Модификация грунта микроорганизмами помогает контролировать морозное пучение и закрепление засоленных почв

Китайские исследователи изучили процесс генерации биогаза для улучшения физико-механических свойств грунта.

Группа под руководством Шэн Ю из Северо-Западного института экологии и природных ресурсов (NIEER) Китайской академии наук (CAS) совместно с коллегами из Юго-Восточного университета имплантировала бактерии Pseudomonas Stutzeri в поры грунта и индуцировала их для производства пузырьков азота. Также был проанализирован механизм влияния на снижение риска разжижения песка с помощью пузырьков биогаза.

В естественной среде в горных породах и грунтах присутствует множество микроорганизмов, чья метаболическая активность меняет физико-механические свойства. Этими процессами можно управлять, усиливать и использовать для решения геотехнических проблем. Такие методы получили название биогеотехнологий. Как новая междисциплинарная область, она быстро развивается благодаря преимуществам низкого углеродного следа и экологической безопасности.

С точки зрения практического применения, биогеотехнологии можно использовать для:

• Укрепления грунтов и горных пород.
• Герметизации протечек воды.
• Предотвращения разжижения песка.
• Контроля эрозии почвы.
• Обработки загрязненных грунтов.

Основываясь на этих результатах, группа NIEER исследует применение биогеотехнологий для контроля морозного пучения и закрепления засоленных почв, получив предварительные результаты.

В данном исследовании процесс генерации биогаза был применен для обработки морозного пучения грунта. Изучалось улучшение производительности по выработке биогаза в условиях низких температур.

Результаты показали, что герметизирующий эффект пузырьков и микроорганизмов на пути миграции воды может снизить коэффициент фильтрации грунта на порядок.

Кроме того, для решения острой проблемы засоленных почв с высоким содержанием хлоридов на северо-западе Китая была применена биоминерализация.

На основе отличного закрепляющего эффекта с помощью микрометодов был проанализирован механизм ухудшения процесса минерализации под действием хлоридных солей. Прочность закрепленного грунта может достигать 2.9–4.5 МПа.

Это исследование может обеспечить научную основу и теоретическую поддержку для применения микробных материалов в геотехническом строительстве и развития зеленых строительных технологий.

Результаты исследований опубликованы в журналах Journal of Environmental Management и Journal of Cleaner Production соответственно.