన్ (5 గ్రా/లీ) మరియు మాంసం సారం (3 గ్రా/లీ) కలిగిన మాధ్యమంలో కల్చర్ చేశారు, దీనిని న్యూట్రియంట్ బ్రోత్ (NBR) (105443 మెర్క్) అని పిలుస్తారు.
ఈ విధంగా, రెండు కాల్షియం వనరులు మరియు రెండు బ్యాక్టీరియాలను ఉపయోగించి కాల్షియం కార్బోనేట్ అవపాతాన్ని ప్రేరేపించడానికి నాలుగు సూత్రీకరణలు తయారు చేయబడ్డాయి: కాల్షియం ఫార్మేట్ మరియు బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ (FS), కాల్షియం ఫార్మేట్ మరియు బాసిల్లస్ అమిలోలిక్ఫేసియన్స్ (FA), కాల్షియం అసిటేట్ మరియు బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ (AS), మరియు కాల్షియం అసిటేట్ మరియు బాసిల్లస్ అమిలోలిక్ఫేసియన్స్ (AA).
ప్రయోగాత్మక రూపకల్పన యొక్క మొదటి భాగంలో, గరిష్ట కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉత్పత్తిని సాధించే వాంఛనీయ కలయికను నిర్ణయించడానికి పరీక్షలు నిర్వహించబడ్డాయి. నేల నమూనాలలో కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉన్నందున, వివిధ కలయికల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన CaCO3 ను ఖచ్చితంగా కొలవడానికి ప్రాథమిక మూల్యాంకన పరీక్షల సమితిని రూపొందించారు మరియు కల్చర్ మీడియం మరియు కాల్షియం మూల పరిష్కారాల మిశ్రమాలను మూల్యాంకనం చేశారు. పైన నిర్వచించిన కాల్షియం మూలం మరియు బ్యాక్టీరియా ద్రావణం యొక్క ప్రతి కలయికకు (FS, FA, AS, మరియు AA), ఆప్టిమైజేషన్ కారకాలు (కాల్షియం మూల సాంద్రత, క్యూరింగ్ సమయం, ద్రావణం యొక్క ఆప్టికల్ సాంద్రత (OD), కాల్షియం మూలం నుండి బ్యాక్టీరియా ద్రావణ నిష్పత్తి మరియు pH) ఉత్పన్నమయ్యాయి మరియు ఇసుక దిబ్బ చికిత్సలో విండ్ టన్నెల్ పరీక్షలలో ఉపయోగించబడ్డాయి.
ప్రతి కలయికకు, CaCO3 అవపాతం యొక్క ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి మరియు కాల్షియం మూల సాంద్రత, క్యూరింగ్ సమయం, బ్యాక్టీరియా OD విలువ, కాల్షియం మూలం నుండి బ్యాక్టీరియా ద్రావణ నిష్పత్తి మరియు సేంద్రీయ పదార్థం యొక్క ఏరోబిక్ ఆక్సీకరణ సమయంలో pH (టేబుల్ 1) వంటి వివిధ అంశాలను అంచనా వేయడానికి 150 ప్రయోగాలు నిర్వహించబడ్డాయి. వేగవంతమైన పెరుగుదలను పొందడానికి బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ మరియు బాసిల్లస్ అమిలోలిక్ఫేసియన్స్ యొక్క పెరుగుదల వక్రతల ఆధారంగా ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన ప్రక్రియ కోసం pH పరిధిని ఎంపిక చేశారు. ఇది ఫలితాల విభాగంలో మరింత వివరంగా వివరించబడింది.
ఆప్టిమైజేషన్ దశ కోసం నమూనాలను సిద్ధం చేయడానికి ఈ క్రింది దశలను ఉపయోగించారు. మొదట కల్చర్ మాధ్యమం యొక్క ప్రారంభ pHని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా MICP ద్రావణాన్ని తయారు చేశారు మరియు తరువాత 15 నిమిషాల పాటు 121 °C వద్ద ఆటోక్లేవ్ చేశారు. ఆ తర్వాత స్ట్రెయిన్‌ను లామినార్ వాయు ప్రవాహంలో ఇనాక్యులేట్ చేసి, 30 °C మరియు 180 rpm వద్ద షేకింగ్ ఇంక్యుబేటర్‌లో నిర్వహించారు. బ్యాక్టీరియా యొక్క OD కావలసిన స్థాయికి చేరుకున్న తర్వాత, దానిని కావలసిన నిష్పత్తిలో కాల్షియం మూల ద్రావణంతో కలిపారు (మూర్తి 1a). లక్ష్య విలువను చేరుకున్న సమయానికి MICP ద్రావణం 220 rpm మరియు 30 °C వద్ద షేకింగ్ ఇంక్యుబేటర్‌లో స్పందించి ఘనీభవించడానికి అనుమతించబడింది. అవక్షేపించబడిన CaCO3ని 6000 గ్రాముల వద్ద సెంట్రిఫ్యూగేషన్ తర్వాత 5 నిమిషాలు వేరు చేసి, ఆపై 40 °C వద్ద ఎండబెట్టి కాల్సిమీటర్ పరీక్ష కోసం నమూనాలను సిద్ధం చేశారు (మూర్తి 1b). తరువాత CaCO3 యొక్క అవక్షేపణను బెర్నార్డ్ కాల్సిమీటర్ ఉపయోగించి కొలుస్తారు, ఇక్కడ CaCO3 పౌడర్ 1.0 N HCl (ASTM-D4373-02) తో చర్య జరిపి CO2 ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది మరియు ఈ వాయువు యొక్క పరిమాణం CaCO3 కంటెంట్ యొక్క కొలత (చిత్రం 1c). CO2 పరిమాణాన్ని CaCO3 కంటెంట్‌గా మార్చడానికి, స్వచ్ఛమైన CaCO3 పౌడర్‌ను 1 N HCl తో కడిగి, ఉద్భవించిన CO2 కు వ్యతిరేకంగా ప్లాట్ చేయడం ద్వారా ఒక అమరిక వక్రతను రూపొందించారు. అవక్షేపిత CaCO3 పౌడర్ యొక్క పదనిర్మాణం మరియు స్వచ్ఛతను SEM ఇమేజింగ్ మరియు XRD విశ్లేషణ ఉపయోగించి పరిశోధించారు. బ్యాక్టీరియా చుట్టూ కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడటం, ఏర్పడిన కాల్షియం కార్బోనేట్ దశ మరియు బ్యాక్టీరియా యొక్క కార్యకలాపాలను అధ్యయనం చేయడానికి 1000 మాగ్నిఫికేషన్‌తో ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్‌ను ఉపయోగించారు.
ఇరాన్‌లోని నైరుతి ఫార్స్ ప్రావిన్స్‌లోని డెజెగ్ బేసిన్ బాగా కోతకు గురైన ప్రాంతంగా ప్రసిద్ధి చెందింది మరియు పరిశోధకులు గాలి-క్షయమైన నేల నమూనాలను ఆ ప్రాంతం నుండి సేకరించారు. అధ్యయనం కోసం నమూనాలను నేల ఉపరితలం నుండి తీసుకున్నారు. నేల నమూనాలపై సూచిక పరీక్షలు నేల సరిగా క్రమబద్ధీకరించబడని ఇసుక నేల అని మరియు ఏకీకృత నేల వర్గీకరణ వ్యవస్థ (USC) (Figure 2a) ప్రకారం SP-SM గా వర్గీకరించబడిందని చూపించాయి. XRD విశ్లేషణ డెజెగ్ నేల ప్రధానంగా కాల్సైట్ మరియు క్వార్ట్జ్‌తో కూడి ఉందని చూపించింది (Figure 2b). అదనంగా, EDX విశ్లేషణ Al, K మరియు Fe వంటి ఇతర మూలకాలు కూడా తక్కువ నిష్పత్తిలో ఉన్నాయని చూపించింది.
గాలి కోత పరీక్ష కోసం ప్రయోగశాల దిబ్బలను సిద్ధం చేయడానికి, మట్టిని 170 మి.మీ ఎత్తు నుండి 10 మి.మీ వ్యాసం కలిగిన గరాటు ద్వారా గట్టి ఉపరితలం వరకు చూర్ణం చేశారు, దీని ఫలితంగా 60 మి.మీ ఎత్తు మరియు 210 మి.మీ వ్యాసం కలిగిన సాధారణ దిబ్బ ఏర్పడింది. ప్రకృతిలో, అత్యల్ప సాంద్రత కలిగిన ఇసుక దిబ్బలు అయోలియన్ ప్రక్రియల ద్వారా ఏర్పడతాయి. అదేవిధంగా, పై విధానాన్ని ఉపయోగించి తయారు చేయబడిన నమూనా అత్యల్ప సాపేక్ష సాంద్రతను కలిగి ఉంది, γ = 14.14 kN/m³, ఇది సుమారు 29.7° కోణంతో క్షితిజ సమాంతర ఉపరితలంపై నిక్షిప్తం చేయబడిన ఇసుక కోన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది.
మునుపటి విభాగంలో పొందిన ఆప్టిమల్ MICP ద్రావణాన్ని 1, 2 మరియు 3 lm-2 అప్లికేషన్ రేట్ల వద్ద ఇసుక దిబ్బ వాలుపై స్ప్రే చేసి, ఆపై నమూనాలను 30 °C (Fig. 3) వద్ద 9 రోజులు (అంటే ఆప్టిమల్ క్యూరింగ్ సమయం) ఇంక్యుబేటర్‌లో నిల్వ చేసి, ఆపై విండ్ టన్నెల్ పరీక్ష కోసం బయటకు తీశారు.
ప్రతి చికిత్స కోసం, నాలుగు నమూనాలను తయారు చేశారు, ఒకటి పెనెట్రోమీటర్ ఉపయోగించి కాల్షియం కార్బోనేట్ కంటెంట్ మరియు ఉపరితల బలాన్ని కొలవడానికి, మరియు మిగిలిన మూడు నమూనాలను మూడు వేర్వేరు వేగాల వద్ద కోత పరీక్షల కోసం ఉపయోగించారు. విండ్ టన్నెల్ పరీక్షలలో, వేర్వేరు గాలి వేగంతో కోత మొత్తాన్ని నిర్ణయించారు, ఆపై ప్రతి చికిత్స నమూనా కోసం థ్రెషోల్డ్ బ్రేక్అవే వేగాన్ని గాలి వేగంతో పోలిస్తే కోత మొత్తాన్ని ప్లాట్ ఉపయోగించి నిర్ణయించారు. విండ్ కోత పరీక్షలతో పాటు, చికిత్స చేయబడిన నమూనాలను ఇసుక బాంబు దాడికి గురి చేశారు (అంటే, జంపింగ్ ప్రయోగాలు). ఈ ప్రయోజనం కోసం 2 మరియు 3 L m−2 అప్లికేషన్ రేట్ల వద్ద రెండు అదనపు నమూనాలను తయారు చేశారు. ఇసుక బాంబు దాడి పరీక్ష 120 gm−1 ఫ్లక్స్‌తో 15 నిమిషాలు కొనసాగింది, ఇది మునుపటి అధ్యయనాలలో ఎంచుకున్న విలువల పరిధిలో ఉంది60,61,62. రాపిడి నాజిల్ మరియు డూన్ బేస్ మధ్య క్షితిజ సమాంతర దూరం 800 మిమీ, ఇది సొరంగం అడుగున 100 మిమీ పైన ఉంది. దాదాపు అన్ని జంపింగ్ ఇసుక కణాలు దిబ్బపై పడేలా ఈ స్థానం సెట్ చేయబడింది.
ఈ గాలి సొరంగం పరీక్షను 8 మీటర్ల పొడవు, 0.4 మీటర్ల వెడల్పు మరియు 1 మీటర్ల ఎత్తు కలిగిన ఓపెన్ గాలి సొరంగంలో నిర్వహించారు (మూర్తి 4a). గాలి సొరంగం గాల్వనైజ్డ్ స్టీల్ షీట్లతో తయారు చేయబడింది మరియు 25 మీటర్లు/సె వరకు గాలి వేగాన్ని ఉత్పత్తి చేయగలదు. అదనంగా, ఫ్యాన్ ఫ్రీక్వెన్సీని సర్దుబాటు చేయడానికి మరియు లక్ష్య గాలి వేగాన్ని పొందడానికి క్రమంగా ఫ్రీక్వెన్సీని పెంచడానికి ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ ఉపయోగించబడుతుంది. గాలి ద్వారా కోతకు గురైన ఇసుక దిబ్బల స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం మరియు గాలి సొరంగంలో కొలిచిన గాలి వేగం ప్రొఫైల్‌ను చిత్రం 4b చూపిస్తుంది.
చివరగా, ఈ అధ్యయనంలో ప్రతిపాదించబడిన నాన్-యూరియాలిటిక్ MICP ఫార్ములేషన్ ఫలితాలను యూరియాలిటిక్ MICP నియంత్రణ పరీక్ష ఫలితాలతో పోల్చడానికి, డూన్ నమూనాలను కూడా తయారు చేసి, యూరియా, కాల్షియం క్లోరైడ్ మరియు స్పోరోసార్సినా పాశ్చూరి కలిగిన జీవసంబంధమైన ద్రావణంతో చికిత్స చేశారు (స్పోరోసార్సినా పాశ్చూరి యూరియాస్63 ను ఉత్పత్తి చేసే గణనీయమైన సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నందున). బ్యాక్టీరియా ద్రావణం యొక్క ఆప్టికల్ సాంద్రత 1.5, మరియు యూరియా మరియు కాల్షియం క్లోరైడ్ సాంద్రతలు 1 M (మునుపటి అధ్యయనాలలో సిఫార్సు చేయబడిన విలువల ఆధారంగా ఎంపిక చేయబడింది36,64,65). కల్చర్ మాధ్యమంలో పోషక రసం (8 గ్రా/లీ) మరియు యూరియా (20 గ్రా/లీ) ఉన్నాయి. బాక్టీరియల్ ద్రావణాన్ని డూన్ ఉపరితలంపై స్ప్రే చేసి, బ్యాక్టీరియా అటాచ్మెంట్ కోసం 24 గంటలు వదిలివేయబడింది. 24 గంటల అటాచ్మెంట్ తర్వాత, సిమెంటింగ్ ద్రావణం (కాల్షియం క్లోరైడ్ మరియు యూరియా) స్ప్రే చేయబడింది. యూరియాలిటిక్ MICP నియంత్రణ పరీక్షను ఇకపై UMCగా సూచిస్తారు. యూరియాలిటికల్‌గా మరియు నాన్-యూరియాలిటికల్‌గా చికిత్స చేయబడిన నేల నమూనాల కాల్షియం కార్బోనేట్ కంటెంట్‌ను చోయ్ మరియు ఇతరులు ప్రతిపాదించిన విధానం ప్రకారం కడగడం ద్వారా పొందారు.66
5 నుండి 10 ప్రారంభ pH పరిధి కలిగిన కల్చర్ మాధ్యమంలో (పోషక ద్రావణం) బాసిల్లస్ అమిలోలిక్ఫేసియన్స్ మరియు బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ యొక్క పెరుగుదల వక్రతలను చిత్రం 5 చూపిస్తుంది. చిత్రంలో చూపిన విధంగా, బాసిల్లస్ అమిలోలిక్ఫేసియన్స్ మరియు బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ వరుసగా pH 6-8 మరియు 7-9 వద్ద వేగంగా పెరిగాయి. అందువల్ల, ఈ pH పరిధిని ఆప్టిమైజేషన్ దశలో స్వీకరించారు.
పోషక మాధ్యమం యొక్క వివిధ ప్రారంభ pH విలువల వద్ద (a) బాసిల్లస్ అమిలోలిక్ఫేసియన్స్ మరియు (b) బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ యొక్క పెరుగుదల వక్రతలు.
బెర్నార్డ్ లైమ్‌మీటర్‌లో ఉత్పత్తి అయ్యే కార్బన్ డయాక్సైడ్ మొత్తాన్ని చిత్రం 6 చూపిస్తుంది, ఇది అవక్షేపిత కాల్షియం కార్బోనేట్ (CaCO3) ను సూచిస్తుంది. ప్రతి కలయికలో ఒక అంశం స్థిరంగా ఉండటం మరియు ఇతర కారకాలు మారుతూ ఉండటం వలన, ఈ గ్రాఫ్‌లలోని ప్రతి బిందువు ఆ ప్రయోగాల సమితిలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క గరిష్ట పరిమాణానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. చిత్రంలో చూపిన విధంగా, కాల్షియం మూల సాంద్రత పెరిగినప్పుడు, కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉత్పత్తి పెరిగింది. అందువల్ల, కాల్షియం మూలం యొక్క సాంద్రత కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉత్పత్తిని నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. కాల్షియం మూలం మరియు కార్బన్ మూలం ఒకేలా ఉండటం వలన (అంటే, కాల్షియం ఫార్మేట్ మరియు కాల్షియం అసిటేట్), ఎక్కువ కాల్షియం అయాన్లు విడుదలైతే, ఎక్కువ కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడుతుంది (చిత్రం 6a). AS మరియు AA సూత్రీకరణలలో, కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉత్పత్తి పెరుగుతున్న క్యూరింగ్ సమయంతో పెరుగుతూనే ఉంది, 9 రోజుల తర్వాత అవక్షేపణ మొత్తం దాదాపుగా మారదు. FA సూత్రీకరణలో, క్యూరింగ్ సమయం 6 రోజులు దాటినప్పుడు కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడే రేటు తగ్గింది. ఇతర సూత్రీకరణలతో పోలిస్తే, ఫార్ములేషన్ FS 3 రోజుల తర్వాత సాపేక్షంగా తక్కువ కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడే రేటును చూపించింది (చిత్రం 6b). FA మరియు FS ఫార్ములేషన్లలో, మొత్తం కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉత్పత్తిలో 70% మరియు 87% మూడు రోజుల తర్వాత పొందబడ్డాయి, అయితే AA మరియు AS ఫార్ములేషన్లలో, ఈ నిష్పత్తి వరుసగా 46% మరియు 45% మాత్రమే. అసిటేట్-ఆధారిత ఫార్ములేషన్‌తో పోలిస్తే ఫార్మిక్ యాసిడ్-ఆధారిత ఫార్ములేషన్ ప్రారంభ దశలో అధిక CaCO3 నిర్మాణ రేటును కలిగి ఉందని ఇది సూచిస్తుంది. అయితే, పెరుగుతున్న క్యూరింగ్ సమయంతో నిర్మాణ రేటు నెమ్మదిస్తుంది. OD1 కంటే ఎక్కువ బ్యాక్టీరియా సాంద్రతలలో కూడా, కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడటానికి గణనీయమైన సహకారం లేదని చిత్రం 6c నుండి నిర్ధారించవచ్చు.
బెర్నార్డ్ కాల్సిమీటర్ ద్వారా కొలవబడిన CO2 పరిమాణంలో మార్పు (మరియు సంబంధిత CaCO3 కంటెంట్) (a) కాల్షియం మూల సాంద్రత, (b) సెట్టింగ్ సమయం, (c) OD, (d) ప్రారంభ pH, (e) కాల్షియం మూలం మరియు బాక్టీరియల్ ద్రావణం నిష్పత్తి (ప్రతి సూత్రీకరణకు); మరియు (f) కాల్షియం మూలం మరియు బ్యాక్టీరియా యొక్క ప్రతి కలయికకు ఉత్పత్తి చేయబడిన గరిష్ట కాల్షియం కార్బోనేట్.
మాధ్యమం యొక్క ప్రారంభ pH ప్రభావానికి సంబంధించి, Figure 6d, FA మరియు FS లకు, CaCO3 ఉత్పత్తి pH 7 వద్ద గరిష్ట విలువను చేరుకున్నట్లు చూపిస్తుంది. ఈ పరిశీలన FDH ఎంజైమ్‌లు pH 7-6.7 వద్ద అత్యంత స్థిరంగా ఉంటాయని మునుపటి అధ్యయనాలకు అనుగుణంగా ఉంది. అయితే, AA మరియు AS లకు, pH 7 దాటినప్పుడు CaCO3 అవపాతం పెరిగింది. మునుపటి అధ్యయనాలు CoA ఎంజైమ్ కార్యకలాపాలకు సరైన pH పరిధి 8 నుండి 9.2-6.8 వరకు ఉందని కూడా చూపించాయి. CoA ఎంజైమ్ కార్యకలాపాలకు మరియు B. అమిలోలిక్ఫేసియన్స్ పెరుగుదలకు సరైన pH పరిధులు వరుసగా (8-9.2) మరియు (6-8) అని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే (మూర్తి 5a), AA సూత్రీకరణ యొక్క సరైన pH 8 ఉంటుందని అంచనా వేయబడింది మరియు రెండు pH పరిధులు అతివ్యాప్తి చెందుతాయి. ఈ వాస్తవం ప్రయోగాల ద్వారా నిర్ధారించబడింది, చిత్రం 6dలో చూపిన విధంగా. B. సబ్టిలిస్ పెరుగుదలకు వాంఛనీయ pH 7-9 (మూర్తి 5b) మరియు CoA ఎంజైమ్ కార్యకలాపాలకు వాంఛనీయ pH 8-9.2 కాబట్టి, గరిష్ట CaCO3 అవపాత దిగుబడి 8-9 pH పరిధిలో ఉంటుందని అంచనా వేయబడింది, ఇది Figure 6d ద్వారా నిర్ధారించబడింది (అంటే, వాంఛనీయ అవపాతం pH 9). Figure 6eలో చూపిన ఫలితాలు అసిటేట్ మరియు ఫార్మేట్ సొల్యూషన్‌లకు కాల్షియం మూల ద్రావణం మరియు బ్యాక్టీరియా ద్రావణం యొక్క వాంఛనీయ నిష్పత్తి 1 అని సూచిస్తున్నాయి. పోలిక కోసం, వివిధ పరిస్థితులలో గరిష్ట CaCO3 ఉత్పత్తి (అంటే, కాల్షియం మూల సాంద్రత, క్యూరింగ్ సమయం, OD, కాల్షియం మూలం మరియు బాక్టీరియల్ ద్రావణ నిష్పత్తి మరియు ప్రారంభ pH) ఆధారంగా వివిధ సూత్రీకరణల (అంటే, AA, AS, FA, మరియు FS) పనితీరును అంచనా వేశారు. అధ్యయనం చేసిన సూత్రీకరణలలో, సూత్రీకరణ FS అత్యధిక CaCO3 ఉత్పత్తిని కలిగి ఉంది, ఇది సూత్రీకరణ AA కంటే దాదాపు మూడు రెట్లు ఎక్కువ (మూర్తి 6f). రెండు కాల్షియం మూలాల కోసం నాలుగు బ్యాక్టీరియా రహిత నియంత్రణ ప్రయోగాలు నిర్వహించబడ్డాయి మరియు 30 రోజుల తర్వాత CaCO3 అవపాతం గమనించబడలేదు.
అన్ని సూత్రీకరణల యొక్క ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ చిత్రాలు కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడటానికి ప్రధాన దశ వాటరైట్ అని చూపించాయి (చిత్రం 7). వాటరైట్ స్ఫటికాలు 69,70,71 ఆకారంలో గోళాకారంగా ఉన్నాయి. బ్యాక్టీరియా కణాల ఉపరితలం ప్రతికూలంగా చార్జ్ చేయబడినందున మరియు డైవాలెంట్ కాటయాన్‌లకు శోషక పదార్థంగా పనిచేయగలగడం వలన కాల్షియం కార్బోనేట్ బ్యాక్టీరియా కణాలపై అవక్షేపించబడిందని కనుగొనబడింది. ఈ అధ్యయనంలో ఫార్ములేషన్ FS ను ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, 24 గంటల తర్వాత, కొన్ని బ్యాక్టీరియా కణాలపై కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడటం ప్రారంభమైంది (చిత్రం 7a), మరియు 48 గంటల తర్వాత, కాల్షియం కార్బోనేట్‌తో పూత పూసిన బ్యాక్టీరియా కణాల సంఖ్య గణనీయంగా పెరిగింది. అదనంగా, చిత్రం 7bలో చూపిన విధంగా, వాటరైట్ కణాలను కూడా గుర్తించవచ్చు. చివరగా, 72 గంటల తర్వాత, పెద్ద సంఖ్యలో బ్యాక్టీరియా వాటరైట్ స్ఫటికాలచే బంధించబడినట్లు అనిపించింది మరియు వాటరైట్ కణాల సంఖ్య గణనీయంగా పెరిగింది (చిత్రం 7c).
కాలక్రమేణా FS కూర్పులలో CaCO3 అవపాతం యొక్క ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ పరిశీలనలు: (a) 24, (b) 48 మరియు (c) 72 h.
అవక్షేపణ దశ యొక్క స్వరూపాన్ని మరింత పరిశోధించడానికి, పౌడర్ల యొక్క X-రే డిఫ్రాక్షన్ (XRD) మరియు SEM విశ్లేషణలు నిర్వహించబడ్డాయి. XRD స్పెక్ట్రా (Fig. 8a) మరియు SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లు (Fig. 8b, c) వాటరైట్ స్ఫటికాల ఉనికిని నిర్ధారించాయి, ఎందుకంటే అవి లెట్యూస్ లాంటి ఆకారాన్ని కలిగి ఉన్నాయి మరియు వాటరైట్ శిఖరాలు మరియు అవక్షేపణ శిఖరాల మధ్య అనురూప్యాన్ని గమనించారు.
(ఎ) ఏర్పడిన CaCO3 మరియు వాటరైట్ యొక్క ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ స్పెక్ట్రా పోలిక. వరుసగా (బి) 1 kHz మరియు (సి) 5.27 kHz మాగ్నిఫికేషన్ వద్ద వాటరైట్ యొక్క SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లు.
విండ్ టన్నెల్ పరీక్షల ఫలితాలు చిత్రం 9a, b లలో చూపబడ్డాయి. చిత్రం 9a నుండి శుద్ధి చేయని ఇసుక యొక్క థ్రెషోల్డ్ కోత వేగం (TDV) దాదాపు 4.32 m/s అని చూడవచ్చు. 1 l/m² అప్లికేషన్ రేటు వద్ద (చిత్రం 9a), భిన్నాలు FA, FS, AA మరియు UMC కోసం నేల నష్టం రేటు రేఖల వాలులు చికిత్స చేయని ఇసుక దిబ్బకు దాదాపు సమానంగా ఉంటాయి. ఈ అప్లికేషన్ రేటు వద్ద చికిత్స అసమర్థమైనదని మరియు గాలి వేగం TDVని మించిన వెంటనే, సన్నని నేల క్రస్ట్ అదృశ్యమవుతుందని మరియు ఇసుక దిబ్బ కోత రేటు చికిత్స చేయని ఇసుక దిబ్బకు సమానంగా ఉంటుందని ఇది సూచిస్తుంది. భిన్నం AS యొక్క కోత వాలు తక్కువ అబ్సిస్సాస్ (అంటే TDV) ఉన్న ఇతర భిన్నాల కంటే కూడా తక్కువగా ఉంటుంది (చిత్రం 9a). చిత్రం 9b లోని బాణాలు 25 m/s గరిష్ట గాలి వేగం వద్ద, 2 మరియు 3 l/m² అప్లికేషన్ రేట్ల వద్ద చికిత్స చేయబడిన ఇసుక దిబ్బలలో ఎటువంటి కోత జరగలేదని సూచిస్తున్నాయి. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, FS, FA, AS మరియు UMC లకు, గరిష్ట గాలి వేగం (అంటే 25 m/s) కంటే 2 మరియు 3 l/m² అప్లికేషన్ రేట్ల వద్ద CaCO³ నిక్షేపణ వల్ల కలిగే గాలి కోతకు దిబ్బలు ఎక్కువ నిరోధకతను కలిగి ఉన్నాయి. అందువల్ల, ఈ పరీక్షలలో పొందిన 25 m/s యొక్క TDV విలువ Figure 9b లో చూపిన అప్లికేషన్ రేట్లకు తక్కువ పరిమితి, AA విషయంలో తప్ప, ఇక్కడ TDV గరిష్ట విండ్ టన్నెల్ వేగానికి దాదాపు సమానంగా ఉంటుంది.
గాలి కోత పరీక్ష (ఎ) బరువు తగ్గడం vs గాలి వేగం (అప్లికేషన్ రేటు 1 లీ/మీ2), (బి) థ్రెషోల్డ్ టియర్-ఆఫ్ వేగం vs అప్లికేషన్ రేటు మరియు ఫార్ములేషన్ (కాల్షియం అసిటేట్ కోసం CA, కాల్షియం ఫార్మేట్ కోసం CF).
ఇసుక బాంబు దాడి పరీక్ష తర్వాత వివిధ సూత్రీకరణలు మరియు అప్లికేషన్ రేట్లతో చికిత్స చేయబడిన ఇసుక దిబ్బల ఉపరితల కోతను చిత్రం 10 చూపిస్తుంది మరియు పరిమాణాత్మక ఫలితాలు చిత్రం 11లో చూపబడ్డాయి. ఇసుక బాంబు దాడి పరీక్ష సమయంలో ఎటువంటి నిరోధకతను చూపించకపోవడంతో మరియు పూర్తిగా క్షీణించినందున చికిత్స చేయని కేసు చూపబడలేదు (మొత్తం ద్రవ్యరాశి నష్టం). బయోకంపోజిషన్ AAతో చికిత్స చేయబడిన నమూనా 2 l/m2 అప్లికేషన్ రేటుతో దాని బరువులో 83.5% కోల్పోయిందని చిత్రం 11 నుండి స్పష్టంగా తెలుస్తుంది, అయితే అన్ని ఇతర నమూనాలు ఇసుక బాంబు దాడి ప్రక్రియలో 30% కంటే తక్కువ కోతను చూపించాయి. అప్లికేషన్ రేటును 3 l/m2కి పెంచినప్పుడు, చికిత్స చేయబడిన అన్ని నమూనాలు వాటి బరువులో 25% కంటే తక్కువ కోల్పోయాయి. రెండు అప్లికేషన్ రేట్ల వద్ద, సమ్మేళనం FS ఇసుక బాంబు దాడికి ఉత్తమ నిరోధకతను చూపించింది. FS మరియు AA చికిత్స చేయబడిన నమూనాలలో గరిష్ట మరియు కనిష్ట బాంబు దాడి నిరోధకతను వాటి గరిష్ట మరియు కనిష్ట CaCO3 అవపాతం (మూర్తి 6f) కు ఆపాదించవచ్చు.
2 మరియు 3 l/m2 ప్రవాహ రేట్ల వద్ద వివిధ కూర్పుల ఇసుక దిబ్బలపై బాంబు దాడి ఫలితాలు (బాణాలు గాలి దిశను సూచిస్తాయి, శిలువలు డ్రాయింగ్ యొక్క సమతలానికి లంబంగా గాలి దిశను సూచిస్తాయి).
చిత్రం 12లో చూపిన విధంగా, అప్లికేషన్ రేటు 1 L/m² నుండి 3 L/m²కి పెరగడంతో అన్ని ఫార్ములాలలో కాల్షియం కార్బోనేట్ కంటెంట్ పెరిగింది. అదనంగా, అన్ని అప్లికేషన్ రేట్లలో, అత్యధిక కాల్షియం కార్బోనేట్ కంటెంట్ ఉన్న ఫార్ములా FS, తరువాత FA మరియు UMC ఉన్నాయి. ఈ ఫార్ములాలు అధిక ఉపరితల నిరోధకతను కలిగి ఉండవచ్చని ఇది సూచిస్తుంది.
పర్మిమీటర్ పరీక్ష ద్వారా కొలిచిన చికిత్స చేయని, నియంత్రణ మరియు చికిత్స చేయబడిన నేల నమూనాల ఉపరితల నిరోధకతలో మార్పును చిత్రం 13a చూపిస్తుంది. ఈ చిత్రం నుండి, అప్లికేషన్ రేటు పెరుగుదలతో UMC, AS, FA మరియు FS సూత్రీకరణల ఉపరితల నిరోధకత గణనీయంగా పెరిగిందని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది. అయితే, AA సూత్రీకరణలో ఉపరితల బలం పెరుగుదల చాలా తక్కువగా ఉంది. చిత్రంలో చూపిన విధంగా, యూరియా-క్షీణించని MICP యొక్క FA మరియు FS సూత్రీకరణలు యూరియా-క్షీణించని MICP తో పోలిస్తే మెరుగైన ఉపరితల పారగమ్యతను కలిగి ఉంటాయి. చిత్రం 13b నేల ఉపరితల నిరోధకతతో TDVలో మార్పును చూపిస్తుంది. ఈ చిత్రం నుండి, 100 kPa కంటే ఎక్కువ ఉపరితల నిరోధకత కలిగిన దిబ్బల కోసం, థ్రెషోల్డ్ స్ట్రిప్పింగ్ వేగం 25 m/s కంటే ఎక్కువగా ఉంటుందని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది. ఇన్ సిటు ఉపరితల నిరోధకతను పర్మిమీటర్ ద్వారా సులభంగా కొలవవచ్చు కాబట్టి, ఈ జ్ఞానం విండ్ టన్నెల్ పరీక్ష లేనప్పుడు TDVని అంచనా వేయడానికి సహాయపడుతుంది, తద్వారా ఫీల్డ్ అప్లికేషన్లకు నాణ్యత నియంత్రణ సూచికగా పనిచేస్తుంది.
SEM ఫలితాలు చిత్రం 14లో చూపబడ్డాయి. 14a-b చిత్రాలు చికిత్స చేయని నేల నమూనా యొక్క విస్తరించిన కణాలను చూపుతాయి, ఇది స్పష్టంగా అది బంధనంగా ఉందని మరియు సహజ బంధం లేదా సిమెంటేషన్ లేదని సూచిస్తుంది. 14c యూరియా-క్షీణించిన MICPతో చికిత్స చేయబడిన నియంత్రణ నమూనా యొక్క SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌ను చూపిస్తుంది. ఈ చిత్రం CaCO3 అవక్షేపణలు కాల్సైట్ పాలిమార్ఫ్‌లుగా ఉన్నట్లు చూపిస్తుంది. చిత్రాలు 14d-oలో చూపినట్లుగా, అవక్షేపించబడిన CaCO3 కణాలను ఒకదానితో ఒకటి బంధిస్తుంది; SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లలో గోళాకార వాటరైట్ స్ఫటికాలను కూడా గుర్తించవచ్చు. ఈ అధ్యయనం మరియు మునుపటి అధ్యయనాల ఫలితాలు వాటరైట్ పాలిమార్ఫ్‌లుగా ఏర్పడిన CaCO3 బంధాలు సహేతుకమైన యాంత్రిక బలాన్ని కూడా అందించగలవని సూచిస్తున్నాయి; ఉపరితల నిరోధకత 350 kPaకి పెరుగుతుందని మరియు థ్రెషోల్డ్ విభజన వేగం 4.32 నుండి 25 m/s కంటే ఎక్కువగా పెరుగుతుందని మా ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. ఈ ఫలితం MICP-అవక్షేపణ CaCO3 యొక్క మాతృక వాటరైట్ అని మునుపటి అధ్యయనాల ఫలితాలకు అనుగుణంగా ఉంది, ఇది సహేతుకమైన యాంత్రిక బలం మరియు గాలి కోత నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది మరియు 180 రోజుల క్షేత్ర పర్యావరణ పరిస్థితులకు గురైన తర్వాత కూడా సహేతుకమైన గాలి కోత నిరోధకతను నిర్వహించగలదు.
(a, b) చికిత్స చేయని నేల యొక్క SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లు, (c) MICP యూరియా క్షీణత నియంత్రణ, (df) AA-చికిత్స చేసిన నమూనాలు, (gi) AS-చికిత్స చేసిన నమూనాలు, (jl) FA-చికిత్స చేసిన నమూనాలు మరియు (mo) వివిధ మాగ్నిఫికేషన్‌ల వద్ద 3 L/m2 అప్లికేషన్ రేటుతో FS-చికిత్స చేసిన నమూనాలు.
AA సమ్మేళనాలతో చికిత్స తర్వాత, కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉపరితలంపై మరియు ఇసుక రేణువుల మధ్య అవక్షేపించబడిందని చిత్రం 14d-f చూపిస్తుంది, అయితే కొన్ని పూత లేని ఇసుక రేణువులు కూడా గమనించబడ్డాయి. AS భాగాలకు, ఏర్పడిన CaCO3 పరిమాణం గణనీయంగా పెరగకపోయినా (Fig. 6f), AA సమ్మేళనాలతో పోలిస్తే CaCO3 వల్ల కలిగే ఇసుక రేణువుల మధ్య పరిచయాల పరిమాణం గణనీయంగా పెరిగింది (Fig. 14g-i).
14j-l మరియు 14m-o గణాంకాల నుండి, కాల్షియం ఫార్మేట్‌ను కాల్షియం మూలంగా ఉపయోగించడం వలన AS సమ్మేళనంతో పోలిస్తే CaCO3 అవపాతం మరింత పెరుగుతుందని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది, ఇది చిత్రం 6f లోని కాల్షియం మీటర్ కొలతలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఈ అదనపు CaCO3 ప్రధానంగా ఇసుక కణాలపై నిక్షిప్తం చేయబడినట్లు కనిపిస్తుంది మరియు తప్పనిసరిగా సంపర్క నాణ్యతను మెరుగుపరచదు. ఇది గతంలో గమనించిన ప్రవర్తనను నిర్ధారిస్తుంది: CaCO3 అవపాతం (మూర్తి 6f) మొత్తంలో తేడాలు ఉన్నప్పటికీ, మూడు సూత్రీకరణలు (AS, FA మరియు FS) యాంటీ-ఇయోలియన్ (గాలి) పనితీరు (మూర్తి 11) మరియు ఉపరితల నిరోధకత (మూర్తి 13a) పరంగా గణనీయంగా తేడా లేదు.
CaCO3 పూత పూసిన బ్యాక్టీరియా కణాలను మరియు అవక్షేపిత స్ఫటికాలపై బ్యాక్టీరియా ముద్రను బాగా దృశ్యమానం చేయడానికి, అధిక మాగ్నిఫికేషన్ SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లు తీసుకోబడ్డాయి మరియు ఫలితాలు చిత్రం 15లో చూపబడ్డాయి. చూపిన విధంగా, కాల్షియం కార్బోనేట్ బ్యాక్టీరియా కణాలపై అవక్షేపించబడుతుంది మరియు అక్కడ అవక్షేపణకు అవసరమైన కేంద్రకాలను అందిస్తుంది. CaCO3 ద్వారా ప్రేరేపించబడిన క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియాత్మక అనుసంధానాలను కూడా ఈ చిత్రం వర్ణిస్తుంది. నిష్క్రియాత్మక అనుసంధానాలలో ఏదైనా పెరుగుదల తప్పనిసరిగా యాంత్రిక ప్రవర్తనలో మరింత మెరుగుదలకు దారితీయదని నిర్ధారించవచ్చు. అందువల్ల, CaCO3 అవపాతం పెరగడం తప్పనిసరిగా అధిక యాంత్రిక బలానికి దారితీయదు మరియు అవపాత నమూనా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. ఈ అంశాన్ని టెర్జిస్ మరియు లాలౌయి72 మరియు సోఘి మరియు అల్-కబాని45,73 రచనలలో కూడా అధ్యయనం చేశారు. అవపాత నమూనా మరియు యాంత్రిక బలం మధ్య సంబంధాన్ని మరింత అన్వేషించడానికి, µCT ఇమేజింగ్ ఉపయోగించి MICP అధ్యయనాలు సిఫార్సు చేయబడ్డాయి, ఇది ఈ అధ్యయనం యొక్క పరిధికి మించినది (అంటే, అమ్మోనియా-రహిత MICP కోసం కాల్షియం మూలం మరియు బ్యాక్టీరియా యొక్క విభిన్న కలయికలను పరిచయం చేయడం).
(a) AS కూర్పు మరియు (b) FS కూర్పుతో చికిత్స చేయబడిన నమూనాలలో CaCO3 క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియాత్మక బంధాలను ప్రేరేపించింది మరియు అవక్షేపంపై బ్యాక్టీరియా కణాల ముద్రను వదిలివేసింది.
గణాంకాలు 14j-o మరియు 15b లలో చూపిన విధంగా, ఒక CaCO ఫిల్మ్ ఉంది (EDX విశ్లేషణ ప్రకారం, ఫిల్మ్‌లోని ప్రతి మూలకం యొక్క శాతం కూర్పు కార్బన్ 11%, ఆక్సిజన్ 46.62% మరియు కాల్షియం 42.39%, ఇది చిత్రం 16 లోని CaCO శాతానికి చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది). ఈ ఫిల్మ్ వాటరైట్ స్ఫటికాలు మరియు నేల కణాలను కవర్ చేస్తుంది, నేల-అవక్షేప వ్యవస్థ యొక్క సమగ్రతను కాపాడుకోవడానికి సహాయపడుతుంది. ఫార్మేట్-ఆధారిత సూత్రీకరణతో చికిత్స చేయబడిన నమూనాలలో మాత్రమే ఈ ఫిల్మ్ ఉనికిని గమనించవచ్చు.
మునుపటి అధ్యయనాలలో మరియు ఈ అధ్యయనంలో యూరియా-క్షీణత మరియు యూరియా-క్షీణత లేని MICP మార్గాలతో చికిత్స చేయబడిన నేలల ఉపరితల బలం, థ్రెషోల్డ్ డిటాచ్మెంట్ వేగం మరియు బయోప్రేరిత CaCO3 కంటెంట్‌ను టేబుల్ 2 పోల్చింది. MICP-చికిత్స చేయబడిన ఇసుక దిబ్బ నమూనాల గాలి కోత నిరోధకతపై అధ్యయనాలు పరిమితం. మెంగ్ మరియు ఇతరులు లీఫ్ బ్లోవర్‌ను ఉపయోగించి MICP-చికిత్స చేయబడిన యూరియా-క్షీణత దిబ్బ నమూనాల గాలి కోత నిరోధకతను పరిశోధించారు, 13 అయితే ఈ అధ్యయనంలో, యూరియా-క్షీణత లేని ఇసుక దిబ్బ నమూనాలను (అలాగే యూరియా-క్షీణత నియంత్రణలు) గాలి సొరంగంలో పరీక్షించారు మరియు బ్యాక్టీరియా మరియు పదార్థాల యొక్క నాలుగు వేర్వేరు కలయికలతో చికిత్స చేశారు.
చూడగలిగినట్లుగా, కొన్ని మునుపటి అధ్యయనాలు 4 L/m213,41,74 కంటే ఎక్కువ అప్లికేషన్ రేట్లను పరిగణించాయి. నీటి సరఫరా, రవాణా మరియు పెద్ద పరిమాణంలో నీటి వాడకంతో సంబంధం ఉన్న ఖర్చుల కారణంగా ఆర్థిక దృక్కోణం నుండి ఈ రంగంలో అధిక అప్లికేషన్ రేట్లు సులభంగా వర్తించకపోవచ్చని గమనించాలి. 1.62-2 L/m2 వంటి తక్కువ అప్లికేషన్ రేట్లు కూడా 190 kPa వరకు మరియు TDV 25 m/s కంటే ఎక్కువగా ఉండటంతో చాలా మంచి ఉపరితల బలాన్ని సాధించాయి. ప్రస్తుత అధ్యయనంలో, యూరియా క్షీణత లేకుండా ఫార్మేట్-ఆధారిత MICPతో చికిత్స చేయబడిన దిబ్బలు అదే శ్రేణి అప్లికేషన్ రేట్లలో యూరియా క్షీణత మార్గంతో పొందిన వాటికి పోల్చదగిన అధిక ఉపరితల బలాన్ని సాధించాయి (అంటే, యూరియా క్షీణత లేకుండా ఫార్మాట్-ఆధారిత MICPతో చికిత్స చేయబడిన నమూనాలు కూడా మెంగ్ మరియు ఇతరులు నివేదించిన అదే శ్రేణి ఉపరితల బల విలువలను సాధించగలిగాయి, 13, Figure 13a). 2 L/m2 అప్లికేషన్ రేటు వద్ద, 25 m/s గాలి వేగంతో గాలి కోతను తగ్గించడానికి కాల్షియం కార్బోనేట్ దిగుబడి యూరియా క్షీణత లేకుండా ఫార్మేట్-ఆధారిత MICPకి 2.25% అని కూడా చూడవచ్చు, ఇది అదే అప్లికేషన్ రేటు మరియు అదే గాలి వేగం (25 m/s) వద్ద యూరియా క్షీణతతో నియంత్రణ MICPతో చికిత్స చేయబడిన దిబ్బలతో పోలిస్తే అవసరమైన CaCO3 (అంటే 2.41%)కి చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది.
అందువల్ల, ఈ పట్టిక నుండి యూరియా క్షీణత మార్గం మరియు యూరియా రహిత క్షీణత మార్గం రెండూ ఉపరితల నిరోధకత మరియు TDV పరంగా చాలా ఆమోదయోగ్యమైన పనితీరును అందించగలవని నిర్ధారించవచ్చు. ప్రధాన వ్యత్యాసం ఏమిటంటే యూరియా రహిత క్షీణత మార్గంలో అమ్మోనియా ఉండదు మరియు అందువల్ల తక్కువ పర్యావరణ ప్రభావం ఉంటుంది. అదనంగా, ఈ అధ్యయనంలో ప్రతిపాదించబడిన యూరియా క్షీణత లేకుండా ఫార్మేట్-ఆధారిత MICP పద్ధతి యూరియా క్షీణత లేకుండా అసిటేట్-ఆధారిత MICP పద్ధతి కంటే మెరుగ్గా పనిచేస్తుంది. మోహెబ్బి మరియు ఇతరులు యూరియా క్షీణత లేకుండా అసిటేట్-ఆధారిత MICP పద్ధతిని అధ్యయనం చేసినప్పటికీ, వారి అధ్యయనంలో చదునైన ఉపరితలాలపై నమూనాలను చేర్చారు9. ఇసుక దిబ్బ నమూనాల చుట్టూ ఎడ్డీ ఏర్పడటం మరియు ఫలితంగా వచ్చే కోత వలన కలిగే అధిక స్థాయి కోత కారణంగా, తక్కువ TDVకి దారితీస్తుంది, ఇసుక దిబ్బ నమూనాల గాలి కోత అదే వేగంతో చదునైన ఉపరితలాల కంటే స్పష్టంగా ఉంటుందని భావిస్తున్నారు.