Кіру | Тіркелу
Қазақ ұлттық аграрлық зерттеу университеті ISSN 2304-3334 (Print)  ·  ISSN 2304-3334 (Online)
Мақала жіберу
Мәзір
Мақала жіберу
АУЫЛ ШАРУАШЫЛЫҒЫ, АГРОХИМИЯ, АЗЫҚ ӨНДІРУ, АГРОЭКОЛОГИЯ

ДЕГРАДАЦИЯЛАНУ МЕН ШӨЛЕЙІТТЕНУДЕН ҚОРҒАУ ҮШІН ФЕРМЕНТТІК ИНДУКЦИЯЛАНҒАН КАЛЬЦИЙ КАРБОНАТЫНЫҢ ТҰНБАСЫ АРҚЫЛЫ ҚҰМ МЕН ТОЗҒАН ТОПЫРАҚТЫ НЫҒАЙТУ

Мейіржан Даулеткұл 1 , Зина Тұнғышбаева 2 , Урсулла Янкьевич 3 , Әсем Қыдырбава 4 , Майра Турсынханқызы 5

1 Абай атындағы Қазақ ұлттық педагогикалық университеті; 2 Абай атындағы Қазақ ұлттық педагогикалық университеті; 3 Варшава жаратылыстану ғылыми университеті; 4 С.Ж.Асфендияров атындағы Қазақ ұлттық медицина университеті; 5 Қазақстан-Ресей медицина университеті

doi.org/10.37884/2-2024/26 Бет. 271-282 Қабылданды 28.04.2024 Жарияланды 29.06.2024

Аңдатпа

Бұл мақалада ферменттік индукцияланған кальций карбонатының тұнбасы әдісі яғни, EICP (Enzymatic Induced Calcite  precipitation) - ерітіндісінің  тозған топырақтың құрылымын нығайту. Ауыл шаруашылығында шөлейітті   зонадағы құмды  нығайту үшін пайдаланылды.Құмды дауылдар - әлемдегі ауыр  табиғи апаттарға жатады  және онымен  күресудің тиімді және экологиялық таза әдісін ұсынудың маңызы зор. Бұл биогеотехникалық әдіс-несепнәрдің гидролизденіп, уреаза ферментімен катализдену нәтижесінде кальций карбонатытұнбасының (CaCO3) түзілуі арқылы жасалынады. Ерітіндінің құрамы 1М несепнәрден, кальций хлоридінен0,78M(CaCl2) және 4г/л уреаза ферментінен тұрады.Осы аталған ерітіндімен  өңдеу нәтижесінде құмның  бөлімдерін  бір-бірімен байланыстыратын, кристалл  түзеді, яғни карбонаттың тұндырылуы барысында, топырақтың өткізгіштігін төмендете отырып, оның беріктік қасиетін қамтамасыз етеді. Алайда, бұл әдістің негізіндежасалған ерітіндінің жасауға қолданылатын уреаза ферментінің  көп мөлшерде қажеттілігіне байланысты, ауқымды қаржыны талап  етеді.  Тек ферменттің  өзі ерітінді дайындауға кететін шығынның   95%-дан астамын құрайды. Сондықтан, зерттеу жұмыстарын ары қарай жетілдіру үшін уреаза ферментін алмастыратын  яғни, уреаза ферментін түзетін  табиғи субстракт қажет.Шөптесін өсімдіктердің тұқымын және ферменттік өңдеу әдістері экологиялық үйлесімділігі болуы  шөлейттенуді азайтуға  тиімділігін көрсетті.Өңдеу нәтижесінде жел эрозиясы мен  жауын-шашынға да төзімділігі айтарлықтай дәрежеде  жақсартқанын көрсетті,  бұл шөлейттенудің алдын алудың тиімді әдісін  қамтамасыз етеді.

Бұл зерттеу жұмысына уреаза ферментін ауыстыратын  табиғи шикізат өнімі ретінде фермент майбұршақ – Соя-Glycine max (L.) Merrill  бөлініп алынды.Топырақты(Ақтау құмы) EICP ерітіндісімен өңдеу арқылы, олардың құрамындағы ферменттердің белсенділігін арттырып, карбонаттың тұндырылу  дәрежесінің жоғары болуына алып келеді. Сонымен қатар, топырақты ферменттік индукцияланған кальций карбонатының  ерітіндісімен өңдеу барысында түзілген ағын сулардан несепнәр мен кальций хлоридін түзіледі, бірақ  уреазалық  ферменттерді түзбейтіндігі анықталды. Фермент топырақ құрамындағы несепнәр мен кальций карбонатымен әрекеттесіп, карбонаттың тұндырылуын түзіп, топырақ бөлімдерінің бір-бірімен байланыстыру арқылы  кальций карбонатының кристаллын  түзеді. Түзілген кальций карбонатының кристаллы топырақ бөлімдерін нығайтып, оны борпылдақ күйінен қатты тығыздалған  күйге айналдырады.

Нығайтылған құм бағандары сканерлеуші электронды микроскоппен түсірілді.

Биогеотехника, топырақ, нығайтылу, биоцемент, EICP

01 Кіріспе

Мақаланың толық мәтіні оң жақ панельде PDF форматында жүктеу үшін қолжетімді.

02 Әдебиеттер тізімі

  1. 1. Han,Z.,Wang,T., Dong,Z., Hu, Y., Yao, Z..Chemical stabilization of mobile dunefields along a highway in the Taklimakan Desert of China.,- 2007,J Arid Environ Vol. 68, pp.260–270.https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2006.05.007
  2. 2. Acting locally cooperating regionally. Combating desertification in Central Asia//Published by: Deutsche Gesellschaft fürTechnische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH –German Technical Cooperation.- 2007, Vol.20.
  3. 3.Acсанова, M. A. (2015). Public policy and model of sustainable development in the Republic of Kazakhstan. Asian Social Science, 11(6), 237. https://doi.10.5539/ass.v11n6p237
  4. 4.Knorr,B,.Enzyme-induced carbonate precipitation for the mitigation of fugitive
  5. dust. Masters Thesis, Arizona State University, Tempe, AZ, USA, 2014.
  6. 5.Nemati, M,G.Voordouw. Modification of porous media permeability, using
  7. calcium carbonate produced enzymatically in situ, Enzyme Microb. Technol,-2003, Vol.33
  8. pp.635–642.https://doi.org/10.1016/S0141-0229(03)00191-1
  9. 6. Maleki,M,S, Ebrahimi F, Asadzadeh, M. EmamTabriziPerformance of microbial-induced carbonate precipitation on wind erosion control of sandy soilInt. J. Environ. Sci. Technol,-2016,Vol.13 pp. 937–944. http://dx.doi.org/10.1007/s13762-015-0921-z
  10. 7. Yasuhara,H.,Hayashi KM, Okamura. Evolution in mechanical and hydraulic
  11. properties of calcite-cemented sand mediated by biocatalyst, Geo-FrontiersAdvances, Geotechnical Engineering, -2011,pp.3984–3992.https://doi.org/10.1061/41165(397)407
  12. 8. Yasuhara,H.,Neupane D.K, Hayashi.M, Okamura. Experiments and predictions
  13. of physical properties of sand cemented by enzymatically-induced carbonate
  14. precipitation, Soils Found,-2012.Vol.52(3) pp.539–549. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2012.05.011
  15. 9.Neupane,D.,Yasuhara.H, Kinoshita.N, Putra,H. Distribution of grout material
  16. within 1-m sand column in insitu calcite precipitation technique, Soils Found,-2015, pp.1512–1518. https://doi.org/10.1016/j.sandf.2015.10.015
  17. 10. Choi,S.G, Chang.I, Lee.M, Lee. J.-H.; Han, J.-T.; Kwon, T.-H. Review on Geotechnical Engineering Properties of Sands Treatedby Microbially Induced Calcium Carbonate Precipitation (MICP) and Biopolymers. Constr. Build. Mater. 2020, 246, 118415. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118415
  18. 11.Almajed,A., Abbas,H., Arab,M., Alsabhan,A., Hamid,W., Al-Salloum,Y. Enzyme-Induced Carbonate Precipitation (EICP)-Based Methods for Ecofriendly Stabilization of Different Types of Natural Sands. J.Clean. Prod.-2020, P.274, 122627. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122627
  19. 12. Miftah, A., Tirkolaei,H.K., Bilsel,H. Bio-Precipitation of CaCO3for Soil Improvement: A Review. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng.2020, P.800, 012037 DOI 10.1088/1757-899X/800/1/012037
  20. 13. Almajed, A.A. Enzyme Induced Carbonate Precipitation (EICP) for Soil Improvement. Ph.D. Thesis, Arizona State University,Phoenix, AZ, USA, 2017.
  21. 14. Gupta,R., Kienzler,K., Martius,C., Mirzabaev,A., Oweis,T., dePauw,E., Qadir,M., Shideed,K., Sommer,R., Thomas,R., Sayre,K., Carli,C., Saparov,A., Bekenov,M., Sanginov,S., Nepesov,M., and Ikramov,R. Research prospectus: a vision for sustainable land management research in Central Asia. //Sustainable Agriculture in Central Asia and the Caucasus,-2009, P. 81.
  22. 15. Pratama,G.B, Yasuhara,H., Kinoshita,N., Putra,H. Application of Soybean Powder as Urease Enzyme Replacement on EICP Method for Soil Improvement Technique. IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci,2021, P.622. 012035 DOI: 10.1088/1755-1315/622/1/012035
  23. 16. Putra,H.,Yasuhara,H.,andKinoshita,N. "ApplicabilityofNaturalZeolitefor NH-Forms Removal in Enzyme-Mediated Calcite Precipitation Technique". -2017.Geosciences, 7(3),P.61.
  24. 17. Putra,H.,Yasuhara,H.,Kinoshita,N.,Neupane,D.,Lu,C.W. "EffectofMagnesium as Sustitute Material in Enzyme-Mediated Calcite Precipitation for Soil-Improvement Technique "Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, -2016."V.4, Article37.http://dx.doi.org/10.3389/fbioe.2016.00037
  25. 18. Putra,H., Yasuhara,H., Kinoshita andHirata, A.“Optimization of Enzyme-Mediated Calcite Precipitation as a Soil-Improvement Technique The Effect of Aragonite and Gypsum on the Mechanical Properties of Treated Sand.” Crystals 2017, 7(59)
  26. 19. Zhao,Z.,Hamdan,N.,Shen,L.,Nan,H.,Almajed,A.,Kavazanjian,E.,He,X."BiomimeticHydrogelComposites for Soil Stabilization and Contaminant Mitigation". Environmental Science & Technology, -2016. 50(22), 12401-12410.59

Дәйексөз келтіру сілтемелері

[1]2024. ДЕГРАДАЦИЯЛАНУ МЕН ШӨЛЕЙІТТЕНУДЕН ҚОРҒАУ ҮШІН ФЕРМЕНТТІК ИНДУКЦИЯЛАНҒАН КАЛЬЦИЙ КАРБОНАТЫНЫҢ ТҰНБАСЫ АРҚЫЛЫ ҚҰМ МЕН ТОЗҒАН ТОПЫРАҚТЫ НЫҒАЙТУ. Izdenister natigeler. 2 (102) (Jun. 2024), 271–282. DOI:https://doi.org/10.37884/2-2024/26.
(1)ДЕГРАДАЦИЯЛАНУ МЕН ШӨЛЕЙІТТЕНУДЕН ҚОРҒАУ ҮШІН ФЕРМЕНТТІК ИНДУКЦИЯЛАНҒАН КАЛЬЦИЙ КАРБОНАТЫНЫҢ ТҰНБАСЫ АРҚЫЛЫ ҚҰМ МЕН ТОЗҒАН ТОПЫРАҚТЫ НЫҒАЙТУ. Izdenister natigeler 2024, No. 2 (102), 271-282. https://doi.org/10.37884/2-2024/26.
ДЕГРАДАЦИЯЛАНУ МЕН ШӨЛЕЙІТТЕНУДЕН ҚОРҒАУ ҮШІН ФЕРМЕНТТІК ИНДУКЦИЯЛАНҒАН КАЛЬЦИЙ КАРБОНАТЫНЫҢ ТҰНБАСЫ АРҚЫЛЫ ҚҰМ МЕН ТОЗҒАН ТОПЫРАҚТЫ НЫҒАЙТУ. (2024). Izdenister Natigeler, 2 (102), 271-282. https://doi.org/10.37884/2-2024/26
ДЕГРАДАЦИЯЛАНУ МЕН ШӨЛЕЙІТТЕНУДЕН ҚОРҒАУ ҮШІН ФЕРМЕНТТІК ИНДУКЦИЯЛАНҒАН КАЛЬЦИЙ КАРБОНАТЫНЫҢ ТҰНБАСЫ АРҚЫЛЫ ҚҰМ МЕН ТОЗҒАН ТОПЫРАҚТЫ НЫҒАЙТУ. Izdenister natigeler, [S. l.], n. 2 (102), p. 271–282, 2024. DOI: 10.37884/2-2024/26. Disponível em: https://kazvetjournal.kaznaru.edu.kz/index.php/research/article/view/601. Acesso em: 15 sep. 2026.
“ДЕГРАДАЦИЯЛАНУ МЕН ШӨЛЕЙІТТЕНУДЕН ҚОРҒАУ ҮШІН ФЕРМЕНТТІК ИНДУКЦИЯЛАНҒАН КАЛЬЦИЙ КАРБОНАТЫНЫҢ ТҰНБАСЫ АРҚЫЛЫ ҚҰМ МЕН ТОЗҒАН ТОПЫРАҚТЫ НЫҒАЙТУ”. 2024. Izdenister Natigeler, no. 2 (102) (June): 271-82. https://doi.org/10.37884/2-2024/26.
“ДЕГРАДАЦИЯЛАНУ МЕН ШӨЛЕЙІТТЕНУДЕН ҚОРҒАУ ҮШІН ФЕРМЕНТТІК ИНДУКЦИЯЛАНҒАН КАЛЬЦИЙ КАРБОНАТЫНЫҢ ТҰНБАСЫ АРҚЫЛЫ ҚҰМ МЕН ТОЗҒАН ТОПЫРАҚТЫ НЫҒАЙТУ” (2024) Izdenister natigeler, (2 (102), pp. 271–282. doi:10.37884/2-2024/26.
[1]“ДЕГРАДАЦИЯЛАНУ МЕН ШӨЛЕЙІТТЕНУДЕН ҚОРҒАУ ҮШІН ФЕРМЕНТТІК ИНДУКЦИЯЛАНҒАН КАЛЬЦИЙ КАРБОНАТЫНЫҢ ТҰНБАСЫ АРҚЫЛЫ ҚҰМ МЕН ТОЗҒАН ТОПЫРАҚТЫ НЫҒАЙТУ”, Izdenister natigeler, no. 2 (102), pp. 271–282, Jun. 2024, doi: 10.37884/2-2024/26.
“ДЕГРАДАЦИЯЛАНУ МЕН ШӨЛЕЙІТТЕНУДЕН ҚОРҒАУ ҮШІН ФЕРМЕНТТІК ИНДУКЦИЯЛАНҒАН КАЛЬЦИЙ КАРБОНАТЫНЫҢ ТҰНБАСЫ АРҚЫЛЫ ҚҰМ МЕН ТОЗҒАН ТОПЫРАҚТЫ НЫҒАЙТУ”. Izdenister Natigeler, no. 2 (102), June 2024, pp. 271-82, https://doi.org/10.37884/2-2024/26.
“ДЕГРАДАЦИЯЛАНУ МЕН ШӨЛЕЙІТТЕНУДЕН ҚОРҒАУ ҮШІН ФЕРМЕНТТІК ИНДУКЦИЯЛАНҒАН КАЛЬЦИЙ КАРБОНАТЫНЫҢ ТҰНБАСЫ АРҚЫЛЫ ҚҰМ МЕН ТОЗҒАН ТОПЫРАҚТЫ НЫҒАЙТУ”. Izdenister natigeler, no. 2 (102) (June 29, 2024): 271–282. Accessed September 15, 2026. https://kazvetjournal.kaznaru.edu.kz/index.php/research/article/view/601.
1.ДЕГРАДАЦИЯЛАНУ МЕН ШӨЛЕЙІТТЕНУДЕН ҚОРҒАУ ҮШІН ФЕРМЕНТТІК ИНДУКЦИЯЛАНҒАН КАЛЬЦИЙ КАРБОНАТЫНЫҢ ТҰНБАСЫ АРҚЫЛЫ ҚҰМ МЕН ТОЗҒАН ТОПЫРАҚТЫ НЫҒАЙТУ. Izdenister natigeler [Internet]. 2024 Jun. 29 [cited 2026 Sep. 15];(2 (102):271-82. Available from: https://kazvetjournal.kaznaru.edu.kz/index.php/research/article/view/601
1.ДЕГРАДАЦИЯЛАНУ МЕН ШӨЛЕЙІТТЕНУДЕН ҚОРҒАУ ҮШІН ФЕРМЕНТТІК ИНДУКЦИЯЛАНҒАН КАЛЬЦИЙ КАРБОНАТЫНЫҢ ТҰНБАСЫ АРҚЫЛЫ ҚҰМ МЕН ТОЗҒАН ТОПЫРАҚТЫ НЫҒАЙТУ. Izdenister natigeler. 2024;(2 (102):271-282. doi:10.37884/2-2024/26