مقايسه كارايي فرمولاسيون‌هاي مختلف پليمرهاي زيستي در تثيبت خاك و مقاومت خاكدانه‌ها

Comparison of different polymer formulations on dust stabilization and aggregate stability

روش‌هاي مرسوم براي كاهش طوفان گرد و غبار (به‌خصوص در مناطق خشك و نيمه خشك) تثبيت كانون مولد گرد و غبار با استفاده از پليمرهاي شيميايي و محصولات نفتي بوده است كه در شرايط موجود، با توجه به هزينه بالاو اختلاف نظر در خصوص اثرات محيط‌ زيستي آن‌ها مقرون به صرفه نمي‌باشد. بنابراين با توجه به مشكلات اين نوع خاك‌پوش‌ها، استفاده از پليمرهاي زيستي جهت تثبيت گرد و غبار در سال‌هاي اخير به‌عنوان جايگزين مناسب توصيه شده است. پليمرهاي زيستي از طريق ايجاد خاكدانه‌سازي و اتصال ذرات ريز با يكديگر و تشكيل ذرات بزرگ‌تر باعث تشكيل ساختار پيوسته يا كم پيوسته ذرات با يكديگر مي‌شود. هدف از اين مطالعه ارزيابي رفتار خاك‌پوش‌هاي زيستي با پايه‌هاي مختلف به‌عنوان تثبيت‌كننده گرد و غبار، در شرايط آزمايشگاهي و هم‌چنين تعيين شرايط بهينه افزايش ماندگاري تاثير آن‌ها در خاك مي‌باشد. به‌منظور بررسي اثر اين خاك‌پوش‌‌ها در تثبيت گرد و غبار عوامل مختلفي از جمله تنش‌هاي نور و دما بر قوام خاكدانه‌‌ها و ارزيابي كيفي تغييرات گروه‌هاي عاملي تيمارهاي خاك‌‌پوش با روش طيف‌سنجي مادون قرمز (FTIR)، مقاومت فشاري و تعيين مقاومت در برابر فرسايش بادي در شرايط آزمايشگاهي با استفاده از شبيه‌ساز فرسايش بادي در سرعت 6/25 متر بر ثانيه به مدت 15 دقيقه انجام شد. نتايج اين تحقيق نشان داد كه درآزمايش‌هاي تونل باد، مقاومت فشاري و پايداري خاكدانه‌‌ها، تيمارهاي S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S12, S14 در سطح 5 درصد بهتر از تيمارهاي ديگر در كنترل گرد و غبار عمل مي‌‌كنند. نتايج ميكروسكوپ الكتروني نشان داد كه زماني خاكپوش زيستي در سطح خاك پاشيده مي‌‌شود قسمتي از آن در بين ذرات و قسمتي ديگر در سطح خاكدانه قرا مي‌‌گيرد. بنابراين پيوند قوي واندروال، هيدروژني و يوني بين سطح منفي ذرات رس و گروه پلي‌الكتروليت پليمر تشكيل شده، كه نتيجه آن افزايش مقاومت فشاري و مقاومت در برابر فرسايش باد در سرعت 25/6 مي‌باشد. تيمار شاهد به‌دليل نبودن پيوند بين ذرات خاك، مقاومت فشاري پايين بوده و خاك مستعد توليد گرد و غبار است.

most conventional methods use chemical polymers and petroleum products (particularly, in arid and semiarid zones) to stop dust storm which are considerably labor, cost and time consuming. Use of the chemical polymers have several drawbacks such as high price of chemicals and their potentially harmfulness to environment. Using bio polymers has received worldwide attention during the last two decades owing to their great potential as a soil additives to stabilize the soil. The results obtained from different types of biopolymers or biopolymer compositions implicitly represent them to be applicable for binding the soil particles at the surface of light soils. Application of biopolymer as a stabilizer has proved to be effective for prevention of dust storms by stabilizing soil structure. The objective of this study was to use and screen a series of biopolymers to quantify their effectiveness as dust stabilizer in the laboratory scale. In this study, 20 biopolymer stabilizers be used. In order to assess the influence of biopolymers upon topsoil stabilization, laboratory tests on unconfined compressive strength, wet aggrigate stability and erosion resistance of untreated and treated soil samples be performed. In laboratory the wind speed in the tunnel be gradually increased from 0 to 25.6 m/s during 15 minutes . The wind erosion, compressive strength and aggregate stability test results clearly indicated that S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, S12, S14 specimens were useful to dust control, in the relatively arid and semiarid areas. The SEM image showed that when biopolymers were applied to soil, a part of them filled up the voids of soil, and other part stayed on the soil aggregates surface. The polyelectrolyte groups in its molecular structure had chemical reaction with positive ions of clay grain and create physicochemical bonds between molecules and soil aggregates with ionic, hydrogen, or Van der Waals bonds. Untreated sample hadn’t bonds between molecules and soil aggregate so, the compressive strength and aggregate stability were very weak in these samples.