Челябинские ученые нашли новый способ борьбы с опустыниванием планеты
Ученые Южно-Уральского государственного университета и Чжэцзянского университета (Китай) испытали в пустыне Миньцин новый тип барьеров для снижения ветровой эрозии. Вместо привычных соломенных клеточных конструкций исследователи предложили формировать из местного песка треугольные гребни и укреплять их с помощью ферментов, которые формируют на поверхности песка прочную карбонатную корку. Такие барьеры снижают приземную скорость ветра и способствуют накоплению песка внутри ячеек. Результаты исследования опубликованы в журнале Soil & Tillage Research.
Ветровая эрозия – одна из главных причин опустынивания в засушливых регионах. Для закрепления песков обычно используют соломенные клеточные барьеры: пучки соломы укладывают на поверхности в виде сетки и частично вдавливают в грунт. Этот способ недорог и прост, однако солома постепенно разрушается от ветра, ультрафиолета и воздействия микроорганизмов. Международный коллектив ученых предложил альтернативу – барьеры из песка. Технология основана на ферментативном осаждении карбоната кальция (EICP). Из соевых бобов получают фермент уреазу, смешивают с раствором мочевины и хлорида кальция. Фермент расщепляет мочевину, ионы кальция соединяются с карбонатом – образуется карбонат кальция, который склеивает песчинки в прочную корку. В отличие от схожего микробиологического метода, EICP не требует применения живых бактерий.
Полевые эксперименты ученые проводили в пустыне Миньцинь (Китай) – одном из самых опустыненных районов страны. Климат там крайне засушливый, поверхность устлана рыхлым эоловым песком.
Исследователи формировали барьеры прямо на месте. Из песка насыпали треугольные гребни высотой 10 см и шириной основания 30 см, а затем обрабатывали ферментативным раствором по технологии EICP. Состав и соотношение компонентов подбирали экспериментально. При оптимальных параметрах образовывалась непрерывная и механически прочная корка: сопротивление пенетрации достигало 547 кПа, а через 50 дней оставалось выше 310 кПа.
Чем прочнее была поверхность гребней, тем больше песка оседало между ними. Дополнительное закрепление песка внутри ячеек усиливало этот эффект, а также меняло температуру и влажность в приземном слое. При уменьшении расстояния между барьерами формировался более протяженный участок со сниженной скоростью ветра, поэтому средняя эффективность защиты от ветра возрастала.
«Мы впервые испытали треугольные барьеры из EICP-цементированного песка в полевых условиях и оценили, как их эффективность зависит от параметров обработки и расстояния между барьерами, – прокомментировала старший научный сотрудник НИЛ системной патологии и перспективных лекарственных средств ЮУрГУ Мария Комелькова. – При оптимальном составе раствора образуется прочная корка, которая помогает удерживать песок. При этом поверхность не закрепляется полностью: внутри ячеек сохраняются участки, потенциально подходящие для восстановления растительности».
