nature.com ను సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు. మీరు ఉపయోగిస్తున్న బ్రౌజర్ వెర్షన్‌లో CSS మద్దతు పరిమితంగా ఉంది. ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు తాజా బ్రౌజర్ వెర్షన్‌ను ఉపయోగించాలని (లేదా ఇంటర్నెట్ ఎక్స్‌ప్లోరర్‌లో కంపాటిబిలిటీ మోడ్‌ను ఆఫ్ చేయాలని) మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము. అదనంగా, నిరంతర మద్దతును నిర్ధారించడానికి, ఈ సైట్‌లో స్టైల్స్ లేదా జావాస్క్రిప్ట్ ఉండవు.
ధూళి తుఫానులు వ్యవసాయం, మానవ ఆరోగ్యం, రవాణా వ్యవస్థలు మరియు మౌలిక సదుపాయాలపై విధ్వంసకర ప్రభావాన్ని చూపడం వల్ల ప్రపంచవ్యాప్తంగా అనేక దేశాలకు తీవ్రమైన ముప్పును కలిగిస్తాయి. దీని ఫలితంగా, గాలి కోత ఒక ప్రపంచ సమస్యగా పరిగణించబడుతుంది. గాలి కోతను అరికట్టడానికి పర్యావరణ అనుకూలమైన పద్ధతులలో ఒకటి మైక్రోబియల్ ఇండ్యూస్డ్ కార్బోనేట్ ప్రెసిపిటేషన్ (MICP) వాడకం. అయితే, యూరియా-విచ్ఛిన్నం ఆధారిత MICP యొక్క ఉప-ఉత్పత్తులైన అమ్మోనియా వంటివి పెద్ద పరిమాణంలో ఉత్పత్తి అయినప్పుడు అంత మంచివి కావు. ఈ అధ్యయనం యూరియాను ఉత్పత్తి చేయకుండా MICPని విచ్ఛిన్నం చేయడానికి కాల్షియం ఫార్మేట్ బ్యాక్టీరియా యొక్క రెండు ఫార్ములేషన్‌లను అందిస్తుంది మరియు అమ్మోనియాను ఉత్పత్తి చేయని కాల్షియం అసిటేట్ బ్యాక్టీరియా యొక్క రెండు ఫార్ములేషన్‌లతో వాటి పనితీరును సమగ్రంగా పోల్చి చూస్తుంది. ఇక్కడ పరిగణించబడిన బ్యాక్టీరియాలు బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ మరియు బాసిల్లస్ అమైలోలిక్విఫేసియెన్స్. మొదట, CaCO3 ఏర్పడటాన్ని నియంత్రించే కారకాల యొక్క ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన విలువలు నిర్ధారించబడ్డాయి. ఆ తర్వాత, ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన ఫార్ములేషన్‌లతో శుద్ధి చేయబడిన ఇసుక దిబ్బల నమూనాలపై విండ్ టన్నెల్ పరీక్షలు నిర్వహించబడ్డాయి మరియు గాలి కోత నిరోధకత, స్ట్రిప్పింగ్ థ్రెషోల్డ్ వేగం మరియు ఇసుక తాకిడి నిరోధకత కొలవబడ్డాయి. కాల్షియం కార్బోనేట్ (CaCO3) అల్లోమార్ఫ్‌లను ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ, స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (SEM) మరియు ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ విశ్లేషణలను ఉపయోగించి మూల్యాంకనం చేశారు. కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడటం విషయంలో, కాల్షియం ఫార్మేట్ ఆధారిత ఫార్ములేషన్లు, ఎసిటేట్ ఆధారిత ఫార్ములేషన్ల కంటే గణనీయంగా మెరుగ్గా పనిచేశాయి. అదనంగా, B. అమైలోలిక్విఫేసియెన్స్ కంటే B. సబ్టిలిస్ ఎక్కువ కాల్షియం కార్బోనేట్‌ను ఉత్పత్తి చేసింది. అవక్షేపణ వలన కాల్షియం కార్బోనేట్‌పై క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియాశీల బ్యాక్టీరియా బంధించబడటం మరియు ముద్రించబడటాన్ని SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లు స్పష్టంగా చూపించాయి. అన్ని ఫార్ములేషన్లు గాలి కోతను గణనీయంగా తగ్గించాయి.
నైరుతి యునైటెడ్ స్టేట్స్, పశ్చిమ చైనా, సహారా ఆఫ్రికా మరియు మధ్యప్రాచ్యంలోని చాలా ప్రాంతాల వంటి శుష్క మరియు పాక్షిక-శుష్క ప్రాంతాలు ఎదుర్కొంటున్న ఒక ప్రధాన సమస్యగా వాయు కోతను చాలా కాలంగా గుర్తించారు. శుష్క మరియు అతి-శుష్క వాతావరణాలలో తక్కువ వర్షపాతం ఈ ప్రాంతాలలోని చాలా భాగాలను ఎడారులుగా, ఇసుక దిబ్బలుగా మరియు సాగు చేయని భూములుగా మార్చింది. నిరంతర వాయు కోత రవాణా వ్యవస్థలు, వ్యవసాయ భూమి మరియు పారిశ్రామిక భూమి వంటి మౌలిక సదుపాయాలకు పర్యావరణ ముప్పును కలిగిస్తుంది, ఇది ఈ ప్రాంతాలలో పేద జీవన పరిస్థితులకు మరియు పట్టణాభివృద్ధి అధిక వ్యయాలకు దారితీస్తుంది. ముఖ్యంగా, వాయు కోత అది సంభవించే ప్రదేశాన్ని ప్రభావితం చేయడమే కాకుండా, గాలి ద్వారా కణాలను మూలం నుండి చాలా దూరంలోని ప్రాంతాలకు రవాణా చేయడం వల్ల మారుమూల సమాజాలలో ఆరోగ్య మరియు ఆర్థిక సమస్యలను కూడా కలిగిస్తుంది.
గాలి కోత నియంత్రణ అనేది ఒక ప్రపంచవ్యాప్త సమస్యగా మిగిలిపోయింది. గాలి కోతను నియంత్రించడానికి నేలను స్థిరీకరించే వివిధ పద్ధతులను ఉపయోగిస్తారు. ఈ పద్ధతులలో నీటిని పోయడం7, నూనె మల్చ్‌లు8, బయోపాలిమర్‌లు5, సూక్ష్మజీవుల ప్రేరిత కార్బోనేట్ అవక్షేపణ (MICP)9,10,11,12 మరియు ఎంజైమ్ ప్రేరిత కార్బోనేట్ అవక్షేపణ (EICP)1 వంటి పదార్థాలు ఉన్నాయి. పొలంలో దుమ్మును అణచివేయడానికి నేలను తడపడం ఒక ప్రామాణిక పద్ధతి. అయితే, ఇది వేగంగా ఆవిరైపోవడం వల్ల శుష్క మరియు పాక్షిక-శుష్క ప్రాంతాలలో ఈ పద్ధతి పరిమిత ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది1. నూనె మల్చింగ్ సమ్మేళనాలను ఉపయోగించడం వల్ల ఇసుక సంసంజనం మరియు కణాల మధ్య ఘర్షణ పెరుగుతుంది. వాటి సంసంజన గుణం ఇసుక రేణువులను ఒకదానికొకటి బంధిస్తుంది; అయితే, నూనె మల్చ్‌లు ఇతర సమస్యలను కూడా కలిగిస్తాయి; వాటి ముదురు రంగు ఉష్ణ శోషణను పెంచి, మొక్కలు మరియు సూక్ష్మజీవుల మరణానికి దారితీస్తుంది. వాటి వాసన మరియు పొగలు శ్వాసకోశ సమస్యలను కలిగిస్తాయి, మరియు ముఖ్యంగా, వాటి అధిక ధర మరొక అడ్డంకి. గాలి కోతను తగ్గించడానికి ఇటీవల ప్రతిపాదించబడిన పర్యావరణ అనుకూల పద్ధతులలో బయోపాలిమర్‌లు ఒకటి; వీటిని మొక్కలు, జంతువులు మరియు బ్యాక్టీరియా వంటి సహజ వనరుల నుండి సంగ్రహిస్తారు. జాంతన్ గమ్, గ్వార్ గమ్, కైటోసాన్ మరియు జెల్లాన్ గమ్ అనేవి ఇంజనీరింగ్ అనువర్తనాలలో అత్యంత సాధారణంగా ఉపయోగించే బయోపాలిమర్లు5. అయితే, నీటిలో కరిగే బయోపాలిమర్లు నీటికి గురైనప్పుడు వాటి బలాన్ని కోల్పోయి, నేల నుండి బయటకు కారిపోతాయి13,14. కంకర రోడ్లు, టెయిలింగ్స్ పాండ్స్ మరియు నిర్మాణ స్థలాలతో సహా వివిధ రకాల అనువర్తనాలకు EICP ఒక సమర్థవంతమైన ధూళి నివారణ పద్ధతిగా నిరూపించబడింది. దీని ఫలితాలు ప్రోత్సాహకరంగా ఉన్నప్పటికీ, ఖర్చు మరియు న్యూక్లియేషన్ సైట్‌ల కొరత (ఇది CaCO3 స్ఫటికాల ఏర్పాటు మరియు అవక్షేపణను వేగవంతం చేస్తుంది15,16) వంటి కొన్ని సంభావ్య ప్రతికూలతలను పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి.
MICPని 19వ శతాబ్దం చివరలో ముర్రే మరియు ఇర్విన్ (1890) మరియు స్టెయిన్‌మాన్ (1901) సముద్ర సూక్ష్మజీవుల ద్వారా యూరియా విచ్ఛిన్నంపై వారి అధ్యయనంలో మొదటిసారిగా వివరించారు¹⁷. MICP అనేది సహజంగా సంభవించే ఒక జీవ ప్రక్రియ, ఇందులో వివిధ రకాల సూక్ష్మజీవుల కార్యకలాపాలు మరియు రసాయన ప్రక్రియలు ఉంటాయి. ఈ ప్రక్రియలో, సూక్ష్మజీవుల జీవక్రియల నుండి వెలువడే కార్బోనేట్ అయాన్లు పర్యావరణంలోని కాల్షియం అయాన్లతో చర్య జరపడం ద్వారా కాల్షియం కార్బోనేట్ అవక్షేపం చెందుతుంది¹⁸,19. యూరియా-విచ్ఛిన్నం చేసే నత్రజని చక్రాన్ని (యూరియా-విచ్ఛిన్నం చేసే MICP) కలిగి ఉన్న MICP అనేది సూక్ష్మజీవుల ప్రేరిత కార్బోనేట్ అవక్షేపణలో అత్యంత సాధారణ రకం. దీనిలో, బ్యాక్టీరియా ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన యూరియేస్ అనే ఎంజైమ్, యూరియా యొక్క జలవిశ్లేషణను ఈ క్రింది విధంగా ఉత్ప్రేరకపరుస్తుంది²⁰,²¹,²²,²³,²⁴,²⁵,²⁶,²⁷:
సేంద్రీయ లవణ ఆక్సీకరణ యొక్క కార్బన్ చక్రాన్ని కలిగి ఉన్న MICPలో (యూరియా క్షీణత రకం లేని MICP), హెటెరోట్రోఫిక్ బ్యాక్టీరియా అసిటేట్, లాక్టేట్, సిట్రేట్, సక్సినేట్, ఆక్సలేట్, మాలేట్ మరియు గ్లైఆక్సిలేట్ వంటి సేంద్రీయ లవణాలను శక్తి వనరులుగా ఉపయోగించి కార్బోనేట్ ఖనిజాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది28. కార్బన్ వనరుగా కాల్షియం లాక్టేట్ మరియు కాల్షియం అయాన్ల సమక్షంలో, కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడటానికి జరిగే రసాయన చర్యను సమీకరణం (5)లో చూపించారు.
MICP ప్రక్రియలో, బ్యాక్టీరియా కణాలు కాల్షియం కార్బోనేట్ అవక్షేపణకు ముఖ్యమైన కేంద్రక స్థానాలను అందిస్తాయి; బ్యాక్టీరియా కణ ఉపరితలం రుణాత్మకంగా ఆవేశం కలిగి ఉంటుంది మరియు కాల్షియం అయాన్ల వంటి ద్విసంయోజక కాటయాన్లకు అధిశోషకంగా పనిచేయగలదు. బ్యాక్టీరియా కణాలపై కాల్షియం అయాన్లను అధిశోషించుకోవడం ద్వారా, కార్బోనేట్ అయాన్ గాఢత తగినంతగా ఉన్నప్పుడు, కాల్షియం కాటయాన్లు మరియు కార్బోనేట్ అనయాన్లు చర్య జరిపి బ్యాక్టీరియా ఉపరితలంపై కాల్షియం కార్బోనేట్ అవక్షేపించబడుతుంది29,30. ఈ ప్రక్రియను ఈ క్రింది విధంగా సంగ్రహించవచ్చు31,32:
జీవజనిత కాల్షియం కార్బోనేట్ స్ఫటికాలను మూడు రకాలుగా విభజించవచ్చు: కాల్సైట్, వాటరైట్ మరియు అరగోనైట్. వాటిలో, కాల్సైట్ మరియు వాటరైట్ అనేవి బాక్టీరియా ప్రేరిత కాల్షియం కార్బోనేట్ యొక్క అత్యంత సాధారణ అల్లోమార్ఫ్‌లు³³,³⁴. కాల్సైట్ అనేది ఉష్ణగతిక శాస్త్రపరంగా అత్యంత స్థిరమైన కాల్షియం కార్బోనేట్ అల్లోమార్ఫ్³⁵. వాటరైట్ అస్థిరమైనదిగా నివేదించబడినప్పటికీ, అది చివరికి కాల్సైట్‌గా రూపాంతరం చెందుతుంది³⁶,³⁷. ఈ స్ఫటికాలలో వాటరైట్ అత్యంత సాంద్రత కలిగినది. ఇది ఒక షడ్భుజి స్ఫటికం, మరియు దాని పెద్ద పరిమాణం కారణంగా ఇతర కాల్షియం కార్బోనేట్ స్ఫటికాల కంటే మెరుగైన రంధ్రాలను పూరించే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది³⁸. యూరియా-క్షీణించిన మరియు యూరియా-క్షీణించని MICP రెండూ వాటరైట్ అవక్షేపణకు దారితీయవచ్చు¹³,³⁹,⁴⁰,⁴¹.
సమస్యాత్మక నేలలను మరియు గాలి కోతకు గురయ్యే నేలలను స్థిరీకరించడంలో MICP ఆశాజనకమైన సామర్థ్యాన్ని చూపినప్పటికీ42,43,44,45,46,47,48, యూరియా జలవిశ్లేషణ యొక్క ఉప-ఉత్పత్తులలో ఒకటైన అమ్మోనియా, బహిర్గతమయ్యే స్థాయిని బట్టి తేలికపాటి నుండి తీవ్రమైన ఆరోగ్య సమస్యలను కలిగిస్తుంది49. ఈ దుష్ప్రభావం, ముఖ్యంగా దుమ్ము నివారణ వంటి పెద్ద ప్రాంతాలకు చికిత్స చేయవలసి వచ్చినప్పుడు, ఈ ప్రత్యేక సాంకేతికత వాడకాన్ని వివాదాస్పదంగా చేస్తుంది. అదనంగా, ఈ ప్రక్రియను అధిక మోతాదులో మరియు పెద్ద పరిమాణంలో నిర్వహించినప్పుడు అమ్మోనియా వాసన భరించలేనిదిగా ఉంటుంది, ఇది దాని ఆచరణాత్మక వినియోగాన్ని ప్రభావితం చేయవచ్చు. ఇటీవలి అధ్యయనాలు అమ్మోనియం అయాన్‌లను స్ట్రువైట్ వంటి ఇతర ఉత్పత్తులుగా మార్చడం ద్వారా తగ్గించవచ్చని చూపినప్పటికీ, ఈ పద్ధతులు అమ్మోనియం అయాన్‌లను పూర్తిగా తొలగించవు50. అందువల్ల, అమ్మోనియం అయాన్‌లను ఉత్పత్తి చేయని ప్రత్యామ్నాయ పరిష్కారాలను అన్వేషించాల్సిన అవసరం ఇంకా ఉంది. గాలి కోత నివారణ సందర్భంలో తక్కువగా అన్వేషించబడిన ఒక సంభావ్య పరిష్కారాన్ని MICP కోసం యూరియా-యేతర విచ్ఛిన్న మార్గాల వాడకం అందించవచ్చు. ఫత్తాహి మరియు ఇతరులు. కాల్షియం అసిటేట్ మరియు బాసిల్లస్ మెగాటేరియం41 ఉపయోగించి యూరియా-రహిత MICP క్షీణతను పరిశోధించారు, అయితే మొహెబ్బి మరియు ఇతరులు కాల్షియం అసిటేట్ మరియు బాసిల్లస్ అమైలోలిక్విఫేసియెన్స్9 ను ఉపయోగించారు. అయినప్పటికీ, వారి అధ్యయనాన్ని ఇతర కాల్షియం వనరులు మరియు హెటెరోట్రోఫిక్ బాక్టీరియాతో పోల్చలేదు, ఇవి అంతిమంగా గాలి కోత నిరోధకతను మెరుగుపరుస్తాయి. గాలి కోత నివారణలో యూరియా-రహిత క్షీణత మార్గాలను యూరియా క్షీణత మార్గాలతో పోల్చే సాహిత్యం కూడా కొరతగా ఉంది.
అంతేకాకుండా, చాలా వరకు గాలి కోత మరియు ధూళి నియంత్రణ అధ్యయనాలు చదునైన ఉపరితలాలు ఉన్న మట్టి నమూనాలపై నిర్వహించబడ్డాయి.1,51,52,53 అయితే, కొండలు మరియు పల్లపు ప్రాంతాలతో పోలిస్తే ప్రకృతిలో చదునైన ఉపరితలాలు తక్కువగా కనిపిస్తాయి. అందుకే ఎడారి ప్రాంతాలలో ఇసుక దిబ్బలు అత్యంత సాధారణ భూభాగ లక్షణంగా ఉన్నాయి.
పైన పేర్కొన్న లోపాలను అధిగమించడానికి, అమ్మోనియాను ఉత్పత్తి చేయని కొత్త రకం బాక్టీరియా కారకాలను పరిచయం చేయడమే ఈ అధ్యయనం యొక్క లక్ష్యం. ఈ ప్రయోజనం కోసం, మేము యూరియాను విచ్ఛిన్నం చేయని MICP మార్గాలను పరిగణనలోకి తీసుకున్నాము. రెండు కాల్షియం వనరుల (కాల్షియం ఫార్మేట్ మరియు కాల్షియం అసిటేట్) సామర్థ్యాన్ని పరిశోధించడం జరిగింది. రచయితల పరిజ్ఞానం మేరకు, రెండు కాల్షియం వనరులు మరియు బాక్టీరియా కలయికలను (అంటే కాల్షియం ఫార్మేట్-బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ మరియు కాల్షియం ఫార్మేట్-బాసిల్లస్ అమైలోలిక్విఫేసియెన్స్) ఉపయోగించి కార్బోనేట్ అవక్షేపణను మునుపటి అధ్యయనాలలో పరిశోధించలేదు. కాల్షియం ఫార్మేట్ మరియు కాల్షియం అసిటేట్‌ల ఆక్సీకరణను ఉత్ప్రేరకపరచి, మైక్రోబియల్ కార్బోనేట్ అవక్షేపణను ఏర్పరచడానికి, ఈ బాక్టీరియా ఉత్పత్తి చేసే ఎంజైమ్‌ల ఆధారంగా వాటిని ఎంపిక చేయడం జరిగింది. pH, బాక్టీరియా మరియు కాల్షియం వనరుల రకాలు మరియు వాటి గాఢతలు, బాక్టీరియా మరియు కాల్షియం వనరు ద్రావణ నిష్పత్తి, మరియు క్యూరింగ్ సమయం వంటి సరైన కారకాలను కనుగొనడానికి మేము ఒక సమగ్ర ప్రయోగాత్మక అధ్యయనాన్ని రూపొందించాము. చివరగా, కాల్షియం కార్బోనేట్ అవక్షేపణ ద్వారా గాలి కోతను అణచివేయడంలో ఈ బాక్టీరియా కారకాల సముదాయం యొక్క ప్రభావాన్ని పరిశోధించడానికి, ఇసుక దిబ్బలపై వరుస విండ్ టన్నెల్ పరీక్షలు నిర్వహించబడ్డాయి. ఈ పరీక్షలలో గాలి కోత పరిమాణం, కనీస విచ్ఛేదన వేగం మరియు ఇసుక యొక్క గాలి తాకిడి నిరోధకతను నిర్ధారించడంతో పాటు, పెనెట్రోమీటర్ కొలతలు మరియు సూక్ష్మ నిర్మాణ అధ్యయనాలు (ఉదాహరణకు ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ (XRD) విశ్లేషణ మరియు స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (SEM)) కూడా జరిపారు.
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 హైడ్రోలైసిస్ మరియు సేంద్రీయ పదార్థం యొక్క ఏరోబిక్ లేదా అనెరోబిక్ ఆక్సీకరణ వంటి వివిధ సూక్ష్మజీవ పద్ధతుల ద్వారా కార్బోనేట్ అయాన్లను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు56. ఈ అధ్యయనంలో, ఫార్మేట్ మరియు అసిటేట్ యొక్క ఆక్సీకరణ చర్య నుండి కార్బోనేట్ అయాన్లను పొందడం జరిగింది. అదనంగా, స్వచ్ఛమైన కాల్షియం కార్బోనేట్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి మేము ఫార్మేట్ మరియు అసిటేట్ యొక్క కాల్షియం లవణాలను ఉపయోగించాము, అందువల్ల CO2 మరియు H2O మాత్రమే ఉప-ఉత్పత్తులుగా లభించాయి. ఈ ప్రక్రియలో, ఒకే పదార్థం కాల్షియం వనరుగా మరియు కార్బోనేట్ వనరుగా పనిచేస్తుంది మరియు అమ్మోనియా ఉత్పత్తి కాదు. ఈ లక్షణాలు మేము పరిగణించిన కాల్షియం వనరు మరియు కార్బోనేట్ ఉత్పత్తి పద్ధతిని చాలా ఆశాజనకంగా చేస్తాయి.
కాల్షియం ఫార్మేట్ మరియు కాల్షియం అసిటేట్ చర్య జరిపి కాల్షియం కార్బోనేట్‌ను ఏర్పరిచే సంబంధిత చర్యలు ఫార్ములాలు (7)-(14)లో చూపబడ్డాయి. కాల్షియం ఫార్మేట్ నీటిలో కరిగి ఫార్మిక్ ఆమ్లం లేదా ఫార్మేట్‌ను ఏర్పరుస్తుందని ఫార్ములాలు (7)-(11) చూపిస్తున్నాయి. అందువల్ల ఈ ద్రావణం స్వేచ్ఛా కాల్షియం మరియు హైడ్రాక్సైడ్ అయాన్‌లకు మూలంగా ఉంటుంది (ఫార్ములాలు 8 మరియు 9). ఫార్మిక్ ఆమ్లం యొక్క ఆక్సీకరణ ఫలితంగా, ఫార్మిక్ ఆమ్లంలోని కార్బన్ పరమాణువులు కార్బన్ డయాక్సైడ్‌గా మార్చబడతాయి (ఫార్ములా 10). అంతిమంగా కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడుతుంది (ఫార్ములాలు 11 మరియు 12).
అదే విధంగా, కాల్షియం అసిటేట్ నుండి కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడుతుంది (సమీకరణాలు 13–15), అయితే ఫార్మిక్ ఆమ్లానికి బదులుగా ఎసిటిక్ ఆమ్లం లేదా అసిటేట్ ఏర్పడుతుంది.
ఎంజైములు లేకుండా, గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఎసిటేట్ మరియు ఫార్మేట్ ఆక్సీకరణ చెందవు. FDH (ఫార్మేట్ డీహైడ్రోజినేస్) మరియు CoA (కోఎంజైమ్ A) వరుసగా ఫార్మేట్ మరియు ఎసిటేట్‌ల ఆక్సీకరణను ఉత్ప్రేరకపరచి కార్బన్ డయాక్సైడ్‌ను ఏర్పరుస్తాయి (సమీకరణాలు 16, 17) 57, 58, 59. వివిధ బాక్టీరియాలు ఈ ఎంజైమ్‌లను ఉత్పత్తి చేయగలవు, మరియు ఈ అధ్యయనంలో హెటెరోట్రోఫిక్ బాక్టీరియాలైన బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ (PTCC #1204 (పెర్షియన్ టైప్ కల్చర్ కలెక్షన్), దీనిని NCIMB #13061 (ఇంటర్నేషనల్ కలెక్షన్ ఆఫ్ బాక్టీరియా, ఈస్ట్, ఫేజ్, ప్లాస్మిడ్స్, ప్లాంట్ సీడ్స్ అండ్ ప్లాంట్ సెల్ టిష్యూ కల్చర్స్) అని కూడా పిలుస్తారు) మరియు బాసిల్లస్ అమైలోలిక్విఫేసియెన్స్ (PTCC #1732, NCIMB #12077) లను ఉపయోగించారు. ఈ బ్యాక్టీరియాను మీట్ పెప్టోన్ (5 గ్రా/లీ) మరియు మీట్ ఎక్స్‌ట్రాక్ట్ (3 గ్రా/లీ) కలిగిన న్యూట్రియంట్ బ్రాత్ (NBR) (105443 మెర్క్) అనే మాధ్యమంలో కల్చర్ చేశారు.
ఈ విధంగా, రెండు కాల్షియం వనరులు మరియు రెండు బాక్టీరియాలను ఉపయోగించి కాల్షియం కార్బోనేట్ అవక్షేపణను ప్రేరేపించడానికి నాలుగు ఫార్ములేషన్లు తయారు చేయబడ్డాయి: కాల్షియం ఫార్మేట్ మరియు బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ (FS), కాల్షియం ఫార్మేట్ మరియు బాసిల్లస్ అమైలోలిక్విఫేసియెన్స్ (FA), కాల్షియం అసిటేట్ మరియు బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ (AS), మరియు కాల్షియం అసిటేట్ మరియు బాసిల్లస్ అమైలోలిక్విఫేసియెన్స్ (AA).
ప్రయోగాత్మక రూపకల్పన యొక్క మొదటి భాగంలో, గరిష్ట కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉత్పత్తిని సాధించే ఉత్తమ కలయికను నిర్ధారించడానికి పరీక్షలు నిర్వహించబడ్డాయి. మట్టి నమూనాలలో కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉన్నందున, వివిధ కలయికల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన CaCO3ను ఖచ్చితంగా కొలవడానికి ప్రాథమిక మూల్యాంకన పరీక్షల సమితిని రూపొందించారు, మరియు కల్చర్ మీడియం మరియు కాల్షియం మూల ద్రావణాల మిశ్రమాలను మూల్యాంకనం చేశారు. పైన నిర్వచించిన కాల్షియం మూలం మరియు బ్యాక్టీరియా ద్రావణం యొక్క ప్రతి కలయిక (FS, FA, AS, మరియు AA) కోసం, ఆప్టిమైజేషన్ కారకాలను (కాల్షియం మూల సాంద్రత, క్యూరింగ్ సమయం, ద్రావణం యొక్క ఆప్టికల్ డెన్సిటీ (OD) ద్వారా కొలవబడిన బ్యాక్టీరియా ద్రావణ సాంద్రత, కాల్షియం మూలం మరియు బ్యాక్టీరియా ద్రావణ నిష్పత్తి, మరియు pH) ఉత్పాదించి, తదుపరి విభాగాలలో వివరించిన ఇసుక దిబ్బల చికిత్స విండ్ టన్నెల్ పరీక్షలలో ఉపయోగించారు.
ప్రతి కలయిక కోసం, CaCO3 అవక్షేపణ ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి మరియు సేంద్రీయ పదార్థం యొక్క ఏరోబిక్ ఆక్సీకరణ సమయంలో కాల్షియం మూల సాంద్రత, క్యూరింగ్ సమయం, బాక్టీరియల్ OD విలువ, కాల్షియం మూలం మరియు బాక్టీరియల్ ద్రావణ నిష్పత్తి మరియు pH వంటి వివిధ కారకాలను మూల్యాంకనం చేయడానికి 150 ప్రయోగాలు నిర్వహించబడ్డాయి (పట్టిక 1). వేగవంతమైన పెరుగుదలను పొందడం కోసం బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ మరియు బాసిల్లస్ అమైలోలిక్విఫేసియెన్స్ యొక్క పెరుగుదల వక్రరేఖల ఆధారంగా ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన ప్రక్రియ కోసం pH పరిధి ఎంపిక చేయబడింది. ఇది ఫలితాల విభాగంలో మరింత వివరంగా వివరించబడింది.
ఆప్టిమైజేషన్ దశ కోసం నమూనాలను సిద్ధం చేయడానికి ఈ క్రింది దశలను ఉపయోగించారు. మొదట, కల్చర్ మీడియం యొక్క ప్రారంభ pHని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా MICP ద్రావణాన్ని తయారు చేసి, ఆపై 121 °C వద్ద 15 నిమిషాల పాటు ఆటోక్లేవ్ చేశారు. ఆ తర్వాత, ఆ స్ట్రెయిన్‌ను లామినార్ ఎయిర్ ఫ్లోలో ఇనాక్యులేట్ చేసి, 30 °C మరియు 180 rpm వద్ద షేకింగ్ ఇంక్యుబేటర్‌లో ఉంచారు. బ్యాక్టీరియా యొక్క OD కావలసిన స్థాయికి చేరుకున్న తర్వాత, దానిని కాల్షియం సోర్స్ ద్రావణంతో కావలసిన నిష్పత్తిలో కలిపారు (పటం 1a). MICP ద్రావణాన్ని, లక్ష్య విలువకు చేరుకునే సమయం వరకు, 220 rpm మరియు 30 °C వద్ద షేకింగ్ ఇంక్యుబేటర్‌లో చర్య జరిపి ఘనీభవించడానికి అనుమతించారు. అవక్షేపితమైన CaCO3ను 6000 g వద్ద 5 నిమిషాల పాటు సెంట్రిఫ్యూగేషన్ చేసిన తర్వాత వేరు చేసి, ఆపై కాల్సిమీటర్ పరీక్ష కోసం నమూనాలను సిద్ధం చేయడానికి 40 °C వద్ద ఆరబెట్టారు (పటం 1b). ఆ తర్వాత, బెర్నార్డ్ కాల్సిమీటర్‌ను ఉపయోగించి CaCO3 అవక్షేపణను కొలిచారు, దీనిలో CaCO3 పొడి 1.0 N HCl (ASTM-D4373-02) తో చర్య జరిపి CO2 ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, మరియు ఈ వాయువు యొక్క ఘనపరిమాణం CaCO3 పరిమాణానికి కొలమానంగా ఉంటుంది (పటం 1c). CO2 ఘనపరిమాణాన్ని CaCO3 పరిమాణంగా మార్చడానికి, శుద్ధమైన CaCO3 పొడిని 1 N HCl తో కడిగి, వెలువడిన CO2 కు వ్యతిరేకంగా ప్లాట్ చేయడం ద్వారా ఒక క్రమాంకన వక్రరేఖను రూపొందించారు. అవక్షేపిత CaCO3 పొడి యొక్క స్వరూపాన్ని మరియు స్వచ్ఛతను SEM ఇమేజింగ్ మరియు XRD విశ్లేషణలను ఉపయోగించి పరిశోధించారు. బ్యాక్టీరియా చుట్టూ కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడటం, ఏర్పడిన కాల్షియం కార్బోనేట్ యొక్క దశ మరియు బ్యాక్టీరియా యొక్క కార్యాచరణను అధ్యయనం చేయడానికి 1000 రెట్లు ఆవర్ధనం గల ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్‌ను ఉపయోగించారు.
ఇరాన్‌లోని నైరుతి ఫార్స్ ప్రావిన్స్‌లో డెజెగ్ బేసిన్ అనేది బాగా తెలిసిన, అధికంగా కోతకు గురయ్యే ప్రాంతం, మరియు పరిశోధకులు ఆ ప్రాంతం నుండి గాలి కోతకు గురైన మట్టి నమూనాలను సేకరించారు. ఈ అధ్యయనం కోసం నమూనాలను నేల ఉపరితలం నుండి తీసుకున్నారు. మట్టి నమూనాలపై జరిపిన సూచిక పరీక్షలలో, ఆ మట్టి సిల్ట్‌తో కూడిన, సరిగా క్రమబద్ధం కాని ఇసుక నేల అని తేలింది మరియు యూనిఫైడ్ సాయిల్ క్లాసిఫికేషన్ సిస్టమ్ (USC) ప్రకారం దీనిని SP-SMగా వర్గీకరించారు (పటం 2a). XRD విశ్లేషణలో డెజెగ్ మట్టి ప్రధానంగా కాల్సైట్ మరియు క్వార్ట్జ్‌తో కూడి ఉందని తేలింది (పటం 2b). అదనంగా, EDX విశ్లేషణలో Al, K, మరియు Fe వంటి ఇతర మూలకాలు కూడా తక్కువ నిష్పత్తిలో ఉన్నాయని తేలింది.
గాలి కోత పరీక్ష కోసం ప్రయోగశాల దిబ్బలను సిద్ధం చేయడానికి, మట్టిని 170 మి.మీ. ఎత్తు నుండి 10 మి.మీ. వ్యాసం గల గరాటు ద్వారా గట్టి ఉపరితలం వచ్చే వరకు నలిపారు. దీని ఫలితంగా 60 మి.మీ. ఎత్తు మరియు 210 మి.మీ. వ్యాసం గల ఒక సాధారణ దిబ్బ ఏర్పడింది. ప్రకృతిలో, అత్యల్ప సాంద్రత గల ఇసుక దిబ్బలు వాయు ప్రక్రియల ద్వారా ఏర్పడతాయి. అదేవిధంగా, పైన పేర్కొన్న పద్ధతిని ఉపయోగించి తయారుచేసిన నమూనా అత్యల్ప సాపేక్ష సాంద్రత, γ = 14.14 kN/m³, ను కలిగి ఉంది. ఇది సుమారుగా 29.7° విశ్రాంతి కోణంతో ఒక క్షితిజ సమాంతర ఉపరితలంపై నిక్షిప్తమైన ఇసుక శంకువును ఏర్పరిచింది.
మునుపటి విభాగంలో పొందిన ఉత్తమ MICP ద్రావణాన్ని 1, 2 మరియు 3 lm-2 అప్లికేషన్ రేట్లలో దిబ్బ వాలుపై పిచికారీ చేసి, ఆపై నమూనాలను 9 రోజుల పాటు (అంటే ఉత్తమ క్యూరింగ్ సమయం) 30 °C వద్ద ఇంక్యుబేటర్‌లో (Fig. 3) నిల్వ చేసి, ఆపై విండ్ టన్నెల్ పరీక్ష కోసం బయటకు తీశారు.
ప్రతి చికిత్స కోసం, నాలుగు నమూనాలను తయారు చేశారు, వాటిలో ఒకటి పెనెట్రోమీటర్‌ను ఉపయోగించి కాల్షియం కార్బోనేట్ పరిమాణం మరియు ఉపరితల బలాన్ని కొలవడానికి, మరియు మిగిలిన మూడు నమూనాలను మూడు వేర్వేరు వేగాల వద్ద కోత పరీక్షల కోసం ఉపయోగించారు. విండ్ టన్నెల్ పరీక్షలలో, వివిధ గాలి వేగాల వద్ద కోత పరిమాణాన్ని నిర్ధారించారు, ఆపై కోత పరిమాణం వర్సెస్ గాలి వేగం యొక్క ప్లాట్‌ను ఉపయోగించి ప్రతి చికిత్స నమూనాకు థ్రెషోల్డ్ బ్రేక్‌అవే వేగాన్ని నిర్ణయించారు. గాలి కోత పరీక్షలతో పాటు, చికిత్స పొందిన నమూనాలను ఇసుక బాంబు దాడికి (అంటే, జంపింగ్ ప్రయోగాలు) గురిచేశారు. 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 నిమిషాల పాటు కొనసాగింది, ఇది మునుపటి అధ్యయనాలలో ఎంపిక చేయబడిన విలువల పరిధిలోనే ఉంది60,61,62. అబ్రేసివ్ నాజిల్ మరియు దిబ్బ అడుగుభాగం మధ్య క్షితిజ సమాంతర దూరం 800 మిమీ, ఇది టన్నెల్ అడుగుభాగం నుండి 100 మిమీ ఎత్తులో ఉంది. ఎగిరే ఇసుక రేణువులన్నీ దాదాపుగా దిబ్బ మీద పడే విధంగా ఈ స్థానాన్ని ఏర్పాటు చేశారు.
8 మీటర్ల పొడవు, 0.4 మీటర్ల వెడల్పు మరియు 1 మీటర్ ఎత్తు గల ఒక బహిరంగ గాలి సొరంగంలో గాలి సొరంగ పరీక్ష నిర్వహించబడింది (పటం 4ఎ). ఈ గాలి సొరంగం గాల్వనైజ్డ్ ఉక్కు పలకలతో తయారు చేయబడింది మరియు సెకనుకు 25 మీటర్ల వరకు గాలి వేగాన్ని ఉత్పత్తి చేయగలదు. అదనంగా, ఫ్యాన్ ఫ్రీక్వెన్సీని సర్దుబాటు చేయడానికి మరియు లక్షిత గాలి వేగాన్ని పొందడానికి ఫ్రీక్వెన్సీని క్రమంగా పెంచడానికి ఒక ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్ ఉపయోగించబడుతుంది. పటం 4బి గాలి ద్వారా కోతకు గురైన ఇసుక దిబ్బల రేఖాచిత్రాన్ని మరియు గాలి సొరంగంలో కొలవబడిన గాలి వేగ ప్రొఫైల్‌ను చూపుతుంది.
చివరగా, ఈ అధ్యయనంలో ప్రతిపాదించబడిన యూరియేలైటిక్ కాని MICP ఫార్ములేషన్ యొక్క ఫలితాలను యూరియేలైటిక్ MICP నియంత్రణ పరీక్ష ఫలితాలతో పోల్చడానికి, దిబ్బ నమూనాలను కూడా తయారుచేసి, యూరియా, కాల్షియం క్లోరైడ్ మరియు స్పోరోసార్సినా పాస్టియూరీ (స్పోరోసార్సినా పాస్టియూరీకి యూరియేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేసే గణనీయమైన సామర్థ్యం ఉన్నందున63) కలిగిన జీవ ద్రావణంతో శుద్ధి చేశారు. బ్యాక్టీరియా ద్రావణం యొక్క ఆప్టికల్ డెన్సిటీ 1.5గాను, యూరియా మరియు కాల్షియం క్లోరైడ్ గాఢతలు 1 Mగాను ఉన్నాయి (గత అధ్యయనాలలో సిఫార్సు చేయబడిన విలువల ఆధారంగా ఎంపిక చేయబడ్డాయి36,64,65). కల్చర్ మీడియంలో న్యూట్రియెంట్ బ్రాత్ (8 గ్రా/లీ) మరియు యూరియా (20 గ్రా/లీ) ఉన్నాయి. బ్యాక్టీరియా ద్రావణాన్ని దిబ్బ ఉపరితలంపై పిచికారీ చేసి, బ్యాక్టీరియా అంటుకోవడానికి 24 గంటల పాటు వదిలివేశారు. 24 గంటల అంటుకున్న తర్వాత, సిమెంటింగ్ ద్రావణాన్ని (కాల్షియం క్లోరైడ్ మరియు యూరియా) పిచికారీ చేశారు. యూరియేలైటిక్ MICP నియంత్రణ పరీక్షను ఇకపై UMCగా సూచిస్తారు. చోయ్ మరియు ఇతరులు ప్రతిపాదించిన విధానం ప్రకారం కడగడం ద్వారా యూరియలైటిక్‌గా మరియు యూరియలైటిక్‌గా శుద్ధి చేయని మట్టి నమూనాలలో కాల్షియం కార్బోనేట్ పరిమాణాన్ని పొందారు.66
పటం 5, 5 నుండి 10 వరకు ఉన్న ప్రారంభ pH పరిధి గల కల్చర్ మీడియం (పోషక ద్రావణం)లో బాసిల్లస్ అమైలోలిక్విఫేసియెన్స్ మరియు బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ యొక్క పెరుగుదల వక్రరేఖలను చూపుతుంది. పటంలో చూపిన విధంగా, బాసిల్లస్ అమైలోలిక్విఫేసియెన్స్ మరియు బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ వరుసగా pH 6-8 మరియు 7-9 వద్ద వేగంగా పెరిగాయి. అందువల్ల, ఆప్టిమైజేషన్ దశలో ఈ pH పరిధిని స్వీకరించడం జరిగింది.
పోషక మాధ్యమం యొక్క విభిన్న ప్రారంభ pH విలువల వద్ద (ఎ) బాసిల్లస్ అమైలోలిక్విఫేసియెన్స్ మరియు (బి) బాసిల్లస్ సబ్టిలిస్ యొక్క పెరుగుదల వక్రతలు.
పటం 6, బెర్నార్డ్ లైమ్‌మీటర్‌లో ఉత్పత్తి అయిన కార్బన్ డయాక్సైడ్ పరిమాణాన్ని చూపిస్తుంది, ఇది అవక్షేపిత కాల్షియం కార్బోనేట్ (CaCO3)ను సూచిస్తుంది. ప్రతి కలయికలో ఒక కారకాన్ని స్థిరంగా ఉంచి, ఇతర కారకాలను మార్చడం జరిగింది కాబట్టి, ఈ గ్రాఫ్‌లలోని ప్రతి బిందువు ఆ ప్రయోగాల సమితిలోని కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క గరిష్ట పరిమాణానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. పటంలో చూపినట్లుగా, కాల్షియం మూలం యొక్క గాఢత పెరిగేకొద్దీ, కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉత్పత్తి పెరిగింది. అందువల్ల, కాల్షియం మూలం యొక్క గాఢత కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉత్పత్తిని నేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. కాల్షియం మూలం మరియు కార్బన్ మూలం ఒకటే (అంటే, కాల్షియం ఫార్మేట్ మరియు కాల్షియం అసిటేట్) కాబట్టి, ఎక్కువ కాల్షియం అయాన్లు విడుదలయ్యే కొద్దీ, ఎక్కువ కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడుతుంది (పటం 6a). AS మరియు AA ఫార్ములేషన్లలో, క్యూరింగ్ సమయం పెరిగేకొద్దీ కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉత్పత్తి పెరుగుతూనే ఉంది, 9 రోజుల తర్వాత అవక్షేపం పరిమాణం దాదాపుగా మారనంత వరకు ఇది కొనసాగింది. FA ఫార్ములేషన్‌లో, క్యూరింగ్ సమయం 6 రోజులు దాటినప్పుడు కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడే రేటు తగ్గింది. ఇతర ఫార్ములేషన్లతో పోలిస్తే, FS ఫార్ములేషన్ 3 రోజుల తర్వాత సాపేక్షంగా తక్కువ కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడే రేటును చూపించింది (పటం 6b). ఫార్ములేషన్లు FA మరియు FS లలో, మూడు రోజుల తర్వాత మొత్తం కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉత్పత్తిలో 70% మరియు 87% లభించింది, అయితే ఫార్ములేషన్లు AA మరియు AS లలో, ఈ నిష్పత్తి వరుసగా కేవలం 46% మరియు 45% మాత్రమే. ఇది అసిటేట్ ఆధారిత ఫార్ములేషన్‌తో పోలిస్తే ఫార్మిక్ యాసిడ్ ఆధారిత ఫార్ములేషన్‌లో ప్రారంభ దశలో అధిక CaCO3 ఏర్పడే రేటు ఉందని సూచిస్తుంది. అయితే, క్యూరింగ్ సమయం పెరిగేకొద్దీ ఏర్పడే రేటు నెమ్మదిస్తుంది. OD1 కంటే ఎక్కువ బ్యాక్టీరియా సాంద్రతల వద్ద కూడా, కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడటానికి గణనీయమైన సహకారం లేదని చిత్రం 6c నుండి నిర్ధారించవచ్చు.
(ఎ) కాల్షియం మూల సాంద్రత, (బి) సెట్టింగ్ సమయం, (సి) OD, (డి) ప్రారంభ pH, (ఇ) కాల్షియం మూలానికి మరియు బ్యాక్టీరియా ద్రావణానికి మధ్య నిష్పత్తి (ప్రతి ఫార్ములేషన్‌కు); మరియు (ఎఫ్) కాల్షియం మూలం మరియు బ్యాక్టీరియా యొక్క ప్రతి కలయికకు ఉత్పత్తి చేయబడిన గరిష్ట కాల్షియం కార్బోనేట్ మొత్తం ఆధారంగా బెర్నార్డ్ కాల్సిమీటర్ ద్వారా కొలవబడిన CO2 పరిమాణంలో (మరియు సంబంధిత CaCO3 పరిమాణంలో) మార్పు.
మాధ్యమం యొక్క ప్రారంభ pH ప్రభావానికి సంబంధించి, FA మరియు FS ల విషయంలో, pH 7 వద్ద CaCO3 ఉత్పత్తి గరిష్ట స్థాయికి చేరుకుందని పటం 6d చూపిస్తుంది. FDH ఎంజైమ్‌లు pH 7-6.7 వద్ద అత్యంత స్థిరంగా ఉంటాయనే మునుపటి అధ్యయనాలతో ఈ పరిశీలన ఏకీభవిస్తుంది. అయితే, AA మరియు AS ల విషయంలో, pH 7 దాటినప్పుడు CaCO3 అవక్షేపణ పెరిగింది. CoA ఎంజైమ్ క్రియాశీలతకు అనువైన pH పరిధి 8 నుండి 9.2-6.8 వరకు ఉంటుందని మునుపటి అధ్యయనాలు కూడా చూపించాయి. CoA ఎంజైమ్ క్రియాశీలతకు మరియు B. amyloliquefaciens పెరుగుదలకు అనువైన pH పరిధులు వరుసగా (8-9.2) మరియు (6-8) అని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే (పటం 5a), AA ఫార్ములేషన్ యొక్క అనువైన pH 8గా ఉంటుందని అంచనా వేయబడింది, మరియు ఈ రెండు pH పరిధులు అతివ్యాప్తి చెందుతాయి. పటం 6dలో చూపిన విధంగా, ఈ వాస్తవం ప్రయోగాల ద్వారా నిర్ధారించబడింది. B. subtilis పెరుగుదలకు అనువైన pH 7-9 (పటం 5b) మరియు CoA ఎంజైమ్ క్రియాశీలతకు అనువైన pH 8-9.2 కాబట్టి, గరిష్ట CaCO3 అవక్షేపణ దిగుబడి 8-9 pH పరిధిలో ఉంటుందని అంచనా వేయబడింది, ఇది పటం 6d ద్వారా నిర్ధారించబడింది (అంటే, అనువైన అవక్షేపణ pH 9). పటం 6eలో చూపిన ఫలితాలు, అసిటేట్ మరియు ఫార్మేట్ ద్రావణాలు రెండింటికీ కాల్షియం మూల ద్రావణానికి మరియు బాక్టీరియా ద్రావణానికి మధ్య అనువైన నిష్పత్తి 1 అని సూచిస్తున్నాయి. పోలిక కోసం, వివిధ ఫార్ములేషన్ల (అంటే, AA, AS, FA, మరియు FS) పనితీరును వివిధ పరిస్థితులలో (అంటే, కాల్షియం మూల గాఢత, క్యూరింగ్ సమయం, OD, కాల్షియం మూలానికి మరియు బాక్టీరియా ద్రావణానికి మధ్య నిష్పత్తి, మరియు ప్రారంభ pH) గరిష్ట CaCO3 ఉత్పత్తి ఆధారంగా మూల్యాంకనం చేయబడింది. అధ్యయనం చేసిన ఫార్ములేషన్లలో, ఫార్ములేషన్ FS అత్యధిక CaCO3 ఉత్పత్తిని కలిగి ఉంది, ఇది ఫార్ములేషన్ AA కంటే సుమారు మూడు రెట్లు ఎక్కువ (పటం 6f). రెండు కాల్షియం మూలాల కోసం బాక్టీరియా రహిత నాలుగు నియంత్రణ ప్రయోగాలు నిర్వహించబడ్డాయి మరియు 30 రోజుల తర్వాత ఎటువంటి CaCO3 అవక్షేపణ గమనించబడలేదు.
అన్ని ఫార్ములేషన్ల యొక్క ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ చిత్రాలు, కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడిన ప్రధాన దశ వాటరైట్ అని చూపించాయి (చిత్రం 7). వాటరైట్ స్ఫటికాలు గోళాకారంలో ఉన్నాయి69,70,71. బ్యాక్టీరియా కణాల ఉపరితలం రుణాత్మక ఆవేశం కలిగి ఉండటం మరియు ద్విసంయోజక కాటయాన్‌లకు శోషకంగా పనిచేయగలగడం వల్ల, బ్యాక్టీరియా కణాలపై కాల్షియం కార్బోనేట్ అవక్షేపించబడిందని కనుగొనబడింది. ఈ అధ్యయనంలో ఫార్ములేషన్ FSను ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, 24 గంటల తర్వాత, కొన్ని బ్యాక్టీరియా కణాలపై కాల్షియం కార్బోనేట్ ఏర్పడటం ప్రారంభమైంది (చిత్రం 7a), మరియు 48 గంటల తర్వాత, కాల్షియం కార్బోనేట్‌తో పూత పూయబడిన బ్యాక్టీరియా కణాల సంఖ్య గణనీయంగా పెరిగింది. అదనంగా, చిత్రం 7bలో చూపిన విధంగా, వాటరైట్ కణాలను కూడా గుర్తించవచ్చు. చివరగా, 72 గంటల తర్వాత, పెద్ద సంఖ్యలో బ్యాక్టీరియా వాటరైట్ స్ఫటికాలచే బంధించబడినట్లు కనిపించింది, మరియు వాటరైట్ కణాల సంఖ్య గణనీయంగా పెరిగింది (చిత్రం 7c).
కాలక్రమేణా FS కూర్పులలో CaCO3 అవక్షేపణ యొక్క ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ పరిశీలనలు: (ఎ) 24, (బి) 48 మరియు (సి) 72 గంటలు.
అవక్షేపిత దశ యొక్క స్వరూపాన్ని మరింతగా పరిశోధించడానికి, పొడులపై ఎక్స్-రే వివర్తనం (XRD) మరియు SEM విశ్లేషణలు జరిపబడ్డాయి. XRD స్పెక్ట్రాలు (పటం 8a) మరియు SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లు (పటం 8b, c) వాటరైట్ స్ఫటికాల ఉనికిని నిర్ధారించాయి, ఎందుకంటే అవి పాలకూర వంటి ఆకారాన్ని కలిగి ఉన్నాయి మరియు వాటరైట్ శిఖరాలకు, అవక్షేప శిఖరాలకు మధ్య అనురూపత గమనించబడింది.
(ఎ) ఏర్పడిన CaCO3 మరియు వాటరైట్ యొక్క ఎక్స్-రే వివర్తన వర్ణపటాల పోలిక. వరుసగా (బి) 1 kHz మరియు (సి) 5.27 kHz మాగ్నిఫికేషన్ వద్ద వాటరైట్ యొక్క SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లు.
విండ్ టన్నెల్ పరీక్షల ఫలితాలు పటం 9a, b లలో చూపబడ్డాయి. పటం 9a నుండి, శుద్ధి చేయని ఇసుక యొక్క ప్రారంభ కోత వేగం (TDV) సుమారు 4.32 మీ/సె అని చూడవచ్చు. 1 లీ/మీ² వినియోగ రేటు వద్ద (పటం 9a), FA, FS, AA మరియు UMC ఫ్రాక్షన్‌ల యొక్క మట్టి కోత రేటు రేఖల వాలులు, శుద్ధి చేయని దిబ్బ యొక్క వాలులతో దాదాపు సమానంగా ఉన్నాయి. ఈ వినియోగ రేటు వద్ద శుద్ధి ప్రభావవంతంగా లేదని ఇది సూచిస్తుంది మరియు గాలి వేగం TDVని మించిన వెంటనే, పలుచని మట్టి పొర అదృశ్యమవుతుంది మరియు దిబ్బ కోత రేటు శుద్ధి చేయని దిబ్బ యొక్క కోత రేటుతో సమానంగా ఉంటుంది. AS ఫ్రాక్షన్ యొక్క కోత వాలు కూడా తక్కువ అబ్సిస్సాలు (అంటే TDV) ఉన్న ఇతర ఫ్రాక్షన్‌ల కంటే తక్కువగా ఉంది (పటం 9a). పటం 9bలోని బాణాలు, 25 మీ/సె గరిష్ట గాలి వేగం వద్ద, 2 మరియు 3 లీ/మీ² వినియోగ రేట్ల వద్ద శుద్ధి చేసిన దిబ్బలలో ఎటువంటి కోత జరగలేదని సూచిస్తున్నాయి. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, FS, FA, AS మరియు UMC ల విషయంలో, గరిష్ట గాలి వేగం (అంటే 25 మీ/సె) కంటే 2 మరియు 3 లీ/మీ² వినియోగ రేట్ల వద్ద CaCO³ నిక్షేపణ వలన కలిగే గాలి కోతకు ఇసుక దిబ్బలు ఎక్కువ నిరోధకతను కలిగి ఉన్నాయి. అందువల్ల, ఈ పరీక్షలలో పొందిన 25 మీ/సె TDV విలువ, AA విషయంలో తప్ప, పటం 9bలో చూపిన వినియోగ రేట్లకు దిగువ పరిమితిగా ఉంది; AA విషయంలో TDV దాదాపు గరిష్ట విండ్ టన్నెల్ వేగానికి సమానంగా ఉంటుంది.
గాలి కోత పరీక్ష (ఎ) గాలి వేగానికి అనుగుణంగా బరువు తగ్గడం (ప్రయోగ రేటు 1 లీ/మీ2), (బి) ప్రయోగ రేటు మరియు ఫార్ములేషన్‌కు అనుగుణంగా థ్రెషోల్డ్ టేర్-ఆఫ్ వేగం (కాల్షియం అసిటేట్ కోసం CA, కాల్షియం ఫార్మేట్ కోసం CF).
పటం 10, ఇసుక బాంబు దాడి పరీక్ష తర్వాత వివిధ ఫార్ములేషన్లు మరియు అప్లికేషన్ రేట్లతో శుద్ధి చేయబడిన ఇసుక దిబ్బల ఉపరితల కోతను చూపుతుంది మరియు పరిమాణాత్మక ఫలితాలు పటం 11లో చూపబడ్డాయి. శుద్ధి చేయని నమూనా చూపబడలేదు ఎందుకంటే అది ఎటువంటి నిరోధకతను చూపలేదు మరియు ఇసుక బాంబు దాడి పరీక్ష సమయంలో పూర్తిగా కోతకు గురైంది (మొత్తం ద్రవ్యరాశి నష్టం). పటం 11 నుండి స్పష్టంగా తెలిసేదేమిటంటే, బయోకంపోజిషన్ AAతో శుద్ధి చేయబడిన నమూనా 2 లీ/మీ2 అప్లికేషన్ రేటు వద్ద దాని బరువులో 83.5% కోల్పోయింది, అయితే మిగిలిన అన్ని నమూనాలు ఇసుక బాంబు దాడి ప్రక్రియలో 30% కంటే తక్కువ కోతను చూపించాయి. అప్లికేషన్ రేటును 3 లీ/మీ2కు పెంచినప్పుడు, శుద్ధి చేయబడిన అన్ని నమూనాలు వాటి బరువులో 25% కంటే తక్కువ కోల్పోయాయి. రెండు అప్లికేషన్ రేట్ల వద్ద, కాంపౌండ్ FS ఇసుక బాంబు దాడికి ఉత్తమ నిరోధకతను చూపించింది. FS మరియు AAతో శుద్ధి చేయబడిన నమూనాలలో గరిష్ట మరియు కనిష్ట బాంబు దాడి నిరోధకతకు కారణం వాటి గరిష్ట మరియు కనిష్ట CaCO3 అవపాతం (పటం 6f) అని చెప్పవచ్చు.
2 మరియు 3 లీ/మీ2 ప్రవాహ రేట్ల వద్ద వివిధ కూర్పులు గల ఇసుక దిబ్బలపై బాంబు దాడి చేసిన ఫలితాలు (బాణాలు గాలి దిశను సూచిస్తాయి, క్రాస్‌లు డ్రాయింగ్ తలానికి లంబంగా ఉన్న గాలి దిశను సూచిస్తాయి).
పటం 12లో చూపిన విధంగా, అప్లికేషన్ రేటు 1 L/m² నుండి 3 L/m² కు పెరిగే కొద్దీ అన్ని ఫార్ములాలలో కాల్షియం కార్బోనేట్ పరిమాణం పెరిగింది. అంతేకాకుండా, అన్ని అప్లికేషన్ రేట్ల వద్ద, అత్యధిక కాల్షియం కార్బోనేట్ పరిమాణం ఉన్న ఫార్ములా FS, దాని తర్వాత వరుసగా FA మరియు UMC ఉన్నాయి. ఇది ఈ ఫార్ములాలు అధిక ఉపరితల నిరోధకతను కలిగి ఉండవచ్చని సూచిస్తుంది.
పటం 13a, పెర్మియోమీటర్ పరీక్ష ద్వారా కొలవబడిన, శుద్ధి చేయని, నియంత్రిత మరియు శుద్ధి చేసిన మట్టి నమూనాల ఉపరితల నిరోధకతలో మార్పును చూపుతుంది. ఈ పటం నుండి, వినియోగ రేటు పెరగడంతో UMC, AS, FA మరియు FS ఫార్ములేషన్ల ఉపరితల నిరోధకత గణనీయంగా పెరిగిందని స్పష్టమవుతోంది. అయితే, AA ఫార్ములేషన్‌లో ఉపరితల బలం పెరుగుదల సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంది. పటంలో చూపినట్లుగా, యూరియాతో విచ్ఛిన్నం కాని MICP యొక్క FA మరియు FS ఫార్ములేషన్లు, యూరియాతో విచ్ఛిన్నం చేయబడిన MICPతో పోలిస్తే మెరుగైన ఉపరితల పారగమ్యతను కలిగి ఉన్నాయి. పటం 13b, మట్టి ఉపరితల నిరోధకతతో TDVలో మార్పును చూపుతుంది. ఈ పటం నుండి, 100 kPa కంటే ఎక్కువ ఉపరితల నిరోధకత కలిగిన దిబ్బలకు, థ్రెషోల్డ్ స్ట్రిప్పింగ్ వెలాసిటీ 25 m/s కంటే ఎక్కువగా ఉంటుందని స్పష్టంగా తెలుస్తోంది. క్షేత్రస్థాయి ఉపరితల నిరోధకతను పెర్మియోమీటర్ ద్వారా సులభంగా కొలవవచ్చు కాబట్టి, ఈ జ్ఞానం విండ్ టన్నెల్ పరీక్షలు లేనప్పుడు TDVని అంచనా వేయడానికి సహాయపడుతుంది, తద్వారా క్షేత్రస్థాయి అనువర్తనాలకు నాణ్యత నియంత్రణ సూచికగా ఉపయోగపడుతుంది.
SEM ఫలితాలు పటం 14లో చూపబడ్డాయి. పటాలు 14a-b చికిత్స చేయని మట్టి నమూనా యొక్క విస్తరించిన కణాలను చూపుతాయి, ఇది స్పష్టంగా అది సంసంజనంగా ఉందని మరియు సహజ బంధం లేదా సిమెంటేషన్ లేదని సూచిస్తుంది. పటం 14c యూరియా-క్షీణించిన MICPతో చికిత్స చేయబడిన నియంత్రణ నమూనా యొక్క SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌ను చూపుతుంది. ఈ చిత్రం కాల్సైట్ పాలిమార్ఫ్‌లుగా CaCO3 అవక్షేపాల ఉనికిని చూపుతుంది. పటాలు 14d-oలో చూపినట్లుగా, అవక్షేపిత CaCO3 కణాలను ఒకదానికొకటి 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; మా ఫలితాలు ఉపరితల నిరోధకత 350 kPaకు పెరుగుతుందని మరియు థ్రెషోల్డ్ విభజన వేగం 4.32 నుండి 25 m/s కంటే ఎక్కువగా పెరుగుతుందని చూపిస్తున్నాయి. MICP-అవక్షేపిత CaCO3 యొక్క మాతృక వాటరైట్ అని, ఇది సహేతుకమైన యాంత్రిక బలం మరియు గాలి కోత నిరోధకతను కలిగి ఉందని¹³,⁴⁰ మరియు క్షేత్ర పర్యావరణ పరిస్థితులకు 180 రోజుల పాటు గురైన తర్వాత కూడా సహేతుకమైన గాలి కోత నిరోధకతను కొనసాగించగలదని¹³ మునుపటి అధ్యయనాల ఫలితాలతో ఈ ఫలితం ఏకీభవిస్తుంది.
(ఎ, బి) శుద్ధి చేయని మట్టి యొక్క SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లు, (సి) MICP యూరియా విచ్ఛిన్న నియంత్రణ, (డిఎఫ్) AA-శుద్ధి చేసిన నమూనాలు, (జిఐ) AS-శుద్ధి చేసిన నమూనాలు, (జెఎల్) FA-శుద్ధి చేసిన నమూనాలు, మరియు (ఎంఓ) FS-శుద్ధి చేసిన నమూనాలు, 3 L/m2 వినియోగ రేటు వద్ద వివిధ మాగ్నిఫికేషన్‌లలో.
AA సమ్మేళనాలతో చికిత్స చేసిన తర్వాత, ఇసుక రేణువుల ఉపరితలంపై మరియు వాటి మధ్య కాల్షియం కార్బోనేట్ అవక్షేపించబడిందని, అలాగే కొన్ని పూత లేని ఇసుక రేణువులు కూడా గమనించబడ్డాయని పటం 14d-f చూపిస్తుంది. AS భాగాల విషయానికొస్తే, ఏర్పడిన CaCO3 పరిమాణం గణనీయంగా పెరగనప్పటికీ (పటం 6f), AA సమ్మేళనాలతో పోలిస్తే CaCO3 వల్ల ఇసుక రేణువుల మధ్య ఏర్పడిన స్పర్శల పరిమాణం గణనీయంగా పెరిగింది (పటం 14g-i).
పటాలు 14j-l మరియు 14m-o నుండి, కాల్షియం మూలంగా కాల్షియం ఫార్మేట్‌ను ఉపయోగించడం వల్ల AS సమ్మేళనంతో పోలిస్తే CaCO3 అవక్షేపణ మరింత పెరుగుతుందని స్పష్టమవుతోంది, ఇది పటం 6fలోని కాల్షియం మీటర్ కొలతలకు అనుగుణంగా ఉంది. ఈ అదనపు CaCO3 ప్రధానంగా ఇసుక కణాలపై నిక్షిప్తమైనట్లు కనిపిస్తుంది మరియు ఇది తప్పనిసరిగా స్పర్శ నాణ్యతను మెరుగుపరచదు. ఇది గతంలో గమనించిన ప్రవర్తనను ధృవీకరిస్తుంది: CaCO3 అవక్షేపణ పరిమాణంలో తేడాలు ఉన్నప్పటికీ (పటం 6f), మూడు ఫార్ములేషన్లు (AS, FA మరియు FS) వాయు నిరోధక (గాలి) పనితీరు (పటం 11) మరియు ఉపరితల నిరోధకత (పటం 13a) పరంగా గణనీయంగా తేడా చూపవు.
CaCO3 పూత పూసిన బ్యాక్టీరియా కణాలను మరియు అవక్షేపిత స్ఫటికాలపై ఉన్న బ్యాక్టీరియా ముద్రను మరింత స్పష్టంగా చూడటానికి, అధిక మాగ్నిఫికేషన్ SEM మైక్రోగ్రాఫ్‌లను తీయడం జరిగింది మరియు ఫలితాలు పటం 15లో చూపబడ్డాయి. చూపిన విధంగా, కాల్షియం కార్బోనేట్ బ్యాక్టీరియా కణాలపై అవక్షేపించి, అక్కడ అవక్షేపణకు అవసరమైన కేంద్రకాలను అందిస్తుంది. ఈ పటం CaCO3 ద్వారా ప్రేరేపించబడిన క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియాశీల బంధాలను కూడా వర్ణిస్తుంది. నిష్క్రియాశీల బంధాలలో ఏదైనా పెరుగుదల యాంత్రిక ప్రవర్తనలో మరింత మెరుగుదలకు దారితీయదని నిర్ధారించవచ్చు. అందువల్ల, CaCO3 అవక్షేపణను పెంచడం వలన అధిక యాంత్రిక బలం వస్తుందని చెప్పలేము మరియు అవక్షేపణ సరళి ఒక ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుంది. ఈ విషయాన్ని టెర్జిస్ మరియు లలూయి72 మరియు సోఘి మరియు అల్-కబాని45,73 వారి పరిశోధనలలో కూడా అధ్యయనం చేశారు. అవక్షేపణ సరళి మరియు యాంత్రిక బలం మధ్య సంబంధాన్ని మరింతగా 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).
(ఎ) AS కూర్పు మరియు (బి) FS కూర్పుతో శుద్ధి చేయబడిన నమూనాలలో CaCO3 క్రియాశీల మరియు నిష్క్రియ బంధాలను ప్రేరేపించి, అవక్షేపంపై బ్యాక్టీరియా కణాల ముద్రను వదిలింది.
పటాలు 14j-o మరియు 15b లలో చూపినట్లుగా, ఒక CaCO₃ పొర ఉంది (EDX విశ్లేషణ ప్రకారం, ఈ పొరలోని ప్రతి మూలకం యొక్క శాతం కూర్పు కార్బన్ 11%, ఆక్సిజన్ 46.62% మరియు కాల్షియం 42.39%, ఇది పటం 16లోని CaCO₃ శాతానికి చాలా దగ్గరగా ఉంది). ఈ పొర వాటరైట్ స్ఫటికాలను మరియు మట్టి కణాలను కప్పి, మట్టి-అవక్షేప వ్యవస్థ యొక్క సమగ్రతను కాపాడటానికి సహాయపడుతుంది. ఈ పొర యొక్క ఉనికి ఫార్మేట్-ఆధారిత ఫార్ములేషన్‌తో శుద్ధి చేయబడిన నమూనాలలో మాత్రమే గమనించబడింది.
గత అధ్యయనాలు మరియు ఈ అధ్యయనంలో యూరియాను క్షీణింపజేసే మరియు క్షీణింపజేయని MICP పద్ధతులతో శుద్ధి చేయబడిన నేలల యొక్క ఉపరితల బలం, కనీస విచ్ఛేదన వేగం మరియు జీవ ప్రేరిత CaCO3 పరిమాణాన్ని పట్టిక 2 పోలుస్తుంది. MICPతో శుద్ధి చేయబడిన దిబ్బ నమూనాల గాలి కోత నిరోధకతపై అధ్యయనాలు పరిమితంగా ఉన్నాయి. మెంగ్ మరియు ఇతరులు లీఫ్ బ్లోయర్‌ను ఉపయోగించి MICPతో శుద్ధి చేయబడిన యూరియాను క్షీణింపజేసే దిబ్బ నమూనాల గాలి కోత నిరోధకతను పరిశోధించారు,13 అయితే ఈ అధ్యయనంలో, యూరియాను క్షీణింపజేయని దిబ్బ నమూనాలను (అలాగే యూరియాను క్షీణింపజేసే నియంత్రణ నమూనాలను) ఒక విండ్ టన్నెల్‌లో పరీక్షించి, నాలుగు విభిన్న బాక్టీరియా మరియు పదార్థాల కలయికలతో శుద్ధి చేశారు.
గమనించినట్లుగా, కొన్ని మునుపటి అధ్యయనాలు 4 L/m2¹³,⁴¹⁷⁴ అధిక వినియోగ రేట్లను పరిగణనలోకి తీసుకున్నాయి. నీటి సరఫరా, రవాణా మరియు పెద్ద పరిమాణంలో నీటిని వినియోగించడంతో ముడిపడి ఉన్న ఖర్చుల కారణంగా, ఆర్థిక దృక్కోణం నుండి అధిక వినియోగ రేట్లను క్షేత్రస్థాయిలో సులభంగా అమలు చేయడం సాధ్యం కాకపోవచ్చని గమనించాలి. 1.62-2 L/m2 వంటి తక్కువ వినియోగ రేట్లు కూడా 190 kPa వరకు మంచి ఉపరితల బలాన్ని మరియు 25 m/s మించిన TDVని సాధించాయి. ప్రస్తుత అధ్యయనంలో, యూరియా క్షీణత లేకుండా ఫార్మేట్-ఆధారిత MICPతో శుద్ధి చేయబడిన ఇసుక దిబ్బలు, అదే వినియోగ రేట్ల పరిధిలో యూరియా క్షీణత మార్గం ద్వారా పొందిన వాటితో పోల్చదగిన అధిక ఉపరితల బలాన్ని సాధించాయి (అంటే, యూరియా క్షీణత లేకుండా ఫార్మేట్-ఆధారిత MICPతో శుద్ధి చేయబడిన నమూనాలు కూడా మెంగ్ మరియు ఇతరులు నివేదించిన విధంగానే ఉపరితల బలం విలువలను సాధించగలిగాయి,¹³, చిత్రం 13a) అధిక వినియోగ రేట్ల వద్ద. 2 L/m2 వినియోగ రేటు వద్ద, 25 m/s గాలి వేగంతో, యూరియా క్షీణత లేని ఫార్మేట్-ఆధారిత MICP ద్వారా గాలి కోత నివారణకు లభించిన కాల్షియం కార్బోనేట్ దిగుబడి 2.25%గా ఉందని కూడా గమనించవచ్చు. ఇదే వినియోగ రేటు మరియు ఇదే గాలి వేగం (25 m/s) వద్ద యూరియా క్షీణతతో కూడిన కంట్రోల్ MICPతో శుద్ధి చేయబడిన దిబ్బలతో పోలిస్తే, ఇది అవసరమైన CaCO3 పరిమాణానికి (అంటే 2.41%) చాలా దగ్గరగా ఉంది.
అందువల్ల, ఉపరితల నిరోధకత మరియు TDV పరంగా యూరియా క్షీణత మార్గం మరియు యూరియా-రహిత క్షీణత మార్గం రెండూ ఆమోదయోగ్యమైన పనితీరును అందించగలవని ఈ పట్టిక నుండి నిర్ధారించవచ్చు. ప్రధాన వ్యత్యాసం ఏమిటంటే, యూరియా-రహిత క్షీణత మార్గంలో అమ్మోనియా ఉండదు, అందువల్ల దాని పర్యావరణ ప్రభావం తక్కువగా ఉంటుంది. అదనంగా, ఈ అధ్యయనంలో ప్రతిపాదించబడిన యూరియా క్షీణత లేని ఫార్మేట్-ఆధారిత MICP పద్ధతి, యూరియా క్షీణత లేని ఎసిటేట్-ఆధారిత MICP పద్ధతి కంటే మెరుగ్గా పనిచేస్తున్నట్లు కనిపిస్తుంది. మొహెబ్బి మరియు ఇతరులు యూరియా క్షీణత లేని ఎసిటేట్-ఆధారిత MICP పద్ధతిని అధ్యయనం చేసినప్పటికీ, వారి అధ్యయనంలో చదునైన ఉపరితలాలపై ఉన్న నమూనాలు ఉన్నాయి9. దిబ్బ నమూనాల చుట్టూ సుడిగుండాలు ఏర్పడటం వల్ల కలిగే అధిక స్థాయి కోత మరియు దాని ఫలితంగా వచ్చే షియర్, తక్కువ TDVకి దారితీస్తుంది కాబట్టి, అదే వేగంతో చదునైన ఉపరితలాల కంటే దిబ్బ నమూనాల గాలి కోత మరింత స్పష్టంగా ఉంటుందని అంచనా.