Diolch am ymweld â nature.com. Mae gan y fersiwn porwr rydych chi'n ei ddefnyddio gefnogaeth CSS gyfyngedig. I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod chi'n defnyddio'r fersiwn porwr diweddaraf (neu'n diffodd y modd cydnawsedd yn Internet Explorer). Yn ogystal, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, ni fydd y wefan hon yn cynnwys arddulliau na JavaScript.
Mae stormydd llwch yn peri bygythiad difrifol i lawer o wledydd ledled y byd oherwydd eu heffaith ddinistriol ar amaethyddiaeth, iechyd pobl, rhwydweithiau trafnidiaeth a seilwaith. O ganlyniad, ystyrir bod erydiad gwynt yn broblem fyd-eang. Un o'r dulliau sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd i atal erydiad gwynt yw defnyddio gwaddodiad carbonad a achosir gan ficrobau (MICP). Fodd bynnag, nid yw sgil-gynhyrchion MICP sy'n seiliedig ar ddiraddio wrea, fel amonia, yn ddelfrydol pan gânt eu cynhyrchu mewn symiau mawr. Mae'r astudiaeth hon yn cyflwyno dau fformiwleiddiad o facteria fformad calsiwm ar gyfer diraddio MICP heb gynhyrchu wrea ac yn cymharu eu perfformiad yn gynhwysfawr â dau fformiwleiddiad o facteria asetad calsiwm nad ydynt yn cynhyrchu amonia. Y bacteria a ystyrir yw Bacillus subtilis a Bacillus amyloliquefaciens. Yn gyntaf, penderfynwyd ar werthoedd optimeiddiedig y ffactorau sy'n rheoli ffurfio CaCO3. Yna cynhaliwyd profion twnnel gwynt ar samplau twyni tywod a gafodd eu trin â'r fformwleiddiadau optimeiddiedig, a mesurwyd ymwrthedd i erydiad gwynt, cyflymder trothwy stripio, a gwrthwynebiad i fomio tywod. Gwerthuswyd alomorffau calsiwm carbonad (CaCO3) gan ddefnyddio microsgopeg optegol, microsgopeg electron sganio (SEM), a dadansoddiad diffractiad pelydr-X. Perfformwleiddiadau seiliedig ar galsiwm fformad yn sylweddol well na fformwleiddiadau seiliedig ar asetat o ran ffurfio calsiwm carbonad. Yn ogystal, cynhyrchodd B. subtilis fwy o galsiwm carbonad na B. amyloliquefaciens. Dangosodd micrograffau SEM yn glir rwymo ac argraffu bacteria gweithredol ac anweithredol ar galsiwm carbonad a achosir gan waddodiad. Gostyngodd pob fformwleiddiad erydiad gwynt yn sylweddol.
Mae erydiad gwynt wedi cael ei gydnabod ers tro fel problem fawr sy'n wynebu rhanbarthau cras a lled-cras fel de-orllewin yr Unol Daleithiau, gorllewin Tsieina, Affrica Sahara, a llawer o'r Dwyrain Canol1. Mae glawiad isel mewn hinsoddau cras a hyper-cras wedi trawsnewid rhannau helaeth o'r rhanbarthau hyn yn anialwch, twyni tywod, a thiroedd heb eu trin. Mae erydiad gwynt parhaus yn peri bygythiadau amgylcheddol i seilwaith fel rhwydweithiau trafnidiaeth, tir amaethyddol, a thir diwydiannol, gan arwain at amodau byw gwael a chostau uchel datblygu trefol yn y rhanbarthau hyn2,3,4. Yn bwysig, nid yn unig y mae erydiad gwynt yn effeithio ar y lleoliad lle mae'n digwydd, ond mae hefyd yn achosi problemau iechyd ac economaidd mewn cymunedau anghysbell wrth iddo gludo gronynnau gan y gwynt i ardaloedd ymhell o'r ffynhonnell5,6.
Mae rheoli erydiad gwynt yn parhau i fod yn broblem fyd-eang. Defnyddir amrywiol ddulliau o sefydlogi pridd i reoli erydiad gwynt. Mae'r dulliau hyn yn cynnwys deunyddiau fel rhoi dŵr7, tomwellt olew8, biopolymerau5, gwaddodiad carbonad a achosir gan ficrobau (MICP)9,10,11,12 a gwaddodiad carbonad a achosir gan ensymau (EICP)1. Mae gwlychu pridd yn ddull safonol o atal llwch yn y maes. Fodd bynnag, mae ei anweddiad cyflym yn gwneud y dull hwn o effeithiolrwydd cyfyngedig mewn rhanbarthau cras a lled-cras1. Mae rhoi cyfansoddion tomwellt olew yn cynyddu cydlyniad tywod a ffrithiant rhyngronynnau. Mae eu priodwedd gydlynol yn rhwymo gronynnau tywod at ei gilydd; fodd bynnag, mae tomwellt olew hefyd yn peri problemau eraill; mae eu lliw tywyll yn cynyddu amsugno gwres ac yn arwain at farwolaeth planhigion a micro-organebau. Gall eu harogl a'u mygdarth achosi problemau anadlu, ac yn fwyaf nodedig, mae eu cost uchel yn rhwystr arall. Mae biopolymerau yn un o'r dulliau ecogyfeillgar a gynigiwyd yn ddiweddar ar gyfer lliniaru erydiad gwynt; cânt eu tynnu o ffynonellau naturiol fel planhigion, anifeiliaid a bacteria. Gwm xanthan, gwm guar, chitosan a gwm gellan yw'r biopolymerau a ddefnyddir amlaf mewn cymwysiadau peirianneg5. Fodd bynnag, gall biopolymerau hydawdd mewn dŵr golli cryfder a gollwng o'r pridd pan gânt eu hamlygu i ddŵr13,14. Dangoswyd bod EICP yn ddull effeithiol o atal llwch ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau gan gynnwys ffyrdd heb eu palmantu, pyllau gwastraff a safleoedd adeiladu. Er bod ei ganlyniadau'n galonogol, rhaid ystyried rhai anfanteision posibl, megis cost a diffyg safleoedd niwcleiadu (sy'n cyflymu ffurfio a gwaddod crisialau CaCO315,16).
Disgrifiwyd MICP gyntaf ddiwedd y 19eg ganrif gan Murray ac Irwin (1890) a Steinmann (1901) yn eu hastudiaeth o ddiraddio wrea gan ficro-organebau morol17. Mae MICP yn broses fiolegol naturiol sy'n cynnwys amrywiaeth o weithgareddau microbaidd a phrosesau cemegol lle mae calsiwm carbonad yn cael ei waddodi gan adwaith ïonau carbonad o fetabolion microbaidd ag ïonau calsiwm yn yr amgylchedd18,19. MICP sy'n cynnwys y cylch nitrogen sy'n diraddio wrea (MICP sy'n diraddio wrea) yw'r math mwyaf cyffredin o waddodiad carbonad a achosir gan ficrobau, lle mae wreas a gynhyrchir gan facteria yn cataleiddio hydrolysis wrea20,21,22,23,24,25,26,27 fel a ganlyn:
Yn MICP sy'n cynnwys cylchred carbon ocsideiddio halen organig (MICP heb fath diraddio wrea), mae bacteria heterotroffig yn defnyddio halwynau organig fel asetat, lactad, sitrad, swcsinat, ocsalat, malad a glyoxylat fel ffynonellau ynni i gynhyrchu mwynau carbonad28. Ym mhresenoldeb lactad calsiwm fel ffynhonnell carbon ac ïonau calsiwm, dangosir yr adwaith cemegol ar gyfer ffurfio calsiwm carbonad yn hafaliad (5).
Yn y broses MICP, mae celloedd bacteriol yn darparu safleoedd niwcleiadu sy'n arbennig o bwysig ar gyfer gwaddod calsiwm carbonad; mae wyneb celloedd y bacteria wedi'i wefru'n negyddol a gall weithredu fel amsugnwr ar gyfer cationau deuwerth fel ïonau calsiwm. Trwy amsugno ïonau calsiwm ar gelloedd bacteriol, pan fydd crynodiad yr ïonau carbonad yn ddigonol, mae cationau calsiwm ac anionau carbonad yn adweithio ac mae calsiwm carbonad yn cael ei waddodi ar wyneb y bacteria29,30. Gellir crynhoi'r broses fel a ganlyn31,32:
Gellir rhannu crisialau calsiwm carbonad biogynhyrchiedig yn dair math: calsit, vaterit, ac aragonit. Yn eu plith, calsit a vaterit yw'r alomorffau calsiwm carbonad mwyaf cyffredin a achosir gan facteria33,34. Calsit yw'r alomorff calsiwm carbonad mwyaf sefydlog yn thermodynamig35. Er bod vaterit wedi'i adrodd i fod yn fetastabil, mae'n trawsnewid yn y pen draw yn galsit36,37. Vaterit yw'r crisialau mwyaf dwys o'r rhain. Mae'n grisial hecsagonol sydd â gallu llenwi mandyllau gwell na chrisialau calsiwm carbonad eraill oherwydd ei faint mwy38. Gall MICP wedi'i ddiraddio gan wrea a MICP heb ei ddiraddio gan wrea arwain at waddodiad vaterit13,39,40,41.
Er bod MICP wedi dangos potensial addawol wrth sefydlogi priddoedd problemus a phriddoedd sy'n agored i erydiad gwynt42,43,44,45,46,47,48, un o sgil-gynhyrchion hydrolysis wrea yw amonia, a all achosi problemau iechyd ysgafn i ddifrifol yn dibynnu ar lefel yr amlygiad49. Mae'r sgil-effaith hon yn gwneud defnyddio'r dechnoleg benodol hon yn ddadleuol, yn enwedig pan fo angen trin ardaloedd mawr, fel ar gyfer atal llwch. Yn ogystal, mae arogl amonia yn annioddefol pan gynhelir y broses ar gyfraddau cymhwysiad uchel a chyfrolau mawr, a all effeithio ar ei chymhwysedd ymarferol. Er bod astudiaethau diweddar wedi dangos y gellir lleihau ïonau amoniwm trwy eu trosi'n gynhyrchion eraill fel struvite, nid yw'r dulliau hyn yn tynnu ïonau amoniwm yn llwyr50. Felly, mae angen archwilio atebion amgen o hyd nad ydynt yn cynhyrchu ïonau amoniwm. Gall defnyddio llwybrau diraddio nad ydynt yn wrea ar gyfer MICP ddarparu ateb posibl sydd wedi'i archwilio'n wael yng nghyd-destun lliniaru erydiad gwynt. Fattahi et al. ymchwiliodd i ddiraddio MICP heb wrea gan ddefnyddio asetad calsiwm a Bacillus megaterium41, tra bod Mohebbi et al. wedi defnyddio asetad calsiwm a Bacillus amyloliquefaciens9. Fodd bynnag, ni chymharwyd eu hastudiaeth â ffynonellau calsiwm eraill a bacteria heterotroffig a allai wella ymwrthedd i erydiad gwynt yn y pen draw. Mae yna hefyd ddiffyg llenyddiaeth sy'n cymharu llwybrau diraddio heb wrea â llwybrau diraddio wrea wrth liniaru erydiad gwynt.
Yn ogystal, mae'r rhan fwyaf o astudiaethau erydiad gwynt a rheoli llwch wedi'u cynnal ar samplau pridd ag arwynebau gwastad.1,51,52,53 Fodd bynnag, mae arwynebau gwastad yn llai cyffredin yn y byd natur na bryniau a phantiau. Dyma pam mai twyni tywod yw'r nodwedd dirwedd fwyaf cyffredin mewn rhanbarthau anialwch.
Er mwyn goresgyn y diffygion a grybwyllwyd uchod, nod yr astudiaeth hon oedd cyflwyno set newydd o asiantau bacteriol nad ydynt yn cynhyrchu amonia. At y diben hwn, ystyriwyd llwybrau MICP nad ydynt yn diraddio wrea. Ymchwiliwyd i effeithlonrwydd dau ffynhonnell calsiwm (fformat calsiwm a chalsiwm asetat). Hyd eithaf gwybodaeth yr awduron, nid ymchwiliwyd i waddodiad carbonad gan ddefnyddio dau gyfuniad o ffynhonnell calsiwm a bacteria (h.y. fformat calsiwm-Bacillus subtilis a fformat calsiwm-Bacillus amyloliquefaciens) mewn astudiaethau blaenorol. Roedd dewis y bacteria hyn yn seiliedig ar yr ensymau maen nhw'n eu cynhyrchu sy'n cataleiddio ocsideiddio fformat calsiwm a chalsiwm asetat i ffurfio gwaddodiad carbonad microbaidd. Cynlluniwyd astudiaeth arbrofol drylwyr i ddod o hyd i'r ffactorau gorau posibl megis pH, mathau o facteria a ffynonellau calsiwm a'u crynodiadau, cymhareb y bacteria i doddiant ffynhonnell calsiwm ac amser halltu. Yn olaf, ymchwiliwyd i effeithiolrwydd y set hon o asiantau bacteriol wrth atal erydiad gwynt trwy wlybaniaeth calsiwm carbonad trwy gynnal cyfres o brofion twnnel gwynt ar dwyni tywod i bennu maint erydiad gwynt, cyflymder torri i ffwrdd trothwy a gwrthwynebiad bomio gwynt y tywod, a pherfformiwyd mesuriadau treiddiomedr ac astudiaethau microstrwythurol (e.e. dadansoddiad diffractiad pelydr-X (XRD) a microsgopeg electron sganio (SEM)) hefyd.
Mae cynhyrchu calsiwm carbonad angen ïonau calsiwm ac ïonau carbonad. Gellir cael ïonau calsiwm o amrywiol ffynonellau calsiwm fel calsiwm clorid, calsiwm hydrocsid, a phowdr llaeth sgim54,55. Gellir cynhyrchu ïonau carbonad trwy amrywiol ddulliau microbaidd fel hydrolysis wrea ac ocsideiddio aerobig neu anaerobig mater organig56. Yn yr astudiaeth hon, cafwyd ïonau carbonad o adwaith ocsideiddio fformad ac asetad. Yn ogystal, defnyddiwyd halwynau calsiwm fformad ac asetad i gynhyrchu calsiwm carbonad pur, felly dim ond CO2 a H2O a gafwyd fel sgil-gynhyrchion. Yn y broses hon, dim ond un sylwedd sy'n gwasanaethu fel ffynhonnell calsiwm a ffynhonnell carbonad, ac ni chynhyrchir unrhyw amonia. Mae'r nodweddion hyn yn gwneud y dull cynhyrchu ffynhonnell calsiwm a charbonad yr ydym yn ei ystyried yn addawol iawn.
Dangosir yr adweithiau cyfatebol rhwng fformad calsiwm a chalsiwm asetad i ffurfio calsiwm carbonad yn y fformwlâu (7)-(14). Mae fformwlâu (7)-(11) yn dangos bod fformad calsiwm yn hydoddi mewn dŵr i ffurfio asid fformig neu fformad. Felly, mae'r toddiant yn ffynhonnell ïonau calsiwm a hydrocsid rhydd (fformwlâu 8 a 9). O ganlyniad i ocsideiddio asid fformig, mae'r atomau carbon mewn asid fformig yn cael eu trosi'n garbon deuocsid (fformwla 10). Yn y pen draw, ffurfir calsiwm carbonad (fformwlâu 11 a 12).
Yn yr un modd, mae calsiwm carbonad yn cael ei ffurfio o galsiwm asetat (hafaliadau 13–15), ac eithrio bod asid asetig neu asetat yn cael ei ffurfio yn lle asid fformig.
Heb bresenoldeb ensymau, ni ellir ocsideiddio asetad a fformad ar dymheredd ystafell. Mae FDH (fformad dehydrogenase) a CoA (coensym A) yn cataleiddio ocsideiddio fformad ac asetad i ffurfio carbon deuocsid, yn y drefn honno (Hafaliadau 16, 17) 57, 58, 59. Mae amrywiol facteria yn gallu cynhyrchu'r ensymau hyn, a defnyddiwyd bacteria heterotroffig, sef Bacillus subtilis (PTCC #1204 (Persian Type Culture Collection), a elwir hefyd yn NCIMB #13061 (International Collection of Bacteria, Yeast, Phage, Plasmids, Plant Seeds and Plant Cell Tissue Cultures)) a Bacillus amyloliquefaciens (PTCC #1732, NCIMB #12077), yn yr astudiaeth hon. Cafodd y bacteria hyn eu meithrin mewn cyfrwng yn cynnwys pepton cig (5 g/L) ac echdyniad cig (3 g/L), o'r enw cawl maetholion (NBR) (105443 Merck).
Felly, paratowyd pedwar fformiwleiddiad i ysgogi gwaddod calsiwm carbonad gan ddefnyddio dau ffynhonnell calsiwm a dau facteria: fformad calsiwm a Bacillus subtilis (FS), fformad calsiwm a Bacillus amyloliquefaciens (FA), asetad calsiwm a Bacillus subtilis (AS), ac asetad calsiwm a Bacillus amyloliquefaciens (AA).
Yn rhan gyntaf y dyluniad arbrofol, cynhaliwyd profion i benderfynu ar y cyfuniad gorau posibl a fyddai'n cyflawni'r cynhyrchiad calsiwm carbonad mwyaf posibl. Gan fod y samplau pridd yn cynnwys calsiwm carbonad, cynlluniwyd set o brofion gwerthuso rhagarweiniol i fesur yn gywir y CaCO3 a gynhyrchwyd gan y gwahanol gyfuniadau, a gwerthuswyd cymysgeddau o gyfrwng diwylliant a thoddiannau ffynhonnell calsiwm. Ar gyfer pob cyfuniad o ffynhonnell calsiwm a thoddiant bacteria a ddiffiniwyd uchod (FS, FA, AS, ac AA), deilliodd ffactorau optimeiddio (crynodiad ffynhonnell calsiwm, amser halltu, crynodiad toddiant bacteria a fesurwyd gan ddwysedd optegol y toddiant (OD), cymhareb ffynhonnell calsiwm i doddiant bacteria, a pH) a'u defnyddio yn y profion twnnel gwynt trin twyni tywod a ddisgrifir yn yr adrannau canlynol.
Ar gyfer pob cyfuniad, cynhaliwyd 150 o arbrofion i astudio effaith gwlybaniaeth CaCO3 a gwerthuso amrywiol ffactorau, sef crynodiad ffynhonnell calsiwm, amser halltu, gwerth OD bacteriol, cymhareb ffynhonnell calsiwm i doddiant bacteriol a pH yn ystod ocsideiddio aerobig mater organig (Tabl 1). Dewiswyd yr ystod pH ar gyfer y broses optimeiddiedig yn seiliedig ar gromliniau twf Bacillus subtilis a Bacillus amyloliquefaciens er mwyn cael twf cyflymach. Eglurir hyn yn fanylach yn yr adran Canlyniadau.
Defnyddiwyd y camau canlynol i baratoi'r samplau ar gyfer y cyfnod optimeiddio. Paratowyd y toddiant MICP yn gyntaf trwy addasu pH cychwynnol y cyfrwng diwylliant ac yna ei awtoclafio ar 121 °C am 15 munud. Yna cafodd y straen ei frechu mewn llif aer laminar a'i gynnal mewn deorydd ysgwyd ar 30 °C a 180 rpm. Unwaith y cyrhaeddodd OD y bacteria'r lefel a ddymunir, cafodd ei gymysgu â'r toddiant ffynhonnell calsiwm yn y gyfran a ddymunir (Ffigur 1a). Caniatawyd i'r toddiant MICP adweithio a chaledu mewn deorydd ysgwyd ar 220 rpm a 30 °C am amser a gyrhaeddodd y gwerth targed. Gwahanwyd y CaCO3 a waddodwyd ar ôl allgyrchu ar 6000 g am 5 munud ac yna ei sychu ar 40 °C i baratoi'r samplau ar gyfer y prawf calsimedr (Ffigur 1b). Yna mesurwyd gwaddodiad CaCO3 gan ddefnyddio calsimedr Bernard, lle mae powdr CaCO3 yn adweithio ag 1.0 N HCl (ASTM-D4373-02) i gynhyrchu CO2, ac mae cyfaint y nwy hwn yn fesur o'r cynnwys CaCO3 (Ffigur 1c). I drosi cyfaint CO2 i gynnwys CaCO3, cynhyrchwyd cromlin calibradu trwy olchi powdr CaCO3 pur gydag 1 N HCl a'i blotio yn erbyn y CO2 a ddatblygwyd. Ymchwiliwyd i forffoleg a phurdeb y powdr CaCO3 a waddodwyd gan ddefnyddio delweddu SEM a dadansoddiad XRD. Defnyddiwyd microsgop optegol gyda chwyddiad o 1000 i astudio ffurfiant calsiwm carbonad o amgylch y bacteria, cyfnod y calsiwm carbonad a ffurfiwyd, a gweithgaredd y bacteria.
Mae Basn Dejegh yn rhanbarth adnabyddus sydd wedi'i erydu'n fawr yn Nhalaith Fars yn ne-orllewin Iran, a chasglodd yr ymchwilwyr samplau pridd a erydwyd gan y gwynt o'r ardal. Cymerwyd y samplau o wyneb y pridd ar gyfer yr astudiaeth. Dangosodd profion dangosydd ar y samplau pridd fod y pridd yn bridd tywodlyd wedi'i ddidoli'n wael gyda silt ac wedi'i ddosbarthu fel SP-SM yn ôl y System Dosbarthu Pridd Unedig (USC) (Ffigur 2a). Dangosodd dadansoddiad XRD fod pridd Dejegh yn cynnwys calsit a chwarts yn bennaf (Ffigur 2b). Yn ogystal, dangosodd dadansoddiad EDX fod elfennau eraill fel Al, K, a Fe hefyd yn bresennol mewn cyfrannau llai.
I baratoi twyni'r labordy ar gyfer profion erydiad gwynt, cafodd y pridd ei falu o uchder o 170 mm trwy dwndis 10 mm mewn diamedr i arwyneb cadarn, gan arwain at dwyn nodweddiadol o 60 mm o uchder a 210 mm mewn diamedr. Yn naturiol, mae'r twyni tywod â'r dwysedd isaf yn cael eu ffurfio gan brosesau aeolaidd. Yn yr un modd, y sampl a baratowyd gan ddefnyddio'r weithdrefn uchod oedd â'r dwysedd cymharol isaf, γ = 14.14 kN/m³, gan ffurfio côn tywod a ddyddodwyd ar arwyneb llorweddol gydag ongl gorffwys o tua 29.7°.
Chwistrellwyd yr hydoddiant MICP gorau posibl a gafwyd yn yr adran flaenorol ar lethr y twyni ar gyfraddau rhoi o 1, 2 a 3 lm-2 ac yna storiwyd y samplau mewn deorydd ar 30 °C (Ffig. 3) am 9 diwrnod (h.y. yr amser halltu gorau posibl) ac yna eu tynnu allan ar gyfer profi twnnel gwynt.
Ar gyfer pob triniaeth, paratowyd pedwar sbesimen, un ar gyfer mesur cynnwys calsiwm carbonad a chryfder arwyneb gan ddefnyddio treiddiadmedr, a defnyddiwyd y tri sbesimen sy'n weddill ar gyfer profion erydiad ar dri chyflymder gwahanol. Yn y profion twnnel gwynt, penderfynwyd faint yr erydiad ar wahanol gyflymderau gwynt, ac yna penderfynwyd cyflymder torri i ffwrdd y trothwy ar gyfer pob sbesimen triniaeth gan ddefnyddio plot o faint yr erydiad yn erbyn cyflymder y gwynt. Yn ogystal â'r profion erydiad gwynt, cafodd y sbesimenau a gafodd eu trin eu bomio â thywod (h.y., arbrofion neidio). Paratowyd dau sbesimen ychwanegol at y diben hwn ar gyfraddau cymhwyso o 2 a 3 L m−2. Parhaodd y prawf bomio tywod am 15 munud gyda fflwcs o 120 gm−1, sydd o fewn yr ystod o werthoedd a ddewiswyd mewn astudiaethau blaenorol60,61,62. Roedd y pellter llorweddol rhwng y ffroenell sgraffiniol a sylfaen y twyn yn 800 mm, wedi'i leoli 100 mm uwchben gwaelod y twnnel. Gosodwyd y safle hwn fel bod bron pob gronyn tywod neidio yn disgyn ar y twyn.
Cynhaliwyd prawf y twnnel gwynt mewn twnnel gwynt agored gyda hyd o 8 m, lled o 0.4 m ac uchder o 1 m (Ffigur 4a). Mae'r twnnel gwynt wedi'i wneud o ddalennau dur galfanedig a gall gynhyrchu cyflymder gwynt o hyd at 25 m/s. Yn ogystal, defnyddir trawsnewidydd amledd i addasu amledd y gefnogwr a chynyddu'r amledd yn raddol i gael y cyflymder gwynt targed. Mae Ffigur 4b yn dangos y diagram sgematig o'r twyni tywod a erydwyd gan y gwynt a phroffil cyflymder y gwynt a fesurwyd yn y twnnel gwynt.
Yn olaf, i gymharu canlyniadau'r fformiwleiddiad MICP an-wrealytig a gynigiwyd yn yr astudiaeth hon â chanlyniadau'r prawf rheoli MICP wrealytig, paratowyd samplau twyni hefyd a'u trin â thoddiant biolegol yn cynnwys wrea, calsiwm clorid a Sporosarcina pasteurii (gan fod gan Sporosarcina pasteurii allu sylweddol i gynhyrchu wreas63). Roedd dwysedd optegol y toddiant bacteriol yn 1.5, ac roedd crynodiadau wrea a chalsiwm clorid yn 1 M (wedi'u dewis yn seiliedig ar y gwerthoedd a argymhellwyd mewn astudiaethau blaenorol36,64,65). Roedd y cyfrwng diwylliant yn cynnwys cawl maetholion (8 g/L) ac wrea (20 g/L). Chwistrellwyd y toddiant bacteriol ar wyneb y twyni a'i adael am 24 awr i bacteria ymlynu. Ar ôl 24 awr o ymlyniad, chwistrellwyd toddiant smentio (calsiwm clorid ac wrea). Cyfeirir at y prawf rheoli MICP wrealytig o hyn ymlaen fel UMC. Cafwyd cynnwys calsiwm carbonad samplau pridd a gafodd eu trin yn wrealytig a heb eu trin yn wrealytig trwy olchi yn ôl y weithdrefn a gynigiwyd gan Choi et al.66
Mae Ffigur 5 yn dangos cromliniau twf Bacillus amyloliquefaciens a Bacillus subtilis yn y cyfrwng diwylliant (hydoddiant maetholion) gydag ystod pH gychwynnol o 5 i 10. Fel y dangosir yn y ffigur, tyfodd Bacillus amyloliquefaciens a Bacillus subtilis yn gyflymach ar pH 6-8 a 7-9, yn y drefn honno. Felly, mabwysiadwyd yr ystod pH hon yn y cam optimeiddio.
Cromliniau twf (a) Bacillus amyloliquefaciens a (b) Bacillus subtilis ar wahanol werthoedd pH cychwynnol y cyfrwng maetholion.
Mae Ffigur 6 yn dangos faint o garbon deuocsid a gynhyrchwyd yn y mesurydd calch Bernard, sy'n cynrychioli calsiwm carbonad gwaddodedig (CaCO3). Gan fod un ffactor wedi'i osod ym mhob cyfuniad a bod y ffactorau eraill wedi'u hamrywio, mae pob pwynt ar y graffiau hyn yn cyfateb i'r gyfaint mwyaf o garbon deuocsid yn y set honno o arbrofion. Fel y dangosir yn y ffigur, wrth i grynodiad y ffynhonnell calsiwm gynyddu, cynyddodd cynhyrchiad calsiwm carbonad. Felly, mae crynodiad y ffynhonnell galsiwm yn effeithio'n uniongyrchol ar gynhyrchu calsiwm carbonad. Gan fod y ffynhonnell galsiwm a'r ffynhonnell garbon yr un peth (h.y., fformad calsiwm a chalsiwm asetat), po fwyaf o ïonau calsiwm a ryddheir, y mwyaf o galsiwm carbonad a ffurfir (Ffigur 6a). Yn y fformwleiddiadau AS ac AA, parhaodd cynhyrchiad calsiwm carbonad i gynyddu wrth i amser halltu gynyddu nes bod faint o waddod bron yn ddigyfnewid ar ôl 9 diwrnod. Yn y fformwleiddiad FA, gostyngodd cyfradd ffurfio calsiwm carbonad pan oedd yr amser halltu yn fwy na 6 diwrnod. O'i gymharu â fformwleiddiadau eraill, dangosodd y fformwleiddiad FS gyfradd ffurfio calsiwm carbonad gymharol isel ar ôl 3 diwrnod (Ffigur 6b). Yn y fformwleiddiadau FA ac FS, cafwyd 70% ac 87% o gyfanswm y cynhyrchiad calsiwm carbonad ar ôl tridiau, tra yn y fformwleiddiadau AA ac AS, dim ond tua 46% a 45% oedd y gyfran hon, yn y drefn honno. Mae hyn yn dangos bod gan y fformwleiddiad sy'n seiliedig ar asid fformig gyfradd ffurfio CaCO3 uwch yn y cam cychwynnol o'i gymharu â'r fformwleiddiad sy'n seiliedig ar asetat. Fodd bynnag, mae'r gyfradd ffurfio yn arafu wrth i'r amser halltu gynyddu. Gellir dod i'r casgliad o Ffigur 6c, hyd yn oed ar grynodiadau bacteriol uwchlaw OD1, nad oes unrhyw gyfraniad sylweddol at ffurfio calsiwm carbonad.
Newid yng nghyfaint CO2 (a'r cynnwys CaCO3 cyfatebol) a fesurwyd gan galsimedr Bernard fel swyddogaeth o (a) crynodiad ffynhonnell calsiwm, (b) amser caledu, (c) OD, (d) pH cychwynnol, (e) cymhareb ffynhonnell calsiwm i doddiant bacteriol (ar gyfer pob fformiwleiddiad); a (f) uchafswm swm y calsiwm carbonad a gynhyrchwyd ar gyfer pob cyfuniad o ffynhonnell calsiwm a bacteria.
O ran effaith pH cychwynnol y cyfrwng, mae Ffigur 6d yn dangos, ar gyfer FA ac FS, fod cynhyrchiad CaCO3 wedi cyrraedd gwerth uchaf ar pH 7. Mae'r arsylwad hwn yn gyson ag astudiaethau blaenorol bod ensymau FDH yn fwyaf sefydlog ar pH 7-6.7. Fodd bynnag, ar gyfer AA ac AS, cynyddodd y gwaddodiad CaCO3 pan oedd y pH yn fwy na 7. Dangosodd astudiaethau blaenorol hefyd mai'r ystod pH orau ar gyfer gweithgaredd ensymau CoA yw rhwng 8 a 9.2-6.8. O ystyried mai'r ystodau pH gorau ar gyfer gweithgaredd ensymau CoA a thwf B. amyloliquefaciens yw (8-9.2) a (6-8), yn y drefn honno (Ffigur 5a), disgwylir i'r pH gorau ar gyfer fformiwleiddiad AA fod yn 8, a bod y ddau ystod pH yn gorgyffwrdd. Cadarnhawyd y ffaith hon gan arbrofion, fel y dangosir yn Ffigur 6d. Gan fod y pH gorau posibl ar gyfer twf B. subtilis yn 7-9 (Ffigur 5b) a'r pH gorau posibl ar gyfer gweithgaredd ensym CoA yn 8-9.2, disgwylir i'r cynnyrch gwaddod CaCO3 mwyaf fod yn yr ystod pH o 8-9, a gadarnheir gan Ffigur 6d (h.y., y pH gwaddod gorau posibl yw 9). Mae'r canlyniadau a ddangosir yn Ffigur 6e yn dangos mai'r gymhareb orau o doddiant ffynhonnell calsiwm i doddiant bacteriol yw 1 ar gyfer toddiannau asetat a fformad. I gymharu, gwerthuswyd perfformiad gwahanol fformwleiddiadau (h.y., AA, AS, FA, ac FS) yn seiliedig ar y cynhyrchiad CaCO3 mwyaf posibl o dan wahanol amodau (h.y., crynodiad ffynhonnell calsiwm, amser halltu, OD, cymhareb ffynhonnell calsiwm i doddiant bacteriol, a pH cychwynnol). Ymhlith y fformwleiddiadau a astudiwyd, fformwleiddiad FS oedd â'r cynhyrchiad CaCO3 uchaf, a oedd tua thair gwaith yn fwy na fformwleiddiad AA (Ffigur 6f). Cynhaliwyd pedwar arbrawf rheoli di-facteria ar gyfer y ddwy ffynhonnell calsiwm ac ni welwyd unrhyw wlybaniaeth CaCO3 ar ôl 30 diwrnod.
Dangosodd y delweddau microsgopeg optegol o'r holl fformwleiddiadau mai faterit oedd y prif gam lle ffurfiwyd calsiwm carbonad (Ffigur 7). Roedd y crisialau faterit yn sfferig o ran siâp69,70,71. Canfuwyd bod calsiwm carbonad yn gwaddodi ar y celloedd bacteriol oherwydd bod wyneb y celloedd bacteriol wedi'i wefru'n negyddol a gallai weithredu fel amsugnwr ar gyfer cationau deuwerth. Gan gymryd fformiwleiddiad FS fel enghraifft yn yr astudiaeth hon, ar ôl 24 awr, dechreuodd calsiwm carbonad ffurfio ar rai celloedd bacteriol (Ffigur 7a), ac ar ôl 48 awr, cynyddodd nifer y celloedd bacteriol wedi'u gorchuddio â chalsiwm carbonad yn sylweddol. Yn ogystal, fel y dangosir yn Ffigur 7b, gellid canfod gronynnau faterit hefyd. Yn olaf, ar ôl 72 awr, roedd yn ymddangos bod nifer fawr o facteria wedi'u rhwymo gan y crisialau faterit, a chynyddodd nifer y gronynnau faterit yn sylweddol (Ffigur 7c).
Sylwadau microsgopeg optegol o wlybaniaeth CaCO3 mewn cyfansoddiadau FS dros amser: (a) 24, (b) 48 a (c) 72 awr.
I ymchwilio ymhellach i forffoleg y cyfnod gwaddodol, perfformiwyd dadansoddiadau diffractiad pelydr-X (XRD) a SEM o'r powdrau. Cadarnhaodd y sbectrwm XRD (Ffig. 8a) a'r micrograffau SEM (Ffig. 8b, c) bresenoldeb crisialau vaterit, gan fod ganddynt siâp tebyg i letys a gwelwyd cyfatebiaeth rhwng copaon y vaterit a chopaon y gwaddodol.
(a) Cymhariaeth o sbectrwm diffractiad pelydr-X o CaCO3 a vaterit wedi'i ffurfio. Micrograffau SEM o vaterit ar chwyddiad (b) 1 kHz a (c) 5.27 kHz, yn y drefn honno.
Dangosir canlyniadau'r profion twnnel gwynt yn Ffigur 9a, b. Gellir gweld o Ffigur 9a fod cyflymder erydiad trothwy (TDV) y tywod heb ei drin tua 4.32 m/s. Ar gyfradd gymhwyso o 1 l/m² (Ffigur 9a), mae llethrau llinellau cyfradd colli pridd ar gyfer ffracsiynau FA, FS, AA ac UMC tua'r un fath ag ar gyfer y twyn heb ei drin. Mae hyn yn dangos bod y driniaeth ar y gyfradd gymhwyso hon yn aneffeithiol a chyn gynted ag y mae cyflymder y gwynt yn fwy na'r TDV, mae'r gramen bridd tenau yn diflannu ac mae cyfradd erydiad y twyn yr un fath ag ar gyfer y twyn heb ei drin. Mae llethr erydiad ffracsiwn AS hefyd yn is nag erydiad y ffracsiynau eraill gydag abscisas is (h.y. TDV) (Ffigur 9a). Mae'r saethau yn Ffigur 9b yn dangos, ar y cyflymder gwynt uchaf o 25 m/s, na ddigwyddodd unrhyw erydiad yn y twyni wedi'u trin ar gyfraddau cymhwyso o 2 a 3 l/m². Mewn geiriau eraill, ar gyfer FS, FA, AS ac UMC, roedd y twyni'n fwy gwrthsefyll erydiad gwynt a achosir gan ddyddodiad CaCO³ ar gyfraddau rhoi o 2 a 3 l/m² nag ar y cyflymder gwynt uchaf (h.y. 25 m/s). Felly, y gwerth TDV o 25 m/s a gafwyd yn y profion hyn yw'r terfyn isaf ar gyfer y cyfraddau rhoi a ddangosir yn Ffigur 9b, ac eithrio achos AA, lle mae'r TDV bron yn hafal i gyflymder twnnel gwynt uchaf.
Prawf erydiad gwynt (a) Colli pwysau yn erbyn cyflymder y gwynt (cyfradd rhoi 1 l/m2), (b) Cyflymder rhwygo trothwy yn erbyn cyfradd rhoi a fformiwleiddio (CA ar gyfer asetat calsiwm, CF ar gyfer fformiwleiddiad calsiwm).
Mae Ffigur 10 yn dangos erydiad arwyneb twyni tywod a gafodd eu trin â gwahanol fformwleiddiadau a chyfraddau cymhwyso ar ôl y prawf bomio tywod a dangosir y canlyniadau meintiol yn Ffigur 11. Ni ddangosir yr achos heb ei drin oherwydd na ddangosodd unrhyw wrthwynebiad ac fe'i herydwyd yn llwyr (colled màs gyfanswm) yn ystod y prawf bomio tywod. Mae'n amlwg o Ffigur 11 bod y sampl a gafodd ei drin â biogyfansoddi AA wedi colli 83.5% o'i bwysau ar y gyfradd gymhwyso o 2 l/m2 tra bod yr holl samplau eraill wedi dangos llai na 30% o erydiad yn ystod y broses bomio tywod. Pan gynyddwyd y gyfradd gymhwyso i 3 l/m2, collodd yr holl samplau a gafodd eu trin lai na 25% o'u pwysau. Ar y ddau gyfradd gymhwyso, dangosodd y cyfansoddyn FS yr ymwrthedd gorau i fomio tywod. Gellir priodoli'r ymwrthedd bomio uchaf ac isaf yn y samplau a gafodd eu trin ag FS ac AA i'w gwlybaniaeth CaCO3 uchaf ac isaf (Ffigur 6f).
Canlyniadau bomio twyni tywod o wahanol gyfansoddiadau ar gyfraddau llif o 2 a 3 l/m2 (mae'r saethau'n dangos cyfeiriad y gwynt, mae croesau'n dangos cyfeiriad y gwynt yn berpendicwlar i blân y llun).
Fel y dangosir yn Ffigur 12, cynyddodd cynnwys calsiwm carbonad yr holl fformwlâu wrth i'r gyfradd gymhwyso gynyddu o 1 L/m² i 3 L/m². Yn ogystal, ar bob cyfradd gymhwyso, y fformiwla gyda'r cynnwys calsiwm carbonad uchaf oedd FS, ac yna FA ac UMC. Mae hyn yn awgrymu y gallai fod gan y fformwlâu hyn wrthwynebiad arwyneb uwch.
Mae Ffigur 13a yn dangos y newid yng ngwrthiant arwyneb samplau pridd heb eu trin, rheoli a thrin a fesurwyd gan brawf permemedr. O'r ffigur hwn, mae'n amlwg bod gwrthiant arwyneb fformwleiddiadau UMC, AS, FA ac FS wedi cynyddu'n sylweddol gyda'r cynnydd yn y gyfradd gymhwyso. Fodd bynnag, roedd y cynnydd yng nghryfder yr arwyneb yn gymharol fach mewn fformwleiddiad AA. Fel y dangosir yn y ffigur, mae gan fformwleiddiadau FA ac FS o MICP heb ei ddiraddio gan wrea athreiddedd arwyneb gwell o'i gymharu â MICP wedi'i ddiraddio gan wrea. Mae Ffigur 13b yn dangos y newid yn y TDV gydag ymwrthedd arwyneb pridd. O'r ffigur hwn, mae'n amlwg, ar gyfer twyni tywod â gwrthiant arwyneb sy'n fwy na 100 kPa, y bydd y cyflymder stripio trothwy yn fwy na 25 m/s. Gan y gellir mesur ymwrthedd arwyneb in situ yn hawdd gan brawf permemedr, gall y wybodaeth hon helpu i amcangyfrif TDV yn absenoldeb profion twnnel gwynt, a thrwy hynny wasanaethu fel dangosydd rheoli ansawdd ar gyfer cymwysiadau maes.
Dangosir y canlyniadau SEM yn Ffigur 14. Mae Ffigurau 14a-b yn dangos gronynnau chwyddedig y sampl pridd heb ei drin, sy'n dangos yn glir ei fod yn gydlynol ac nad oes ganddo fondio na smentio naturiol. Mae Ffigur 14c yn dangos y micrograff SEM o'r sampl rheoli a gafodd ei drin â MICP wedi'i ddiraddio gan wrea. Mae'r ddelwedd hon yn dangos presenoldeb gwaddodion CaCO3 fel polymorffau calsit. Fel y dangosir yn Ffigurau 14d-o, mae'r CaCO3 a waddodwyd yn rhwymo'r gronynnau at ei gilydd; gellir adnabod crisialau vaterit sfferig hefyd yn y micrograffau SEM. Mae canlyniadau'r astudiaeth hon ac astudiaethau blaenorol yn dangos y gall y bondiau CaCO3 a ffurfiwyd fel polymorffau vaterit hefyd ddarparu cryfder mecanyddol rhesymol; mae ein canlyniadau'n dangos bod y gwrthiant arwyneb yn cynyddu i 350 kPa a bod y cyflymder gwahanu trothwy yn cynyddu o 4.32 i fwy na 25 m/s. Mae'r canlyniad hwn yn gyson â chanlyniadau astudiaethau blaenorol bod matrics CaCO3 wedi'i waddodi gan MICP yn faterit, sydd â chryfder mecanyddol rhesymol a gwrthwynebiad i erydiad gwynt13,40 a gall gynnal gwrthwynebiad rhesymol i erydiad gwynt hyd yn oed ar ôl 180 diwrnod o fod yn agored i amodau amgylcheddol maes13.
(a, b) Micrograffau SEM o bridd heb ei drin, (c) rheolaeth diraddio wrea MICP, (df) samplau wedi'u trin ag AA, (gi) samplau wedi'u trin ag AS, (jl) samplau wedi'u trin ag FA, a (mo) samplau wedi'u trin ag FS ar gyfradd gymhwysiad o 3 L/m2 ar chwyddiadau gwahanol.
Mae Ffigur 14d-f yn dangos, ar ôl triniaeth gyda chyfansoddion AA, fod calsiwm carbonad wedi gwaddodi ar yr wyneb a rhwng y gronynnau tywod, tra bod rhai gronynnau tywod heb eu gorchuddio hefyd wedi'u gweld. Ar gyfer cydrannau AS, er na chynyddodd faint o CaCO3 a ffurfiwyd yn sylweddol (Ffig. 6f), cynyddodd faint o gysylltiadau rhwng gronynnau tywod a achosir gan CaCO3 yn sylweddol o'i gymharu â chyfansoddion AA (Ffig. 14g-i).
O Ffigurau 14j-l a 14m-o mae'n amlwg bod defnyddio fformad calsiwm fel ffynhonnell calsiwm yn arwain at gynnydd pellach mewn dyodiad CaCO3 o'i gymharu â'r cyfansoddyn AS, sy'n gyson â mesuriadau'r mesurydd calsiwm yn Ffigur 6f. Ymddengys bod y CaCO3 ychwanegol hwn wedi'i ddyddodi'n bennaf ar y gronynnau tywod ac nid yw o reidrwydd yn gwella ansawdd y cyswllt. Mae hyn yn cadarnhau'r ymddygiad a welwyd yn flaenorol: er gwaethaf y gwahaniaethau yn faint o ddyodiad CaCO3 (Ffigur 6f), nid yw'r tri fformiwleiddiad (AS, FA ac FS) yn wahanol yn sylweddol o ran perfformiad gwrth-eolaidd (gwynt) (Ffigur 11) a gwrthiant arwyneb (Ffigur 13a).
Er mwyn gweld y celloedd bacteriol wedi'u gorchuddio â CaCO3 a'r ôl-tro bacteriol ar y crisialau a waddodwyd yn well, cymerwyd micrograffau SEM chwyddedig iawn a dangosir y canlyniadau yn Ffigur 15. Fel y dangosir, mae calsiwm carbonad yn gwaddodi ar y celloedd bacteriol ac yn darparu'r niwclysau sydd eu hangen ar gyfer y gwaddodiad yno. Mae'r ffigur hefyd yn darlunio'r cysylltiadau gweithredol ac anweithredol a achosir gan CaCO3. Gellir dod i'r casgliad nad yw unrhyw gynnydd mewn cysylltiadau anweithredol o reidrwydd yn arwain at welliant pellach mewn ymddygiad mecanyddol. Felly, nid yw cynyddu gwaddodiad CaCO3 o reidrwydd yn arwain at gryfder mecanyddol uwch ac mae'r patrwm gwaddodiad yn chwarae rhan bwysig. Astudiwyd y pwynt hwn hefyd yng ngweithiau Terzis a Laloui72 a Soghi ac Al-Kabani45,73. I archwilio ymhellach y berthynas rhwng patrwm gwaddodiad a chryfder mecanyddol, argymhellir astudiaethau MICP gan ddefnyddio delweddu µCT, sydd y tu hwnt i gwmpas yr astudiaeth hon (h.y., cyflwyno gwahanol gyfuniadau o ffynhonnell calsiwm a bacteria ar gyfer MICP heb amonia).
Fe wnaeth CaCO3 ysgogi bondiau gweithredol ac anweithredol mewn samplau a gafodd eu trin â (a) cyfansoddiad AS a (b) cyfansoddiad FS a gadael ôl celloedd bacteriol ar y gwaddod.
Fel y dangosir yn Ffigurau 14j-o a 15b, mae ffilm CaCO3 (yn ôl dadansoddiad EDX, canran cyfansoddiad pob elfen yn y ffilm yw carbon 11%, ocsigen 46.62% a chalsiwm 42.39%, sy'n agos iawn at ganran y CaCO3 yn Ffigur 16). Mae'r ffilm hon yn gorchuddio'r crisialau vaterit a'r gronynnau pridd, gan helpu i gynnal cyfanrwydd y system pridd-gwaddod. Dim ond yn y samplau a gafodd eu trin â'r fformiwleiddiad wedi'i seilio ar fformad y gwelwyd presenoldeb y ffilm hon.
Mae Tabl 2 yn cymharu cryfder yr wyneb, cyflymder datgysylltu trothwy, a chynnwys CaCO3 bio-anwythol priddoedd a gafodd eu trin â llwybrau MICP sy'n diraddio wrea a llwybrau MICP nad ydynt yn diraddio wrea mewn astudiaethau blaenorol a'r astudiaeth hon. Mae astudiaethau ar wrthwynebiad erydiad gwynt samplau twyni wedi'u trin â MICP yn gyfyngedig. Ymchwiliodd Meng et al. i wrthwynebiad erydiad gwynt samplau twyni sy'n diraddio wrea wedi'u trin â MICP gan ddefnyddio chwythwr dail,13 tra yn yr astudiaeth hon, profwyd samplau twyni nad ydynt yn diraddio wrea (yn ogystal â rheolyddion sy'n diraddio wrea) mewn twnnel gwynt a'u trin â phedair cyfuniad gwahanol o facteria a sylweddau.
Fel y gwelir, mae rhai astudiaethau blaenorol wedi ystyried cyfraddau cymhwyso uchel sy'n fwy na 4 L/m213,41,74. Mae'n werth nodi efallai na fydd cyfraddau cymhwyso uchel yn hawdd eu cymhwyso yn y maes o safbwynt economaidd oherwydd y costau sy'n gysylltiedig â chyflenwad dŵr, cludiant a chymhwyso cyfeintiau mawr o ddŵr. Cyflawnodd cyfraddau cymhwyso is fel 1.62-2 L/m2 gryfderau arwyneb eithaf da hyd at 190 kPa a TDV sy'n fwy na 25 m/s. Yn yr astudiaeth bresennol, cyflawnodd twyni a gafodd eu trin â MICP yn seiliedig ar fformad heb ddiraddio wrea gryfderau arwyneb uchel a oedd yn gymharol â'r rhai a gafwyd gyda'r llwybr diraddio wrea yn yr un ystod o gyfraddau cymhwyso (h.y., roedd samplau a gafodd eu trin â MICP yn seiliedig ar fformad heb ddiraddio wrea hefyd yn gallu cyflawni'r un ystod o werthoedd cryfder arwyneb ag a adroddwyd gan Meng et al., 13, Ffigur 13a) ar gyfraddau cymhwyso uwch. Gellir gweld hefyd, ar gyfradd gymhwyso o 2 L/m2, fod cynnyrch calsiwm carbonad ar gyfer lliniaru erydiad gwynt ar gyflymder gwynt o 25 m/s yn 2.25% ar gyfer y MICP seiliedig ar fformad heb ddiraddio wrea, sy'n agos iawn at y swm gofynnol o CaCO3 (h.y. 2.41%) o'i gymharu â thwyni a gafodd eu trin â'r MICP rheoli gyda diraddio wrea ar yr un gyfradd gymhwyso a'r un cyflymder gwynt (25 m/s).
Felly, gellir dod i'r casgliad o'r tabl hwn y gall y llwybr diraddio wrea a'r llwybr diraddio di-wrea ddarparu perfformiad eithaf derbyniol o ran ymwrthedd arwyneb a TDV. Y prif wahaniaeth yw nad yw'r llwybr diraddio di-wrea yn cynnwys amonia ac felly mae ganddo effaith amgylcheddol is. Yn ogystal, mae'n ymddangos bod y dull MICP sy'n seiliedig ar fformad heb ddiraddio wrea a gynigiwyd yn yr astudiaeth hon yn perfformio'n well na'r dull MICP sy'n seiliedig ar asetad heb ddiraddio wrea. Er bod Mohebbi et al. wedi astudio'r dull MICP sy'n seiliedig ar asetad heb ddiraddio wrea, roedd eu hastudiaeth yn cynnwys samplau ar arwynebau gwastad9. Oherwydd y radd uwch o erydiad a achosir gan ffurfio troell o amgylch samplau'r twyni a'r cneifio sy'n deillio o hynny, sy'n arwain at TDV is, disgwylir i erydiad gwynt samplau'r twyni fod yn fwy amlwg nag erydiad arwynebau gwastad ar yr un cyflymder.