نقش فرآیندهای زیستی در بهسازی خاک و پایداری سرزمین‌های بیابانی ایران (مطالعه موردی: امکان‌سنجی استفاده از باکتری‌های اورئولیتیک)

رسوب کربنات کلسیم القاشده توسط میکروارگانیسم‌ها به‌عنوان فناوری‌ای نوین و زیست‌سازگار، در سال‌های اخیر جایگاه مهمی در حوزه‌های زیست‌پالایی، کنترل ریزگردها، بیابان‌زدایی و مهندسی ژئوتکنیک یافته است. هدف این پژوهش، بررسی کارایی فرآیند micp در بهسازی خاک‌های کویری و ارزیابی اثر لایه‌های بهسازی‌شده زیستی بر ظرفیت باربری نهایی و مود گسیختگی پی نواری بر روی خاک ماسه‌ای است. در این راستا، باکتری‌های اورئولیتیک از مرکز ملی ذخایر ژنتیکی ایران تهیه و سویه‌های منتخب با آزمون‌های بیوشیمیایی و مولکولی تایید شدند. از این باکتری‌ها برای القای رسوب کربنات کلسیم و ایجاد لایه‌ای نازک در محیط شنی استفاده گردید. به‌منظور تحلیل رفتار مکانیکی، یک مدل فیزیکی شامل خاک ماسه‌ای با لایه زیستی طراحی شد و ظرفیت باربری تحت شرایط مختلف شامل نوع سویه و عمق لایه بررسی گردید. داده‌های تجربی با مدل‌سازی عددی در نرم‌افزار plaxis بر پایه تئوری المان محدود و معیار شکست کولمب–موهر تطبیق داده شدند و نتایج برای اعتبارسنجی با داده‌های میدانی مقایسه شد. یافته‌ها نشان داد لایه‌های زیستی ایجادشده توسط فناوری micp انسجام و استحکام خاک شنی را تا سه برابر افزایش می‌دهند. بیشترین غلظت کربنات کلسیم، 33.78 گرم در لیتر، در شرایط بهینه با od₆₀₀=2 و محلول سیمانی حاوی 1 مولار کلرید کلسیم و 1 مولار اوره به دست آمد که بالاترین مقدار گزارش‌شده در پژوهش‌های مشابه است. همچنین، bacillus megaterium در مقایسه با sporosarcina pasteurii عملکرد بهتری در بهبود پارامترهای مقاومت برشی داشته و ظرفیت باربری پی را تا 50 درصد افزایش داده است. نتایج عددی با داده‌های تجربی کمتر از 10 درصد انحراف داشتند.

the role of biological processes in soil improvement and sustainability of iranian desert lands (case study: feasibility study of using urolytic bacteria)

microbially induced calcium carbonate precipitation (micp) is an innovative and eco-friendly technology that has recently gained significant attention in bioremediation، dust control، desertification mitigation، and geotechnical engineering. this study aims to evaluate the efficiency of the micp process in improving desert soils and to assess the effect of bio-treated layers on the ultimate bearing capacity and failure mode of strip footings on sandy soils. ureolytic bacteria were obtained from the national genetic resources center of iran، and the selected strains were confirmed through biochemical and molecular tests. these bacteria were used to induce calcium carbonate precipitation and to form a thin biogenic layer within a sandy medium. to analyze the mechanical behavior، a physical model of sandy soil with a bio-improved layer was designed، and bearing capacity was tested under different bacterial strains and layer depths. experimental data were compared with numerical modeling using plaxis software based on the finite element method (fem) and the coulomb–mohr failure criterion، and validated with field data. results showed that micp significantly enhanced the cohesion and strength of sandy soils، increasing them up to three times compared to untreated samples. the highest calcium carbonate concentration of 33.78 g/l was achieved under optimal conditions with od₆₀₀ = 2 and a cementation solution containing 1 m cacl₂ and 1 m urea، which represents the highest reported value. moreover، bacillus megaterium showed superior performance to sporosarcina pasteurii، improving shear strength parameters and increasing footing bearing capacity by 50%. numerical and experimental results showed less than 10% deviation.