Living Porous Media: Cross-Scale Microbial Controls on Subsurface Hydrodynamics and Transport
Seminar by Veronica MORALES (UC Davis)
Veronica Morales
Microbes actively reshape subsurface flow and reactions in ways we are only beginning to unravel. Through their motility, growth, and biofilm formation, microbial communities can locally clog pores, redirect flow paths, and alter permeability, thereby dynamically redistributing how fluids and solutes move underground. Beyond these physical effects, microbes mediate diverse biogeochemical transformations, including pollutant degradation, mineral precipitation, and nutrient cycling. This talk explores the multi-scale influence of microbial activity and biofilms on flow and reactive transport, focusing on three examples: (1) field-scale microbial control of undesirable oxygenation in the vadose zone during managed aquifer recharge (2) continuum-scale biofilm-enhanced deformation of solute mixing interfaces and effect on total mass of reaction products formed, and (3) pore-scale microbial dynamics driving transient anoxic hotspots suspected to emit greenhouse gases in riverine systems. Together, these insights reveal how “living porous media” reshape the physical and chemical fabric of the subsurface
Milieux poreux vivants : contrôles microbiens à différentes échelles sur l'hydrodynamique et le transport souterrains
Séminaire de Veronica MORALES (UC Davis)
Veronica Morales
Les microbes remodèlent activement les flux et les réactions souterrains d'une manière que nous commençons seulement à comprendre. Grâce à leur motilité, leur croissance et la formation de biofilms, les communautés microbiennes peuvent obstruer localement les pores, rediriger les voies d'écoulement et modifier la perméabilité, redistribuant ainsi de manière dynamique la façon dont les fluides et les solutés se déplacent sous terre. Au-delà de ces effets physiques, les microbes interviennent dans diverses transformations biogéochimiques, notamment la dégradation des polluants, la précipitation des minéraux et le cycle des nutriments. Cette présentation explore l'influence à plusieurs échelles de l'activité microbienne et des biofilms sur l'écoulement et le transport réactif, en se concentrant sur trois exemples : (1) le contrôle microbien à l'échelle du terrain de l'oxygénation indésirable dans la zone vadose pendant la recharge contrôlée des aquifères (2) la déformation à l'échelle du continuum, renforcée par le biofilm, des interfaces de mélange des solutés et son effet sur la masse totale des produits de réaction formés, et (3) la dynamique microbienne à l'échelle des pores qui entraîne des points chauds anoxiques transitoires soupçonnés d'émettre des gaz à effet de serre dans les systèmes fluviaux. Ensemble, ces observations révèlent comment les « milieux poreux vivants » remodèlent la structure physique et chimique du sous-sol.
