Machbarkeit der mikrobiell induzierten Karbonatniederschläge zur Verbesserung der internen Stabilität von Löss unter Zn-kontaminierten Versickerungsbedingungen

Löss ist weit verbreitet im Nordwesten Chinas und dient als bevorzugtes Baumaterial für Antifouling-Barrieren. Die Kontamination von Böden mit Schwermetallen stellt erhebliche Herausforderungen für die ingenieurtechnische Sicherheit von anfälligen Lössstrukturen dar. Daher besteht ein dringender Bedarf, die Auswirkungen von Schwermetallionen auf deren Perkolationsverhalten zu untersuchen. Um die Wirksamkeit der mikrobiell induzierten Karbonatniederschläge (MICP) unter Verwendung von Sporosarcina pasturii (CGMCC1.3687) Bakterien zur Reduzierung der internen Versickerungserosion zu untersuchen, wurde ein gesättigter Permeabilitätstest an umgeformtem Löss unter konstanten Wasserstandssättigungsbedingungen durchgeführt. Die Reaktion von Löss auf die Versickerungen von deionisiertem Wasser (DW) und ZnCl2-Lösungen wurde analysiert, indem die Veränderungen der Kationenkonzentration über die Zeit überwacht, das Zeta-Potential gemessen und die Rasterelektronenmikroskopie (REM) verwendet wurde. Die Ergebnisse zeigen, dass die Hydrolyse von Zn2+ eine saure Umgebung schafft, was zur Auflösung von Karbonatmineralien im Löss führt und dessen Permeabilität erhöht. Die Adsorption von Zn2+-Ionen und der resultierende Diffusionsdoppelschicht (DDL)-Effekt reduzieren die Dicke der Diffusionsschicht und erhöhen die Anzahl der freien Wasserkanäle. Darüber hinaus erhöhte sich die Permeabilität von Löss, der ZnCl2-Lösungsversickerung ausgesetzt war, im Vergleich zu Löss, das deionisiertem Wasser (DW) ausgesetzt war, signifikant um 554,5 %. Nach der Versickerung von ZnCl2-Lösungen wurden Änderungen im Mikroporenverhältnis beobachtet, das um 48,80 % abnahm, während die Mesoporenflächen um 23,9 % zunahmen. MICP-Behandlungen helfen, die Erosion und das Volumenschrumpfen in kontaminiertem Löss zu reduzieren. Die Karbonatniederschläge verbessern die Erosionsbeständigkeit von kontaminiertem Löss, indem sie feine Partikel absorbieren oder beschichten und Brückenverbindungen mit groben Partikeln schaffen. Diese Forschungsergebnisse bieten neue Perspektiven zur Verbesserung der Versickerungseigenschaften von gesättigtem Löss in Gegenwart von Schwermetallerosion und den geochemischen Mechanismen, die dabei eine Rolle spielen.