عنوان
تثبيت خاك در برابر فرسايش باد بوسيله سيمان سازي زيستي توسط باكتري‌هاي قليادوست توليد كننده كريستال كلسيم كربنات تثبيت شده در تركيبات آلي
مقطع تحصيلي
دكتري
چكيده
فرايند فرسايش بادي خاك و طوفان‌هايريزگرد در مناطق خشك و نيمه خشك باعث ايجاد مشكلات و خطراتي براي سلامتي انسان و محيط زيست مي‌شود. فناوري‌هاي مكانيكي و شيميايي بكارگرفته شده براي كنترل آن اغلب پرهزينه بوده و همچنين موجب خطرات زيست محيطي مي‌شوند. در سال‌هاي اخير روش‌هاي زيستي براي كنترل طوفان‌هايريزگرد مورد توجه قرار گرفته است، كه يكي از پركاربردترين آنها سيمان سازي زيستي خاك بر اساس رسوب ميكروبي كريستال كلسيم كربنات (MICP) با استفاده از باكتري‌هاياورئوليتيك است. به همين منظور، در پژوهش حاضر جداسازي جدايه‌هاي باكتريايي توليد كننده كريستال كلسيم كربنات از خاك‌هايماسه‌اي جمع آوري شده از مناطق بياباني استان خوزستان و سپس بررسي فعاليت سيمان سازي آن بر روي بهسازي خاك و كنترل ريزگرد با استفاده از سلول‌هاي آزاد در محيط كشت ارزان قيمت و سلول‌هاي تثبيت شده در بستر آلي مورد هدف قرار گرفته است. براي اثبات توليد كريستال كلسيم كربنات و بررسي مورفولوژي آن از آناليز‌هايXRD و SEM-EDX استفاده شد. همچنين براي بررسي بهسازي زيستي خاك و كنترل زيستي ريزگرد توسط جدايه منتخب به ترتيب روش‌هاي مقاومت فشاري و تونل باد بكار گرفته شدند. در نهايت، بهينه‌سازي فعاليت سيمان سازي زيستي جدايه منتخب براي كنترل ريزگرد و بهسازي خاك از طراحي آزمايش به روش باكس-بنكن با نرم‌افزارdesign expert صورت گرفت. از ميان 44 جدايه باكتريايي اورئوليتيك جداسازي شده، شش جدايه شناسايي مولكولي شده و سپس در پايگاه اطلاعاتي NCBI با نام‌هايبارگاوهسسمبنسيس، باسيلوس پاستئوري، باسيلوس باديوس، ليزيني باسيلوس بورونيتولرنس و دو گونه باسيلوس ثبت گرديدند. از ميان اين شش مورد، بارگاوهسسمبنسيس براي ادامه كار انتخاب شد. كريستال‌هاي توليد شده توسط اين جدايه، كلسيتبصورتتجمعاتي از نانوكريستال‌ها با اندازه 25 تا 42 نانومتر و واتريت داراي شكل نامنظم بودند. اين جدايه فعاليت اوره‌آزي معادل U/ml16/8 و مقدار توليد كلسيم كربنات ml/mg1/4 را از خود نشان داد. اين جدايه در شرايط بهينه، mg/ml4 زيست توده باكتريايي، 5/1 مولار غلظت محلول سيمان‌سازي و 130 ميلي‌ليتر حجم محلول‌هاي واكنش دهنده قادر به بهسازي خاك با افزايش مقاومت فشاري آن تا 205 كيلوپاسكال، كاهش نفوذپذيري 36% و مقدار كلسيم كربنات توليدي 20% بود. همچنين در شرايط بهينه، mg/ml4 زيست توده باكتريايي، 5/1 مولار غلظت محلول سيمان‌سازي، 206 ميلي‌ليتر حجم محلول واكنش دهنده و زمان تيمار 9 روز، كنترل فرسايش بادي معادل 4% كاهش وزن خاك با استفاده از اين جدايه در محيط آب پنير به‌دست آمد. بنابراين، اين جدايهمي‌تواند انتخاب مناسبي از نظر اقتصادي و محيط زيست نسبت به روش‌هاي مرسوم در صنايع ساخت و ساز، كنترل فرسايش بادي خاك و ديگر كاربردهاي مرتبط با MICP باشد.
شماره ركورد
230477
دانشگاه
دانشگاه اصفهان
استاد مشاور
مرتضي هاشمي , راضيه صبوحي
رشته تحصيلي
ميكروبيولوژي
استاد راهنما
زهرا اعتمادي‌فر , گيتي امتيازي