Submarine debris flows are mass movement processes on the seafloor, and are geohazards for seafloor infrastructure such as pipelines, communication cables, and submarine structures. Understanding the generation and run-out behavior of submarine debris flows is thus critical for assessing the risk of such geohazards. The rheological properties of seafloor sediments are governed by factors including sediment composition, grain size, water content, and physico-chemical conditions. In addition, extracellular polymeric substances (EPS) generated by microorganisms can affect rheological properties in natural systems. Here we show that a small quantity of EPS (~ 0.1 wt%) can potentially increase slope stability and decrease the mobility of submarine debris flows by increasing the internal cohesion of seafloor sediment. Our experiments demonstrated that the flow behavior of sediment suspensions mixed with an analogue material of EPS (xanthan gum) can be described by a Herschel–Bulkley model, with the rheological parameters being modified progressively, but not monotonously, with increasing EPS content. Numerical modeling of debris flows demonstrated that the run-out distance markedly decreases if even 0.1 wt% of EPS is added. The addition of EPS can also enhance the resistivity of sediment to fluidization triggered by cyclic loading, by means of formation of an EPS network that binds sediment particles. These findings suggest that the presence of EPS in natural environments reduces the likelihood of submarine geohazards.

海底泥石流是海底的大规模运动过程，是海底基础设施（如管道、通信电缆和海底结构）的地质灾害。因此，了解海底泥石流的产生和溢出行为对于评估此类地质灾害的风险至关重要。海底沉积物的流变特性受沉积物成分、粒度、含水量和物理化学条件等因素的控制。此外，微生物产生的胞外聚合物 (EPS) 会影响自然系统的流变特性。在这里，我们表明少量 EPS（~0.1 wt%）可以通过增加海底沉积物的内部凝聚力来潜在地增加斜坡稳定性并降低海底泥石流的流动性。我们的实验表明，与 EPS 类似材料（黄原胶）混合的沉积物悬浮液的流动行为可以通过 Herschel-Bulkley 模型来描述，随着 EPS 含量的增加，流变参数逐渐但不是单调地改变。泥石流的数值模拟表明，即使添加 0.1 wt% 的 EPS，跳动距离也会显着降低。EPS 的添加还可以通过形成与沉积物颗粒结合的 EPS 网络来增强沉积物对循环加载引发的流化的抵抗力。这些发现表明，自然环境中 EPS 的存在降低了海底地质灾害的可能性。随着EPS含量的增加，流变参数逐渐但不是单调地改变。泥石流的数值模拟表明，即使添加 0.1 wt% 的 EPS，跳动距离也会显着降低。EPS 的添加还可以通过形成与沉积物颗粒结合的 EPS 网络来增强沉积物对循环加载引发的流化的抵抗力。这些发现表明，自然环境中 EPS 的存在降低了海底地质灾害的可能性。随着EPS含量的增加，流变参数逐渐但不是单调地改变。泥石流的数值模拟表明，即使添加 0.1 wt% 的 EPS，跳动距离也会显着降低。EPS 的添加还可以通过形成与沉积物颗粒结合的 EPS 网络来增强沉积物对循环加载引发的流化的抵抗力。这些发现表明，自然环境中 EPS 的存在降低了海底地质灾害的可能性。EPS 的添加还可以通过形成与沉积物颗粒结合的 EPS 网络来增强沉积物对循环加载引发的流化的抵抗力。这些发现表明，自然环境中 EPS 的存在降低了海底地质灾害的可能性。EPS 的添加还可以通过形成与沉积物颗粒结合的 EPS 网络来增强沉积物对循环加载引发的流化的抵抗力。这些发现表明，自然环境中 EPS 的存在降低了海底地质灾害的可能性。