Asante kwa kutembelea nature.com. Toleo la kivinjari unachotumia lina usaidizi mdogo wa CSS. Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie toleo jipya la kivinjari (au uzime hali ya utangamano katika Internet Explorer). Zaidi ya hayo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tovuti hii haitajumuisha mitindo au JavaScript.
Dhoruba za vumbi ni tishio kubwa kwa nchi nyingi kote ulimwenguni kutokana na athari zake mbaya kwa kilimo, afya ya binadamu, mitandao ya usafiri na miundombinu. Kwa hivyo, mmomonyoko wa upepo unachukuliwa kuwa tatizo la kimataifa. Mojawapo ya mbinu rafiki kwa mazingira za kupunguza mmomonyoko wa upepo ni matumizi ya mvua ya kaboneti inayosababishwa na vijidudu (MICP). Hata hivyo, matokeo ya ziada ya MICP inayotokana na uharibifu wa urea, kama vile amonia, si bora yanapozalishwa kwa wingi. Utafiti huu unaonyesha michanganyiko miwili ya bakteria ya kalsiamu kwa ajili ya uharibifu wa MICP bila kutoa urea na kulinganisha kikamilifu utendaji wao na michanganyiko miwili ya bakteria ya kalsiamu asetati isiyozalisha amonia. Bakteria zinazozingatiwa ni Bacillus subtilis na Bacillus amyloliquefaciens. Kwanza, thamani zilizoboreshwa za vipengele vinavyodhibiti uundaji wa CaCO3 zilibainishwa. Vipimo vya handaki la upepo vilifanywa kwenye sampuli za matuta ya mchanga zilizotibiwa na michanganyiko iliyoboreshwa, na upinzani wa mmomonyoko wa upepo, kasi ya kizingiti cha kuondoa, na upinzani wa mlipuko wa mchanga ulipimwa. Alomofu za kalsiamu kaboneti (CaCO3) zilitathminiwa kwa kutumia hadubini ya macho, hadubini ya elektroni ya kuchanganua (SEM), na uchanganuzi wa mtawanyiko wa X-ray. Michanganyiko inayotegemea kalsiamu ilifanya kazi vizuri zaidi kuliko michanganyiko inayotegemea asetati katika suala la uundaji wa kalsiamu kaboneti. Zaidi ya hayo, B. subtilis ilizalisha kalsiamu kaboneti zaidi kuliko B. amyloliquefaciens. Michanganyiko ya SEM ilionyesha wazi ufungamano na uchapishaji wa bakteria hai na isiyofanya kazi kwenye kalsiamu kaboneti inayosababishwa na mchanga. Michanganyiko yote ilipunguza kwa kiasi kikubwa mmomonyoko wa upepo.
Mmomonyoko wa upepo umetambuliwa kwa muda mrefu kama tatizo kubwa linalokabili maeneo kame na yenye ukame kama vile kusini-magharibi mwa Marekani, magharibi mwa China, Afrika ya Sahara, na sehemu kubwa ya Mashariki ya Kati1. Mvua kidogo katika hali ya hewa kame na yenye ukame mwingi imebadilisha sehemu kubwa za maeneo haya kuwa jangwa, matuta ya mchanga, na ardhi zisizolimwa. Mmomonyoko unaoendelea wa upepo unahatarisha mazingira kwa miundombinu kama vile mitandao ya usafiri, ardhi ya kilimo, na ardhi ya viwanda, na kusababisha hali mbaya ya maisha na gharama kubwa za maendeleo ya mijini katika maeneo haya2,3,4. Muhimu zaidi, mmomonyoko wa upepo hauathiri tu eneo unapotokea, lakini pia husababisha matatizo ya kiafya na kiuchumi katika jamii za mbali kwani husafirisha chembe kwa upepo hadi maeneo yaliyo mbali na chanzo5,6.
Udhibiti wa mmomonyoko wa upepo bado ni tatizo la kimataifa. Mbinu mbalimbali za uimarishaji wa udongo hutumika kudhibiti mmomonyoko wa upepo. Mbinu hizi ni pamoja na vifaa kama vile matumizi ya maji7, matandazo ya mafuta8, biopolima5, mvua ya kaboneti inayosababishwa na vijidudu (MICP)9,10,11,12 na mvua ya kaboneti inayosababishwa na kimeng'enya (EICP)1. Kulowesha udongo ni njia ya kawaida ya kukandamiza vumbi shambani. Hata hivyo, uvukizi wake wa haraka hufanya njia hii kuwa na ufanisi mdogo katika maeneo kame na yenye ukame wa nusu1. Matumizi ya misombo ya matandazo ya mafuta huongeza mshikamano wa mchanga na msuguano wa chembechembe. Sifa yao ya mshikamano huunganisha chembechembe za mchanga pamoja; hata hivyo, matandazo ya mafuta pia husababisha matatizo mengine; rangi yao nyeusi huongeza unyonyaji wa joto na husababisha vifo vya mimea na vijidudu. Harufu na moshi wao unaweza kusababisha matatizo ya kupumua, na hasa, gharama yao kubwa ni kikwazo kingine. Biopolima ni mojawapo ya njia rafiki kwa mazingira zilizopendekezwa hivi karibuni za kupunguza mmomonyoko wa upepo; hutolewa kutoka vyanzo vya asili kama vile mimea, wanyama na bakteria. Xanthan gum, guar gum, chitosan na gellan gum ndizo biopolima zinazotumika sana katika matumizi ya uhandisi5. Hata hivyo, biopolima zinazoyeyuka katika maji zinaweza kupoteza nguvu na kuvuja kutoka kwenye udongo zinapogusana na maji13,14. EICP imeonyeshwa kuwa njia bora ya kukandamiza vumbi kwa matumizi mbalimbali ikijumuisha barabara zisizo na lami, mabwawa ya miamba na maeneo ya ujenzi. Ingawa matokeo yake yanatia moyo, baadhi ya vikwazo vinavyoweza kutokea lazima zizingatiwe, kama vile gharama na ukosefu wa maeneo ya nucleation (ambayo huharakisha uundaji na mvua ya fuwele za CaCO315,16).
MICP ilielezewa kwa mara ya kwanza mwishoni mwa karne ya 19 na Murray na Irwin (1890) na Steinmann (1901) katika utafiti wao wa uharibifu wa urea na vijidudu vya baharini17. MICP ni mchakato wa kibiolojia unaotokea kiasili unaohusisha shughuli mbalimbali za vijidudu na michakato ya kemikali ambapo kalsiamu kaboneti husababishwa na mmenyuko wa ioni za kaboneti kutoka kwa metaboliti za vijidudu zenye ioni za kalsiamu katika mazingira18,19. MICP inayohusisha mzunguko wa nitrojeni unaoharibu urea (MICP inayoharibu urea) ndiyo aina ya kawaida ya mvua ya kaboneti inayosababishwa na vijidudu, ambapo urea inayozalishwa na bakteria huchochea hidrolisisi ya urea20,21,22,23,24,25,26,27 kama ifuatavyo:
Katika MICP inayohusisha mzunguko wa kaboni wa oksidi ya chumvi kikaboni (MICP bila aina ya uharibifu wa urea), bakteria wa heterotrophic hutumia chumvi kikaboni kama vile asetati, laktati, sitrati, suksatini, oksaliti, malate na glyoksilati kama vyanzo vya nishati ili kutoa madini ya kaboneti28. Katika uwepo wa laktati ya kalsiamu kama chanzo cha kaboni na ioni za kalsiamu, mmenyuko wa kemikali wa uundaji wa kalsiamu kaboneti unaonyeshwa katika mlinganyo (5).
Katika mchakato wa MICP, seli za bakteria hutoa maeneo ya kiini ambayo ni muhimu sana kwa ajili ya kunyesha kwa kalsiamu kaboneti; uso wa seli ya bakteria huwa na chaji hasi na unaweza kufanya kazi kama kifyonzaji cha kasheni tofauti kama vile ioni za kalsiamu. Kwa kufyonza ioni za kalsiamu kwenye seli za bakteria, wakati mkusanyiko wa ioni za kaboneti unatosha, kasheni za kalsiamu na anioni za kaboneti huguswa na kalsiamu kaboneti huwekwa kwenye uso wa bakteria29,30. Mchakato unaweza kufupishwa kama ifuatavyo31,32:
Fuwele za kalsiamu kaboneti zinazozalishwa kibiolojia zinaweza kugawanywa katika aina tatu: calcite, vaterite, na aragonite. Miongoni mwao, calcite na vaterite ndizo alomofu za kalsiamu kaboneti zinazosababishwa na bakteria33,34. Kalcite ndiyo alomofu ya kalsiamu kaboneti yenye uthabiti zaidi wa thermodynamically35. Ingawa vaterite imeripotiwa kuwa inaweza kumeta, hatimaye hubadilika kuwa calcite36,37. Vaterite ndiyo fuwele zenye mnene zaidi kati ya hizi. Ni fuwele ya hexagonal ambayo ina uwezo bora wa kujaza vinyweleo kuliko fuwele zingine za kalsiamu kaboneti kutokana na ukubwa wake mkubwa38. MICP zote mbili zilizoharibika na zisizo na urea zinaweza kusababisha mvua ya vaterite13,39,40,41.
Ingawa MICP imeonyesha uwezo wa kuahidi katika kuimarisha udongo wenye matatizo na udongo unaoweza kuathiriwa na mmomonyoko wa upepo42,43,44,45,46,47,48, moja ya matokeo ya hidrolisisi ya urea ni amonia, ambayo inaweza kusababisha matatizo madogo hadi makubwa ya kiafya kulingana na kiwango cha mfiduo49. Athari hii ya upande hufanya matumizi ya teknolojia hii kuwa na utata, hasa wakati maeneo makubwa yanahitaji kutibiwa, kama vile kukandamiza vumbi. Kwa kuongezea, harufu ya amonia haivumiliwi wakati mchakato unafanywa kwa viwango vya juu vya matumizi na ujazo mkubwa, ambayo inaweza kuathiri utumiaji wake wa vitendo. Ingawa tafiti za hivi karibuni zimeonyesha kuwa ioni za amonia zinaweza kupunguzwa kwa kuzibadilisha kuwa bidhaa zingine kama vile struvite, njia hizi haziondoi kabisa ioni za amonia50. Kwa hivyo, bado kuna haja ya kuchunguza suluhisho mbadala ambazo hazitoi ioni za amonia. Matumizi ya njia zisizo za urea za uharibifu wa MICP yanaweza kutoa suluhisho linalowezekana ambalo halijachunguzwa vizuri katika muktadha wa kupunguza mmomonyoko wa upepo. Fattahi et al. walichunguza uharibifu wa MICP usio na urea kwa kutumia asetati ya kalsiamu na Bacillus megaterium41, huku Mohebbi et al. wakitumia asetati ya kalsiamu na amyloliquefaciens9. Hata hivyo, utafiti wao haukulinganishwa na vyanzo vingine vya kalsiamu na bakteria wa heterotrophic ambao hatimaye wangeweza kuboresha upinzani wa mmomonyoko wa upepo. Pia kuna ukosefu wa fasihi kulinganisha njia za uharibifu usio na urea na njia za uharibifu wa urea katika kupunguza mmomonyoko wa upepo.
Zaidi ya hayo, tafiti nyingi za kudhibiti mmomonyoko wa upepo na vumbi zimefanywa kwenye sampuli za udongo zenye nyuso tambarare.1,51,52,53 Hata hivyo, nyuso tambarare si za kawaida sana kuliko vilima na mabonde. Hii ndiyo sababu matuta ya mchanga ndiyo mandhari ya kawaida zaidi katika maeneo ya jangwa.
Ili kushinda mapungufu yaliyotajwa hapo juu, utafiti huu ulilenga kuanzisha seti mpya ya mawakala wa bakteria wasiozalisha amonia. Kwa kusudi hili, tulizingatia njia zisizo za urea zinazoharibu MICP. Ufanisi wa vyanzo viwili vya kalsiamu (formate ya kalsiamu na asetati ya kalsiamu) ulichunguzwa. Kwa kadri ya ufahamu wa waandishi, unyeshaji wa kaboneti kwa kutumia michanganyiko miwili ya chanzo cha kalsiamu na bakteria (yaani calcium formate-Bacillus subtilis na calcium formate-Bacillus amyloliquefaciens) haujachunguzwa katika tafiti zilizopita. Uchaguzi wa bakteria hawa ulitegemea vimeng'enya wanavyozalisha ambavyo huchochea oksida ya calcium formate na asetati ya kalsiamu ili kuunda unyeshaji wa microbial carbonate. Tulibuni utafiti wa kina wa majaribio ili kupata vipengele bora kama vile pH, aina za bakteria na vyanzo vya kalsiamu na viwango vyao, uwiano wa bakteria kwa suluhisho la chanzo cha kalsiamu na muda wa kupona. Hatimaye, ufanisi wa seti hii ya mawakala wa bakteria katika kukandamiza mmomonyoko wa upepo kupitia mvua ya kalsiamu kaboneti ulichunguzwa kwa kufanya mfululizo wa majaribio ya handaki la upepo kwenye matuta ya mchanga ili kubaini ukubwa wa mmomonyoko wa upepo, kasi ya kuvunjika kwa kizingiti na upinzani wa mlipuko wa upepo wa mchanga, na vipimo vya penetromita na tafiti za miundo midogo (km uchambuzi wa mtawanyiko wa X-ray (XRD) na hadubini ya elektroni ya kuchanganua (SEM)) pia vilifanywa.
Uzalishaji wa kalsiamu kaboneti unahitaji ioni za kalsiamu na ioni za kaboneti. Ioni za kalsiamu zinaweza kupatikana kutoka kwa vyanzo mbalimbali vya kalsiamu kama vile kloridi kalsiamu, hidroksidi kalsiamu, na unga wa maziwa uliopunguzwa mafuta54,55. Ioni za kaboneti zinaweza kuzalishwa kwa njia mbalimbali za vijidudu kama vile hidrolisisi ya urea na oksidi ya aerobic au anaerobic ya vitu vya kikaboni56. Katika utafiti huu, ioni za kaboneti zilipatikana kutokana na mmenyuko wa oksidi wa formate na asetati. Kwa kuongezea, tulitumia chumvi za kalsiamu za formate na asetati kutengeneza kaboneti safi ya kalsiamu, hivyo ni CO2 na H2O pekee zilizopatikana kama bidhaa mbadala. Katika mchakato huu, dutu moja tu hutumika kama chanzo cha kalsiamu na chanzo cha kaboneti, na hakuna amonia inayozalishwa. Sifa hizi hufanya njia ya uzalishaji wa chanzo cha kalsiamu na kaboneti ambayo tuliiona kuwa yenye matumaini sana.
Miitikio sambamba ya formate ya kalsiamu na asetati ya kalsiamu kuunda kalsiamu kaboneti inaonyeshwa katika fomula (7)-(14). Fomula (7)-(11) zinaonyesha kwamba formate ya kalsiamu huyeyuka katika maji kuunda asidi ya fomu au fomu. Kwa hivyo, suluhisho ni chanzo cha ioni za kalsiamu na hidroksidi huru (fomula 8 na 9). Kama matokeo ya oksidi ya asidi ya fomu, atomi za kaboni katika asidi ya fomu hubadilishwa kuwa dioksidi kaboni (fomula 10). Kaboneti ya kalsiamu hatimaye huundwa (fomula 11 na 12).
Vile vile, kalsiamu kaboneti huundwa kutokana na asetati ya kalsiamu (milinganyo 13–15), isipokuwa kwamba asidi asetiki au asetati huundwa badala ya asidi fomi.
Bila uwepo wa vimeng'enya, asetati na fomu haziwezi oksidishwa kwenye joto la kawaida. FDH (formate dehydrogenase) na CoA (coenzyme A) huchochea oksidi ya fomu na asetati ili kuunda kaboni dioksidi, mtawalia (Eqs. 16, 17) 57, 58, 59. Bakteria mbalimbali zina uwezo wa kutoa vimeng'enya hivi, na bakteria wa heterotrophic, yaani Bacillus subtilis (PTCC #1204 (Mkusanyiko wa Utamaduni wa Aina ya Kiajemi), pia hujulikana kama NCIMB #13061 (Mkusanyiko wa Kimataifa wa Bakteria, Chachu, Phage, Plasmids, Mbegu za Mimea na Utamaduni wa Tishu za Seli za Mimea)) na Bacillus amyloliquefaciens (PTCC #1732, NCIMB #12077), zilitumika katika utafiti huu. Bakteria hizi zilikuzwa katika chombo chenye peptoni ya nyama (5 g/L) na dondoo ya nyama (3 g/L), inayoitwa mchuzi wa virutubisho (NBR) (105443 Merck).
Kwa hivyo, fomula nne zilitayarishwa ili kusababisha mvua ya kalsiamu kaboneti kwa kutumia vyanzo viwili vya kalsiamu na bakteria mbili: kalsiamu formate na Bacillus subtilis (FS), kalsiamu formate na Bacillus amyloliquefaciens (FA), kalsiamu asetati na Bacillus subtilis (AS), na kalsiamu asetati na Bacillus amyloliquefaciens (AA).
Katika sehemu ya kwanza ya muundo wa majaribio, majaribio yalifanywa ili kubaini mchanganyiko bora zaidi ambao ungefanikisha uzalishaji wa juu zaidi wa kalsiamu kaboneti. Kwa kuwa sampuli za udongo zilikuwa na kalsiamu kaboneti, seti ya majaribio ya awali ya tathmini iliundwa ili kupima kwa usahihi CaCO3 inayozalishwa na michanganyiko tofauti, na michanganyiko ya suluhisho la kati ya utamaduni na chanzo cha kalsiamu ilitathminiwa. Kwa kila mchanganyiko wa suluhisho la chanzo cha kalsiamu na bakteria iliyoelezwa hapo juu (FS, FA, AS, na AA), vipengele vya uboreshaji (mkusanyiko wa chanzo cha kalsiamu, muda wa kupoa, mkusanyiko wa suluhisho la bakteria uliopimwa kwa msongamano wa macho wa suluhisho (OD), uwiano wa suluhisho la chanzo cha kalsiamu kwa bakteria, na pH) vilitolewa na kutumika katika majaribio ya handaki la upepo la matibabu ya mchanga yaliyoelezwa katika sehemu zifuatazo.
Kwa kila mchanganyiko, majaribio 150 yalifanywa ili kusoma athari za mvua ya CaCO3 na kutathmini mambo mbalimbali, yaani mkusanyiko wa chanzo cha kalsiamu, muda wa kupoa, thamani ya bakteria ya OD, uwiano wa chanzo cha kalsiamu kwa myeyusho wa bakteria na pH wakati wa oksidi ya aerobic ya vitu vya kikaboni (Jedwali 1). Kiwango cha pH kwa mchakato ulioboreshwa kilichaguliwa kulingana na mikondo ya ukuaji ya Bacillus subtilis na Bacillus amyloliquefaciens ili kupata ukuaji wa haraka. Hii imeelezwa kwa undani zaidi katika sehemu ya Matokeo.
Hatua zifuatazo zilitumika kuandaa sampuli kwa ajili ya awamu ya uboreshaji. Myeyusho wa MICP uliandaliwa kwanza kwa kurekebisha pH ya awali ya chombo cha kukuzia na kisha ukafungwa kwa nyuzi joto 121 kwa dakika 15. Kisha mrija wa hewa ulichanjwa katika mtiririko wa hewa wa laminar na kudumishwa katika kifaa cha kuangulia kinachotetemeka kwa nyuzi joto 30 na 180 kwa dakika. Mara tu kiwango cha OD cha bakteria kilipofikia kiwango kinachohitajika, kilichanganywa na myeyusho wa chanzo cha kalsiamu kwa uwiano unaohitajika (Mchoro 1a). Myeyusho wa MICP uliruhusiwa kuguswa na kuganda katika kifaa cha kuangulia kinachotetemeka kwa nyuzi joto 220 kwa dakika na 30 kwa muda uliofikia thamani inayolengwa. CaCO3 iliyojikusanya ilitenganishwa baada ya kuzungushwa kwa 6000 g kwa dakika 5 na kisha kukaushwa kwa nyuzi joto 40 ili kuandaa sampuli kwa ajili ya jaribio la kalisimita (Mchoro 1b). Unyevu wa CaCO3 ulipimwa kwa kutumia kalsiamu ya Bernard, ambapo unga wa CaCO3 humenyuka na 1.0 N HCl (ASTM-D4373-02) ili kutoa CO2, na ujazo wa gesi hii ni kipimo cha kiwango cha CaCO3 (Mchoro 1c). Ili kubadilisha ujazo wa CO2 kuwa kiwango cha CaCO3, mkunjo wa urekebishaji ulitolewa kwa kuosha unga safi wa CaCO3 na 1 N HCl na kuuchora dhidi ya CO2 iliyobadilika. Mofolojia na usafi wa unga wa CaCO3 uliowekwa ulichunguzwa kwa kutumia upigaji picha wa SEM na uchambuzi wa XRD. Darubini ya macho yenye ukuzaji wa 1000 ilitumika kusoma uundaji wa kalsiamu kaboneti kuzunguka bakteria, awamu ya kalsiamu kaboneti iliyoundwa, na shughuli za bakteria.
Bonde la Dejegh ni eneo linalojulikana sana lenye mmomonyoko mkubwa katika Mkoa wa Fars kusini magharibi mwa Iran, na watafiti walikusanya sampuli za udongo zilizomomonyoka kwa upepo kutoka eneo hilo. Sampuli zilichukuliwa kutoka kwenye uso wa udongo kwa ajili ya utafiti. Vipimo vya viashiria kwenye sampuli za udongo vilionyesha kuwa udongo ulikuwa na udongo mchanga uliopangwa vibaya na matope na uliainishwa kama SP-SM kulingana na Mfumo wa Uainishaji wa Udongo Uliounganishwa (USC) (Mchoro 2a). Uchambuzi wa XRD ulionyesha kuwa udongo wa Dejegh ulikuwa na kalisiti na quartz (Mchoro 2b). Kwa kuongezea, uchambuzi wa EDX ulionyesha kuwa vipengele vingine kama vile Al, K, na Fe pia vilikuwepo kwa viwango vidogo.
Ili kuandaa matuta ya mchanga ya maabara kwa ajili ya upimaji wa mmomonyoko wa upepo, udongo ulivunjwa kutoka urefu wa milimita 170 kupitia funeli ya kipenyo cha milimita 10 hadi kwenye uso mgumu, na kusababisha matuta ya mchanga ya kawaida ya urefu wa milimita 60 na kipenyo cha milimita 210. Kwa asili, matuta ya mchanga yenye msongamano mdogo zaidi huundwa na michakato ya aeolian. Vile vile, sampuli iliyoandaliwa kwa kutumia utaratibu ulio hapo juu ilikuwa na msongamano mdogo zaidi, γ = 14.14 kN/m³, na kutengeneza koni ya mchanga iliyowekwa kwenye uso mlalo wenye pembe ya kupumzika ya takriban 29.7°.
Mimumunyo bora ya MICP iliyopatikana katika sehemu iliyotangulia ilinyunyiziwa kwenye mteremko wa chungu cha mchanga kwa viwango vya matumizi ya 1, 2 na 3 lm-2 na kisha sampuli zilihifadhiwa kwenye incubator kwa nyuzi joto 30 (Mchoro 3) kwa siku 9 (yaani muda bora wa kupoeza) na kisha kuchukuliwa kwa ajili ya majaribio ya handaki la upepo.
Kwa kila matibabu, sampuli nne zilitayarishwa, moja kwa ajili ya kupima kiwango cha kalsiamu kaboneti na nguvu ya uso kwa kutumia kipima-upenyezi, na sampuli tatu zilizobaki zilitumika kwa ajili ya majaribio ya mmomonyoko kwa kasi tatu tofauti. Katika majaribio ya handaki ya upepo, kiasi cha mmomonyoko kiliamuliwa kwa kasi tofauti za upepo, na kisha kasi ya kizingiti cha kuvunjika kwa kila sampuli ya matibabu iliamuliwa kwa kutumia njama ya kiasi cha mmomonyoko dhidi ya kasi ya upepo. Mbali na majaribio ya mmomonyoko wa upepo, sampuli zilizotibiwa zilifanyiwa majaribio ya kupigwa kwa mchanga (yaani, majaribio ya kuruka). Sampuli mbili za ziada zilitayarishwa kwa kusudi hili kwa viwango vya matumizi ya lita 2 na 3 m−2. Jaribio la kupigwa kwa mchanga lilidumu kwa dakika 15 na mtiririko wa gramu 120−1, ambao uko ndani ya kiwango cha thamani zilizochaguliwa katika tafiti zilizopita60,61,62. Umbali wa mlalo kati ya pua ya abrasive na msingi wa matuta ulikuwa 800 mm, ulioko 100 mm juu ya chini ya handaki. Nafasi hii iliwekwa ili karibu chembe zote za mchanga zinazoruka zianguke kwenye matuta.
Jaribio la handaki la upepo lilifanyika katika handaki la upepo lililo wazi lenye urefu wa mita 8, upana wa mita 0.4 na urefu wa mita 1 (Mchoro 4a). Handaki la upepo limetengenezwa kwa karatasi za chuma zilizotengenezwa kwa mabati na linaweza kutoa kasi ya upepo ya hadi mita 25/s. Zaidi ya hayo, kibadilishaji masafa hutumika kurekebisha masafa ya feni na kuongeza masafa polepole ili kupata kasi ya upepo lengwa. Mchoro 4b unaonyesha mchoro wa michoro ya matuta ya mchanga yaliyomomonyoka na upepo na wasifu wa kasi ya upepo uliopimwa katika handaki la upepo.
Hatimaye, ili kulinganisha matokeo ya uundaji wa MICP isiyo ya urealytic iliyopendekezwa katika utafiti huu na matokeo ya jaribio la kudhibiti MICP ya urealytic, sampuli za matuta ya mchanga pia zilitayarishwa na kutibiwa na suluhisho la kibiolojia lenye urea, kloridi ya kalsiamu na Sporosarcina pasteurii (kwa kuwa Sporosarcina pasteurii ina uwezo mkubwa wa kutoa urease63). Uzito wa macho wa suluhisho la bakteria ulikuwa 1.5, na viwango vya urea na kloridi ya kalsiamu vilikuwa 1 M (vilivyochaguliwa kulingana na thamani zilizopendekezwa katika tafiti zilizopita36,64,65). Kituo cha ufugaji kilikuwa na mchuzi wa virutubisho (8 g/L) na urea (20 g/L). Suluhisho la bakteria lilinyunyiziwa kwenye uso wa matuta ya mchanga na kuachwa kwa saa 24 kwa ajili ya kuunganishwa na bakteria. Baada ya saa 24 za kuunganishwa, suluhisho la saruji (kloridi ya kalsiamu na urea) lilinyunyiziwa. Jaribio la kudhibiti MICP ya urealytic litajulikana hapa kama UMC. Kiwango cha kalsiamu kaboneti ya sampuli za udongo zilizotibiwa kwa njia ya urealytic na zisizo za urealytic kilipatikana kwa kuosha kulingana na utaratibu uliopendekezwa na Choi et al.66.
Mchoro 5 unaonyesha mikunjo ya ukuaji wa Bacillus amyloliquefaciens na Bacillus subtilis katika njia ya kilimo (mchanganyiko wa virutubisho) yenye kiwango cha awali cha pH cha 5 hadi 10. Kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro, Bacillus amyloliquefaciens na Bacillus subtilis zilikua haraka zaidi katika pH 6-8 na 7-9, mtawalia. Kwa hivyo, kiwango hiki cha pH kilitumika katika hatua ya uboreshaji.
Mikunjo ya ukuaji wa (a) Bacillus amyloliquefaciens na (b) Bacillus subtilis katika thamani tofauti za awali za pH za kati ya virutubisho.
Mchoro 6 unaonyesha kiasi cha kaboni dioksidi kilichozalishwa katika kipima chokaa cha Bernard, ambacho kinawakilisha kalsiamu kaboneti iliyojikusanya (CaCO3). Kwa kuwa kipengele kimoja kiliwekwa katika kila mchanganyiko na vipengele vingine vilitofautiana, kila nukta kwenye grafu hizi inalingana na kiwango cha juu cha kaboni dioksidi katika seti hiyo ya majaribio. Kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro, kadri mkusanyiko wa chanzo cha kalsiamu ulivyoongezeka, uzalishaji wa kalsiamu kaboneti uliongezeka. Kwa hivyo, mkusanyiko wa chanzo cha kalsiamu huathiri moja kwa moja uzalishaji wa kalsiamu kaboneti. Kwa kuwa chanzo cha kalsiamu na chanzo cha kaboni ni sawa (yaani, kalsiamu formate na kalsiamu acetate), kadri ioni za kalsiamu zinavyotolewa, kalsiamu kaboneti zaidi huundwa (Mchoro 6a). Katika michanganyiko ya AS na AA, uzalishaji wa kalsiamu kaboneti uliendelea kuongezeka kadri muda wa uponaji unavyoongezeka hadi kiasi cha uponaji kilipokaribia kubadilika baada ya siku 9. Katika michanganyiko ya FA, kiwango cha uundaji wa kalsiamu kaboneti kilipungua wakati muda wa uponaji ulizidi siku 6. Ikilinganishwa na michanganyiko mingine, FS ya uundaji ilionyesha kiwango cha chini cha uundaji wa kalsiamu kaboneti baada ya siku 3 (Mchoro 6b). Katika michanganyiko ya FA na FS, 70% na 87% ya jumla ya uzalishaji wa kalsiamu kaboneti ilipatikana baada ya siku tatu, huku katika michanganyiko ya AA na AS, uwiano huu ulikuwa takriban 46% na 45% tu, mtawalia. Hii inaonyesha kwamba michanganyiko inayotokana na asidi fomi ina kiwango cha juu cha uundaji wa CaCO3 katika hatua ya awali ikilinganishwa na michanganyiko inayotokana na asetati. Hata hivyo, kiwango cha uundaji hupungua kadri muda wa uundaji unavyoongezeka. Inaweza kuhitimishwa kutoka kwa Mchoro 6c kwamba hata katika viwango vya bakteria vilivyo juu ya OD1, hakuna mchango mkubwa katika uundaji wa kalsiamu kaboneti.
Mabadiliko katika ujazo wa CO2 (na kiwango kinacholingana cha CaCO3) kilichopimwa na kalsiamu ya Bernard kama kigezo cha (a) mkusanyiko wa chanzo cha kalsiamu, (b) muda wa kuweka, (c) OD, (d) pH ya awali, (e) uwiano wa chanzo cha kalsiamu kwa myeyusho wa bakteria (kwa kila uundaji); na (f) kiwango cha juu cha kalsiamu kaboneti inayozalishwa kwa kila mchanganyiko wa chanzo cha kalsiamu na bakteria.
Kuhusu athari ya pH ya awali ya kati, Mchoro 6d unaonyesha kwamba kwa FA na FS, uzalishaji wa CaCO3 ulifikia thamani ya juu zaidi katika pH 7. Uchunguzi huu unaendana na tafiti za awali kwamba vimeng'enya vya FDH ni imara zaidi katika pH 7-6.7. Hata hivyo, kwa AA na AS, mvua ya CaCO3 iliongezeka wakati pH ilizidi 7. Uchunguzi wa awali pia ulionyesha kuwa kiwango bora cha pH kwa shughuli ya kimeng'enya cha CoA ni kutoka 8 hadi 9.2-6.8. Kwa kuzingatia kwamba kiwango bora cha pH kwa shughuli ya kimeng'enya cha CoA na ukuaji wa B. amyloliquefaciens ni (8-9.2) na (6-8), mtawalia (Mchoro 5a), pH bora ya uundaji wa AA inatarajiwa kuwa 8, na safu mbili za pH zinaingiliana. Ukweli huu ulithibitishwa na majaribio, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 6d. Kwa kuwa pH bora kwa ukuaji wa B. subtilis ni 7-9 (Mchoro 5b) na pH bora kwa shughuli ya kimeng'enya cha CoA ni 8-9.2, mavuno ya juu zaidi ya mvua ya CaCO3 yanatarajiwa kuwa katika kiwango cha pH cha 8-9, ambacho kinathibitishwa na Mchoro 6d (yaani, pH bora ya mvua ni 9). Matokeo yaliyoonyeshwa katika Mchoro 6e yanaonyesha kuwa uwiano bora wa suluhisho la chanzo cha kalsiamu kwa suluhisho la bakteria ni 1 kwa suluhisho zote mbili za asetati na formate. Kwa kulinganisha, utendaji wa fomula tofauti (yaani, AA, AS, FA, na FS) ulitathminiwa kulingana na uzalishaji wa juu zaidi wa CaCO3 chini ya hali tofauti (yaani, mkusanyiko wa chanzo cha kalsiamu, muda wa kupoa, OD, uwiano wa chanzo cha kalsiamu kwa suluhisho la bakteria, na pH ya awali). Miongoni mwa fomula zilizosomwa, fomula FS ilikuwa na uzalishaji wa juu zaidi wa CaCO3, ambao ulikuwa takriban mara tatu ya fomula AA (Mchoro 6f). Majaribio manne ya udhibiti usio na bakteria yalifanywa kwa vyanzo vyote viwili vya kalsiamu na hakuna mvua ya CaCO3 iliyoonekana baada ya siku 30.
Picha za hadubini ya macho ya michanganyiko yote zilionyesha kuwa vaterite ilikuwa awamu kuu ambayo kalsiamu kaboneti iliundwa (Mchoro 7). Fuwele za vaterite zilikuwa na umbo la duara69,70,71. Ilibainika kuwa kalsiamu kaboneti ilijikusanya kwenye seli za bakteria kwa sababu uso wa seli za bakteria ulikuwa na chaji hasi na inaweza kufanya kazi kama kifyonzaji cha katoni za divalent. Kwa kuchukua uundaji wa FS kama mfano katika utafiti huu, baada ya saa 24, kalsiamu kaboneti ilianza kuunda kwenye baadhi ya seli za bakteria (Mchoro 7a), na baada ya saa 48, idadi ya seli za bakteria zilizofunikwa na kalsiamu kaboneti iliongezeka sana. Zaidi ya hayo, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 7b, chembe za vaterite pia zingeweza kugunduliwa. Hatimaye, baada ya saa 72, idadi kubwa ya bakteria ilionekana kufungwa na fuwele za vaterite, na idadi ya chembe za vaterite iliongezeka sana (Mchoro 7c).
Uchunguzi wa hadubini ya macho ya mvua ya CaCO3 katika michanganyiko ya FS baada ya muda: (a) 24, (b) 48 na (c) saa 72.
Ili kuchunguza zaidi mofolojia ya awamu ya kuganda, uchanganuzi wa mtawanyiko wa X-ray (XRD) na SEM wa poda hizo ulifanywa. Spektra za XRD (Mchoro 8a) na mikrografu za SEM (Mchoro 8b, c) zilithibitisha uwepo wa fuwele za vaterite, kwani zilikuwa na umbo kama la lettuce na uhusiano kati ya vilele vya vaterite na vilele vya kuganda ulionekana.
(a) Ulinganisho wa spektra ya mtawanyiko wa X-ray ya CaCO3 iliyoundwa na vaterite. Mikrografu za SEM za vaterite katika (b) 1 kHz na (c) ukuzaji wa 5.27 kHz, mtawalia.
Matokeo ya majaribio ya handaki ya upepo yanaonyeshwa katika Mchoro 9a, b. Inaweza kuonekana kutoka kwa Mchoro 9a kwamba kasi ya mmomonyoko wa kizingiti (TDV) ya mchanga ambao haujatibiwa ni takriban 4.32 m/s. Kwa kiwango cha matumizi cha 1 l/m² (Mchoro 9a), miteremko ya mistari ya kiwango cha upotevu wa udongo kwa vipande FA, FS, AA na UMC ni takriban sawa na kwa chungu cha mchanga ambacho hakijatibiwa. Hii inaonyesha kwamba matibabu kwa kiwango hiki cha matumizi hayafanyi kazi na mara tu kasi ya upepo inapozidi TDV, ganda jembamba la udongo hutoweka na kiwango cha mmomonyoko wa chungu cha mchanga ni sawa na kwa chungu cha mchanga ambacho hakijatibiwa. Mteremko wa mmomonyoko wa sehemu AS pia ni mdogo kuliko ule wa vipande vingine vyenye abscissas za chini (yaani TDV) (Mchoro 9a). Mishale katika Mchoro 9b inaonyesha kwamba kwa kasi ya juu zaidi ya upepo ya 25 m/s, hakuna mmomonyoko uliotokea katika chungu cha mchanga kilichotibiwa kwa viwango vya matumizi vya 2 na 3 l/m². Kwa maneno mengine, kwa FS, FA, AS na UMC, matuta yalikuwa sugu zaidi kwa mmomonyoko wa upepo unaosababishwa na utuaji wa CaCO³ kwa viwango vya matumizi vya 2 na 3 l/m² kuliko kwa kasi ya juu ya upepo (yaani 25 m/s). Kwa hivyo, thamani ya TDV ya 25 m/s iliyopatikana katika majaribio haya ni kikomo cha chini cha viwango vya matumizi vilivyoonyeshwa kwenye Mchoro 9b, isipokuwa kwa kesi ya AA, ambapo TDV ni karibu sawa na kasi ya juu ya handaki la upepo.
Kipimo cha mmomonyoko wa upepo (a) Kupunguza uzito dhidi ya kasi ya upepo (kiwango cha matumizi 1 l/m2), (b) Kasi ya kurarua kizingiti dhidi ya kiwango cha matumizi na uundaji (CA kwa asetati ya kalsiamu, CF kwa formate ya kalsiamu).
Mchoro 10 unaonyesha mmomonyoko wa uso wa matuta ya mchanga yaliyotibiwa kwa fomula tofauti na viwango vya matumizi baada ya jaribio la mlipuko wa mchanga na matokeo ya kiasi yanaonyeshwa kwenye Mchoro 11. Kesi ambayo haijatibiwa haionyeshwi kwa sababu haikuonyesha upinzani wowote na ilimomonyoka kabisa (upotevu wa jumla wa uzito) wakati wa jaribio la mlipuko wa mchanga. Ni wazi kutoka kwa Mchoro 11 kwamba sampuli iliyotibiwa na AA ya kibayolojia ilipoteza 83.5% ya uzito wake kwa kiwango cha matumizi cha 2 l/m2 huku sampuli zingine zote zikionyesha mmomonyoko chini ya 30% wakati wa mchakato wa mlipuko wa mchanga. Wakati kiwango cha matumizi kiliongezwa hadi 3 l/m2, sampuli zote zilizotibiwa zilipoteza chini ya 25% ya uzito wao. Katika viwango vyote viwili vya matumizi, FS ya mchanganyiko ilionyesha upinzani bora zaidi kwa mlipuko wa mchanga. Upinzani wa juu na wa chini kabisa wa mlipuko katika sampuli zilizotibiwa za FS na AA unaweza kuhusishwa na mvua yao ya juu na ya chini kabisa ya CaCO3 (Mchoro 6f).
Matokeo ya mlipuko wa matuta ya mchanga ya michanganyiko tofauti kwa viwango vya mtiririko wa 2 na 3 l/m2 (mishale inaonyesha mwelekeo wa upepo, misalaba inaonyesha mwelekeo wa upepo ulio sawa na ndege ya mchoro).
Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 12, kiwango cha kalsiamu kaboneti cha fomula zote kiliongezeka kadri kiwango cha matumizi kilivyoongezeka kutoka lita 1/m² hadi lita 3/m². Zaidi ya hayo, katika viwango vyote vya matumizi, fomula yenye kiwango cha juu zaidi cha kalsiamu kaboneti ilikuwa FS, ikifuatiwa na FA na UMC. Hii inaonyesha kwamba fomula hizi zinaweza kuwa na upinzani mkubwa wa uso.
Mchoro 13a unaonyesha mabadiliko katika upinzani wa uso wa sampuli za udongo ambazo hazijatibiwa, kudhibitiwa na kutibiwa zilizopimwa kwa kutumia kipimo cha permeameter. Kutokana na mchoro huu, ni dhahiri kwamba upinzani wa uso wa michanganyiko ya UMC, AS, FA na FS uliongezeka kwa kiasi kikubwa kutokana na ongezeko la kiwango cha matumizi. Hata hivyo, ongezeko la nguvu ya uso lilikuwa dogo katika michanganyiko ya AA. Kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro, michanganyiko ya FA na FS ya MICP isiyoharibika ya urea ina upenyezaji bora wa uso ikilinganishwa na MICP iliyoharibika ya urea. Mchoro 13b unaonyesha mabadiliko katika TDV kwa upinzani wa uso wa udongo. Kutokana na mchoro huu, ni dhahiri wazi kwamba kwa matuta yenye upinzani wa uso zaidi ya 100 kPa, kasi ya kuondoa kizingiti itazidi 25 m/s. Kwa kuwa upinzani wa uso katika situ unaweza kupimwa kwa urahisi kwa permeameter, ujuzi huu unaweza kusaidia kukadiria TDV bila upimaji wa handaki ya upepo, na hivyo kutumika kama kiashiria cha udhibiti wa ubora kwa matumizi ya shambani.
Matokeo ya SEM yanaonyeshwa kwenye Mchoro 14. Mchoro 14a-b unaonyesha chembe zilizopanuka za sampuli ya udongo ambayo haijatibiwa, ambayo inaonyesha wazi kuwa imeshikamana na haina uhusiano wa asili au saruji. Mchoro 14c unaonyesha mikrografu ya SEM ya sampuli ya udhibiti iliyotibiwa na MICP iliyoharibika na urea. Picha hii inaonyesha uwepo wa vijidudu vya CaCO3 kama polimofu za kalisiti. Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 14d-o, CaCO3 iliyojikusanya huunganisha chembe pamoja; fuwele za vaterite za duara zinaweza pia kutambuliwa kwenye mikrografu za SEM. Matokeo ya utafiti huu na tafiti za awali yanaonyesha kuwa vifungo vya CaCO3 vilivyoundwa kama polimofu za vaterite vinaweza pia kutoa nguvu inayofaa ya kiufundi; matokeo yetu yanaonyesha kuwa upinzani wa uso huongezeka hadi 350 kPa na kasi ya utengano wa kizingiti huongezeka kutoka 4.32 hadi zaidi ya 25 m/s. Matokeo haya yanaendana na matokeo ya tafiti za awali kwamba matrix ya CaCO3 iliyojaa MICP ni vaterite, ambayo ina nguvu ya kiufundi inayofaa na upinzani wa mmomonyoko wa upepo13,40 na inaweza kudumisha upinzani unaofaa wa mmomonyoko wa upepo hata baada ya siku 180 za kuathiriwa na hali ya mazingira ya shamba13.
(a, b) Mikrografu za SEM za udongo usiotibiwa, (c) Udhibiti wa uharibifu wa urea wa MICP, (df) Sampuli zilizotibiwa na AA, (gi) Sampuli zilizotibiwa na AS, (jl) Sampuli zilizotibiwa na FA, na (mo) Sampuli zilizotibiwa na FS kwa kiwango cha matumizi cha 3 L/m2 katika ukuzaji tofauti.
Mchoro 14d-f unaonyesha kwamba baada ya matibabu na misombo ya AA, kalsiamu kaboneti iliwekwa juu ya uso na kati ya chembe za mchanga, huku baadhi ya chembe za mchanga ambazo hazijafunikwa pia zikionekana. Kwa vipengele vya AS, ingawa kiasi cha CaCO3 kilichoundwa hakikuongezeka sana (Mchoro 6f), kiasi cha migusano kati ya chembe za mchanga zilizosababishwa na CaCO3 kiliongezeka sana ikilinganishwa na misombo ya AA (Mchoro 14g-i).
Kutoka kwa Michoro 14j-l na 14m-o ni wazi kwamba matumizi ya formate ya kalsiamu kama chanzo cha kalsiamu husababisha ongezeko zaidi la mvua ya CaCO3 ikilinganishwa na kiwanja cha AS, ambacho kinaendana na vipimo vya mita ya kalsiamu katika Mchoro 6f. CaCO3 hii ya ziada inaonekana kuwekwa zaidi kwenye chembe za mchanga na haimaanishi kuboresha ubora wa mguso. Hii inathibitisha tabia iliyoonekana hapo awali: licha ya tofauti katika kiasi cha mvua ya CaCO3 (Mchoro 6f), fomula tatu (AS, FA na FS) hazitofautiani sana katika suala la utendaji wa kupambana na eolian (upepo) (Mchoro 11) na upinzani wa uso (Mchoro 13a).
Ili kuibua vyema seli za bakteria zilizofunikwa na CaCO3 na alama ya bakteria kwenye fuwele zilizowekwa, mikrografu za SEM za ukuzaji wa juu zilichukuliwa na matokeo yanaonyeshwa kwenye Mchoro 15. Kama inavyoonyeshwa, kalsiamu kaboneti huwekwa kwenye seli za bakteria na hutoa viini vinavyohitajika kwa ajili ya kunyesha hapo. Mchoro pia unaonyesha miunganisho hai na isiyofanya kazi inayosababishwa na CaCO3. Inaweza kuhitimishwa kuwa ongezeko lolote la miunganisho isiyofanya kazi sio lazima liongoze uboreshaji zaidi katika tabia ya mitambo. Kwa hivyo, kuongeza mvua ya CaCO3 sio lazima kusababisha nguvu ya juu ya mitambo na muundo wa kunyesha una jukumu muhimu. Jambo hili pia limesomwa katika kazi za Terzis na Laloui72 na Soghi na Al-Kabani45,73. Ili kuchunguza zaidi uhusiano kati ya muundo wa kunyesha na nguvu ya mitambo, tafiti za MICP kwa kutumia upigaji picha wa µCT zinapendekezwa, ambayo ni zaidi ya upeo wa utafiti huu (yaani, kuanzisha michanganyiko tofauti ya chanzo cha kalsiamu na bakteria kwa MICP isiyo na amonia).
CaCO3 ilisababisha vifungo hai na visivyofanya kazi katika sampuli zilizotibiwa na (a) muundo wa AS na (b) muundo wa FS na kuacha alama ya seli za bakteria kwenye mashapo.
Kama inavyoonyeshwa katika Mchoro 14j-o na 15b, kuna filamu ya CaCO2 (kulingana na uchambuzi wa EDX, asilimia ya muundo wa kila kipengele katika filamu ni kaboni 11%, oksijeni 46.62% na kalsiamu 42.39%, ambayo ni karibu sana na asilimia ya CaCO2 katika Mchoro 16). Filamu hii inashughulikia fuwele za vaterite na chembe za udongo, na kusaidia kudumisha uadilifu wa mfumo wa udongo-mashapo. Uwepo wa filamu hii ulionekana tu katika sampuli zilizotibiwa na fomula inayotokana na fomula.
Jedwali la 2 linalinganisha nguvu ya uso, kasi ya kutengana kwa kizingiti, na kiwango cha CaCO3 kinachosababishwa na kibiolojia cha udongo uliotibiwa kwa njia za MICP zinazoharibika kwa urea na zisizoharibika kwa urea katika tafiti za awali na utafiti huu. Uchunguzi kuhusu upinzani wa mmomonyoko wa upepo wa sampuli za matuta yaliyotibiwa na MICP ni mdogo. Meng et al. walichunguza upinzani wa mmomonyoko wa upepo wa sampuli za matuta yaliyotibiwa na urea yanayoharibika kwa urea zilizotibiwa na MICP kwa kutumia kifaa cha kupulizia majani,13 ambapo katika utafiti huu, sampuli za matuta yasiyoharibika kwa urea (pamoja na vidhibiti vinavyoharibu urea) zilijaribiwa katika handaki la upepo na kutibiwa kwa michanganyiko minne tofauti ya bakteria na vitu.
Kama inavyoonekana, baadhi ya tafiti za awali zimezingatia viwango vya juu vya matumizi vinavyozidi lita 4/m213,41,74. Ni muhimu kuzingatia kwamba viwango vya juu vya matumizi vinaweza visiwe rahisi kutumika katika uwanja huo kutokana na gharama zinazohusiana na usambazaji wa maji, usafirishaji na matumizi ya kiasi kikubwa cha maji. Viwango vya chini vya matumizi kama vile lita 1.62-2/m2 pia vilipata nguvu nzuri ya uso ya hadi kPa 190 na TDV inayozidi mita 25/s. Katika utafiti huu, matuta yaliyotibiwa na MICP inayotokana na formate bila uharibifu wa urea yalipata nguvu kubwa ya uso ambayo ililinganishwa na yale yaliyopatikana kwa njia ya uharibifu wa urea katika kiwango sawa cha viwango vya matumizi (yaani, sampuli zilizotibiwa na MICP inayotokana na formate bila uharibifu wa urea pia ziliweza kufikia kiwango sawa cha thamani ya nguvu ya uso kama ilivyoripotiwa na Meng et al., 13, Mchoro 13a) kwa viwango vya juu vya matumizi. Inaweza pia kuonekana kwamba kwa kiwango cha matumizi cha 2 L/m2, mavuno ya kalsiamu kaboneti kwa ajili ya kupunguza mmomonyoko wa upepo kwa kasi ya upepo ya 25 m/s yalikuwa 2.25% kwa MICP inayotokana na fomu bila uharibifu wa urea, ambayo iko karibu sana na kiasi kinachohitajika cha CaCO3 (yaani 2.41%) ikilinganishwa na matuta ya mchanga yaliyotibiwa na MICP ya kudhibiti yenye uharibifu wa urea kwa kiwango sawa cha matumizi na kasi sawa ya upepo (25 m/s).
Kwa hivyo, inaweza kuhitimishwa kutoka kwa jedwali hili kwamba njia ya uharibifu wa urea na njia ya uharibifu usio na urea zinaweza kutoa utendaji unaokubalika kabisa katika suala la upinzani wa uso na TDV. Tofauti kuu ni kwamba njia ya uharibifu usio na urea haina amonia na kwa hivyo ina athari ndogo ya mazingira. Kwa kuongezea, mbinu ya MICP inayotokana na fomati bila uharibifu wa urea iliyopendekezwa katika utafiti huu inaonekana kufanya kazi vizuri zaidi kuliko mbinu ya MICP inayotokana na acetate bila uharibifu wa urea. Ingawa Mohebbi et al. walisoma mbinu ya MICP inayotokana na acetate bila uharibifu wa urea, utafiti wao ulijumuisha sampuli kwenye nyuso tambarare9. Kutokana na kiwango cha juu cha mmomonyoko unaosababishwa na uundaji wa eddy kuzunguka sampuli za matuta na mkato unaotokana, ambao husababisha TDV ya chini, mmomonyoko wa upepo wa sampuli za matuta unatarajiwa kuwa dhahiri zaidi kuliko ule wa nyuso tambarare kwa kasi sawa.