Trugarez deoc'h da vezañ deuet da weladenniñ nature.com. Ar stumm merdeer oc'h arveret en deus ur skoazell CSS bevennet. Evit ar gwellañ evezhiadennoù e kinnigomp deoc'h implijout stumm diwezhañ ar merdeer (pe diweredekaat ar mod kempoellded en Internet Explorer). Ouzhpenn-se, evit ma vo kendalc'het gant ar skoazell, ne vo ket lakaet stiloù na JavaScript war al lec'hienn-mañ.
Ar barradoù poultr a zo ur gwallzarvoud bras evit meur a vro dre ar bed abalamour d'o efedoù distrujus war al labour-douar, yec'hed an dud, ar rouedadoù treuzdougen hag an diazezoù. Dre-se e vez sellet ouzh an diskar-amzer evel ouzh ur gudenn hollek. Unan eus an doareoù a-du gant an endro evit mirout ouzh an diskar-avel eo implijout ar skorn karbonat broudet gant mikrobioù (MICP). Koulskoude, n'eo ket mat an isproduioù eus MICP diazezet war an diskar urea, evel an amoniak, pa vezont produet e kementadoù bras. Kinnig a ra ar studiadenn-mañ daou stumm bakteri format kalziom evit distrujañ MICP hep produiñ urea ha keñveriañ a ra o perzhded en un doare klok gant daou stumm bakteri asetat kalsiom na broduont ket amoniak. Ar bakteri a vez sellet outo eo Bacillus subtilis ha Bacillus amyloliquefaciens. Da gentañ e voe termenet talvoudoù gwellaet ar faktoroù a reol stummañ CaCO3. Neuze e voe kaset da benn testennoù an toulloù-avel war skouerennoù tevennoù traezh tretet gant ar formulennoù gwellaet, ha muzuliet e voe ar resistañs ouzh an avel, tizh an troc'h strishaat hag ar resistañs ouzh ar bombezadegoù traezh. Priziet e oa bet an alomorfoù karbonat kalsiom (CaCO3) dre ar mikroskopiezh optikel, ar mikroskopiezh elektronek a skan (SEM) hag an dielfennadur dre skinoù X. Kalz gwelloc'h e oa bet ar stummoù diazezet war format kalziom eget ar stummoù diazezet war asetat evit a sell ouzh stummañ karbonat kalziom. Ouzhpenn-se e produe B. subtilis muioc'h a garbonat kalziom eget B. amyloliquefaciens. Mikrografoù SEM a ziskouez splann liammañ ha moullañ ar bakteri oberiant ha dioberiant war karbonat kalsiom degaset gant ar gouelezadur. An holl stummoù o deus digresket kalz an diskar-avel.
Anavezet eo bet abaoe pell an diskar-amzer evel ur gudenn vras ​​a vez kavet gant ar rannvroioù sec'h ha hanter-sec'h evel mervent ar Stadoù-Unanet, mervent Sina, Afrika ar Sahara, hag ul lodenn vras ​​eus ar Reter-Nesañ1. Ar glaveier izel en hin sec'h ha sec'h-tre o deus treuzfurmet lodennoù bras eus ar rannvroioù-se e dezerzhioù, tevennoù traezh ha douaroù dizoloet. Kenderc'hel a ra an diskar-avel da vezañ gwallet gant an endro evit an diazezoù evel ar rouedadoù treuzdougen, an douaroù labour-douar hag an douaroù greantel, ar pezh a gas da stadoù bevañ fall ha da goust uhel an diorren kêrel er rannvroioù-se2,3,4. Pouezus eo, n'eo ket hepken ul lec'h ma c'hoarvez, met ivez kudennoù yec'hed hag ekonomikel e kumuniezhioù pell dre ma vez kaset rannigoù dre avel da lec'hioù pell diouzh ar vammenn5,6.
Ur gudenn hollek e chom ar c'hontrol war an diskar-avel. Doareoù liesseurt da stabilaat an douar a vez implijet evit kontrollañ an diskar-avel. En o zouez emañ an doareoù-se danvezioù evel an implij dour7, ar mulchoù eoul8, ar biopolimeroù5, ar c'harbonat broudet gant mikrobioù (MICP)9,10,11,12 hag ar c'harbonat broudet gant enzimoù (EICP)1. Un doare skoueriek da stankañ ar poultrenn war an dachenn eo glebañ an douar. Koulskoude, e aezhennadur buan a laka an doare-se da vezañ efedus bevennet e rannvroioù sec'h ha hanter-sec'h1. Implijout kenaozadoù eoul-maen a gresk kenstagded an traezh hag ar frotadur etre ar rannigoù. O perzh kevredet a stag greunennoù traezh an eil ouzh egile ; koulskoude, ar mulchoù eoul a zegas kudennoù all ivez ; o liv teñval a gresk an tommder hag a laka ar plant hag ar mikroorganegoù da vervel. O c'hwezh hag o moged a c'hell degas kudennoù analañ, ha dreist-holl eo o c'houst uhel un harz all. Ar biopolimeroù zo unan eus an doareoù ekologel kinniget nevez zo evit digreskiñ an diskar-avel ; tennet e vezont eus mammennoù naturel evel plant, loened ha bakteri. Ar gom xantan, ar gom guar, ar c'hitozan hag ar gom gellan eo ar biopolimeroù implijet ar muiañ en ijinouriezh5. Koulskoude e c'hall ar biopolimeroù dizoloet en dour koll o nerzh ha mont kuit eus an douar pa vezont lakaet dindan an dour13,14. Diskouezet eo bet eo an EICP un doare efedus da stankañ ar poultrenn evit meur a implij, en o zouez an hentoù hep golo, ar poulloù-dour hag al lec'hioù sevel. Daoust ma'z eo broudañ e zisoc'hoù e ranker kemer e kont un nebeud kudennoù a c'hallfe bezañ, evel ar c'houst hag an diouer a lec'hioù nukleadur (ar pezh a laka buanoc'h stummañ ha diskar ar c'hristalloù CaCO315,16).
Deskrivet e oa bet MICP evit ar wech kentañ e dibenn an XIXvet kantved gant Murray hag Irwin (1890) ha Steinmann (1901) en o studiadenn war diskar an urea gant mikroorganegoù mor17. MICP zo un argerzh biologel a c'hoarvez en un doare naturel hag a denn d'ur bern obererezhioù mikrobiel ha d'argerzhioù kimiek ma vez stanket ar c'harbonat kalsiom dre reaktadur ionoù karbonat ar metabolitoù mikrobiel gant ionoù kalziom en endro18,19. MICP a denn d'ar c'helc'hiad nitrogen a zistruj an urea (MICP a zistruj an urea) eo ar seurt skornadur karbonat degaset gant ar mikrobioù a vez kavet ar muiañ, ma vez katalizet gant an ureaz produet gant ar bakteri hidrolizenn an urea20,21,22,23,24,25,26,27 evel-henn :
E MICP a denn d'ar c'helc'hiad karbon eus oksiderezh an holen organek (MICP hep doare diskar an urea), ar bakteri heterotrof a implij holen organek evel an asetat, al laktat, ar sitrat, ar suksinat, an oksalat, ar malat hag ar glioksilat evel fontoù energiezh evit produiñ mineraloù karbonat28. E-barzh al laktat kalziom evel font karbon hag ionoù kalziom e vez diskouezet ar reaktadur kimiek a-fet stummañ karbonat kalziom en daveenn (5).
E-kerzh an argerzh MICP e vez kinniget gant ar c'helligoù bakteriel lec'hioù nukleadur a zo pouezus-kenañ evit ar c'harbonat kalziom ; karget eo gorre ar c'helligoù bakteriel en un doare negativel ha gallout a ra ober evel un adsorbent evit kationoù divalent evel ionoù kalziom. Dre adsorbañ ionoù kalziom war kelligoù ar bakteri, pa vez a-walc'h ar c'hementad ionoù karbonat, e reakt kationoù kalziom hag anionoù karbonat ha karbonat kalziom a vez diskaret war gorre ar bakteri29,30. An argerzh a c'haller diverrañ evel-henn31,32 :
Ar c'hristalennoù karbonat kalziom biogeneret a c'haller rannañ e teir seurt : kalsit, vaterit hag aragonit. En o zouez, ar c'halsit hag ar vaterit eo an alomorfoù karbonat kalziom degaset gant ar bakteri a gaver ar muiañ33,34. Ar c'halsit eo an alomorf35 karbonat kalziom stabilañ war an dachenn termodinamek. Daoust ma'z eo bet embannet eo metastabil ar vaterit, e treuzfurm a-benn ar fin e kalsit36,37. Ar vaterit eo an hini stankañ eus ar c'hristalennoù-se. Ur c'hristal c'hwec'hkornek eo hag en deus ur galloud leuniañ toulloù gwelloc'h eget ar c'hristal karbonat kalsiom all abalamour d'e ment brasoc'h38. Ar MICP distrujet gant urea hag ar MICP hep urea a c'hell kas da gouezhadenn ar vaterit13,39,40,41.
Daoust ma'z eus bet diskouezet gant MICP e c'hallfe stabilaat an douaroù kudennoù hag an douaroù a c'hell bezañ gwallet gant an avel42,43,44,45,46,47,48, unan eus isproduioù an hidrolizenn urea eo an amoniak, a c'hell degas kudennoù yec'hed skañv pe grevus diouzh al live eskemm49. An efed-se a laka implij an teknologiezh-se da vezañ tabutet, dreist-holl pa ranker tretañ tachennoù bras, evel evit mougañ ar poultr. Ouzhpenn-se, c'hwezh an amoniak a zo dic'houzañvus pa vez kaset da benn an argerzh gant feur implij uhel ha volumoù bras, ar pezh a c'hellfe bezañ efedus war e implij pleustrek. Daoust ma'z eus bet diskouezet gant studiadennoù diwezhañ e c'haller digreskiñ an ionoù amoniom dre o amdreiñ e produioù all evel ar struvit, ne vez ket tennet an ionoù amoniom penn-da-benn gant an doareoù-se50. Dre-se ez eus ezhomm c'hoazh da glask disoc'hoù all ha na grouont ket ionoù amoniom. Implijout hentoù distruj nann-urea evit MICP a c'hellfe kinnig un diskoulm a c'hallfe bezañ bet ergerzhet fall e-keñver digreskiñ an erosion dre avel. Fattahi hag all. enklasket en deus an diskar MICP hep urea dre implijout asetat kalziom ha Bacillus megaterium41, tra ma oa Mohebbi et al. implijet eo bet asetat kalsiom ha Bacillus amyloliquefaciens9. Koulskoude, ne oa ket bet keñveriet o studiadenn gant fontoù kalziom all ha bakteri heterotrof a c'hallfe gwellaat a-benn ar fin ar resistañs ouzh an avel. Mankout a ra ivez al lennegezh a geñveriañ hentoù diskar hep urea gant hentoù diskar urea evit digreskiñ an erosion dre avel.
Ouzhpenn-se, an darn vrasañ eus ar studiadennoù war an diskar-amzer hag ar poultrenn a zo bet kaset da benn war skouerennoù douar gant gorreadoù plaen.1,51,52,53 Koulskoude, gorreadoù plaen a zo nebeutoc'h a-bouez en natur eget ar menezioù hag an diskargoù. Setu perak eo an tevennoù traezh an elfenn gweledva a gaver ar muiañ e rannvroioù dezerzh.
Evit trec'hiñ war ar mankoù meneget a-us e oa bet klasket gant ar studiadenn-mañ lakaat e pleustr ur strollad nevez a zanvezioù bakteriel na broduont ket amoniak. Evit se hon eus sellet ouzh hentoù MICP nann-urea o tistrujañ. Studiet e oa bet efedusted daou font kalziom (format kalziom hag asetat kalziom). Evit ar pezh a oar an aozerien, n'eo ket bet studiet ar c'hresk karbonat dre implijout daou gevreadenn vammenn kalziom ha bakteri (da lâret eo format kalziom-Bacillus subtilis ha format kalziom-Bacillus amyloliquefaciens) e studiadennoù kent. Diazezet e oa bet dibab ar bakteri-se war an enzimoù a broduont hag a gas oksiderezh ar format kalziom hag an asetat kalziom evit sevel ur skorn karbonat mikrobiel. Savet hon eus ur studiadenn arnodel klok evit kavout ar faktoroù gwellañ evel ar pH, ar seurt bakteri hag ar fontoù kalziom hag o c'hementadoù, ar c'heñver etre ar bakteri hag an disoc'h font kalziom hag an amzer pareañ. Erfin, efedusted an hollad danvezioù bakteriel-mañ evit mougañ an diskar-avel dre glaveier karbonat kalziom a oa bet studiet dre gas da benn un heuliad amprouennoù riboul avel war tevennoù traezh evit termeniñ ment an diskar-avel, tizh an treuzkiz ha resistañs an traezh ouzh bombezadegoù an avel, ha muzulioù ar penetrometr hag ar studiadennoù mikrostrukturel (da skouer X-RD) mikroskopiezh elektronek (SEM)) a voe graet ivez.
Evit produiñ karbonat kalziom e ranker kaout ionoù kalziom hag ionoù karbonat. Ionoù kalziom a c'haller kaout diwar fontoù kalziom liesseurt evel klorid kalziom, hidroksid kalziom, ha poultr laezh digredus54,55. Ionoù karbonat a c'hell bezañ produet dre doareoù mikrobiel liesseurt evel an hidrolizenn urea hag an oksiderezh aerobek pe anaerobek eus ar materi organek56. Er studiadenn-mañ e oa bet tapet ionoù karbonat diwar reaktadur oksidadur ar format hag an asetat. Ouzhpenn-se hon eus implijet holennoù kalziom format hag asetat evit produiñ karbonat kalziom glan, setu ne oa bet tapet nemet CO2 hag H2O evel isproduioù. En argerzh-se, ur substans hepken a servij da vammenn kalziom ha da vammenn karbonat, ha ne vez produet amoniak ebet. Ar perzhioù-se a laka an doare da broduiñ ar font kalziom hag ar c'harbonat a seblante deomp bezañ prometet-tre.
Diskouezet eo ar reaktadennoù a glot gant ar format kalziom hag an asetat kalziom evit sevel karbonat kalziom er formulennoù (7)-(14). Ar formulennoù (7)-(11) a ziskouez e vez dizoloet ar format kalziom en dour evit sevel asid formek pe format. An disoc'h a zo neuze ur font a ionoù kalsiom hag hidroksid frank (formulennoù 8 ha 9). Dre oksidadur an asid formek e vez amdroet an atomoù karbon en asid formek e dioksid karbon (formul 10). Karbonat kalziom a vez savet a-benn ar fin (formulennoù 11 ha 12).
Heñvel e vez savet karbonat kalziom diwar asetat kalziom (kevatalennoù 13–15), nemet e vez savet trenkenn asetek pe asetat e-lec'h trenkenn formek.
Hep bezañs enzimoù, ne c'hall ket an asetat hag ar format bezañ oksidet e temperadur ar gambr. FDH (format dehidrogenaz) ha CoA (koenzim A) a katalize oksiderezh ar format hag an asetat evit sevel dioksid karbon, hervez an urzh (Eqs. 16, 17) 57, 58, 59. Meur a bakteri a c'hell produiñ an enzimoù-se, hag heterotrof, da lâret eo ar bakteri Batililus istilis (PT #2014) Dastumad sevenadurioù), anvet ivez NCIMB #13061 (Dastumad etrebroadel ar bakteri, ar goell, ar fagoù, ar plasmidoù, ar hadoù plant hag ar sevenadurioù gwiadoù plant)) ha Bacillus amyloliquefaciens (PTCC #1732, NCIMB #12077), a voe implijet er studiadenn-mañ. Sevenet e oa bet ar bakteri-se en ur metou ennañ pepton kig (5 g/L) hag eztennañ kig (3 g/L), anvet soubenn boued (NBR) (105443 Merck).
Setu perak e voe prientet pevar stumm evit lakaat ar c'halsiom da gouezhañ dre implijout daou vammenn kalziom ha daou bakteri : format kalziom ha Bacillus subtilis (FS), format kalziom ha Bacillus amyloliquefaciens (FA), asetat kalziom ha Bacillus subtilis (AS), hag asetat kalziom ha Bacillusfaciens (AAA).
E lodenn gentañ ar raktres arnodel e oa bet kaset da benn amprouennoù evit termeniñ ar c'hevreadur gwellañ a c'hallfe tizhout ar produadur karbonat kalziom uhelañ. Dre ma oa karbonat kalziom er skouerennoù douar e oa bet savet ur rummad amprouennoù priziañ kentañ evit muzuliañ gant resisted ar CaCO3 produet gant ar c'hevreadoù disheñvel, ha priziet e oa bet meskajoù ar metoù sevenadurel hag an disoc'hoù mammenn kalziom. Evit pep kemmesk etre ar font kalziom hag an disoc'h bakteri termenet a-us (FS, FA, AS, hag AA), e oa bet tennet faktoroù gwellaat (kementad ar font kalziom, amzer pareañ, kenfeur an disoc'h bakteri muzuliet dre stankter optikel an disoc'h (OD), ar c'heñver gant disoc'h ar font kalsiom ouzh ar bakteri, ha pH) en arnodoù avel tretañ an douaroù traezh deskrivet er pennadoù da-heul.
Evit pep kemmesk e oa bet kaset da benn 150 arnod evit studiañ efed ar c'hresk CaCO3 ha priziañ faktoroù liesseurt, da lâret eo ar c'hementad kalziom, an amzer pareañ, talvoudegezh OD ar bakteri, ar c'heñver etre ar font kalziom hag an disoc'h bakteriel hag ar pH e-pad oksiderezh aerobek ar materi organek (Taolenn 1). Dibabet e oa bet ar rann pH evit an argerzh gwellaet diwar krommennoù kresk Bacillus subtilis ha Bacillus amyloliquefaciens evit kaout ur c'hresk buanoc'h. Displeget eo an dra-se en un doare resisoc'h er rann Disoc'hoù.
Ar pazennoù da-heul a oa bet implijet evit prientiñ ar skouerennoù evit ar prantad gwellaat. Prientet e voe an disoc'h MICP da gentañ dre reizhañ pH kentañ ar metoù sevenadurel ha goude-se e voe lakaet en autoklavet da 121 °C e-pad 15 munutenn. Goude-se e voe enlakaet ar spesad en ur red aer laminar ha miret en ur c'hoad-koad o krenañ da 30 °C ha 180 troatad dre vunutenn. Ur wech tizhet OD ar bakteri el live c'hoantaet e voe mesket gant an disoc'h mammenn kalziom er c'hementad c'hoantaet (Skeudenn 1a). Lezet e voe an disoc'h MICP da reaktañ ha da galetaat en ur c'hoad-koad o hejañ da 220 rpm ha 30 °C e-pad ur prantad ma tizhe ar werzh tarzh. Dispartiet e voe ar CaCO3 diskaret goude bezañ bet greizennet da 6000 g e-pad 5 munutenn ha goude-se e voe sec'het da 40 °C evit prientiñ ar skouerennoù evit an test kalsimetr (Skeudenn 1b). Muzuliañ a reer neuze ar c'hresk a CaCO3 gant ur c'halsimetr Bernard, ma reakt poultr CaCO3 gant 1,0 N HCl (ASTM-D4373-02) evit produiñ CO2, ha volum ar gaz-se a zo ur muzuliadur eus an endalc'had CaCO3 (Skeudenn 1c). Evit treiñ ar volum CO2 e endalc'had CaCO3 e voe krouet ur c'hrommenn kalibrañ dre walc'hiñ poultr CaCO3 glan gant 1 N HCl ha tresañ anezhañ ouzh ar CO2 emdroet. Morfologiezh ha purded ar poultr CaCO3 strinket a oa bet studiet dre skeudenniñ SEM ha dielfennadur XRD. Ur mikroskop optikel gant ur brasadur a 1000 a voe implijet evit studiañ stummadur ar c'harbonat kalziom tro-dro d'ar bakteri, fazenn ar c'harbonat kalziom savet, hag obererezh ar bakteri.
Ur rannvro anavezet mat eo Basenn Dejegh, gwall zistrujet e hanternoz proviñs Fars en Iran, hag an enklaskerion o deus dastumet skouerennoù douar distrujet gant an avel eus an dachenn. Kemeret e oa bet ar skouerennoù eus gorre an douar evit ar studiadenn. An testenioù diskouez war ar skouerennoù douar a ziskouezas e oa an douar un douar traezh renket fall gant silt hag e oa bet renket evel SP-SM hervez ar Reizhiad Rummat Douar Unanet (USC) (Skeudenn 2a). An analizenn XRD a ziskouezas e oa douar Dejegh savet dreist-holl diwar kalsit ha kwarz (Skeudenn 2b). Ouzhpenn-se, an analizenn EDX a ziskouezas e oa elfennoù all evel Al, K ha Fe ivez e kementadoù bihanoc'h.
Evit prientiñ an douaroù-labour evit an amprouiñ war an avel e voe flastret an douar eus un uhelder a 170 mm dre ur funel 10 mm treuzkiz betek ur gorread stank, ar pezh a zegasas un douar-tan stank a 60 mm uhelder ha 210 mm treuzkiz. En natur e vez savet an tevennoù traezh gant ar stankter izelañ dre argerzhioù eolek. Heñvel, ar skouerenn prientet dre implijout an argerzh meneget a-us he doa ar stankter keñverel izelañ, γ = 14,14 kN/m3, o sevel ur c'hon traezh lakaet war ur gorread a-led gant ur c'horn diskuizh a war-dro 29,7°.
An disoc'h MICP gwellañ bet tapet er pennad a-raok a oa bet strinket war tornaod an douaroù gant feur implij a 1, 2 ha 3 lm-2 ha goude-se e oa bet miret ar skouerennoù en un inkubatour da 30 °C (Skeudenn 3) e-pad 9 devezh (da lâret eo an amzer pareañ gwellañ) ha goude-se e oa bet tennet evit an amprouennoù dre an avel.
Evit pep tretadenn e voe prientet pevar skouerenn, unan evit muzuliañ danvez karbonat kalsiom ha nerzh an diavaez dre implijout ur penetrometr, hag an tri skouerenn all a voe implijet evit amprouennoù erosion gant teir tizh disheñvel. E-kerzh an amprouennoù riboul avel e oa bet termenet ar c'hementad erosion gant tizhoù avel disheñvel, ha goude-se e oa bet termenet tizh an troc'h evit pep skouerenn tretañ dre implijout ur grafik eus kementad an erosion e-keñver tizh an avel. Ouzhpenn an amprouennoù war an avel e voe bombezet ar spesadoù tretet gant traezh (da lâret eo, arnodoù lammat). Daou skouerenn ouzhpenn a voe prientet evit se gant feur implij a 2 ha 3 L m−2. An test bombezadeg traezh a badas 15 munutenn gant ur flus a 120 gm−1, ar pezh a zo e-barzh ar rummad talvoudoù dibabet e studiadennoù kent60,61,62. 800 mm e oa ar pellder a-led etre ar c'hoad abraziv hag ar bazenn douar, lec'hiet 100 mm a-us da foñs an toull. Lakaet e oa bet ar savlec'h-se en un doare ma kouezhe kazi an holl rannigoù traezh o lammat war an douar.
Graet e oa bet an amprouenn avel en un toull avel digor gant un hirder a 8 m, ul ledander a 0,4 m hag un uhelder a 1 m (Skeudenn 4a). Savet eo an toull-avel gant follennoù arem galvanizet ha gallout a ra sevel tizh an avel betek 25 m/s. Ouzhpenn-se e vez implijet un treuzfurmer frekañs evit reizhañ frekañs ar ventilatour ha kreskiñ tamm-ha-tamm ar frekañs evit kaout tizh an avel tarzh. Ar skeudenn 4b a ziskouez diagramm skematikel an tevennoù traezh distrujet gant an avel hag ar profil tizh avel muzuliet en toull-avel.
Erfin, evit keñveriañ disoc'hoù ar stumm MICP nann-urealitek kinniget er studiadenn-mañ gant disoc'hoù an test kontroll MICP urealitikel, e oa bet prientet ha tretet skouerennoù douaroù ivez gant un disoc'h biologel ennañ urea, klorid kalsiom ha Sporosarcina pasteurii (rak Sporosarcina pasteurii en deus ur galloud bras da broduiñ urease63). Stankder optikel an disoc'h bakteriel a oa 1,5, ha 1 M e oa ar c'honsentradurioù urea ha klorid kalziom (dibabet diwar ar gwerzhioù kinniget e studiadennoù kent36,64,65). Ar metoù sevenadurel a oa ennañ bouilhoñs boued (8 g/L) hag urea (20 g/L). Strevet e voe an disoc'h bakteriel war gorre an tevennoù ha lezet e-pad 24 eurvezh evit ma stagfe ar bakteri. Goude 24 eurvezh stagañ e voe strinket un disoc'h simantañ (klorid kalziom hag urea). An test kontroll MICP urealitikel a vo anvet UMC amañ da c'houde. Danvez karbonat kalziom ar skouerennoù douar tretet dre urealitek ha nann-urealitek a oa bet tapet dre walc'hiñ hervez an argerzh kinniget gant Choi et al.66
Ar skeudenn 5 a ziskouez krommennoù kresk Bacillus amyloliquefaciens ha Bacillus subtilis er metoù sevenadurel (disoc'h boued) gant ur pH kentañ eus 5 da 10. Evel m'eo diskouezet er skeudenn, Bacillus amyloliquefaciens ha Bacillus subtilis a greskas buanoc'h e pH 6-8 ha 7-9, hervez o urzh. Dre-se e oa bet degemeret ar rann pH-mañ er marevezh gwellaat.
Krommennoù kresk (a) Bacillus amyloliquefaciens ha (b) Bacillus subtilis e talvoudoù pH kentañ disheñvel ar metoù boued.
Ar skeudenn 6 a ziskouez ar c'hementad dioksidenn garbon produet er limemeter Bernard, a zastum karbonat kalziom (CaCO3). Dre ma oa bet termenet un elfenn e pep kemmesk hag e oa bet kemmet ar faktoroù all, pep poent war ar grafikoù-se a glot gant ar volum uhelañ a zioksidenn garbon en hollad arnodoù-se. Evel m'eo diskouezet er skeudenn, pa greskas ar c'hementad kalziom e kreske ar produadur karbonat kalziom. Dre-se e vez levezonet war-eeun ar produiñ karbonat kalziom gant ar c'hresk eus ar font kalziom. Dre ma'z eo ar memes font kalziom hag ar font karbon (da lâret eo, format kalziom hag asetat kalziom), seul vuioc'h a ionoù kalziom a vez skarzhet, seul vuioc'h a garbonat kalziom a vez savet (Skeudenn 6a). Er stummoù AS hag AA e kendalc'has ar produadur karbonat kalsiom da greskiñ gant an amzer pareañ o kreskiñ betek ma voe kazi digemm ar c'hementad diskar goude 9 devezh. Er stumm FA e tigreske feur stummañ karbonat kalziom pa dremenas an amzer pareañ ouzhpenn 6 devezh. Keñveriet gant stummoù all, ar stumm FS a ziskouezas ur feur stummañ karbonat kalziom izel a-walc'h goude 3 devezh (Skeudenn 6b). Er formulennoù FA ha FS e oa bet tapet 70% ha 87% eus hollad ar produadur karbonat kalziom goude tri devezh, tra ma oa er formulennoù AA hag AS ar c'hementad-se nemet war-dro 46% ha 45%, hervez an urzh. Diskouez a ra ez eus gant ar formulenn diazezet war an asid formik ur feur stummañ CaCO3 uheloc'h er penn-kentañ eget gant ar formulenn diazezet war an asetat. Koulskoude e vez gorrekaet ar feur stummañ gant kresk an amzer pareañ. Diwar ar skeudenn 6c e c'haller termeniñ n'eus ket ur c'hontribusion pouezus e stummañ karbonat kalziom zoken e-barzh ar c'honsentradurioù bakteriel a-us da OD1.
Kemm e volum CO2 (hag endalc'had CaCO3 a glot gantañ) muzuliet gant ar c'halsimetr Bernard evel ur fonksion eus (a) ar c'hementad kalsiom, (b) an amzer lakaat, (c) an OD, (d) ar pH kentañ, (e) ar c'heñver etre ar font kalziom hag an disoc'h bakteriel (evit pep stumm); ha (f) ar c'hementad uhelañ a garbonad kalziom produet evit pep kemmesk etre ar font kalziom hag ar bakteri.
Evit a sell ouzh efed pH kentañ ar metou, e tiskouez ar skeudenn 6d e oa bet tizhet ur werzh uhelañ gant ar produiñ CaCO3 e pH 7 evit FA ha FS. Ar sell-se a glot gant studiadennoù kent ma oa stabilañ an enzimoù FDH e pH 7-6,7. Koulskoude, evit AA hag AS, e kreske ar c'hresk CaCO3 pa dremene ar pH 7. Studioù kent o deus diskouezet ivez e oa ar pH gwellañ evit obererezh an enzimoù CoA eus 8 da 9,2-6,8. Pa seller ouzh ar pH gwellañ evit obererezh an enzimoù CoA ha kresk B. amyloliquefaciens (8-9.2) ha (6-8), hervez an urzh (Skeudenn 5a), e c'hortozer e vefe 8 ar pH gwellañ evit ar stumm AA, hag an daou pH a glot. Kadarnaet eo bet ar fed-se gant arnodoù, evel m'eo diskouezet e skeudenn 6d. Dre ma'z eo 7-9 ar pH gwellañ evit kreskiñ B. subtilis (Skeudenn 5b) hag ar pH gwellañ evit obererezh an enzim CoA 8-9.2, e c'hortozer e vefe ar produadur uhelañ a c'hwezh CaCO3 e-touez ar pH 8-9, ar pezh a zo kadarnaet gant ar skeudenn 6d (da lâret eo, ar pH gwellañ a zo 99). An disoc'hoù diskouezet e skeudenn 6e a ziskouez eo 1 ar feur gwellañ etre an disoc'h font kalziom hag an disoc'h bakteriel evit an disoc'hoù asetat ha format. Evit keñveriañ, priziet e oa bet perzhded ar stummoù disheñvel (da lâret eo, AA, AS, FA, ha FS) diwar ar produadur CaCO3 uhelañ e-barzh an doareoù disheñvel (da lâret eo, ar c'hementad kalsiom, amzer ar pareañ, OD, ar c'heñver etre ar font kalziom hag an disoc'h bakteriel, hag ar pH kentañ). E-touez ar stummoù studiet, ar stumm FS he doa ar produadur CaCO3 uhelañ, ar pezh a oa war-dro teir gwech muioc'h eget hini ar stumm AA (Skeudenn 6f). Pevar arnod kontroll hep bakteri a oa bet kaset da benn evit an daou font kalsiom ha ne oa bet gwelet diskar CaCO3 ebet goude 30 devezh.
Skeudennoù mikroskopiezh optikel an holl stummoù a ziskouezas e oa ar vaterit ar prantad pennañ ma oa bet savet karbonat kalsiom (Skeudenn 7). Ar c'hristalennoù vaterit a oa sferek o stumm69,70,71. Kavet e oa bet e oa karbonat kalziom o tiskenn war ar c'helligoù bakteri peogwir e oa karget negativel gorre ar c'helligoù bakteri hag e c'halle bezañ un adsorbent evit ar c'hationoù divalent. Pa vez kemeret ar stumm FS evel skouer er studiadenn-mañ, goude 24 eurvezh e krogas karbonat kalziom da sevel war kelligoù bakteriel zo (Skeudenn 7a), ha goude 48 eurvezh e kreskas kalz an niver a gelligoù bakteriel goloet gant karbonat kalziom. Ouzhpenn-se, evel m'eo diskouezet e skeudenn 7b, e c'haller detektiñ rannigoù vaterit ivez. A-benn ar fin, goude 72 eurvezh, e seblante un niver bras a bakteri bezañ stag ouzh ar c'hristalennoù vaterit, hag an niver a rannigoù vaterit a greskas kalz (Skeudenn 7c).
Gweladennoù dre mikroskopiezh optikel ar c'hresk CaCO3 e kenaozadoù FS a-hed an amzer : (a) 24, (b) 48 ha (c) 72 eurvezh.
Evit studiañ pelloc'h morfologiezh ar fazenn stanket e voe graet difraksion dre skinoù X (XRD) ha SEM eus ar poultrennoù. Ar spektroù XRD (Skeudenn 8a) hag ar mikrografoù SEM (Skeudenn 8b, c) a gadarnaas bezañs kristalennoù vaterit, dre ma oa ur stumm letuz ganto hag e oa bet gwelet ur c'heñveriañ etre ar pikoù vaterit hag ar pikoù diskar.
(a) Keñveriañ spektroù difraksion ar skinoù X eus CaCO3 ha vaterit savet. Mikrografoù SEM ar vaterit gant (b) 1 kHz ha (c) 5,27 kHz brasaat, hervez an urzh.
Diskouezet eo disoc'hoù an amprouennoù gant an toull-avel e skeudenn 9a, b. Gwelet a reer diwar ar skeudenn 9a eo war-dro 4,32 m/s tizh erosion troc'h (TDV) an traezh nann-tretet. Gant ar feur implij a 1 l/m2 (Skeudenn 9a), eo tost ar memes tra stou al linennoù feur koll douar evit ar fraksionoù FA, FS, AA hag UMC hag evit an douaroù hep tretañ. Diskouez a ra n'eo ket efedus an tretañ gant ar feur implij-se ha kerkent ha ma tremen tizh an avel an TDV e ya kuit ar c'hrogenn douar tanav hag ar feur erosion eus an douaroù a zo ar memes hini hag evit an douaroù na vezont ket tretet. Izeloc'h eo ivez stou erosion ar fraksion AS eget hini ar fraksionoù all gant absisoù izelañ (da lâret eo TDV) (Skeudenn 9a). Ar biroù e skeudenn 9b a ziskouez ne c'hoarvezas erosion ebet er c'hoadoù tretet gant ar feur implij a 2 ha 3 l/m2 gant tizh an avel uhelañ a 25 m/s. Da lavaret eo, evit FS, FA, AS hag UMC, e oa an tevennoù resisoc'h ouzh an diskar avel degaset gant an diskar CaCO3 gant ar feur implij a 2 ha 3 l/m2 eget gant an tizh avel uhelañ (da lâret eo 25 m/s). Setu, ar werzh TDV a 25 m/s bet tapet en amprouennoù-se eo ar vevenn izelañ evit ar feur implij diskouezet e skeudenn 9b, nemet evit AA, ma'z eo an TDV tost heñvel ouzh tizh uhelañ an tunel avel.
Test an avel (a) Koll pouez e-keñver tizh an avel (feur implij 1 l/m2), (b) Tizh diskar treuzkiz e-keñver feur implij ha stummadur (CA evit an asetat kalziom, CF evit ar format kalziom).
Ar skeudenn 10 a ziskouez erosion gorre an tevennoù traezh tretet gant formulennoù ha feur implij disheñvel goude an test bombezadeg traezh hag an disoc'hoù kementadel a zo diskouezet e skeudenn 11. N'eo ket diskouezet ar c'has hep tretañ rak ne ziskouezas resistañs ebet hag e oa bet erosionet penn-da-benn (koll tolz hollek) e-pad an test bombezadeg traezh. Sklaer eo diwar ar skeudenn 11 e oa bet kollet 83,5% eus e bouez gant ar skouerenn tretet gant biokompozadur AA gant ur feur implij a 2 l/m2 tra ma oa bet diskouezet gant an holl skouerennoù all nebeutoc'h eget 30% a erosion e-pad ar bombezennadur traezh. Pa voe kresket ar feur implij da 3 l/m2 e kollas an holl skouerennoù tretet nebeutoc'h eget 25% eus o fouez. Gant an daou feur implij e tiskoueze ar c'hevread FS ar gwellañ resistañs ouzh bombezadegoù an traezh. Ar resistañs uhelañ hag izelañ ouzh ar bombezadegoù er skouerennoù tretet gant FS hag AA a c'hell bezañ lakaet war gont o c'hementad CaCO3 uhelañ hag izelañ (Skeudenn 6f).
Disoc'hoù bombezadeg tevennoù traezh a stummoù disheñvel gant feur red 2 ha 3 l/m2 (ar biroù a ziskouez tu an avel, ar c'hroazioù a ziskouez tu an avel kenstur ouzh plankenn an tres).
Evel m'eo diskouezet e skeudenn 12, e kreskas danvez karbonat kalziom an holl formulennoù pa greskas ar feur implij eus 1 L/m2 da 3 L/m2. Ouzhpenn-se, en holl feur implij, ar formulenn gant ar muiañ a garbonat kalziom a oa FS, heuliet gant FA hag UMC. Kement-se a laka da soñjal e c'hallfe ar formulennoù-se kaout ur resistañs gorre uheloc'h.
Ar skeudenn 13a a ziskouez ar c'hemm e resistañs gorre ar skouerennoù douar nann-tretet, kontroll ha tretet muzuliet dre arnod permeametr. Diwar ar skeudenn-mañ e weler eo kresket kalz resistañs gorre ar stummoù UMC, AS, FA ha FS gant kresk ar feur implij. Koulskoude, ar c'hresk e nerzh an diavaez a oa bihan a-walc'h e stumm AA. Evel m'eo diskouezet er skeudenn, ar stummoù FA ha FS eus MICP nann-distrujet gant urea o deus gwelloc'h treuzdougen gorre eget gant MICP distrujet gant urea. Ar skeudenn 13b a ziskouez ar c'hemm e TDV gant resisted gorre an douar. Diwar ar skeudenn-mañ e weler splann evit an tevennoù gant ur resistañs gorre brasoc'h eget 100 kPa e vo ar c'hementad strishaat dreist 25 m/s. Dre ma c'haller muzuliañ aes an enebiezh gorre in situ gant ar permeametr e c'hall ar ouiziegezh-se sikour da briziañ an TDV pa ne vez ket graet amprouiñ an tunelioù avel, ha dre-se e servij da ziskouez kontroll kalite evit an implijoù war an dachenn.
Diskouezet eo disoc'hoù ar SEM e skeudenn 14. Ar skeudennoù 14a-b a ziskouez ar rannigoù brasaet eus ar skouerenn douar hep tretañ, ar pezh a ziskouez splann ez eo kevredet ha n'eus liamm naturel na simantadur ebet gantañ. Ar skeudenn 14c a ziskouez ar mikrograf SEM eus ar skouerenn kontroll tretet gant MICP distrujet gant urea. Ar skeudenn-mañ a ziskouez bezañs ar c'hreunennoù CaCO3 evel polimorfoù kalsit. Evel m'eo diskouezet e skeudennoù 14d-o, ar CaCO3 diskaret a stag ar rannigoù an eil ouzh egile ; kristalennoù vaterit sferek a c'haller anavezout ivez er mikrografoù SEM. Disoc'hoù ar studiadenn-mañ hag ar studiadennoù kent a ziskouez e c'hall al liammoù CaCO3 savet evel polimorfoù vaterit reiñ ur nerzh mekanik dereat ivez ; hon disoc'hoù a ziskouez e kresk ar resistañs gorre betek 350 kPa hag e kresk tizh an disparti treuzkiz eus 4,32 da ouzhpenn 25 m/s. Kenglotañ a ra an disoc'h-se gant disoc'hoù studiadennoù kent ma'z eo ar matris CaCO3 diskaret gant MICP ar vaterit, hag en deus ur nerzh mekanik dereat hag ur resistañs ouzh an avel13,40 hag a c'hell mirout ur resistañs reizh ouzh an avel zoken goude 180 devezh bezañ bet lakaet dirak an endro war an dachenn13.
(a, b) Mikrografoù SEM eus an douar hep tretañ, (c) kontroll diskar an urea MICP, (df) skouerennoù tretet gant AA, (gi) skouerennoù tretet gant AS, (jl) skouerennoù tretet gant FA, ha (mo) skouerennoù tretet gant FS d'ur feur implij a 3 L/m2 gant brasadurioù disheñvel.
Ar skeudenn 14d-f a ziskouez goude bezañ bet tretet gant kenaozadoù AA e oa bet stanket karbonat kalsiom war an diavaez hag etre ar greunennoù traezh, tra ma oa bet gwelet ivez greunennoù traezh hep golo. Evit elfennoù AS, daoust ma ne oa ket kresket kalz ar c'hementad CaCO3 savet (Skeudenn 6f), e oa kresket kalz ar c'hementad darempredoù etre greunennoù traezh degaset gant CaCO3 e-keñver ar c'hevanadoù AA (Skeudenn 14g-i).
Diwar ar skeudennoù 14j-l ha 14m-o e weler sklaer e vez kaset gant implij ar format kalziom evel font kalziom da greskiñ muioc'h ar c'hementad CaCO3 e-keñver ar c'hevanaoz AS, ar pezh a glot gant muzulioù ar metr kalziom e skeudenn 6f. Ar CaCO3 ouzhpenn-se a seblant bezañ staliet dreist-holl war ar rannigoù traezh ha ne wella ket dre ret kalite an darempredoù. Kadarnaat a ra an emzalc'h bet gwelet a-raok : daoust d'an diforc'hioù e kementad ar c'hresk CaCO3 (Skeudenn 6f), n'eo ket disheñvel-tre an tri stumm (AS, FA ha FS) evit a sell ouzh o perzhded enep-eolian (avel) (Skeudenn 11) hag o resistañs war an diavaez (Skeudenn 13a).
Evit gwelet gwelloc'h ar c'helligoù bakteriel goloet gant CaCO3 hag an roudoù bakteriel war ar c'hristalloù diskaret e voe kemeret mikrografoù SEM gant ur brasadur uhel hag an disoc'hoù a zo diskouezet e skeudenn 15. Evel m'eo diskouezet, karbonat kalziom a ziskenn war ar c'helligoù bakteriel hag a ginnig an nukleoù ret evit an diskar eno. Ar skeudenn a ziskouez ivez al liammoù oberiant ha diweredekaet degaset gant CaCO3. Gallout a reer termeniñ ne gas ket dre ret gwellaat muioc'h ar c'homporter mekanik gant kement kresk a liammoù diweredekaet. Dre-se, kreskiñ ar glaveier CaCO3 ne gas ket dre ret d'ur nerzh mekanik uheloc'h hag ur perzh pouezus a c'hoari ar patrom glaveier. Studiet eo bet ar poent-se ivez e labourioù Terzis ha Laloui72 ha Soghi hag Al-Kabani45,73. Evit ergerzhout muioc'h an darempred etre patrom ar glaveier hag ar nerzh mekanik e vez kinniget studioù MICP o implijout skeudenniñ μCT, ar pezh a zo en tu all da dachenn ar studiadenn-mañ (da lâret eo, lakaat e pleustr kemmoù disheñvel a font kalziom ha bakteri evit MICP hep amoniak).
CaCO3 a lakaas liammoù oberiant ha diweredekaet e skouerennoù tretet gant (a) kenaoz AS ha (b) kenaoz FS ha lezet en deus un roud eus kelligoù bakteriel war ar gouelez.
Evel m'eo diskouezet er skeudennoù 14j-o ha 15b, ez eus ur film CaCO (hervez an dielfennadur EDX eo 11% karbon, 46,62% oksigen ha 42,39% kalsiom dregantad pep elfenn er film, ar pezh a zo tost-tre ouzh dregantad CaCO er skeudenn 16). Ar film-mañ a c'holo ar c'hristalloù vaterit hag ar rannigoù douar, o sikour da virout kempouez ar reizhiad douar-sediment. Ne oa bet gwelet bezañs ar film-se nemet er skouerennoù tretet gant ar formulenn diazezet war ar format.
An daolenn 2 a geñver nerzh an diavaez, tizh distagañ an troc'h, ha danvez CaCO3 bioinduet an douaroù tretet gant hentoù MICP a zistruj urea ha nann-urea e studiadennoù kent hag er studiadenn-mañ. Bevennet eo ar studiadennoù war resistañs an avel ouzh an avel e-touez ar skouerennoù douaroù tretet gant MICP. Meng hag all. enklasket en deus resistañs an avel ouzh an avel e skouerennoù douaroù distrujet gant urea tretet gant MICP dre implijout ur c'hwezher delioù,13 padal e oa bet amprouet skouerennoù douaroù na zistrujont ket gant urea (hag ivez ar c'hontrolloù distrujet gant urea) en ur riboul avel ha tretet gant pevar c'hevreadenn bakteri ha danvezioù disheñvel.
Evel ma c'haller gwelet, studiadennoù zo o deus sellet ouzh feur implij uhel a dremen 4 L/m213,41,74. Ret eo merkañ ne c'hall ket ar feur implij uhel bezañ implijet war an dachenn diouzh un tu ekonomikel abalamour d'ar c'hostoù liammet ouzh ar pourvezadur dour, an treuzdougen hag an implij a volumoù bras a zour. Feur implij izeloc'h evel 1,62-2 L/m2 a c'hounezas ivez nerzhioù gorread mat a-walc'h betek 190 kPa ha TDV ouzhpenn 25 m/s. Er studiadenn-mañ, an tevennoù tretet gant MICP diazezet war ar format hep diskar urea o deus tizhet nerzhioù gorre uhel a oa keñveriet gant ar re bet tapet gant an hent diskar urea er memes rummad feur implij (da lâret eo, ar skouerennoù tretet gant MICP diazezet war format hep diskar urea a oa gouest ivez da gaout ar memes rummad talvoudoù nerzh gorre evel m'eo bet embannet gant Meng et al. 13, Skeudenn 13a) gant feur implij uheloc'h. Gwelet a reer ivez e oa 2,25% ar produadur karbonat kalziom evit digreskiñ an erosion gant an avel gant un tizh avel a 25 m/s evit ar MICP diazezet war ar format hep diskar urea, ar pezh a zo tost-tre d'ar c'hementad CaCO3 ret (da lâret eo 2,41%) e-keñver douaroù tretet gant MICP kontroll gant an hevelep diskar urea feur implij hag ar memes tizh avel (25 m/s).
Dre-se e c'haller termeniñ diwar an daolenn-mañ e c'hall an hent diskar urea hag an hent diskar hep urea kinnig ur perzhded degemerus a-walc'h evit a sell ouzh ar resistañs war an diavaez hag an TDV. An diforc'h pennañ eo n'eus ket amoniak en hent diskar hep urea ha dre-se ez eus un efed war an endro izeloc'h. Ouzhpenn-se, an doare MICP diazezet war ar format hep diskar urea kinniget er studiadenn-mañ a seblant ober gwelloc'h eget an doare MICP diazezet war asetat hep diskar urea. Daoust ma Mohebbi et al. studiet an doare MICP diazezet war asetat hep diskar an urea, o studiadenn a endalc'he skouerennoù war gorreennoù plaen9. Abalamour d'ar feur uheloc'h a zistruj degaset gant ar stummadur tro-dro d'ar skouerennoù tevennoù ha d'ar c'hrign-bev a zeu diwarno, ar pezh a zegas un TDV izeloc'h, e c'hortozer e vo sklaeroc'h distruj an avel eus ar skouerennoù tevennoù eget hini an diavaezioù plaen d'ar memes tizh.