بررسی تاثیر اصلاح بیولوژیک بر افزایش مقاومت خاک های سیلتی قلیایی مناطق خشک و نیمه خشک در برابر فرسایش ناشی از آب و باد (مطالعه موردی:کویر میقان)

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی عمران، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی ، اراک، ایران

2 گروه مهندسی عمران، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک / بخش فنی مهندسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران

3 گروه شیمی، پژوهش سرای خواجه نصیر قم، ایران

چکیده

فرسایش ناشی از باد در سطح خاک سبب ایجاد گرد و غبار و تهدید سلامت انسان و محیط زیست می‌گردد. علی‌رغم تحقیقات متعدد انجام ‌شده بر فرآیند ایجاد پوسته زیستی به‌ واسطه رسوب‌ کلسیت ناشی از فعالیت باکتری در خاک‌های درشت ‌دانه، مطالعات کافی به منظور استفاده از این روش در بهسازی خاک‌های ریزدانه سیلتی از نوع شور و قلیایی صورت نگرفته است. در مطالعه حاضر از باکتری اسپورسارسینا پاستئوری جهت ایجاد پوسته زیستی بر روی خاک‌ سیلتی منطقه کویر میقان به‌ منظور جلوگیری از پدیده گرد و غبار استفاده ‌شده است. نمونه‌های خاک با مقادیر متفاوت باکتری )از نظر غلظت‌ و میزان باکتری بر سطح( آماده شدند. نمونه‌های آماده شده پس از طی روزهای عمل‌آوری متفاوت در دستگاه تونل باد ساخته شده در راستای این مطالعه قرار گرفتند. پس از اتمام آزمایش تونل باد میزان فرسایش سطحی نمونه‌ها اندازه‌گیری شد. جهت بررسی بیشتر، آزمایش‌های ذوب و یخ، آب شستگی، نفوذ مخروط، هدایت الکتریکی، pH و آنالیزهای SEM و XRD نیز بر روی نمونه‌ها انجام ‌شده است. جهت مقایسه تثبیت با باکتری و تثبیت ‌کننده‌های متداول، نمونه‌هایی با شرایط مشابه از سیمان و آهک آماده ‌شده و فرسایش سطحی ناشی از باد در آن‌ها اندازه‌گیری شده است. نتایج این مطالعه نشان داد که ایجاد پوسته سطحی به روش MICP، فرآیندی مؤثر جهت کنترل گرد و غبار ناشی از فرسایش بادی در منطقه می‌باشد. با استفاده از فرآیند پوسته زیستی در نمونه‌های 28 روزه، 95 درصد افزایش در مقاومت سطحی و 8/89 درصد کاهش در میزان فرسایش بادی مشاهده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of the effect of biological modification on increasing the resistance of alkaline silty soils in arid and semi-arid regions against water and wind erosion (Case study: Miqan desert)

نویسندگان [English]

  • Homa Shafiee 1
  • Soheil Ghareh 2
  • Seyed Hamid Lajevardi 1
  • Ehsanollah Zeighami 1
  • Mahboubeh Poor Kalhor 3
1 Department of Civil Engineering, Arak Branch, Islamic Azad University, Arak, Iran
3 Department of Chemistry, Faculty of Science, Farhangian University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Wind erosion of the soil surface causes dust and threatens human health and the environment. Despite numerous studies on the process of biocrust formation due to calcite deposition due to bacterial activity in coarse soils, not enough studies have been done to use this method to improve saline and alkaline silty fine soils. In this study, Sporesarcina pasteuris bacteria was used to create a biological crust on the silty soil of the Miqan wetland region (saline and alkaline soils) to prevent dust. Soil samples were prepared with different amounts of bacteria (in terms of concentration and amount of bacteria on the surface). Surface erosion of the samples was measured. To further investigate the effect of treatment on the samples, Thaw and freeze tests, scouring, cone penetration, electrical conductivity, pH and SEM, XRD, and EDS analyzes were performed on the treated and untreated samples. To compare the surface stabilization method with bacteria and conventional stabilizers, samples with similar conditions were prepared by spray method of cement and lime, and surface erosion caused by the wind was measured in them. The results of this study showed that MICP improvement for surface crust production is an effective process to control dust caused by wind erosion in the Miqan desert. Using the biocrust process, in 28-day samples, surface resistance increased by 95% and wind erosion rate decreased by 89.8%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biocrust
  • silt
  • alkali
  • wind tunnel
  • surface erosion
  • durability
  • microstructure