گرفتگی شیمیایی نیز مانند گرفتگی فیزیکی می تواند کارآیی زهکش ها را کاهش دهد یا موجب از کار افتادن آن ها شود. کربنات کلسیم ماده ای با حلالیت کم است که درصورت فراهم بودن شرایط، سریع رسوب می کند و لایه ای سخت را تشکیل می دهد و موجب مسدود شدن زهکش می شود. با توجه به مطالعات انجام شده روی زهکش های نخیلات آبادان، کربنات کلسیم ترکیب شیمیایی غالب رسوب یافته در بافت پوشش های زهکشی بود. برای بررسی رسوب گذاری کربنات کلسیم، مطالعه ای آزمایشگاهی در ارتباط با رسوب گذاری شیمیایی این ماده روی فیلترهای ژئوتکستایل در ستون های آزمایشگاهی انجام شد. در بررسی های به عمل آمده سه نوع فیلتر ژئوتکستایل مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج این تحقیق، نشان داد که در صورت فراهم بودن شرایط، رسوب کربنات کلسیم موجب کاهش آبگذری سیستم می شود. بررسی فیلتر های ژئوتکستایل نشان داد که در محل روزنه های خروجی، یعنی ناحیه ای که شرایط هوازی - غیر هوازی وجود دارد، بیشتر از سایر نقاط رسوبات جمع می شوند. تجمع رسوبات روی فیلترهای ژئوتکستایل به صورت لایه ای اطراف الیاف را می گیرد و ضخامت این لایه طی زمان افزایش می یابد. رسوب گذاری شیمیایی طی آزمایش، هدایت هیدرولیکی سیستم را به طور متوسط 30 درصد کاهش داد. نتایج زمان گرفتگی نشان می دهد که با توجه به شرایط آزمایشگاهی، برای دو نوع ژئوتکستایل بافته، در مدت 4 و 6 سال دچار گرفتگی کامل خواهند شد.

یکی از مشکلات رایج در محیط های متخلخل مانند مخازن نفتی و حتی تجهیزات سرچاهی، تشکیل رسوبات معدنی است که مستقیماً بر کاهش تولید اثرگذار است. کنترل و جلوگیری از تشکیل رسوبات به عنوان یکی از مؤثرترین راه حل ها، سال های زیادی دغدغه توأمان پژوهش و صنعت بوده است. اخیراً با توجه به محدودیت های جامعه جهانی برای حفظ محیط زیست و نیز در نظر گرفتن این نکته که پیش از استفاده از هر بازدارنده رسوب نیاز به مطالعات آزمایشگاهی عملکرد آن بازدارنده تحت شرایط میدان و چاه است، بازدارنده های سبز دوست دار محیط زیست توجه زیادی از پژوهشگران را به خود جلب کرده اند. چنانچه در این مطالعه، با استفاده از آزمایش های معمول استاتیک در دمای C° 90 به مدت 3 شبانه روز و آنالیز آزمون پراش اشعه ایکس از ذرات ترسیبی حاصل شده، کارآیی و عملکرد دو بازدارنده محرمانه سبز و یک بازدارنده تجاری پایه فسفاناته در مقابل رسوب های کلسیم کربنات و کلسیم سولفات بررسی شده است تا با توجه به شرایط آزمایش بتوان بازدارنده مناسب را تعیین کرد. نتایج نشان می دهد که برای غلظت ثابت mg/L 300 از بازدارنده های سبز A و B، به طور کلی بازدارنده A کارآیی بهتری در برابر هر دو رسوب کلسیم کربنات وکلسیم سولفات، نسبت به B از خود نشان می دهد. همچنین در مقایسه با بازدانده رسوب تجاری، مقدار کمتری از بازدارنده تجاری (mL 75 بازدارنده/ لیتر محلول) برای رسیدن به میزان کارآیی مطلوب بازدارندگی (بیش از 80%) نیاز است.

گرفتگی اعم از فیزکی و شیمیایی می تواند منجر به مسدود شدن پوشش و از کار افتادن زهکشهای زیرزمینی شود. گرفتگی شیمیایی توسط رسوب مواد مختلف رخ می دهد. شناخت ماده رسوب کننده به عنوان اولین گام در شناخت پدیده گرفتگی است. کربنات کلسیم ماده ای با حلالیت کم است که در صورت فراهم بودن شرایط، سریع رسوب کرده و لایه ای سخت را تشکیل می دهد موجب مسدود شدن زهکش می شود. مطالعه حاضر به بررسی پتانسیل رسوب گذاری کربنات کلسیم در زه آبهای کشاورزی در استان خوزستان می پردازد. در این تحقیق از سه شاخص لانژلیر، ریزنار و استیف - دیویس برای بررسی پتانسیل رسوب گذاری کربنات در زهکشهای کشاورزی استفاده شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که تمام زهکشهای مورد بررسی در این مطالعه پتانسیل تشکیل کربنات کلسیم را دارند، لیکن شدت رسوب گذاری در مناطق مختلف با توجه به شرایط هر منطقه متفاوت است. ضمنا بررسی ها نشان دادند که شاخصهای استیف - دیویس و ریزنار برآورد منطقی تر و مناسب تری برای تعیین پتانسیل رسوب کربنات کلسیم نسبت به شاخص لانژلیر داشتند.

مطالعات انجام شده روی زهکشهای نخیلات آبادان نشان داد که کربنات کلسیم ترکیب شیمیایی غالب رسوب یافته در بافت پوشش های مصنوعی زهکشی بود. به منظور بررسی چگونگی رسوب کربنات کلسیم در شرایط مختلف اعم از شیمیایی، بیوشیمیایی، هوازی و بی هوازی، مطالعه ای آزمایشگاهی با استفاده از ارلن مایر روی سه نمونه مختلف ژئوتکستایل شامل دو نمونه بافته و یک نبافته انجام شد. نتایج نشان داد که فعالیت میکروارگانیسم ها در حالت هوازی موجب افزایش بی کربنات و در نتیجه قلیائیت محیط می گردد. با افزایش میزان بی کربنات و pH محیط، رسوب گذاری کربنات کلسیم تشدید می شود. نتایج همچنین نشان داد که در اثر فعالیت میکروارگانیسم ها در محیط های هوازی، بیش از 90 درصد کلسیم موجود در محیط رسوب می کند. در حالی که در شرایط هوازی شیمیایی (بدون حضور میکروارگانیسم ها) در حدود 30 درصد کلسیم موجود در محیط رسوب نموده است. بنابراین در شرایط بیوشیمیایی و در حضور میکروارگانیسمها، رسوب گذاری کربنات کلسیم تشدید می گردد. همچنین فعالیت باکتری ها در محیط، باعث تشکیل بیوفیلم شده و محیط مناسبی برای رسوب گذاری بوجود می آورد. تشدید رسوب گذاری کربنات کلسیم، موجب تشدید انسداد روزنه ها و گرفتگی ژئوتکستایل ها می گردد.

در سال های اخیر، بهسازی زیستی خاک بر پایه رسوب میکروبی کربنات کلسیم (MICP) به عنوان یک شاخه جدید در مهندسی ژئوتکنیک مطرح شده و هدف آن نیز بهبود خواص مکانیکی خاک است. امکان استفاده از MICP در حل مسائل ژئوتکنیکی از قبیل روانگرایی و فرسایش باعث شده این روش سازگار با محیط زیست، کم هزینه و مناسب به عنوان جایگزینی برای روش های متداول بهسازی خاک مطرح شود. با این حال، با وجود استفاده گسترده از این فناوری در مقیاس آزمایشگاهی، تعداد کمی از کاربردهای میدانی برای ارزیابی کارایی آن در مقیاس بزرگ اجرا شده است. از این رو، این مقاله بررسی جامعی در مورد این روش زیستی، نقش فرایندهای بیولوژیک در مهندسی ژئوتکنیک و عوامل تأثیرگذار فرایند به ویژه در کاربرد مقیاس بزرگ آن ارائه می کند. هدف اصلی این بررسی، ارزیابی پارامترهای اصلی محدود کننده اجرای روش در مقیاس میدانی است. در نهایت پیشرفت لازم برای استفاده صنعتی از این فناوری و چالش های اصلی پیش رو برای تحقیقات آینده قبل از کاربرد عملی آن به طور خلاصه مورد بحث قرار می گیرد.

در سال های اخیر روش های دوست دار محیط زیست در مدیریت مواد شیمیایی خطرناک موجود در شیرابه مکان های دفن زباله به منظور جلوگیری از ورود آن ها به منابع آب های سطحی و زیرزمینی موردتوجه قرار گرفته است. این پژوهش در سال 1401 در دانشگاه گیلان انجام شد. ابتدا یک باکتری اورئولیتیک با توانایی ترسیب کلسیم کربنات از شیرابه دفن گاه سراوان جداسازی شد. سپس پتانسیل آن در کنار باکتری شاخص اسپوروسارسینا پاستوری در حذف یون های فسفات، کلسیم و فلوراید از شیرابه در فرایند رسوب زیستی کلسیم کربنات (MICP) بررسی شد. آزمایش به صورت فاکتوریل 2×2×3 در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار (36 نمونه) اجرا شد. فاکتور ها شامل باکتری سیمان کننده در سه سطح (بدون مایه زنی، مایه زنی با سویه جدا شده از شیرابه و مایه زنی با اسپوروسارسینا پاستوری)، اوره در دو سطح (صفر و دو درصد) و کلسیم کلراید در دو سطح (صفر و 50 mM) به عنوان فاکتور سوم بودند. بیشترین درصد حذف فسفات (93 درصد) در تیمار بدون باکتری و اوره و در حضور کلسیم کلراید مشاهده شد. اما برای حذف فلوراید به حضور باکتری های اورئولیتیک نیاز بود به طوری که در تیمار های دارای باکتری شاخص و جدا شده در حضور اوره و کلسیم کلراید به ترتیب 77 و 48 درصد فلوراید حذف شد که به ترتیب 4/14 و 9 برابر حذف فلوراید در تیمار شاهد بود. در تیمارهای دارای باکتری شاخص و جدا شده به ترتیب 93 و 90 درصد کلسیم شیرابه حذف شد. اگرچه درصد حذف فسفات، کلسیم و فلوراید در حضور باکتری شاخص نسبت به باکتری جدا شده بیشتر بود اما تفاوت چشم گیری بین آن ها در حذف یون ها دیده نشد. بنابراین، با توجه به این که استفاده از ریزجانداران بومی، علاوه بر کاهش هزینه ها، نگرانی زیست محیطی بسیار کمتری را نیز نسبت به گونه های شاخص ایجاد می کنند، می توان از آنها برای حذف مواد خطرناک موجود در شیرابه در فرایند MICP استفاده کرد.

با پیشروی به سمت دریاچه ارومیه، فرسایش بادی خاک به وضوح دیده می شود و کانون فعال ریزگرد در منطقه به شکل تل ماسه های روان، خودنمایی می کند. فرسایش بادی از عوامل اصلی تخریب خاک و محیط زیست است. هزینه زیاد مالچ های نفتی و آثار مخرب آنها در محیط زیست، منجر به استفاده از مواد سازگار با محیط زیست و ارزانتر شده است. در این تحقیق، مهار فرسایش بادی با بررسی مقاومت برشی با استفاده از دستگاه برش پره ای در ماسه بادی تثبیت یافته با فرآیند رسوب میکروبی کربنات کلسیم در منطقه جبل کندی دریاچه ارومیه ارزیابی گردید. رسوب میکروبی کربنات کلسیم، با واکنش یون کربنات تولید شده در اثر هیدرولیز اوره توسط باکتری (Sporosarsina pasteurii) کشت داده شده در محیط صنعتی عصاره ذرت در حضور منبع کلسیم محلول سیمانتاسیون (کلریدکلسیم و اوره) ایجاد شد. پارامترهای مورد بررسی شامل غلظت باکتری، زمان نگهداشت، اثر تزریق مجدد محلول باکتری و سیمانتاسیون با فاصله زمانی هفت روز، تأثیر شرایط محیطی بر عملکرد باکتری و میزان مقاومت سطحی بودند. نتایج آزمایش ها نشانگر بهبود مقاومت برشی خاک نسبت به زمان بود و بیشترین مقاومت برشی برابر 0. 65 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع بدست آمد. نتایج نشان داد تزریق مجدد محلول باکتری و سیمانتاسیون تأثیر چشمگیری در افزایش مقاومت نمونه ها به اندازه 60 درصد نسبت به حالت یکبار تزریق داشته است.

پیش بینی انتقال باکتری ها به آب های زیرزمینی برای جلوگیری از آلودگی منابع آب به باکتری های کلی فرم بسیار حائز اهمیت است. این پژوهش با هدف بررسی کارایی روش رسوب گذاری زیستی کربنات کلسیم (MICCP) در جلوگیری از انتقال باکتری اشریشیا کولی به عنوان باکتری شناساگر آلودگی زیستی انجام شده است. برای انجام فرایند MICCP نمونه شن در لوله PVC (قطر داخلی 8/4 و بلندی 92/14 سانتی متر) ریخته شد و برای سه روز همراه با باکتری اسپوروسارسینا پاستئوری انکوباسیون شد. پس از پیدایش جریان ماندگار اشباع، به اندازه 1/0 حجم منفذی از سوسپانسیون باکتری اشریشیا کولی (108 CFU/mL) به ستون افزوده شد و آب-شویی با آب مقطر انجام شد. از زه آب خروجی از ستون ها در حجم های منفذی 1/0 تا 5 نمونه برداری شد. پس از پایان آب شویی، ستون شن به 5 برش 3 سانتی متری تقسیم شد و شمار باکتری های به دام افتاده در ستون اندازه گیری شدند. شمارش باکتری ها در محیط کشت EMB و به روش شمارش کلنی انجام شد. ستون شن کنترل نیز آب شویی شد. پیامد تیمار MICCP و برهم کنش آن با حجم منفذی بر شمار اشریشیا کولی در زه آب معنی دار شد (05/0>p). پیامد عمق و برهم کنش آن با تیمار نیز بر شمار مانده باکتری اشریشیا کولی در ستون و کربنات کلسیم معنی دار بود (05/0>p). روی هم رفته، کارکرد کربنات کلسیم فراهم شده زیستی در پالایش باکتری ها به ویژه در لایه های بالایی ستون قابل توجه بوده و با کاهش ضریب آبگذری ستون شن، غلظت باکتری اشریشیا کولی در زه آب کاهش یافت.

رسوب زیستی کربنات کلسیم (MICP) روشی سازگار با محیط زیست و مناسب برای بهسازی خاک است. در این روش، اوره توسط آنزیم اوره آز ترشح شده از باکتری، هیدورلیز شده و کربنات کلسیم در حضور یون کلسیم تشکیل می شود. کربنات-کلسیم مانند پلی ذرات خاک را به یکدیگر متصل می کند و باعث بهبود مشخصه های خاک می شود. در مقاله حاضر تاثیر MICPبر میزان نفوذپذیری ماسه های کربناته در آزمایشگاه مطالعه شده است. عواملی نظیر غلظت محلول سیمانی، میزان تراکم خاک و مدت زمان تیمار بر میزان نفوذپذیری خاک مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد غلظت بالاتر محلول سیمانی باعث کاهش بیشتر در نفوذپذیری نمونه ها می شود. نمونه های با تراکم کمتر، کاهش نفوذپذیری بیشتری را نشان دادند. هم چنین با گذشت زمان از 14 روز به 28 روز، فعالیت باکتریایی بسیار اندک بوده است. بیشترین میزان کاهش نفوذپذیری در نمونه ی سست، با غلظت محلول سیمانی 1 مولار و با مدت زمان عمل آوری 28 روز، برابر با 60 درصد بوده است.

رسوب زیستی کلسیت (MICP) روش نسبتا سازگار با محیط زیست و مناسب برای بهسازی خاک است. این روش در اصل، بکارگیری شبکه ای از واکنش های شیمیایی است که برخی از این فعل و انفعالات توسط فعالیت های زیستی کنترل شده و محصولات جنبی آنها امکان بهبود در ویژگی های مهندسی خاک را فراهم می آورند. برای انجام بهسازی زیستی، جمعیت برجای میکروبی با تزریق باکتری اوره آز مثبت، ازدیاد یافته و سپس واکنش کننده های سیمانی به خاک، تزریق می شوند. در این مقاله فاکتورهایی که MICP در خاک را تحت تاثیر قرار می دهند، بطور خلاصه بررسی شده اند. فاکتورهای مختلفی شامل ریز مغذی ها، نوع باکتری، انطباق هندسی باکتری، تراکم سلول باکتری، دما، غلظت واکنش کننده ها، pH و روش تزریق مورد بررسی قرار گرفتند. این فاکتورها برای پیشرفت موفقیت آمیز MICP ضروری هستند. علاوه بر این یکسری آزمایش های اولیه برای بررسی پتانسیل کاربرد این روش جهت بهبود مقاومت برشی و کاهش تراوایی ماسه انجام شد و طی آن مواد، روش ها و فرایندهای عملی انجام آزمایش شرح داده شده است. نتایج نشان داد که طی بهسازی با MICP ضمن رسوب کلسیت سرعت موج برشی تا حدود 1000 متر بر ثانیه و مقاومت فشاری تک محوری تا حدود 300 کیلوپاسکال افزایش یافته و تراوایی نیز کاهش قابل ملاحظه ای یافته است.