nature.com ভিজিট করার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি যে ব্রাউজার ভার্সনটি ব্যবহার করছেন তাতে সীমিত CSS সাপোর্ট রয়েছে। সেরা অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে সর্বশেষ ব্রাউজার ভার্সনটি ব্যবহার করার পরামর্শ দিচ্ছি (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্যতা মোড বন্ধ করুন)। এছাড়াও, অব্যাহত সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, এই সাইটে স্টাইল বা জাভাস্ক্রিপ্ট অন্তর্ভুক্ত থাকবে না।
কৃষি, মানব স্বাস্থ্য, পরিবহন নেটওয়ার্ক এবং অবকাঠামোর উপর ধ্বংসাত্মক প্রভাবের কারণে ধুলো ঝড় বিশ্বের অনেক দেশের জন্য একটি গুরুতর হুমকি। ফলস্বরূপ, বায়ু ক্ষয়কে একটি বিশ্বব্যাপী সমস্যা হিসাবে বিবেচনা করা হয়। বায়ু ক্ষয় রোধ করার জন্য পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ পদ্ধতিগুলির মধ্যে একটি হল মাইক্রোবিয়াল ইনডিউসড কার্বনেট রেসিপেশন (MICP) ব্যবহার। তবে, ইউরিয়া-ডিগ্রেডেশন-ভিত্তিক MICP-এর উপজাত, যেমন অ্যামোনিয়া, প্রচুর পরিমাণে উৎপাদিত হলে আদর্শ নয়। এই গবেষণায় ইউরিয়া উৎপাদন না করে MICP-এর অবক্ষয়ের জন্য ক্যালসিয়াম ফর্মেট ব্যাকটেরিয়ার দুটি ফর্মুলেশন উপস্থাপন করা হয়েছে এবং অ্যামোনিয়া-উৎপাদনকারী ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট ব্যাকটেরিয়ার দুটি ফর্মুলেশনের সাথে তাদের কার্যকারিতার ব্যাপক তুলনা করা হয়েছে। বিবেচিত ব্যাকটেরিয়াগুলি হল ব্যাসিলাস সাবটিলিস এবং ব্যাসিলাস অ্যামিলোলিকফেসিয়েন্স। প্রথমে, CaCO3 গঠন নিয়ন্ত্রণকারী কারণগুলির অপ্টিমাইজড মান নির্ধারণ করা হয়েছিল। তারপরে অপ্টিমাইজড ফর্মুলেশন দিয়ে চিকিত্সা করা বালির টিলা নমুনার উপর বায়ু টানেল পরীক্ষা করা হয়েছিল এবং বায়ু ক্ষয় প্রতিরোধ, স্ট্রিপিং থ্রেশহোল্ড বেগ এবং বালি বোমাবর্ষণ প্রতিরোধ পরিমাপ করা হয়েছিল। ক্যালসিয়াম কার্বনেট (CaCO3) অ্যালোমর্ফগুলি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি, স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM) এবং এক্স-রে ডিফ্রাকশন বিশ্লেষণ ব্যবহার করে মূল্যায়ন করা হয়েছিল। ক্যালসিয়াম ফর্মেট-ভিত্তিক ফর্মুলেশনগুলি ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠনের ক্ষেত্রে অ্যাসিটেট-ভিত্তিক ফর্মুলেশনগুলির তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে ভাল পারফর্ম করেছে। এছাড়াও, B. সাবটিলিস B. অ্যামাইলোলিকফেসিয়েন্সের তুলনায় বেশি ক্যালসিয়াম কার্বনেট তৈরি করে। SEM মাইক্রোগ্রাফগুলি স্পষ্টভাবে অবক্ষেপণের কারণে ক্যালসিয়াম কার্বনেটের উপর সক্রিয় এবং নিষ্ক্রিয় ব্যাকটেরিয়ার আবদ্ধতা এবং ছাপ দেখিয়েছে। সমস্ত ফর্মুলেশনগুলি বায়ু ক্ষয়কে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করেছে।
বায়ু ক্ষয় দীর্ঘদিন ধরে শুষ্ক ও আধা-শুষ্ক অঞ্চল যেমন দক্ষিণ-পশ্চিম মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, পশ্চিম চীন, সাহারান আফ্রিকা এবং মধ্যপ্রাচ্যের বেশিরভাগ অঞ্চলে একটি প্রধান সমস্যা হিসেবে স্বীকৃত। শুষ্ক ও অতি-শুষ্ক জলবায়ুতে কম বৃষ্টিপাত এই অঞ্চলের বিশাল অংশকে মরুভূমি, বালির টিলা এবং অকর্ষিত জমিতে রূপান্তরিত করেছে। ক্রমাগত বায়ু ক্ষয় পরিবহন নেটওয়ার্ক, কৃষি জমি এবং শিল্প জমির মতো অবকাঠামোর জন্য পরিবেশগত হুমকির সৃষ্টি করে, যার ফলে এই অঞ্চলগুলিতে জীবনযাত্রার অবস্থা খারাপ হয় এবং নগর উন্নয়নের উচ্চ ব্যয় হয়। গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল, বায়ু ক্ষয় কেবল সেই স্থানকেই প্রভাবিত করে না যেখানে এটি ঘটে, বরং দূরবর্তী সম্প্রদায়গুলিতে স্বাস্থ্য ও অর্থনৈতিক সমস্যার সৃষ্টি করে কারণ এটি বাতাসের মাধ্যমে কণাগুলিকে উৎস থেকে দূরে অঞ্চলে পরিবহন করে।
বায়ু ক্ষয় নিয়ন্ত্রণ একটি বিশ্বব্যাপী সমস্যা। বায়ু ক্ষয় নিয়ন্ত্রণের জন্য মাটি স্থিতিশীল করার বিভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়। এই পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে জল প্রয়োগ7, তেল মালচ8, জৈবপলিমার5, মাইক্রোবিয়াল প্ররোচিত কার্বনেট প্রসারণ (MICP)9,10,11,12 এবং এনজাইম প্ররোচিত কার্বনেট প্রসারণ (EICP)1। মাটি ভেজা জমিতে ধুলো দমনের একটি আদর্শ পদ্ধতি। তবে, এর দ্রুত বাষ্পীভবন শুষ্ক এবং আধা-শুষ্ক অঞ্চলে এই পদ্ধতির কার্যকারিতা সীমিত করে তোলে। তেল মালচিং যৌগ প্রয়োগ বালির সংহতি এবং আন্তঃকণা ঘর্ষণ বৃদ্ধি করে। তাদের সংহত বৈশিষ্ট্য বালির দানাগুলিকে একসাথে আবদ্ধ করে; তবে, তেল মালচগুলি অন্যান্য সমস্যাও তৈরি করে; তাদের গাঢ় রঙ তাপ শোষণ বৃদ্ধি করে এবং উদ্ভিদ এবং অণুজীবের মৃত্যুর দিকে পরিচালিত করে। তাদের গন্ধ এবং ধোঁয়া শ্বাসকষ্টের সমস্যা সৃষ্টি করতে পারে এবং সবচেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে, তাদের উচ্চ মূল্য আরেকটি বাধা। বায়ু ক্ষয় প্রশমনের জন্য সম্প্রতি প্রস্তাবিত পরিবেশ-বান্ধব পদ্ধতিগুলির মধ্যে একটি হল বায়োপলিমার; এগুলি উদ্ভিদ, প্রাণী এবং ব্যাকটেরিয়ার মতো প্রাকৃতিক উৎস থেকে আহরণ করা হয়। ইঞ্জিনিয়ারিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে জ্যান্থান গাম, গুয়ার গাম, চিটোসান এবং জেলান গাম সর্বাধিক ব্যবহৃত বায়োপলিমার। তবে, জলে দ্রবণীয় বায়োপলিমারগুলি জলের সংস্পর্শে এলে শক্তি হারাতে পারে এবং মাটি থেকে বেরিয়ে যেতে পারে13,14। কাঁচা রাস্তা, লেজ পুকুর এবং নির্মাণ সাইট সহ বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য EICP একটি কার্যকর ধুলো দমন পদ্ধতি হিসাবে দেখানো হয়েছে। যদিও এর ফলাফল উৎসাহব্যঞ্জক, কিছু সম্ভাব্য অসুবিধা বিবেচনা করা উচিত, যেমন খরচ এবং নিউক্লিয়েশন সাইটের অভাব (যা CaCO3 স্ফটিকের গঠন এবং বৃষ্টিপাতকে ত্বরান্বিত করে15,16)।
19 শতকের শেষের দিকে মারে এবং আরউইন (1890) এবং স্টেইনম্যান (1901) সামুদ্রিক অণুজীব দ্বারা ইউরিয়া ক্ষয় সম্পর্কে তাদের গবেষণায় MICP প্রথম বর্ণনা করেছিলেন। MICP হল একটি প্রাকৃতিকভাবে ঘটে যাওয়া জৈবিক প্রক্রিয়া যার মধ্যে বিভিন্ন ধরণের অণুজীব কার্যকলাপ এবং রাসায়নিক প্রক্রিয়া জড়িত যেখানে পরিবেশে ক্যালসিয়াম আয়নের সাথে মাইক্রোবিয়াল বিপাক থেকে কার্বনেট আয়নের প্রতিক্রিয়া দ্বারা ক্যালসিয়াম কার্বনেট অবক্ষয়িত হয়18,19। ইউরিয়া-ক্ষয়কারী নাইট্রোজেন চক্র (ইউরিয়া-ক্ষয়কারী MICP) জড়িত MICP হল সবচেয়ে সাধারণ ধরণের মাইক্রোবিয়াল-প্ররোচিত কার্বনেট বৃষ্টিপাত, যেখানে ব্যাকটেরিয়া দ্বারা উৎপাদিত ইউরেজ ইউরিয়া20,21,22,23,24,25,26,27 এর হাইড্রোলাইসিসকে অনুঘটক করে:
জৈব লবণ জারণ (ইউরিয়া অবক্ষয়ের ধরণ ছাড়া MICP) এর কার্বন চক্রের সাথে জড়িত MICP-তে, হেটেরোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া কার্বনেট খনিজ উৎপাদনের জন্য শক্তির উৎস হিসেবে অ্যাসিটেট, ল্যাকটেট, সাইট্রেট, সাক্সিনেট, অক্সালেট, ম্যালেট এবং গ্লাইঅক্সিলেটের মতো জৈব লবণ ব্যবহার করে। কার্বনেট উৎস হিসেবে ক্যালসিয়াম ল্যাকটেট এবং ক্যালসিয়াম আয়নের উপস্থিতিতে, ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠনের রাসায়নিক বিক্রিয়া সমীকরণ (5) এ দেখানো হয়েছে।
MICP প্রক্রিয়ায়, ব্যাকটেরিয়া কোষগুলি নিউক্লিয়েশন সাইট প্রদান করে যা ক্যালসিয়াম কার্বনেটের অবক্ষেপণের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ; ব্যাকটেরিয়া কোষের পৃষ্ঠ ঋণাত্মকভাবে চার্জিত এবং ক্যালসিয়াম আয়নের মতো দ্বি-ভাজক ক্যাটেশনের জন্য শোষণকারী হিসেবে কাজ করতে পারে। ব্যাকটেরিয়া কোষে ক্যালসিয়াম আয়ন শোষণ করে, যখন কার্বনেট আয়নের ঘনত্ব পর্যাপ্ত হয়, তখন ক্যালসিয়াম ক্যাটেশন এবং কার্বনেট অ্যানায়নগুলি প্রতিক্রিয়া দেখায় এবং ক্যালসিয়াম কার্বনেট ব্যাকটেরিয়ার পৃষ্ঠে অবক্ষেপিত হয়29,30। প্রক্রিয়াটি নিম্নরূপ সংক্ষেপিত করা যেতে পারে31,32:
জৈব উৎপন্ন ক্যালসিয়াম কার্বনেট স্ফটিকগুলিকে তিন প্রকারে ভাগ করা যায়: ক্যালসাইট, ভ্যাটেরাইট এবং অ্যারাগোনাইট। এদের মধ্যে, ক্যালসাইট এবং ভ্যাটেরাইট হল সবচেয়ে সাধারণ ব্যাকটেরিয়াজনিত ক্যালসিয়াম কার্বনেট অ্যালোমর্ফ33,34। ক্যালসাইট হল সবচেয়ে তাপগতিগতভাবে স্থিতিশীল ক্যালসিয়াম কার্বনেট অ্যালোমর্ফ35। যদিও ভ্যাটেরাইটকে মেটাস্টেবল বলে জানা গেছে, এটি অবশেষে ক্যালসাইট36,37-তে রূপান্তরিত হয়। ভ্যাটেরাইট এই স্ফটিকগুলির মধ্যে সবচেয়ে ঘন। এটি একটি ষড়ভুজাকার স্ফটিক যার বৃহত্তর আকারের কারণে অন্যান্য ক্যালসিয়াম কার্বনেট স্ফটিকের তুলনায় ছিদ্র পূরণ করার ক্ষমতা বেশি। ইউরিয়া-অপতন এবং ইউরিয়া-অপতন উভয়ই MICP ভ্যাটেরাইটের বৃষ্টিপাত ঘটাতে পারে13,39,40,41।
যদিও MICP সমস্যাযুক্ত মাটি এবং বায়ু ক্ষয়ের জন্য সংবেদনশীল মাটি স্থিতিশীল করার ক্ষেত্রে আশাব্যঞ্জক সম্ভাবনা দেখিয়েছে42,43,44,45,46,47,48, ইউরিয়া হাইড্রোলাইসিসের একটি উপজাত হল অ্যামোনিয়া, যা এক্সপোজারের মাত্রার উপর নির্ভর করে হালকা থেকে গুরুতর স্বাস্থ্য সমস্যা সৃষ্টি করতে পারে49। এই পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া এই বিশেষ প্রযুক্তির ব্যবহারকে বিতর্কিত করে তোলে, বিশেষ করে যখন বৃহৎ অঞ্চলগুলিকে চিকিত্সা করার প্রয়োজন হয়, যেমন ধুলো দমনের জন্য। উপরন্তু, উচ্চ প্রয়োগের হার এবং বৃহৎ পরিমাণে প্রক্রিয়াটি সম্পন্ন করা হলে অ্যামোনিয়ার গন্ধ অসহনীয় হয়, যা এর ব্যবহারিক প্রয়োগযোগ্যতাকে প্রভাবিত করতে পারে। যদিও সাম্প্রতিক গবেষণায় দেখা গেছে যে অ্যামোনিয়াম আয়নগুলিকে স্ট্রুভাইটের মতো অন্যান্য পণ্যে রূপান্তর করে হ্রাস করা যেতে পারে, এই পদ্ধতিগুলি অ্যামোনিয়াম আয়নগুলিকে সম্পূর্ণরূপে অপসারণ করে না50। অতএব, এখনও এমন বিকল্প সমাধান অন্বেষণ করার প্রয়োজন রয়েছে যা অ্যামোনিয়াম আয়ন তৈরি করে না। MICP-এর জন্য নন-ইউরিয়া অবক্ষয় পথের ব্যবহার এমন একটি সম্ভাব্য সমাধান প্রদান করতে পারে যা বায়ু ক্ষয় প্রশমনের প্রেক্ষাপটে খারাপভাবে অন্বেষণ করা হয়েছে। ফাত্তাহি এবং অন্যান্য। ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট এবং ব্যাসিলাস মেগাটেরিয়াম ব্যবহার করে ইউরিয়া-মুক্ত MICP অবক্ষয় তদন্ত করেছেন, যেখানে মোহেব্বি এবং অন্যান্যরা ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট এবং ব্যাসিলাস অ্যামাইলোলিকফেসিয়েন্স9 ব্যবহার করেছেন। তবে, তাদের গবেষণায় অন্যান্য ক্যালসিয়াম উৎস এবং হেটেরোট্রফিক ব্যাকটেরিয়ার সাথে তুলনা করা হয়নি যা শেষ পর্যন্ত বায়ু ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা উন্নত করতে পারে। বায়ু ক্ষয় প্রশমনে ইউরিয়া-মুক্ত অবক্ষয় পথের সাথে ইউরিয়া অবক্ষয় পথের তুলনা করার জন্য সাহিত্যেরও অভাব রয়েছে।
উপরন্তু, বেশিরভাগ বায়ু ক্ষয় এবং ধুলো নিয়ন্ত্রণ গবেষণা সমতল পৃষ্ঠের মাটির নমুনার উপর পরিচালিত হয়েছে। 1,51,52,53 তবে, পাহাড় এবং নিম্নচাপের তুলনায় সমতল পৃষ্ঠ প্রকৃতিতে কম দেখা যায়। এই কারণেই মরুভূমি অঞ্চলে বালির টিলা সবচেয়ে সাধারণ ভূদৃশ্য বৈশিষ্ট্য।
উপরে উল্লিখিত ত্রুটিগুলি কাটিয়ে ওঠার জন্য, এই গবেষণার লক্ষ্য ছিল অ্যামোনিয়া উৎপাদনকারী ব্যাকটেরিয়া এজেন্টগুলির একটি নতুন সেট প্রবর্তন করা। এই উদ্দেশ্যে, আমরা অ-ইউরিয়া হ্রাসকারী MICP পথ বিবেচনা করেছি। দুটি ক্যালসিয়াম উৎসের (ক্যালসিয়াম ফর্মেট এবং ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট) দক্ষতা তদন্ত করা হয়েছিল। লেখকদের সর্বোত্তম জ্ঞান অনুসারে, দুটি ক্যালসিয়াম উৎস এবং ব্যাকটেরিয়ার সংমিশ্রণ (যেমন ক্যালসিয়াম ফর্মেট-ব্যাসিলাস সাবটিলিস এবং ক্যালসিয়াম ফর্মেট-ব্যাসিলাস অ্যামিলোলিকফেসিয়েন্স) ব্যবহার করে কার্বনেট বৃষ্টিপাত পূর্ববর্তী গবেষণায় তদন্ত করা হয়নি। এই ব্যাকটেরিয়ার পছন্দ তাদের উৎপাদিত এনজাইমগুলির উপর ভিত্তি করে করা হয়েছিল যা ক্যালসিয়াম ফর্মেট এবং ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেটের জারণকে অনুঘটক করে মাইক্রোবিয়াল কার্বনেট বৃষ্টিপাত তৈরি করে। আমরা pH, ব্যাকটেরিয়া এবং ক্যালসিয়াম উৎসের ধরণ এবং তাদের ঘনত্ব, ক্যালসিয়াম উৎস দ্রবণের সাথে ব্যাকটেরিয়ার অনুপাত এবং নিরাময়ের সময় খুঁজে বের করার জন্য একটি পুঙ্খানুপুঙ্খ পরীক্ষামূলক গবেষণা ডিজাইন করেছি। অবশেষে, ক্যালসিয়াম কার্বনেট বৃষ্টিপাতের মাধ্যমে বায়ু ক্ষয় দমনে এই ব্যাকটেরিয়া এজেন্টগুলির কার্যকারিতা বালির টিলাগুলিতে বায়ু টানেল পরীক্ষা পরিচালনা করে পরীক্ষা করা হয়েছিল যাতে বালির বায়ু ক্ষয়ের মাত্রা, থ্রেশহোল্ড ব্রেকঅ্যাওয়ে বেগ এবং বায়ু বোমাবর্ষণ প্রতিরোধ নির্ধারণ করা যায়, এবং পেনিট্রোমিটার পরিমাপ এবং মাইক্রোস্ট্রাকচারাল স্টাডিজ (যেমন এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন (XRD) বিশ্লেষণ এবং স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (SEM))ও করা হয়েছিল।
ক্যালসিয়াম কার্বনেট উৎপাদনের জন্য ক্যালসিয়াম আয়ন এবং কার্বনেট আয়ন প্রয়োজন। ক্যালসিয়াম আয়ন বিভিন্ন ক্যালসিয়াম উৎস যেমন ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড, ক্যালসিয়াম হাইড্রোক্সাইড এবং স্কিম মিল্ক পাউডার থেকে পাওয়া যেতে পারে54,55। কার্বনেট আয়ন বিভিন্ন মাইক্রোবিয়াল পদ্ধতি যেমন ইউরিয়া হাইড্রোলাইসিস এবং জৈব পদার্থের অ্যারোবিক বা অ্যানেরোবিক জারণ দ্বারা তৈরি করা যেতে পারে56। এই গবেষণায়, ফর্মেট এবং অ্যাসিটেটের জারণ বিক্রিয়া থেকে কার্বনেট আয়ন পাওয়া গেছে। এছাড়াও, আমরা বিশুদ্ধ ক্যালসিয়াম কার্বনেট তৈরি করতে ফর্মেট এবং অ্যাসিটেটের ক্যালসিয়াম লবণ ব্যবহার করেছি, এইভাবে উপজাত হিসাবে শুধুমাত্র CO2 এবং H2O পাওয়া গেছে। এই প্রক্রিয়ায়, শুধুমাত্র একটি পদার্থ ক্যালসিয়াম উৎস এবং কার্বনেট উৎস হিসেবে কাজ করে এবং কোনও অ্যামোনিয়া উৎপন্ন হয় না। এই বৈশিষ্ট্যগুলি ক্যালসিয়াম উৎস এবং কার্বনেট উৎপাদন পদ্ধতিকে আমরা খুব আশাব্যঞ্জক বলে মনে করি।
ক্যালসিয়াম ফর্মেট এবং ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেটের ক্যালসিয়াম কার্বনেট তৈরির সাথে সম্পর্কিত বিক্রিয়াগুলি সূত্র (7)-(14) এ দেখানো হয়েছে। সূত্র (7)-(11) দেখায় যে ক্যালসিয়াম ফর্মেট পানিতে দ্রবীভূত হয়ে ফর্মিক অ্যাসিড বা ফর্মেট তৈরি করে। এইভাবে দ্রবণটি মুক্ত ক্যালসিয়াম এবং হাইড্রোক্সাইড আয়নের উৎস (সূত্র 8 এবং 9)। ফর্মিক অ্যাসিডের জারণের ফলে, ফর্মিক অ্যাসিডের কার্বন পরমাণুগুলি কার্বন ডাই অক্সাইডে রূপান্তরিত হয় (সূত্র 10)। ক্যালসিয়াম কার্বনেট শেষ পর্যন্ত তৈরি হয় (সূত্র 11 এবং 12)।
একইভাবে, ক্যালসিয়াম কার্বনেট ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট (সমীকরণ ১৩-১৫) থেকে তৈরি হয়, তবে ফর্মিক অ্যাসিডের পরিবর্তে অ্যাসিটিক অ্যাসিড বা অ্যাসিটেট তৈরি হয়।
এনজাইমের উপস্থিতি ছাড়া, অ্যাসিটেট এবং ফর্মেট ঘরের তাপমাত্রায় জারিত করা যায় না। FDH (ফরমেট ডিহাইড্রোজেনেস) এবং CoA (কোএনজাইম A) যথাক্রমে কার্বন ডাই অক্সাইড তৈরির জন্য ফর্মেট এবং অ্যাসিটেটের জারণকে অনুঘটক করে (সমীকরণ 16, 17) 57, 58, 59। বিভিন্ন ব্যাকটেরিয়া এই এনজাইম তৈরি করতে সক্ষম, এবং হেটেরোট্রফিক ব্যাকটেরিয়া, যথা ব্যাসিলাস সাবটিলিস (PTCC #1204 (পার্সিয়ান টাইপ কালচার কালেকশন), যা NCIMB #13061 (ব্যাকটেরিয়া, ইস্ট, ফেজ, প্লাজমিড, উদ্ভিদ বীজ এবং উদ্ভিদ কোষ টিস্যু কালচারের আন্তর্জাতিক সংগ্রহ)) এবং ব্যাসিলাস অ্যামাইলোলিকফেসিয়েন্স (PTCC #1732, NCIMB #12077) নামেও পরিচিত, এই গবেষণায় ব্যবহার করা হয়েছিল। এই ব্যাকটেরিয়াগুলিকে মাংস পেপটোন (5 গ্রাম/লিটার) এবং মাংসের নির্যাস (3 গ্রাম/লিটার) ধারণকারী একটি মাধ্যমে কালচার করা হয়েছিল, যাকে বলা হয় পুষ্টিকর ঝোল (NBR) (105443 Merck)।
এইভাবে, দুটি ক্যালসিয়াম উৎস এবং দুটি ব্যাকটেরিয়া ব্যবহার করে ক্যালসিয়াম কার্বনেট বৃষ্টিপাত প্ররোচিত করার জন্য চারটি ফর্মুলেশন প্রস্তুত করা হয়েছিল: ক্যালসিয়াম ফর্মেট এবং ব্যাসিলাস সাবটিলিস (FS), ক্যালসিয়াম ফর্মেট এবং ব্যাসিলাস অ্যামিলোলিকফেসিয়েন্স (FA), ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট এবং ব্যাসিলাস সাবটিলিস (AS), এবং ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট এবং ব্যাসিলাস অ্যামিলোলিকফেসিয়েন্স (AA)।
পরীক্ষামূলক নকশার প্রথম অংশে, সর্বাধিক ক্যালসিয়াম কার্বনেট উৎপাদন অর্জনের জন্য সর্বোত্তম সংমিশ্রণ নির্ধারণের জন্য পরীক্ষা করা হয়েছিল। যেহেতু মাটির নমুনাগুলিতে ক্যালসিয়াম কার্বনেট ছিল, তাই বিভিন্ন সংমিশ্রণ দ্বারা উৎপাদিত CaCO3 সঠিকভাবে পরিমাপ করার জন্য প্রাথমিক মূল্যায়ন পরীক্ষার একটি সেট তৈরি করা হয়েছিল এবং কালচার মিডিয়াম এবং ক্যালসিয়াম উৎস দ্রবণের মিশ্রণ মূল্যায়ন করা হয়েছিল। উপরে বর্ণিত ক্যালসিয়াম উৎস এবং ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের প্রতিটি সংমিশ্রণের জন্য (FS, FA, AS, এবং AA), অপ্টিমাইজেশন ফ্যাক্টরগুলি (ক্যালসিয়াম উৎস ঘনত্ব, নিরাময় সময়, দ্রবণের অপটিক্যাল ঘনত্ব (OD) দ্বারা পরিমাপ করা ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের ঘনত্ব, ক্যালসিয়াম উৎস থেকে ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের অনুপাত এবং pH) নিম্নলিখিত বিভাগগুলিতে বর্ণিত বালির টিলা চিকিত্সা বায়ু টানেল পরীক্ষায় ব্যবহার করা হয়েছিল।
প্রতিটি সংমিশ্রণের জন্য, CaCO3 বৃষ্টিপাতের প্রভাব অধ্যয়ন করার জন্য এবং বিভিন্ন কারণ মূল্যায়ন করার জন্য 150 টি পরীক্ষা পরিচালিত হয়েছিল, যেমন ক্যালসিয়াম উৎসের ঘনত্ব, নিরাময় সময়, ব্যাকটেরিয়া OD মান, ক্যালসিয়াম উৎস থেকে ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের অনুপাত এবং জৈব পদার্থের বায়বীয় জারণ (সারণী 1) এর সময় pH। দ্রুত বৃদ্ধি পাওয়ার জন্য ব্যাসিলাস সাবটিলিস এবং ব্যাসিলাস অ্যামিলোলিকফেসিয়েন্সের বৃদ্ধি বক্ররেখার উপর ভিত্তি করে অনুকূলিত প্রক্রিয়ার জন্য pH পরিসর নির্বাচন করা হয়েছিল। ফলাফল বিভাগে এটি আরও বিশদে ব্যাখ্যা করা হয়েছে।
অপ্টিমাইজেশন পর্যায়ের জন্য নমুনা প্রস্তুত করার জন্য নিম্নলিখিত ধাপগুলি ব্যবহার করা হয়েছিল। MICP দ্রবণটি প্রথমে কালচার মাধ্যমের প্রাথমিক pH সামঞ্জস্য করে প্রস্তুত করা হয়েছিল এবং তারপর 121 °C তাপমাত্রায় 15 মিনিটের জন্য অটোক্লেভ করা হয়েছিল। এরপর স্ট্রেনটিকে একটি ল্যামিনার বায়ু প্রবাহে টিকা দেওয়া হয়েছিল এবং 30 °C এবং 180 rpm তাপমাত্রায় একটি ঝাঁকুনি ইনকিউবেটারে রাখা হয়েছিল। ব্যাকটেরিয়ার OD কাঙ্ক্ষিত স্তরে পৌঁছানোর পরে, এটি পছন্দসই অনুপাতে ক্যালসিয়াম উৎস দ্রবণের সাথে মিশ্রিত করা হয়েছিল (চিত্র 1a)। MICP দ্রবণটিকে 220 rpm এবং 30 °C তাপমাত্রায় একটি ঝাঁকুনি ইনকিউবেটারে প্রতিক্রিয়া এবং ঘনীভূত হতে দেওয়া হয়েছিল যাতে লক্ষ্য মান পৌঁছায়। 6000 গ্রাম তাপমাত্রায় 5 মিনিটের জন্য সেন্ট্রিফিউগেশনের পরে অবক্ষয়িত CaCO3 কে 40 °C তাপমাত্রায় শুকানো হয়েছিল ক্যালসিমিটার পরীক্ষার জন্য নমুনাগুলি প্রস্তুত করার জন্য। এরপর বার্নার্ড ক্যালসিমিটার ব্যবহার করে CaCO3 এর বৃষ্টিপাত পরিমাপ করা হয়েছিল, যেখানে CaCO3 পাউডার 1.0 N HCl (ASTM-D4373-02) এর সাথে বিক্রিয়া করে CO2 উৎপন্ন করে এবং এই গ্যাসের আয়তন CaCO3 এর পরিমাণের পরিমাপ (চিত্র 1c)। CO2 এর আয়তনকে CaCO3 এর পরিমাণের পরিমাপ করার জন্য, 1 N HCl দিয়ে বিশুদ্ধ CaCO3 পাউডার ধুয়ে এবং বিবর্তিত CO2 এর বিপরীতে এটি প্লট করে একটি ক্রমাঙ্কন বক্ররেখা তৈরি করা হয়েছিল। SEM ইমেজিং এবং XRD বিশ্লেষণ ব্যবহার করে অবক্ষয়িত CaCO3 পাউডারের আকারবিদ্যা এবং বিশুদ্ধতা পরীক্ষা করা হয়েছিল। ব্যাকটেরিয়ার চারপাশে ক্যালসিয়াম কার্বনেটের গঠন, গঠিত ক্যালসিয়াম কার্বনেটের পর্যায় এবং ব্যাকটেরিয়ার কার্যকলাপ অধ্যয়নের জন্য 1000 এর বিবর্ধন সহ একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করা হয়েছিল।
দেজেঘ অববাহিকা ইরানের দক্ষিণ-পশ্চিমাঞ্চলীয় ফারস প্রদেশের একটি সুপরিচিত অত্যন্ত ক্ষয়প্রাপ্ত অঞ্চল এবং গবেষকরা এই অঞ্চল থেকে বায়ু-ক্ষয়প্রাপ্ত মাটির নমুনা সংগ্রহ করেছেন। গবেষণার জন্য মাটির পৃষ্ঠ থেকে নমুনাগুলি নেওয়া হয়েছিল। মাটির নমুনাগুলির উপর নির্দেশক পরীক্ষায় দেখা গেছে যে মাটিটি পলিযুক্ত বালুকাময় মাটির সাথে খারাপভাবে সাজানো ছিল এবং ইউনিফাইড সয়েল ক্লাসিফিকেশন সিস্টেম (USC) (চিত্র 2a) অনুসারে SP-SM হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়েছিল। XRD বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে দেজেঘ মাটি মূলত ক্যালসাইট এবং কোয়ার্টজ দিয়ে গঠিত ছিল (চিত্র 2b)। এছাড়াও, EDX বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে Al, K এবং Fe এর মতো অন্যান্য উপাদানগুলিও কম অনুপাতে উপস্থিত ছিল।
বায়ু ক্ষয় পরীক্ষার জন্য ল্যাবরেটরি টিলা প্রস্তুত করার জন্য, মাটিকে 170 মিমি উচ্চতা থেকে 10 মিমি ব্যাসের ফানেলের মাধ্যমে একটি শক্ত পৃষ্ঠে চূর্ণ করা হয়েছিল, যার ফলে 60 মিমি উচ্চতা এবং 210 মিমি ব্যাসের একটি সাধারণ টিলা তৈরি হয়েছিল। প্রকৃতিতে, সর্বনিম্ন ঘনত্বের বালির টিলাগুলি বায়ুসংক্রান্ত প্রক্রিয়া দ্বারা গঠিত হয়। একইভাবে, উপরোক্ত পদ্ধতি ব্যবহার করে প্রস্তুত নমুনার সর্বনিম্ন আপেক্ষিক ঘনত্ব ছিল, γ = 14.14 kN/m³, যা প্রায় 29.7° বিশ্রাম কোণ সহ একটি অনুভূমিক পৃষ্ঠে জমা একটি বালির শঙ্কু তৈরি করেছিল।
পূর্ববর্তী অংশে প্রাপ্ত সর্বোত্তম MICP দ্রবণটি 1, 2 এবং 3 lm-2 প্রয়োগ হারে টিলা ঢালে স্প্রে করা হয়েছিল এবং তারপর নমুনাগুলিকে 30 °C (চিত্র 3) তাপমাত্রায় 9 দিনের জন্য (অর্থাৎ সর্বোত্তম নিরাময় সময়) একটি ইনকিউবেটরে সংরক্ষণ করা হয়েছিল এবং তারপর বায়ু টানেল পরীক্ষার জন্য বাইরে নিয়ে যাওয়া হয়েছিল।
প্রতিটি প্রক্রিয়াকরণের জন্য, চারটি নমুনা প্রস্তুত করা হয়েছিল, একটি পেনিট্রোমিটার ব্যবহার করে ক্যালসিয়াম কার্বনেটের পরিমাণ এবং পৃষ্ঠের শক্তি পরিমাপের জন্য, এবং বাকি তিনটি নমুনা তিনটি ভিন্ন বেগে ক্ষয় পরীক্ষার জন্য ব্যবহার করা হয়েছিল। বায়ু সুড়ঙ্গ পরীক্ষায়, বিভিন্ন বাতাসের গতিতে ক্ষয়ের পরিমাণ নির্ধারণ করা হয়েছিল, এবং তারপরে প্রতিটি চিকিত্সা নমুনার জন্য থ্রেশহোল্ড ব্রেকঅ্যাওয়ে বেগ নির্ধারণ করা হয়েছিল ক্ষয়ের পরিমাণ বনাম বাতাসের গতির একটি প্লট ব্যবহার করে। বায়ু ক্ষয় পরীক্ষা ছাড়াও, প্রক্রিয়াকৃত নমুনাগুলিকে বালি বোমাবর্ষণের (অর্থাৎ, লাফানোর পরীক্ষা) শিকার করা হয়েছিল। এই উদ্দেশ্যে 2 এবং 3 L m−2 প্রয়োগ হারে দুটি অতিরিক্ত নমুনা প্রস্তুত করা হয়েছিল। বালি বোমাবর্ষণ পরীক্ষাটি 15 মিনিট স্থায়ী হয়েছিল যার প্রবাহ 120 gm−1 ছিল, যা পূর্ববর্তী গবেষণায় নির্বাচিত মানের সীমার মধ্যে ছিল60,61,62। ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম অগ্রভাগ এবং টিলা বেসের মধ্যে অনুভূমিক দূরত্ব ছিল 800 মিমি, যা সুড়ঙ্গের তলদেশের 100 মিমি উপরে অবস্থিত। এই অবস্থানটি এমনভাবে সেট করা হয়েছিল যাতে প্রায় সমস্ত লাফানো বালির কণা টিলার উপর পড়ে।
৮ মিটার দৈর্ঘ্য, ০.৪ মিটার প্রস্থ এবং ১ মিটার উচ্চতা বিশিষ্ট একটি খোলা বায়ু সুড়ঙ্গে বায়ু সুড়ঙ্গ পরীক্ষাটি পরিচালিত হয়েছিল (চিত্র ৪ক)। বায়ু সুড়ঙ্গটি গ্যালভানাইজড স্টিলের শীট দিয়ে তৈরি এবং ২৫ মিটার/সেকেন্ড পর্যন্ত বাতাসের গতি তৈরি করতে পারে। এছাড়াও, ফ্যানের ফ্রিকোয়েন্সি সামঞ্জস্য করতে এবং লক্ষ্যমাত্রার বাতাসের গতি পেতে ধীরে ধীরে ফ্রিকোয়েন্সি বাড়াতে একটি ফ্রিকোয়েন্সি কনভার্টার ব্যবহার করা হয়। চিত্র ৪খ বাতাসের দ্বারা ক্ষয়প্রাপ্ত বালিয়াড়ি এবং বায়ু সুড়ঙ্গে পরিমাপ করা বায়ুর গতি প্রোফাইলের পরিকল্পিত চিত্র দেখায়।
পরিশেষে, এই গবেষণায় প্রস্তাবিত নন-ইউরিয়ালিটিক MICP ফর্মুলেশনের ফলাফলের সাথে ইউরিয়ালিটিক MICP নিয়ন্ত্রণ পরীক্ষার ফলাফলের তুলনা করার জন্য, টিলার নমুনাগুলিও প্রস্তুত করা হয়েছিল এবং ইউরিয়া, ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড এবং স্পোরোসার্কিনা পাস্তুরিযুক্ত একটি জৈবিক দ্রবণ দিয়ে প্রক্রিয়াজাত করা হয়েছিল (যেহেতু স্পোরোসার্কিনা পাস্তুরিই ইউরিয়াজ উৎপাদনের উল্লেখযোগ্য ক্ষমতা রাখে)। ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের অপটিক্যাল ঘনত্ব ছিল 1.5, এবং ইউরিয়া এবং ক্যালসিয়াম ক্লোরাইডের ঘনত্ব ছিল 1 M (পূর্ববর্তী গবেষণায় সুপারিশকৃত মানগুলির উপর ভিত্তি করে নির্বাচিত 36,64,65)। কালচার মিডিয়ামে পুষ্টিকর ঝোল (8 গ্রাম/লিটার) এবং ইউরিয়া (20 গ্রাম/লিটার) ছিল। ব্যাকটেরিয়া দ্রবণটি টিলার পৃষ্ঠে স্প্রে করা হয়েছিল এবং ব্যাকটেরিয়া সংযুক্তির জন্য 24 ঘন্টা রেখে দেওয়া হয়েছিল। 24 ঘন্টা সংযুক্তির পরে, একটি সিমেন্টিং দ্রবণ (ক্যালসিয়াম ক্লোরাইড এবং ইউরিয়া) স্প্রে করা হয়েছিল। ইউরিয়ালিটিক MICP নিয়ন্ত্রণ পরীক্ষাটিকে পরবর্তীতে UMC হিসাবে উল্লেখ করা হয়েছে। Choi et al.66 দ্বারা প্রস্তাবিত পদ্ধতি অনুসারে ধোয়ার মাধ্যমে ইউরিয়ালিটিক এবং নন-ইউরিয়ালিটিক মাটির নমুনাগুলির ক্যালসিয়াম কার্বনেটের পরিমাণ পাওয়া গেছে।
চিত্র ৫-এ ৫ থেকে ১০ এর প্রাথমিক pH পরিসর সহ কালচার মিডিয়ামে (পুষ্টিকর দ্রবণ) ব্যাসিলাস অ্যামিলোলিকফেসিয়েন্স এবং ব্যাসিলাস সাবটিলিসের বৃদ্ধির বক্ররেখা দেখানো হয়েছে। চিত্রে দেখানো হয়েছে, ব্যাসিলাস অ্যামিলোলিকফেসিয়েন্স এবং ব্যাসিলাস সাবটিলিস যথাক্রমে pH ৬-৮ এবং ৭-৯ এ দ্রুত বৃদ্ধি পায়। অতএব, এই pH পরিসরটি অপ্টিমাইজেশন পর্যায়ে গৃহীত হয়েছিল।
পুষ্টি মাধ্যমের বিভিন্ন প্রাথমিক pH মানগুলিতে (a) ব্যাসিলাস অ্যামাইলোলিকফেসিয়েন্স এবং (b) ব্যাসিলাস সাবটিলিসের বৃদ্ধি বক্ররেখা।
চিত্র ৬ বার্নার্ড লাইমমিটারে উৎপাদিত কার্বন ডাই অক্সাইডের পরিমাণ দেখায়, যা অবক্ষেপিত ক্যালসিয়াম কার্বনেট (CaCO3) প্রতিনিধিত্ব করে। যেহেতু প্রতিটি সংমিশ্রণে একটি ফ্যাক্টর স্থির করা হয়েছিল এবং অন্যান্য ফ্যাক্টরগুলি ভিন্ন ছিল, তাই এই গ্রাফের প্রতিটি বিন্দু পরীক্ষা-নিরীক্ষার সেই সেটে কার্বন ডাই অক্সাইডের সর্বাধিক আয়তনের সাথে মিলে যায়। চিত্রে দেখানো হয়েছে, ক্যালসিয়াম উৎসের ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে ক্যালসিয়াম কার্বনেটের উৎপাদন বৃদ্ধি পায়। অতএব, ক্যালসিয়াম উৎসের ঘনত্ব সরাসরি ক্যালসিয়াম কার্বনেট উৎপাদনকে প্রভাবিত করে। যেহেতু ক্যালসিয়াম উৎস এবং কার্বন উৎস একই (অর্থাৎ, ক্যালসিয়াম ফর্মেট এবং ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেট), তত বেশি ক্যালসিয়াম আয়ন নির্গত হয়, তত বেশি ক্যালসিয়াম কার্বনেট তৈরি হয় (চিত্র 6a)। AS এবং AA ফর্মুলেশনে, ক্রমবর্ধমান নিরাময় সময়ের সাথে সাথে ক্যালসিয়াম কার্বনেট উৎপাদন বৃদ্ধি পেতে থাকে যতক্ষণ না 9 দিন পরে অবক্ষেপের পরিমাণ প্রায় অপরিবর্তিত থাকে। FA ফর্মুলেশনে, নিরাময় সময় 6 দিন অতিক্রম করলে ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠনের হার হ্রাস পায়। অন্যান্য ফর্মুলেশনের তুলনায়, ফর্মুলেশন FS 3 দিন পরে তুলনামূলকভাবে কম ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠনের হার দেখিয়েছে (চিত্র 6b)। FA এবং FS ফর্মুলেশনে, মোট ক্যালসিয়াম কার্বনেট উৎপাদনের ৭০% এবং ৮৭% তিন দিন পরে পাওয়া যায়, যেখানে AA এবং AS ফর্মুলেশনে, এই অনুপাত যথাক্রমে মাত্র ৪৬% এবং ৪৫% ছিল। এটি ইঙ্গিত দেয় যে ফর্মিক অ্যাসিড-ভিত্তিক ফর্মুলেশনে অ্যাসিটেট-ভিত্তিক ফর্মুলেশনের তুলনায় প্রাথমিক পর্যায়ে CaCO3 গঠনের হার বেশি থাকে। তবে, ক্রমবর্ধমান নিরাময় সময়ের সাথে গঠনের হার ধীর হয়ে যায়। চিত্র ৬c থেকে এটি উপসংহারে আসা যেতে পারে যে OD1 এর উপরে ব্যাকটেরিয়ার ঘনত্বেও, ক্যালসিয়াম কার্বনেট গঠনে কোনও উল্লেখযোগ্য অবদান নেই।
বার্নার্ড ক্যালসিমিটার দ্বারা পরিমাপ করা CO2 আয়তনের (এবং সংশ্লিষ্ট CaCO3 সামগ্রীর) পরিবর্তন (a) ক্যালসিয়াম উৎসের ঘনত্ব, (b) সেটিং সময়, (c) OD, (d) প্রাথমিক pH, (e) ক্যালসিয়াম উৎসের ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের সাথে অনুপাত (প্রতিটি ফর্মুলেশনের জন্য); এবং (f) ক্যালসিয়াম উৎস এবং ব্যাকটেরিয়ার প্রতিটি সংমিশ্রণের জন্য উৎপাদিত সর্বোচ্চ পরিমাণ ক্যালসিয়াম কার্বনেটের উপর নির্ভর করে।
মাধ্যমের প্রাথমিক pH এর প্রভাব সম্পর্কে, চিত্র 6d দেখায় যে FA এবং FS এর ক্ষেত্রে, CaCO3 উৎপাদন pH 7 এ সর্বোচ্চ মান অর্জন করেছে। এই পর্যবেক্ষণ পূর্ববর্তী গবেষণার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যে FDH এনজাইমগুলি pH 7-6.7 এ সবচেয়ে স্থিতিশীল। তবে, AA এবং AS এর ক্ষেত্রে, pH 7 অতিক্রম করলে CaCO3 বৃষ্টিপাত বৃদ্ধি পায়। পূর্ববর্তী গবেষণায় আরও দেখা গেছে যে CoA এনজাইম কার্যকলাপের জন্য সর্বোত্তম pH পরিসর 8 থেকে 9.2-6.8 পর্যন্ত। CoA এনজাইম কার্যকলাপের জন্য সর্বোত্তম pH পরিসর এবং B. amyloliquefaciens বৃদ্ধির জন্য সর্বোত্তম pH পরিসর যথাক্রমে (8-9.2) এবং (6-8) বিবেচনা করে (চিত্র 5a), AA ফর্মুলেশনের সর্বোত্তম pH 8 হবে বলে আশা করা হচ্ছে এবং দুটি pH পরিসর ওভারল্যাপ করে। চিত্র 6d তে দেখানো হয়েছে যে পরীক্ষা-নিরীক্ষার মাধ্যমে এই সত্যটি নিশ্চিত করা হয়েছে। যেহেতু B. subtilis বৃদ্ধির জন্য সর্বোত্তম pH 7-9 (চিত্র 5b) এবং CoA এনজাইম কার্যকলাপের জন্য সর্বোত্তম pH 8-9.2, তাই CaCO3 বৃষ্টিপাতের সর্বোচ্চ ফলন 8-9 pH পরিসরে হবে বলে আশা করা হচ্ছে, যা চিত্র 6d দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছে (অর্থাৎ, সর্বোত্তম বৃষ্টিপাতের pH 9)। চিত্র 6e-তে দেখানো ফলাফলগুলি নির্দেশ করে যে অ্যাসিটেট এবং ফর্মেট দ্রবণ উভয়ের জন্য ক্যালসিয়াম উৎস দ্রবণের সাথে ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের সর্বোত্তম অনুপাত 1। তুলনা করার জন্য, বিভিন্ন ফর্মুলেশনের (যেমন, AA, AS, FA, এবং FS) কর্মক্ষমতা বিভিন্ন অবস্থার অধীনে সর্বাধিক CaCO3 উৎপাদনের উপর ভিত্তি করে মূল্যায়ন করা হয়েছিল (যেমন, ক্যালসিয়াম উৎস ঘনত্ব, নিরাময় সময়, OD, ক্যালসিয়াম উৎস থেকে ব্যাকটেরিয়া দ্রবণের অনুপাত এবং প্রাথমিক pH)। অধ্যয়ন করা ফর্মুলেশনগুলির মধ্যে, ফর্মুলেশন FS-এর CaCO3 উৎপাদন সর্বোচ্চ ছিল, যা ফর্মুলেশন AA (চিত্র 6f) এর প্রায় তিনগুণ ছিল। উভয় ক্যালসিয়াম উৎসের জন্য চারটি ব্যাকটেরিয়া-মুক্ত নিয়ন্ত্রণ পরীক্ষা পরিচালিত হয়েছিল এবং 30 দিন পরে কোনও CaCO3 বৃষ্টিপাত পরিলক্ষিত হয়নি।
সমস্ত ফর্মুলেশনের অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি চিত্রগুলি দেখিয়েছে যে ক্যালসিয়াম কার্বনেট তৈরির প্রধান পর্যায় ছিল ভ্যাটেরাইট (চিত্র 7)। ভ্যাটেরাইট স্ফটিকগুলি গোলাকার আকৃতির ছিল 69, 70, 71। দেখা গেছে যে ক্যালসিয়াম কার্বনেট ব্যাকটেরিয়া কোষের উপর অবক্ষেপিত হয়েছিল কারণ ব্যাকটেরিয়া কোষের পৃষ্ঠটি নেতিবাচকভাবে চার্জিত ছিল এবং দ্বি-ভঙ্গকারী ক্যাটেশনের জন্য শোষণকারী হিসাবে কাজ করতে পারে। এই গবেষণায় ফর্মুলেশন FS কে উদাহরণ হিসাবে নিলে, 24 ঘন্টা পরে, কিছু ব্যাকটেরিয়া কোষে ক্যালসিয়াম কার্বনেট তৈরি হতে শুরু করে (চিত্র 7a), এবং 48 ঘন্টা পরে, ক্যালসিয়াম কার্বনেট দিয়ে আবৃত ব্যাকটেরিয়া কোষের সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়। এছাড়াও, চিত্র 7b তে দেখানো হয়েছে, ভ্যাটেরাইট কণাগুলিও সনাক্ত করা যেতে পারে। অবশেষে, 72 ঘন্টা পরে, প্রচুর সংখ্যক ব্যাকটেরিয়া ভ্যাটেরাইট স্ফটিক দ্বারা আবদ্ধ বলে মনে হয়েছিল এবং ভ্যাটেরাইট কণার সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছিল (চিত্র 7c)।
সময়ের সাথে সাথে FS রচনাগুলিতে CaCO3 বৃষ্টিপাতের অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি পর্যবেক্ষণ: (a) 24, (b) 48 এবং (c) 72 ঘন্টা।
অবক্ষেপিত পর্যায়ের রূপবিদ্যা আরও তদন্ত করার জন্য, পাউডারের এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন (XRD) এবং SEM বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। XRD বর্ণালী (চিত্র 8a) এবং SEM মাইক্রোগ্রাফ (চিত্র 8b, c) ভেটেরাইট স্ফটিকের উপস্থিতি নিশ্চিত করেছে, কারণ তাদের লেটুসের মতো আকৃতি ছিল এবং ভেটেরাইট শিখর এবং অবক্ষেপিত শিখরের মধ্যে একটি সঙ্গতি লক্ষ্য করা গেছে।
(ক) গঠিত CaCO3 এবং ভ্যাটেরাইটের এক্স-রে বিবর্তন বর্ণালীর তুলনা। যথাক্রমে (খ) 1 kHz এবং (গ) 5.27 kHz বিবর্ধনে ভ্যাটেরাইটের SEM মাইক্রোগ্রাফ।
বায়ু সুড়ঙ্গ পরীক্ষার ফলাফল চিত্র 9a, b তে দেখানো হয়েছে। চিত্র 9a থেকে দেখা যাচ্ছে যে অপরিশোধিত বালির প্রান্তিক ক্ষয় বেগ (TDV) প্রায় 4.32 m/s। 1 l/m² প্রয়োগের হারে (চিত্র 9a), FA, FS, AA এবং UMC ভগ্নাংশের জন্য মাটির ক্ষয় হার রেখার ঢাল প্রায় অপরিশোধিত বালিয়াড়ির মতো। এটি নির্দেশ করে যে এই প্রয়োগের হারে চিকিত্সা অকার্যকর এবং বাতাসের গতি TDV অতিক্রম করার সাথে সাথে পাতলা মাটির ভূত্বক অদৃশ্য হয়ে যায় এবং বালিয়াড়ির ক্ষয়ের হার অপরিশোধিত বালিয়াড়ির মতোই হয়। ভগ্নাংশ AS এর ক্ষয় ঢাল কম অ্যাবসিসা (অর্থাৎ TDV) সহ অন্যান্য ভগ্নাংশের তুলনায়ও কম (চিত্র 9a)। চিত্র 9b এর তীরগুলি নির্দেশ করে যে সর্বোচ্চ 25 m/s বাতাসের গতিতে, 2 এবং 3 l/m² প্রয়োগের হারে চিকিত্সা করা বালিয়াড়িতে কোনও ক্ষয় ঘটেনি। অন্য কথায়, FS, FA, AS এবং UMC-এর ক্ষেত্রে, সর্বোচ্চ বাতাসের গতির (অর্থাৎ 25 m/s) তুলনায় 2 এবং 3 l/m² প্রয়োগ হারে CaCO³ জমার ফলে সৃষ্ট বায়ু ক্ষয়ের প্রতি বালিয়াড়িগুলি বেশি প্রতিরোধী ছিল। সুতরাং, এই পরীক্ষাগুলিতে প্রাপ্ত 25 m/s এর TDV মান চিত্র 9b-তে দেখানো প্রয়োগ হারের জন্য নিম্ন সীমা, AA-এর ক্ষেত্রে ব্যতীত, যেখানে TDV সর্বাধিক বায়ু সুড়ঙ্গ গতির প্রায় সমান।
বায়ু ক্ষয় পরীক্ষা (ক) ওজন হ্রাস বনাম বাতাসের গতি (প্রয়োগের হার ১ লি/মিটার), (খ) থ্রেশহোল্ড টিয়ার-অফ গতি বনাম প্রয়োগের হার এবং সূত্র (ক্যালসিয়াম অ্যাসিটেটের জন্য CA, ক্যালসিয়াম ফর্মেটের জন্য CF)।
চিত্র ১০-এ বালি বোমা ফেলার পরীক্ষার পর বিভিন্ন ফর্মুলেশন দিয়ে প্রক্রিয়াজাত বালির টিলাগুলির পৃষ্ঠতল ক্ষয় এবং প্রয়োগের হার দেখানো হয়েছে এবং পরিমাণগত ফলাফল চিত্র ১১-এ দেখানো হয়েছে। অপরিশোধিত কেসটি দেখানো হয়নি কারণ এটি কোনও প্রতিরোধ দেখায়নি এবং বালি বোমা ফেলার পরীক্ষার সময় সম্পূর্ণরূপে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়েছিল (মোট ভর ক্ষতি)। চিত্র ১১ থেকে স্পষ্ট যে জৈব-সংযোজন AA দিয়ে প্রক্রিয়াজাত নমুনাটি 2 l/m2 প্রয়োগের হারে 83.5% ওজন হ্রাস করেছে যেখানে অন্যান্য সমস্ত নমুনা বালি বোমা ফেলার প্রক্রিয়ার সময় 30% এরও কম ক্ষয় দেখিয়েছে। যখন প্রয়োগের হার 3 l/m2 এ বৃদ্ধি করা হয়েছিল, তখন সমস্ত প্রক্রিয়াকৃত নমুনা তাদের ওজনের 25% এরও কম হ্রাস করেছে। উভয় প্রয়োগের হারেই, যৌগিক FS বালি বোমা ফেলার জন্য সর্বোত্তম প্রতিরোধ দেখিয়েছে। FS এবং AA দ্বারা প্রক্রিয়াকৃত নমুনাগুলিতে সর্বাধিক এবং সর্বনিম্ন বোমা ফেলার প্রতিরোধ তাদের সর্বোচ্চ এবং সর্বনিম্ন CaCO3 বৃষ্টিপাতের জন্য দায়ী করা যেতে পারে (চিত্র 6f)।
২ এবং ৩ লি/মিটার প্রবাহ হারে বিভিন্ন রচনার বালির টিলাগুলিতে বোমাবর্ষণের ফলাফল (তীরগুলি বাতাসের দিক নির্দেশ করে, ক্রসগুলি অঙ্কনের সমতলের লম্ব বাতাসের দিক নির্দেশ করে)।
চিত্র ১২-তে দেখানো হয়েছে, প্রয়োগের হার ১ লিটার/বর্গমিটার থেকে ৩ লিটার/বর্গমিটারে বৃদ্ধি পাওয়ার সাথে সাথে সমস্ত সূত্রের ক্যালসিয়াম কার্বনেটের পরিমাণ বৃদ্ধি পেয়েছে। এছাড়াও, সমস্ত প্রয়োগের হারে, সর্বোচ্চ ক্যালসিয়াম কার্বনেটের পরিমাণ ছিল FS, তারপরে FA এবং UMC। এটি ইঙ্গিত দেয় যে এই সূত্রগুলির পৃষ্ঠের প্রতিরোধ ক্ষমতা বেশি হতে পারে।
চিত্র ১৩ক পারমিমিটার পরীক্ষার মাধ্যমে পরিমাপ করা অপরিশোধিত, নিয়ন্ত্রণ এবং প্রক্রিয়াজাত মাটির নমুনার পৃষ্ঠ প্রতিরোধের পরিবর্তন দেখায়। এই চিত্র থেকে, এটি স্পষ্ট যে প্রয়োগের হার বৃদ্ধির সাথে সাথে UMC, AS, FA এবং FS ফর্মুলেশনের পৃষ্ঠ প্রতিরোধ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে। তবে, AA ফর্মুলেশনে পৃষ্ঠের শক্তি বৃদ্ধি তুলনামূলকভাবে কম ছিল। চিত্রে দেখানো হয়েছে, ইউরিয়া-অবক্ষয়িত MICP-এর FA এবং FS ফর্মুলেশনের পৃষ্ঠ ব্যাপ্তিযোগ্যতা ইউরিয়া-অবক্ষয়িত MICP-এর তুলনায় ভাল। চিত্র ১৩খ মাটির পৃষ্ঠ প্রতিরোধের সাথে TDV-এর পরিবর্তন দেখায়। এই চিত্র থেকে, এটি স্পষ্টভাবে স্পষ্ট যে ১০০ kPa-এর বেশি পৃষ্ঠ প্রতিরোধের টিলাগুলির জন্য, থ্রেশহোল্ড স্ট্রিপিং বেগ ২৫ মিটার/সেকেন্ড ছাড়িয়ে যাবে। যেহেতু পারমিমিটার দ্বারা সহজেই পৃষ্ঠ প্রতিরোধ পরিমাপ করা যায়, তাই এই জ্ঞান বায়ু টানেল পরীক্ষার অনুপস্থিতিতে TDV অনুমান করতে সাহায্য করতে পারে, যার ফলে ক্ষেত্রের প্রয়োগের জন্য মান নিয়ন্ত্রণ সূচক হিসেবে কাজ করে।
SEM ফলাফল চিত্র ১৪-এ দেখানো হয়েছে। চিত্র ১৪a-b-তে অপরিশোধিত মাটির নমুনার বর্ধিত কণা দেখানো হয়েছে, যা স্পষ্টভাবে নির্দেশ করে যে এটি সংহত এবং এর কোনও প্রাকৃতিক বন্ধন বা সিমেন্টেশন নেই। চিত্র ১৪c-তে ইউরিয়া-অবনমিত MICP দিয়ে চিকিত্সা করা নিয়ন্ত্রণ নমুনার SEM মাইক্রোগ্রাফ দেখানো হয়েছে। এই চিত্রটি ক্যালসাইট পলিমর্ফ হিসাবে CaCO3 অবক্ষেপের উপস্থিতি দেখায়। চিত্র ১৪d-o-তে দেখানো হয়েছে, অবক্ষেপিত CaCO3 কণাগুলিকে একসাথে আবদ্ধ করে; SEM মাইক্রোগ্রাফগুলিতে গোলাকার ভেটেরাইট স্ফটিকগুলিও সনাক্ত করা যেতে পারে। এই গবেষণা এবং পূর্ববর্তী গবেষণার ফলাফলগুলি ইঙ্গিত দেয় যে ভেটেরাইট পলিমর্ফ হিসাবে গঠিত CaCO3 বন্ধনগুলিও যুক্তিসঙ্গত যান্ত্রিক শক্তি প্রদান করতে পারে; আমাদের ফলাফল দেখায় যে পৃষ্ঠের প্রতিরোধ ক্ষমতা 350 kPa-তে বৃদ্ধি পায় এবং প্রান্তিক বিচ্ছেদ বেগ 4.32 থেকে 25 m/s-এর বেশি হয়। এই ফলাফলটি পূর্ববর্তী গবেষণার ফলাফলের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ যে MICP-প্রিসিপিটেটেড CaCO3 এর ম্যাট্রিক্স হল ভ্যাটেরাইট, যার যুক্তিসঙ্গত যান্ত্রিক শক্তি এবং বায়ু ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা 13,40 এবং ক্ষেত্রের পরিবেশগত অবস্থার 180 দিন সংস্পর্শে আসার পরেও যুক্তিসঙ্গত বায়ু ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বজায় রাখতে পারে।
(a, b) অপরিশোধিত মাটির SEM মাইক্রোগ্রাফ, (c) MICP ইউরিয়া অবক্ষয় নিয়ন্ত্রণ, (df) AA-প্রক্রিয়াজাত নমুনা, (gi) AS-প্রক্রিয়াজাত নমুনা, (jl) FA-প্রক্রিয়াজাত নমুনা, এবং (mo) FS-প্রক্রিয়াজাত নমুনা, 3 L/m2 প্রয়োগ হারে বিভিন্ন বিবর্ধনে।
চিত্র ১৪d-f দেখায় যে AA যৌগ দিয়ে প্রক্রিয়াজাতকরণের পরে, পৃষ্ঠে এবং বালির দানার মধ্যে ক্যালসিয়াম কার্বনেট অবক্ষেপিত হয়েছিল, যখন কিছু আবরণবিহীন বালির দানাও দেখা গিয়েছিল। AS উপাদানগুলির জন্য, যদিও CaCO3 গঠিত হওয়ার পরিমাণ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়নি (চিত্র ৬f), CaCO3 দ্বারা সৃষ্ট বালির দানার মধ্যে যোগাযোগের পরিমাণ AA যৌগের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে (চিত্র ১৪g-i)।
চিত্র ১৪j-l এবং ১৪m-o থেকে এটা স্পষ্ট যে ক্যালসিয়ামের উৎস হিসেবে ক্যালসিয়াম ফর্মেট ব্যবহারের ফলে AS যৌগের তুলনায় CaCO3 বৃষ্টিপাত আরও বৃদ্ধি পায়, যা চিত্র ৬f-এ ক্যালসিয়াম মিটার পরিমাপের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এই অতিরিক্ত CaCO3 মূলত বালির কণার উপর জমা হয় বলে মনে হয় এবং যোগাযোগের মান উন্নত করে না। এটি পূর্বে পর্যবেক্ষণ করা আচরণকে নিশ্চিত করে: CaCO3 বৃষ্টিপাতের পরিমাণের পার্থক্য থাকা সত্ত্বেও (চিত্র ৬f), তিনটি সূত্র (AS, FA এবং FS) অ্যান্টি-ইওলিয়ান (বাতাস) কর্মক্ষমতা (চিত্র ১১) এবং পৃষ্ঠ প্রতিরোধের (চিত্র ১৩a) ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন নয়।
CaCO3 আবরণযুক্ত ব্যাকটেরিয়া কোষ এবং অবক্ষেপিত স্ফটিকের উপর ব্যাকটেরিয়ার ছাপ আরও ভালোভাবে কল্পনা করার জন্য, উচ্চ বিবর্ধন SEM মাইক্রোগ্রাফ নেওয়া হয়েছিল এবং ফলাফল চিত্র 15 এ দেখানো হয়েছে। যেমন দেখানো হয়েছে, ক্যালসিয়াম কার্বনেট ব্যাকটেরিয়া কোষের উপর অবক্ষেপিত হয় এবং সেখানে বৃষ্টিপাতের জন্য প্রয়োজনীয় নিউক্লিয়াস সরবরাহ করে। চিত্রটি CaCO3 দ্বারা সৃষ্ট সক্রিয় এবং নিষ্ক্রিয় সংযোগগুলিকেও চিত্রিত করে। এটি উপসংহারে পৌঁছানো যেতে পারে যে নিষ্ক্রিয় সংযোগের যে কোনও বৃদ্ধি যান্ত্রিক আচরণে আরও উন্নতির দিকে পরিচালিত করে না। অতএব, CaCO3 বৃষ্টিপাত বৃদ্ধি অগত্যা উচ্চতর যান্ত্রিক শক্তির দিকে পরিচালিত করে না এবং বৃষ্টিপাতের ধরণ একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এই বিষয়টি টেরজিস এবং লালৌই72 এবং সোগি এবং আল-কাবানি45,73 এর রচনাগুলিতেও অধ্যয়ন করা হয়েছে। বৃষ্টিপাতের ধরণ এবং যান্ত্রিক শক্তির মধ্যে সম্পর্ক আরও অন্বেষণ করার জন্য, µCT ইমেজিং ব্যবহার করে MICP গবেষণার সুপারিশ করা হয়, যা এই গবেষণার আওতার বাইরে (অর্থাৎ, অ্যামোনিয়া-মুক্ত MICP-এর জন্য ক্যালসিয়াম উৎস এবং ব্যাকটেরিয়ার বিভিন্ন সংমিশ্রণ প্রবর্তন করা)।
(a) AS রচনা এবং (b) FS রচনা দিয়ে চিকিত্সা করা নমুনাগুলিতে CaCO3 সক্রিয় এবং নিষ্ক্রিয় বন্ধন প্ররোচিত করে এবং পলিতে ব্যাকটেরিয়া কোষের ছাপ রেখে যায়।
চিত্র ১৪j-o এবং ১৫b-তে দেখানো হয়েছে যে, একটি CaCO ফিল্ম রয়েছে (EDX বিশ্লেষণ অনুসারে, ফিল্মের প্রতিটি উপাদানের শতকরা গঠন কার্বন ১১%, অক্সিজেন ৪৬.৬২% এবং ক্যালসিয়াম ৪২.৩৯%, যা চিত্র ১৬-তে CaCO এর শতাংশের খুব কাছাকাছি)। এই ফিল্মটি ভেটেরাইট স্ফটিক এবং মাটির কণাগুলিকে আবৃত করে, যা মাটি-পলি ব্যবস্থার অখণ্ডতা বজায় রাখতে সাহায্য করে। এই ফিল্মের উপস্থিতি শুধুমাত্র ফর্মেট-ভিত্তিক ফর্মুলেশন দিয়ে চিকিত্সা করা নমুনাগুলিতে পরিলক্ষিত হয়েছিল।
সারণি ২ পূর্ববর্তী গবেষণা এবং এই গবেষণায় ইউরিয়া-ক্ষয়কারী এবং অ-ইউরিয়া-ক্ষয়কারী MICP পথ দিয়ে চিকিত্সা করা মাটির পৃষ্ঠের শক্তি, থ্রেশহোল্ড ডিটাচমেন্ট বেগ এবং জৈব-প্ররোচিত CaCO3 সামগ্রীর তুলনা করে। MICP-প্রক্রিয়াজাত টিলা নমুনার বায়ু ক্ষয় প্রতিরোধের উপর গবেষণা সীমিত। মেং এবং অন্যান্যরা একটি পাতা ব্লোয়ার ব্যবহার করে MICP-প্রক্রিয়াজাত ইউরিয়া-ক্ষয়কারী টিলা নমুনার বায়ু ক্ষয় প্রতিরোধের তদন্ত করেছেন,13 যেখানে এই গবেষণায়, অ-ইউরিয়া-ক্ষয়কারী টিলা নমুনা (পাশাপাশি ইউরিয়া-ক্ষয়কারী নিয়ন্ত্রণ) একটি বায়ু সুড়ঙ্গে পরীক্ষা করা হয়েছিল এবং ব্যাকটেরিয়া এবং পদার্থের চারটি ভিন্ন সংমিশ্রণ দিয়ে চিকিত্সা করা হয়েছিল।
দেখা যাচ্ছে, পূর্ববর্তী কিছু গবেষণায় ৪ লিটার/মিটারের বেশি প্রয়োগের হার বিবেচনা করা হয়েছে। এটি লক্ষণীয় যে জল সরবরাহ, পরিবহন এবং প্রচুর পরিমাণে জল প্রয়োগের সাথে সম্পর্কিত খরচের কারণে অর্থনৈতিক দৃষ্টিকোণ থেকে উচ্চ প্রয়োগের হার ক্ষেত্রের ক্ষেত্রে সহজে প্রযোজ্য নাও হতে পারে। ১.৬২-২ লিটার/মিটারের মতো কম প্রয়োগের হারও ১৯০ কেপিএ পর্যন্ত মোটামুটি ভালো পৃষ্ঠের শক্তি এবং ২৫ মি/সেকেন্ডের বেশি টিডিভি অর্জন করেছে। বর্তমান গবেষণায়, ইউরিয়া অবক্ষয় ছাড়াই ফর্মেট-ভিত্তিক এমআইসিপি দিয়ে চিকিত্সা করা টিলাগুলি উচ্চ পৃষ্ঠের শক্তি অর্জন করেছে যা একই পরিসরে প্রয়োগের হারে ইউরিয়া অবক্ষয় পথের সাথে প্রাপ্তগুলির সাথে তুলনীয় ছিল (অর্থাৎ, ইউরিয়া অবক্ষয় ছাড়াই ফর্মেট-ভিত্তিক এমআইসিপি দিয়ে চিকিত্সা করা নমুনাগুলিও মেং এট আল., ১৩, চিত্র ১৩এ দ্বারা রিপোর্ট করা পৃষ্ঠের শক্তি মানগুলির একই পরিসরে অর্জন করতে সক্ষম হয়েছিল)। এটাও দেখা যায় যে, ২ লিটার/মিটার প্রয়োগের হারে, ২৫ মি/সেকেন্ড বাতাসের গতিতে বায়ু ক্ষয় প্রশমনের জন্য ক্যালসিয়াম কার্বনেটের ফলন ইউরিয়া ক্ষয় ছাড়াই ফর্মেট-ভিত্তিক MICP-এর জন্য ২.২৫% ছিল, যা একই প্রয়োগ হার এবং একই বাতাসের গতিতে (২৫ মি/সেকেন্ড) ইউরিয়া ক্ষয় সহ নিয়ন্ত্রণ MICP-এর সাথে চিকিত্সা করা টিলাগুলির তুলনায় প্রয়োজনীয় পরিমাণ CaCO3 (অর্থাৎ ২.৪১%) এর খুব কাছাকাছি।
সুতরাং, এই টেবিল থেকে এই সিদ্ধান্তে উপনীত হওয়া যেতে পারে যে ইউরিয়া অবক্ষয় পথ এবং ইউরিয়া-মুক্ত অবক্ষয় পথ উভয়ই পৃষ্ঠ প্রতিরোধ এবং TDV-এর ক্ষেত্রে বেশ গ্রহণযোগ্য কর্মক্ষমতা প্রদান করতে পারে। প্রধান পার্থক্য হল ইউরিয়া-মুক্ত অবক্ষয় পথটিতে অ্যামোনিয়া থাকে না এবং তাই পরিবেশগত প্রভাব কম থাকে। এছাড়াও, এই গবেষণায় প্রস্তাবিত ইউরিয়া অবক্ষয় ছাড়াই ফর্মেট-ভিত্তিক MICP পদ্ধতিটি ইউরিয়া অবক্ষয় ছাড়াই অ্যাসিটেট-ভিত্তিক MICP পদ্ধতির চেয়ে ভালো কাজ করে বলে মনে হচ্ছে। যদিও মোহেব্বি এবং অন্যান্যরা ইউরিয়া অবক্ষয় ছাড়াই অ্যাসিটেট-ভিত্তিক MICP পদ্ধতি অধ্যয়ন করেছেন, তাদের গবেষণায় সমতল পৃষ্ঠের নমুনা অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে। টিলা নমুনার চারপাশে এডি গঠনের ফলে সৃষ্ট ক্ষয়ের উচ্চ মাত্রা এবং ফলস্বরূপ শিয়ারের কারণে, যার ফলে TDV কম হয়, টিলা নমুনার বায়ু ক্ষয় একই গতিতে সমতল পৃষ্ঠের তুলনায় আরও স্পষ্ট হওয়ার আশা করা হচ্ছে।