微生物加固土体技术研究进展
微生物在土壤修复中的应用研究
微生物在土壤修复中的应用研究近年来，随着环境问题的凸显，土壤污染已成为一个严重的社会及环境问题。
土壤修复作为解决土壤污染的有效手段之一，吸引着越来越多的关注和研究。
而微生物作为土壤修复中的重要角色，其应用研究成为了科学家们的热点领域。
本文将介绍微生物在土壤修复中的应用研究，并探讨其未来发展前景。
一、微生物的种类及功能微生物是一大类单细胞生物，包括细菌、真菌和病毒等。
在土壤修复中，微生物可以发挥多种功能，如：1. 降解有机污染物某些微生物具有分解有机污染物的能力。
它们通过代谢作用，将有机污染物转化为无害的物质，从而降低土壤的污染程度。
2. 吸附重金属一些微生物能够吸附土壤中的重金属离子，减少其对环境的毒性影响。
通过微生物吸附，重金属可以在土壤中形成不易迁移、不易释放的稳定形态。
3. 修复土壤结构微生物通过分解土壤有机质，改善土壤的酸碱性和通透性，促进土壤结构的形成和发育。
这对于改良受沙化、盐渍化等问题的土壤至关重要。
二、微生物在土壤修复中的应用研究微生物在土壤修复中的应用研究涉及到多个方面，以下将重点介绍其中的几个方向。
1. 生物提取生物提取是利用微生物的生长代谢特性，将污染物从土壤中提取出来。
通过富集、培育特定微生物，可使其代谢产物或酶解代谢产物与污染物结合，从而提取污染物。
2. 微生物降解微生物的降解能力被广泛应用于土壤修复。
研究者通过筛选和改良具有高降解性的微生物种类，或通过基因工程方法提高微生物降解有机污染物的能力。
3. 微生物修复微生物修复是通过引入特定微生物种群到受污染土壤中，利用其代谢活动和生长特性，修复和改良土壤环境，降低土壤污染物的毒性。
4. 微生物辅助技术微生物辅助技术是将微生物与其他技术手段结合，共同应用于土壤修复中。
例如，将微生物生物界面技术与电动力、超声波等物理修复技术相结合，可以提高修复效果。
三、微生物在土壤修复中的挑战与前景尽管微生物在土壤修复中具有广阔的应用潜力，但也面临一些挑战。
微生物在土壤修复中的应用研究
微生物在土壤修复中的应用研究随着人类经济的快速发展和工业化进程的加速进行，严重的土壤污染问题已经引起了人们的广泛关注。
传统的土壤修复方法往往需要耗费大量的时间、金钱和人力资源，而且往往不能完全清除污染物。
因此，寻找一种高效、经济、环境友好的土壤修复方法变得迫切而重要。
微生物技术作为一种新兴的土壤修复技术，正在引起越来越多的关注。
本文旨在探讨微生物在土壤修复中的应用研究，并分析其优势和存在的挑战。
一、微生物在土壤修复中的作用机制微生物在土壤修复过程中起到了至关重要的作用。
首先，微生物可以通过降解有机物和去除重金属等方式降低土壤污染物的浓度。
许多微生物具有优秀的降解能力，可以将有机物分解为无害的物质，从而减少对环境的危害。
此外，微生物还可以将重金属离子还原为难溶的沉淀物，从而减少其毒性。
其次，微生物可以提高土壤的生物学活性和养分利用率，促进土壤的恢复和生态系统的建立。
微生物可以分解土壤中的有机物质并产生养分，为植物的生长提供有利条件。
同时，微生物还可以与植物根系形成共生关系，提高植物的养分吸收效率。
二、微生物在不同土壤修复中的应用微生物技术在不同类型的土壤修复中都有广泛的应用。
首先，对于有机物污染土壤的修复，微生物降解技术是一种常用的方法。
通过人工引入具有降解能力的微生物，可以有效地降低土壤中有机物的含量。
其次，对于重金属污染土壤的修复，微生物还可以利用菌体产生的特殊分子结构吸附和沉淀重金属离子，从而达到去除的目的。
此外，微生物还可以作为土壤改良剂，增加土壤的肥力和保水性。
在沙漠化地区，通过引入适应干旱条件的微生物，可以提高土壤的保水能力，并促进植被的恢复。
总而言之，微生物技术是一种多功能、高效的土壤修复方法。
三、微生物修复技术的优势与传统的土壤修复方法相比，微生物修复技术具有许多明显的优势。
首先，微生物修复技术具有针对性强的特点。
微生物根据不同的土壤类型和污染物种类，可以选择性地降解有机物或去除重金属。
微生物土壤修复技术的探索和发展
微生物土壤修复技术的探索和发展第一章简介微生物修复技术是一种基于微生物进行土壤修复的技术，近年来得到了广泛的关注。
土壤修复技术是解决环境污染问题的重要手段，尤其是针对土壤污染问题。
而微生物修复技术的出现为土壤修复带来了新的突破，为人类处理环境问题提供了新的思路。
第二章微生物修复技术的概念及原理微生物修复技术是一种利用微生物进行土壤修复的技术，其基本思路是通过注入具有修复能力的微生物，在污染土壤中通过生物、化学和物理手段进行修复，恢复土壤的自然生态系统。
微生物通过分解污染物质，使其转化为简单的无害物质，从而消除对环境的毒害。
微生物修复技术的原理是通过微生物的生长代谢来分解有机污染物质和无机污染物质，微生物利用污染物质作为碳源或能源，同时吸收污染物中的养分和能量。
通过微生物的代谢和代谢产物对有机污染物质分解作用，使其转化成为无害物质。
对于无机污染物质，通过微生物的净化和控制能力，使其量得到有效的降低，达到环境安全要求。
第三章微生物修复技术的分类微生物修复技术包含多种分类方式，其中根据修复方式可以分为生物物理修复技术、生物化学修复技术以及自我修复技术：（一）生物物理修复技术生物物理修复技术通过物理手段解决污染问题，使用生物方法来稳定或减少土壤中的污染物，最终实现土壤的恢复和修复。
例如通过植物根系吸附土壤中的重金属和有机物质，来实现土壤修复。
（二）生物化学修复技术生物化学修复技术结合了生物和化学手段，主要通过微生物处理、分解和转化有毒物质质，产生少量二氧化碳、水和其他安全化合物。
例如采用生物反应器技术对土壤中的有机物质进行分解和降解。
（三）自我修复技术自我修复技术主要通过土壤存在的微生物和植物的作用来修复土壤污染，此方式有效参与生态环境的恢复。
例如通过土壤中的自然微生物菌落对有机物质分解降解。
第四章微生物修复技术的优点及不足微生物修复技术的优点是可以降低土壤污染的风险，利用微生物代谢作用来降解污染物质，大大减少土壤的污染程度。
基于微生物学的土壤改良技术研究
基于微生物学的土壤改良技术研究随着现代农业的发展，土壤质量逐渐下降，导致作物生长受限。
为了改善土壤质量，科研人员开始研究基于微生物学的土壤改良技术。
这一技术采用了微生物的多样性来促进土壤生物的活动，提高土壤中的有机质含量，促进植物的生长。
一、微生物学与土壤改良微生物可以说是自然界最为丰富的生物群体之一。
微生物包含细菌、真菌、原生动物和病毒等多种类型。
这些微生物广泛存在于生态系统的各个环节中。
土壤是一个复杂的生物系统，其中含有大量的微生物。
这些微生物对于土壤的生态系统具有重要的作用。
微生物可以利用一些有机物质为食物，将它们分解为更简单的化学物质，然后释放出营养物质，这些营养物质可供植物吸收和利用。
此外，微生物还可以将一些有害物质转化为无害物质，保护土壤环境。
基于微生物学的土壤改良技术主要是通过调整土壤微生物的组成和数量来改善土壤的生物学性质，从而优化植物生长环境。
二、亚硝酸盐还原菌的应用亚硝酸盐还原菌是一种重要的土壤微生物，其具有还原硝酸盐和亚硝酸盐的能力。
这些化合物是一些无机肥料中常见的物质，因此亚硝酸盐还原菌的应用非常有前景。
研究表明，亚硝酸盐还原菌可以有效地激活土壤中的微生物群落，并提高土壤中的有机质含量。
此外，亚硝酸盐还原菌还可以促进植物的生长，并且可以在一定程度上代替传统的化肥。
三、腐生菌的应用腐生菌是一种以分解有机物质为能源的微生物。
腐生菌在土壤中的分解作用非常重要，因为它可以将含碳制物分解为更简单的化合物，并且可以将这些化合物释放到土壤中。
基于微生物学的土壤改良技术中，腐生菌的应用非常重要。
研究表明，腐生菌可以有效地分解地下有机质，提高土壤中的有机质含量。
四、拮抗菌的应用拮抗菌是一种可以抑制其他微生物群落生长的微生物。
基于微生物学的土壤改良技术中，拮抗菌的应用可以有效地减少一些病原微生物的生长，从而促进农业的生产。
研究表明，拮抗菌可以有效地减少根系病原微生物的数量，并提高植物生长的质量和数量。
微生物诱导碳酸钙沉淀(micp)固化土壤实验研究
微生物诱导碳酸钙沉淀(micp)固化土壤实验研究随着世界范围内的人口增长和社会发展，对建设用地的需求不断增大。
传统的化学灌浆材料和化学固化剂，大多含有有毒化学物质，常常对环境造成不良影响。
研究一种新型环保的土壤加固方法就变得十分迫切。
微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）是一种在自然界中广泛存在的生物矿化过程，机理简单，快速高效，环境耐受性好。
将这一技术用于土壤加固，将会带来巨大的环境效益和经济效益。
本文主要开展了巴氏芽孢杆菌（Sporosarcina pasteurii）催化尿素水解进行MICP固化土壤效果和影响因素研究，为这一技术的实际应用提供基础数据和科学依据。
主要研究内容和成果为：（1）巴氏芽孢杆菌的培养和脲酶活性研究。
在1%（V/V）接种量，200rpm连续培养时，巴氏芽孢杆菌的最适宜培养条件为30℃，pH8~9，时间为38~40h，适宜保存条件为4℃，至少可以保存30d。
（2）尿素水解MICP过程及影响因素研究。
增大菌液（或脲酶）浓度，可以加快尿素水解过程。
尿素浓度小于1.6M时，增加其浓度，可以提高细菌脲酶活性，而高浓度CaCl2对脲酶有明显的抑制作用。
提高CaCl2和尿素浓度（小于1.5M）可以提高CaCO3生成量。
pH为6~9时，对脲酶活性影响很小；高温（超过30°C）对脲酶活性有明显促进作用。
（3）使用由土工布制作的全接触柔性模具和完全混合反应器进行实验研究，大大提高了样品的固化效果和均匀性。
（4）细菌和人工提取脲酶MICP固化土壤的研究。
增大细菌（或脲酶）浓度、粘结液浓度、反应时间都可以提高固化样品抗压强度和CaCO3生成量。
砂土粒径对固化效果有很大影响，标准砂D50=0.46mm固化效果优于密西西比砂D50=0.33mm。
MICP固化样品具有较好的水稳定性和热稳定性。
在初始脲酶活性相近时，人工提取脲酶MICP固化效果不如细菌，脲酶MICP固化土壤的效率也比较低，并且其成本较高。
自生性微生物修复混凝土的研究进展
自生性微生物修复混凝土的研究进展一、前言自生性微生物修复混凝土近年来备受关注。
自然界中存在着能够利用混凝土中的营养物质、水和空气等资源生存并对混凝土进行修复的微生物，这种修复方式具有环保、经济、可持续等优势。
本文将对自生性微生物修复混凝土的研究进展进行全面的介绍和探讨。
二、自生性微生物修复混凝土的原理混凝土中的微生物可分为两类：一类是在混凝土中生长繁殖的微生物，称为自生性微生物；另一类是在混凝土表面随着空气等进入混凝土中的微生物，称为外来微生物。
自生性微生物修复混凝土的原理是通过自生性微生物对混凝土中的有害物质进行降解、转化，使混凝土恢复其原有的物理、力学性能。
自生性微生物修复混凝土的主要机理如下：1. 微生物代谢微生物通过吸收混凝土中的有机物质和无机物质，进行代谢活动，产生酸、碱、酶等物质，这些物质可以分解混凝土中的有害物质，促进混凝土的自愈合作用。
2. 微生物胞外聚合物微生物可以分泌胞外聚合物，这些聚合物具有很强的黏附性和胶凝性，可以填补混凝土中的微裂缝和毛细孔，增强混凝土的抗渗性和抗裂性。
3. 微生物生长微生物可以在混凝土中生长繁殖，形成微生物菌群，这些菌群可以利用混凝土中的有机物质和无机物质进行生长代谢，形成微生物胞外聚合物和代谢产物等，促进混凝土的自愈合作用。
三、自生性微生物修复混凝土的应用自生性微生物修复混凝土已经被广泛应用于工程领域中，主要包括以下几个方面：1. 桥梁养护桥梁是重要的交通运输设施，经常会受到汽车和大货车等车辆的冲击，从而导致桥梁混凝土的损坏。
采用自生性微生物修复混凝土的方法可以有效地提高桥梁混凝土的抗裂性和抗渗性，延长桥梁的使用寿命。
2. 隧道养护隧道是交通运输中必不可少的工程设施，经常会因为湿度高、车辆振动等因素而导致混凝土的损坏。
采用自生性微生物修复混凝土的方法可以增强隧道混凝土的抗渗性和抗裂性，减少隧道的维修和养护成本。
3. 水利工程养护水利工程是保障民生的重要基础设施，经常会因为水流的冲击和水质的侵蚀等因素而导致混凝土的损坏。
微生物加固土多尺度研究进展
摇 摇 微 生 物 诱 导 碳 酸 钙 沉 积 ( microbially induced carbonate precipitation,MICP) 技术是近年来新兴的 一种可用于岩土加固、土壤污染物治理、土体防渗堵
漏等领域的生物处理技术,该技术对工程扰动小、反 应物简单、无二次污染,具有巨大的社会经济效益及 广阔的应用前景[1鄄3] . 试验通常采用尿素水解菌巴
微生物加固砂颗粒微流控芯片由填砂管道、聚 二甲基硅氧烷( polydimethylsiloxane, PDMS) 黏结层 及载玻片键合而成,芯片制作过程如图 1 所示. 将 微流控芯片作为反应器,提前将 50 ~ 100 滋m 的福建 标准砂填入微管道 中, 再 以 20 滋L / h 的 速 率 从 “ Y 型冶管道的 2 个入口分别泵入反应液及菌液,即可 在奥林巴斯 IX73 及 DP74 显微镜下对反应过程进 行实时观测. 管道中的砂颗粒及砂体间的孔隙情况 如图 2 所示,6 min 后溶液中开始出现可随溶液流动 的絮凝物质,随着反应的进行,48 min 后块状碳酸钙 开始形成并会不断生长直至填满整个孔隙;碳酸钙 的生长速率初期可达到 0郾 45 滋m / min,随着反应的 进行逐渐减慢,且在砂颗粒间其生长轴速率差异较 大;碳酸钙的分布位置受溶质分子的对流扩散作用 影响而不均匀,在界面相互作用下碳酸钙晶体存在
Chongqing 400045, China)
Abstract: The developed biocemented soil research in Chongqing University was introduced in this paper. The reaction process and mechanisms of microbially induced calcium carbonate precipitation ( MICP) was investigated from microscopic scale based on microfluidics. The MICP with micro鄄particle and temperature鄄controlled method were adopted to improve the effect of biocementation. Restraint of particle breakage by biocementation, fiber鄄reinforced biocemented soil, static and dynamic performance of calcareous sands were studied form unit scale. Furthermore, precast concrete piles model test through biogrouting improvement and field foundation stabilization tests were carried out to evaluate the practical effects from macro and in鄄situ scales. The research at Chongqing University provides a reference for further application and promotion of biocementation geotechnical technology. Key words: microbially induced calcium carbonate precipitation ( MICP ) ; multi鄄scale; mechanical properties; calcareous sand; particle breakage; liquefaction mitigation
微生物生物技术在土壤污染修复中的应用研究
微生物生物技术在土壤污染修复中的应用研究随着人类工业和农业的发展，土壤污染问题日益突出。
土壤污染不仅严重影响农作物的生长和人类健康，还对生态系统造成了巨大威胁。
为了解决这一问题，科学家们积极探索新的土壤修复技术。
其中微生物生物技术被广泛应用于土壤污染修复中，其独特的优势和高效的修复效果受到了广泛关注。
本文将探讨微生物生物技术在土壤污染修复中的应用研究，总结其目前取得的进展和挑战。
一、微生物生物技术的基本原理及优势微生物生物技术是利用微生物的生物学特性和代谢能力来改变或修复环境的技术手段。
在土壤污染修复中，微生物可通过多种途径来降解或转化污染物，包括生物降解、生物转化、生物固化、生物吸附等。
相较于传统的物理和化学修复方法，微生物生物技术具有以下优势：1. 高效性：微生物具有高特异性和高效率的功能，能够选择性地降解或转化特定的污染物，从而提高修复效果。
2. 环境友好型：微生物修复过程不需要使用大量的化学药剂，不会产生进一步的环境污染，符合可持续发展的要求。
3. 经济性：相比于传统的修复方法，微生物生物技术可以通过利用自然界已存在的微生物资源，降低修复成本。
4. 局部修复：微生物生物技术具有定向修复的特点，可以针对性地进行局部修复，减少对周边环境的干扰。
二、微生物生物技术在土壤污染修复中的应用案例1. 生物降解：通过利用土壤中存在的细菌、真菌等微生物的降解能力，对有机污染物进行分解和降解。
例如，使用特定菌株对石油类污染物进行降解，使其转化为无毒或低毒的物质。
2. 生物转化：通过微生物的代谢过程将污染物转化为无毒或低毒的化合物。
例如，利用硫酸还原菌将重金属污染物转化为不溶性的硫化物，减少其毒性和迁移性。
3. 生物固化：利用微生物产生的胞外多糖等物质来固化重金属等污染物，减少其迁移和生物有效性。
例如，利用细菌产生的胞外多糖来吸附和固定铅离子。
4. 生物吸附：利用微生物表面的吸附剂（如菌丝、胞外多糖）对污染物进行吸附。
微生物生态学在土壤修复中的应用研究
微生物生态学在土壤修复中的应用研究随着城市化的加速，人类的活动不断加剧，环境问题也随之而来，其中一个主要的问题就是土地污染。
土地污染问题严重影响人类的生产和生活，需要寻找有效的解决方案。
近年来，微生物生态学在土壤修复技术中得到了广泛应用，成为一种非常有效的方法。
一、微生物生态学在土壤修复中的基本原理微生物生态学的研究对象是微生物的生态及其与环境关系。
当有机物质被输入土壤中，微生物首先对其进行分解并分解成可被吸收利用的物质。
然后微生物利用这些物质为自己提供能源和营养物质。
而在土壤修复中的应用研究中，微生物可以利用有机废物或半生物量来增加土壤有机质，帮助改善土壤结构，增加土壤活性和肥力，并分解有毒有害物质。
同时，微生物生长和代谢过程也会产生一些有益物质来促进土壤修复。
二、微生物生态学在土壤修复中的应用1、有机污染物的降解在污染土壤中施入厌氧、厌氧和兼性微生物菌群，可分解各种有机物，如油类、氯化物、苯类等。
其中，真菌是一种特别适合于处理有机污染物的微生物。
占据主流地位。
2、土壤养分的增加微生物能够利用有机废物或半生物量来增加土壤有机质，帮助改善土壤结构，增加土壤活性和肥力。
另外，微生物分解物会释放有机酸、酶、激素和生长因子等，这些物质能够促进土壤微观生态系统的运作并维持以生态平衡状态。
3、土壤中有害重金属、毒素的搬运、沉淀和分解微生物具有吸附能力和生物沉淀作用，能够将有害重金属吸附、沉淀，并将其转化为无毒无害的物质。
另外，微生物还可以有效地分解土壤中的有毒有害物质，如氯离子和硝酸盐等，降低其毒性。
三、微生物生态学在土壤修复中的优势1、作用广泛，效果显著微生物生态学的应用范围广泛，涉及的土壤类型、污染物种类都非常多样化。
另外，在植被恢复过程中，微生物可快速降解有害物质，促进植物生长。
2、环境友好与传统污染治理方法不同，微生物生态学技术在土壤修复过程中产生的二次污染很少，不会对环境造成进一步的污染。
3、成本低廉微生物生态学技术原材料来源广泛、充足，成本低，生产难度较低，所以运用破坏作用，减少了成本和时间。
土壤修复中的微生物技术研究与应用进展
土壤修复中的微生物技术研究与应用进展土壤是地球上最重要的自然资源之一，它提供了植物生长所需的养分和水分，同时也是维持生态系统平衡的关键因素之一。
然而，由于人类活动和环境污染的影响，许多土壤遭受了严重的污染和破坏，导致了土壤质量的下降和生态环境的恶化。
土壤修复成为了当代科学和环境保护的重要课题之一。
在土壤修复中，微生物技术以其独特的优势，成为了一种重要的修复手段。
微生物技术在土壤修复中的广泛应用得益于微生物的多样性和功能多样性。
土壤中的微生物包括细菌、真菌、酵母等各种微生物群落，它们具有丰富的代谢能力和生物降解能力。
通过调控微生物的群落结构和功能，可以实现对不同污染物的修复和去除。
微生物可以通过各种途径来降解土壤中的有机污染物，例如通过代谢转化、酶解、吸附等方式，减少其对土壤环境的危害。
同时，微生物还可以合成和释放一系列有益物质，如抗生素、生长因子等，促进植物生长和土壤生态系统的恢复。
在土壤修复中，微生物技术主要应用于以下几个方面。
首先，微生物技术在土壤重金属污染修复中发挥了重要作用。
重金属污染是当前土壤环境中普遍存在的一种污染形式。
传统的土壤重金属修复方法主要包括物理和化学方法，但这些方法往往存在着高成本、难以达到彻底修复等问题。
微生物技术通过微生物的降解和解吸附能力，可以有效地去除土壤中的重金属污染物，并实现土壤质量的恢复。
此外，一些微生物种类还可以通过形成沉淀、螯合等方式将重金属离子转化为难溶于水的化合物，有效降低其毒性和迁移性。
其次，微生物技术在油污土壤修复中具有独特的优势。
油污土壤是一种常见的土壤污染类型，传统的修复方法效果有限且耗费时间和资源。
微生物技术通过微生物的降解作用，可以将油污物转化为无害的物质，如二氧化碳和水。
此外，一些特殊的微生物还具有对特定油类的高效降解能力，可以针对不同类型的油污物实施有针对性的修复方案。
此外，微生物技术在土壤中有机污染物修复中也有重要应用。
有机污染物对土壤环境和生态系统都有很大的危害，因此，寻找有效的有机污染物修复方法成为了一项紧迫的任务。
微生物改性土体研究进展
收 稿 日期 ： ０ １１ —０ 修 回 日期 ：２ １ －１ １ １ —０１ ２ ０ １ｌ－ ０
人 工材 料 ， 其在 机 械作 业 及 材 料 生产 过 程 中都 需 要 动力 的持 续供 应 。化学 注浆法 中除 了硅 酸钠外 的所 有 化学浆 体 都 是 有 毒 的 ， 因此 其 所 带 来 的 环 境 隐患令 人担 忧 ＿ 。此外 ， 前所 有 的注 浆 方法 ２ ｊ 当
（ 的消 耗提 高 了 Ｐ Ｈ Ｈ）
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异养 型微 生 物 通 过 代 谢 碳 源 （ 酸盐 、 萄 醋 葡
第２ ９卷第 １ 期 ２１ ０ ２年 ３月
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Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｉｉ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｎ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｏ ｒ ａ ｆＣ ｖ ｌ ｇｎ ｅ ｇ ａ ｄ Ｍａ ａ ｅ ｎ ｉ
微 生 物 改 性 土 体 研 究 进 展
Ｐ ｓ ｕｉ 在砂 土 中可较 快析 出具有 胶结 作用 的碳 ａｔ ｒ ） ｅ ｉ 酸钙 沉淀 。钱 春香 等通 过为成 岩微 生物 提供充 分 适 宜 的活化 反应 条 件 ， 用 其酶 化 作 用 沉 积 出 的 利
（ 的消 耗提 高 了 Ｐ Ｈ Ｈ）
（） ４ 硫酸盐 还原
ＣＨ３ ＣＯＯ 一 ＋２Ｈ ＋ ｓ ０ 一 一 ＨＳ一 ＋２Ｈ ２ ＋２ ０ Ｃ０２
微生物修复土壤污染的研究及应用前景
微生物修复土壤污染的研究及应用前景近年来，随着经济的快速发展和城市化进程加速，土地污染问题逐渐凸显。
而微生物修复技术作为一种环保新技术，正在受到越来越多的关注和研究。
本文将从微生物修复技术的概念、应用前景、研究进展三个方面进行探讨。
一、微生物修复技术的概念微生物修复技术，简称“微生物治理”，是指利用微生物在土壤中进行代谢过程，将土壤中的有害物质分解成对生态环境无害的物质，达到减轻或消除土壤污染的目的。
与传统的土壤修复技术相比，微生物修复技术具有许多独特的优势。
首先，它对环境的损害非常小，不会对土壤原有的质量和结构造成影响；其次，微生物在土壤中生长繁殖速度快，数量可以快速增加，能够形成一种自我修复的生态系统；此外，微生物修复技术的修复效果稳定，并具有较长的持续修复时间。
目前，微生物治理已经成功应用于矿区金属污染、石油污染、农药残留等各类土壤污染的修复中。
二、微生物修复技术的应用前景随着工业化进程的加速和人类经济活动的不断扩大，土壤污染已经成为一个全球性的环境问题。
而微生物修复技术作为一种环保新技术，其应用前景非常广阔。
首先，在城市化的进程中，微生物修复技术有望成为解决城市污染问题的重要手段。
越来越多的城市出现了垃圾填埋场、污水处理厂等生活垃圾、工业废水等废弃物，这些都会对当地环境造成严重污染。
而微生物修复技术可以通过将这些废弃物中的有害物质分解成无害物质，将城市的废弃物转化为环保资源。
其次，在农业生产中，微生物修复技术有望成为解决农药、化肥残留问题的重要手段。
政府一直以来在鼓励农业生产过程中减少农药、化肥的使用，而微生物修复技术可以对这些有害的残留物进行分解，保障农产品的质量安全。
三、微生物修复技术的研究进展目前，微生物修复技术的研究越来越深入，涉及的范围也越来越广泛。
在微生物修复技术中，微生物的筛选和培养是至关重要的一环。
在微生物筛选和培养方面，研究人员近年来开发出了许多新的方法，比如注重微生物生态环境的筛选方法、基于分子生物学的筛选方法、利用纳米材料的培养方法等。
微生物灌浆加固土体研究进展
微生物灌浆加固土体研究进展微生物灌浆加固土体是一种新型的土壤加固方法，通过向土体中注入特定的微生物溶液，改善土壤结构，提高土壤强度和稳定性。
该技术具有环保、高效、可持续等优点，在土壤修复、土地利用、土木工程等领域具有广泛的应用前景。
本文将对微生物灌浆加固土体的研究进展进行综述，着重介绍微生物种类、灌浆加固技术的发展历程、研究现状及应用前景，以期为相关领域的研究提供参考。
微生物灌浆加固土体中涉及的微生物种类繁多，不同种类的微生物具有不同的特点和应用范围。
其中，细菌、真菌和原生生物是常见的微生物种类。
细菌是微生物灌浆加固土体中最重要的微生物之一。
常见的用于灌浆加固的细菌有芽孢杆菌、荧光假单胞菌等。
这些细菌具有分解有机物质、产生黏聚物质、促进土壤团聚体形成等特点，对改善土壤结构和提高土壤稳定性有重要作用。
真菌也是微生物灌浆加固土体中常见的微生物之一。
常见的用于灌浆加固的真菌有丝核菌、木霉等。
真菌可以分解植物残体，促进土壤团聚体的形成，提高土壤的物理性质和抗侵蚀性能。
原生生物是微生物灌浆加固土体中另一种重要的微生物。
常见的用于灌浆加固的原生生物有藻类、原生动物等。
原生生物可以改善土壤的生物活性和养分循环，促进土壤团聚体的形成，提高土壤的稳定性和抗侵蚀性。
灌浆加固技术最早可以追溯到20世纪初，当时主要应用于土木工程中的地基加固。
随着技术的发展，灌浆加固技术逐渐应用于土壤修复、土地利用等领域。
传统的灌浆加固技术主要依靠化学材料作为固化剂，但是随着环保意识的提高和对可持续发展的需求，人们开始探索微生物灌浆加固土体的方法。
近年来，微生物灌浆加固土体的研究取得了显著的进展。
研究方法主要包括室内实验、现场试验和数值模拟等。
通过这些方法，研究者们已经成功地探究了微生物灌浆加固土体的机理、影响因素和效果等。
在研究成果方面，微生物灌浆加固土体可以显著提高土壤的强度和稳定性，改善土壤的结构和物理性质。
同时，该技术还可以增加土壤的有机质含量，促进土壤养分循环，减少土壤侵蚀等。
自生性微生物修复混凝土的研究进展
自生性微生物修复混凝土的研究进展一、前言混凝土是一种广泛使用的材料，但它的使用寿命受到许多因素的影响，如环境因素、施工质量等。
微生物修复技术是一种新兴的混凝土修复技术，该技术使用自生性微生物修复混凝土中的裂缝和损伤，从而提高混凝土的使用寿命。
本文将对自生性微生物修复混凝土的研究进展进行详细的探讨。
二、自生性微生物修复混凝土的原理混凝土中的微生物可以利用混凝土中的营养物质生长和繁殖，从而修复混凝土的裂缝和损伤。
自生性微生物修复技术是一种利用混凝土中的自生微生物来修复混凝土的技术。
在混凝土中添加一些有益的微生物，可以增加微生物的数量，从而提高混凝土的自愈合能力，使混凝土的使用寿命得到延长。
三、自生性微生物修复混凝土的优点1. 自生性微生物修复混凝土的修复效果好。
微生物在混凝土中自行生长，可以填补混凝土中的裂缝和损伤，从而修复混凝土。
2. 自生性微生物修复混凝土的成本低。
与传统的混凝土修复方法相比，自生性微生物修复混凝土的成本更低，因为微生物可以自行生长，不需要额外的成本。
3. 自生性微生物修复混凝土的环保性好。
微生物可以自行生长和繁殖，不会对环境造成污染。
四、自生性微生物修复混凝土的研究进展1. 微生物的筛选微生物的筛选是自生性微生物修复混凝土的关键。
目前，常用的微生物包括细菌、真菌和酵母等。
研究人员通过对混凝土中微生物的分离和鉴定，筛选出一些具有修复能力的微生物。
例如，研究人员通过筛选出的一株芽孢杆菌能够在混凝土中生长和繁殖，从而修复混凝土中的裂缝和损伤。
2. 微生物的添加方法微生物的添加方法是自生性微生物修复混凝土的另一个关键。
目前，常用的微生物添加方法包括直接添加和控释添加两种方式。
直接添加是将微生物直接添加到混凝土中，控释添加是将微生物包装在微胶囊中，然后将微胶囊添加到混凝土中。
通过控释添加可以控制微生物的释放速度，从而提高混凝土的修复效果。
3. 微生物对混凝土性能的影响微生物对混凝土的性能有一定的影响。
基于微生物的土壤改良技术研究
基于微生物的土壤改良技术研究在可持续发展的趋势下，越来越多的研究关注于使用微生物和其他天然资源来改善土壤质量，以提高作物品质和增加农业产量。
而基于微生物的土壤改良技术正是一个具有巨大潜力的领域，其优势在于其环保、生物多样性维护和其对于生态平衡的维护等方面。
微生物是环境的主要组成部分，包括细菌、真菌、病毒和原生动物等，而这些微生物一般存在于土壤中。
其中，某些微生物能够将空气中的氮气转化为可被作物吸收的氨气或硝酸盐，促进农业生产；还有一些微生物能够抑制有害生物或帮助作物抵御病害，减少对于农药化学品的需求。
这些微生物通过在土壤中形成互惠共生的关系，实现了可持续的“自我更新”，在不断地维护着土壤健康和农业生产的可持续性。
为了探究基于微生物的土壤改良技术，许多研究机构和科技公司正在投入大量的精力和资源。
其中，最常见的土壤改良技术之一是“微生物提供肥料”的概念，这一技术通过增加有益微生物的数量和多样性来改善土壤肥料的含量，从而为作物提供了更加持久的营养补给。
例如，Ganeden BCI 是一个主要从事微生物研究和开发的公司，他们研制的菌株能够促进氮循环和增加土壤中的微生物多样性，从而提高土壤肥力。
此外，我们还可以使用微生物来改善土壤结构。
土壤结构是指土壤内粒子的排列和连接方式，对于作物生长和抵御病害都至关重要。
微生物通过生产粘土颗粒和有机质混合物，增加土壤中的有机质含量，并建立根系和土壤之间的稳定物理化学联系。
例如，加拿大作物研究所就曾开展了一项名为“The Science of Soil” 的项目，以利用微生物来改善农业生产环境和增加生存空间。
最后，微生物与土壤有着密切的互动关系，不仅能够促进土地健康和提高农业产量，而且还能保护土壤生物多样性和引导周围的生态系统维护。
例如，Microbes and More 是美国“ BioLogic Crop Care” 公司推出的一个微生物类农业生产方案，其核心概念就在于通过微生物的作用来保护土壤生物多样性的丰富性，从而增强水果、蔬菜等作物的耐受性和产量。
基于微生物固化技术的土壤改良及应用研究
基于微生物固化技术的土壤改良及应用研究摘要：本文综述了微生物固化技术在土壤改良中的应用研究，并介绍了微生物固化剂的种类、作用机理、应用条件以及评价方法。
通过对微生物固化技术的研究分析，发现其具有工艺简单、经济实用、环境友好等优点，在土壤改良与修复领域有着广泛的应用前景。
关键词：微生物固化技术；土壤改良；微生物固化剂；作用机理引言土壤是自然界的一个基本组成部分，对于人类的生存和发展具有重要的意义。
但近年来，由于人类活动产生的污染和过度耕作等原因，不仅使得土壤质量逐渐恶化，影响了土地的可持续利用，也对生态环境带来了严重的威胁。
为了保护土地资源，维护生态平衡，重视土壤改良与修复问题已成为当前研究热点。
微生物固化技术是一种将特定的微生物添加到土壤中，利用其代谢活动使得土壤中的一些物质发生固化作用的生物技术。
近年来，微生物固化技术在土壤改良和修复领域受到越来越多的关注。
本文将对微生物固化技术在土壤改良中的应用研究进行综述，并介绍其常用的微生物固化剂、作用机理、应用条件和评价方法。
一、微生物固化剂的种类微生物固化剂是微生物固化技术的核心，其主要的作用是引发土壤中的特定固化反应。
目前，市场上流行的微生物固化剂主要有两类：一类是代谢基质为碳水化合物的细菌，如枯草杆菌、链霉菌等;另一类是代谢基质为有机酸的微生物，如醋酸菌、硝化细菌等。
使用不同微生物固化剂对于不同的土壤类型和改良需求，有着不同的效果和应用前景。
二、微生物固化剂的作用机理微生物固化剂在土壤中的代谢活动，往往会导致土壤中的无机成分发生化学反应，从而促进土壤的固化。
以枯草杆菌为例，其作用机理主要通过代谢将其代谢产物丙酮酸、乳酸等有机酸化合物与土壤中的无机离子结合，形成铝酸盐、铁酸盐等固化物质，使土壤裂隙消失，提高土壤的密度。
此外，微生物固化剂还能通过分泌菌丝、胞外聚合物等方式，形成遍布于土壤中的网状结构，提高土壤的强度和稳定性。
三、微生物固化技术的应用条件微生物固化技术虽然具有很好的土壤改良和修复效果，但是其应用需满足一定的条件。
混凝土中微生物固化技术的应用研究
混凝土中微生物固化技术的应用研究混凝土是建筑工程中常用的材料之一，其主要成分为水泥、石灰石、石膏等。
但是，由于混凝土材料本身的局限性，容易出现开裂、龟裂等问题，从而影响建筑物的安全和寿命。
为了解决这些问题，人们开始研究利用微生物固化技术对混凝土进行加固处理。
微生物固化技术是一种利用微生物的代谢过程来固化材料的技术。
这种技术可以使混凝土更加坚固、耐久，并且可以减少混凝土材料的使用量和对环境的污染。
下面将详细介绍混凝土中微生物固化技术的应用研究。
一、微生物固化技术的原理微生物固化技术是利用微生物的代谢过程来固化混凝土材料。
微生物通过代谢过程产生的胞外聚合物可以起到胶凝剂的作用，将混凝土中的颗粒固定在一起，从而增强混凝土的强度和抗裂性能。
此外，微生物还可以分解混凝土中的有机物，从而减少混凝土的孔隙率，提高其密实度。
二、微生物固化技术的应用1. 混凝土修补微生物固化技术可以用于混凝土修补。
在混凝土表面喷洒胶凝剂，然后加入微生物培养液，微生物通过代谢过程将胶凝剂固化在混凝土表面，从而修补混凝土表面的龟裂和破损。
2. 混凝土加固微生物固化技术可以用于混凝土的加固。
在混凝土中加入微生物培养液，微生物通过代谢过程产生的胞外聚合物可以固定混凝土颗粒，从而增强混凝土的强度和抗裂性能。
3. 混凝土防水微生物固化技术可以用于混凝土的防水。
在混凝土中加入微生物培养液，微生物通过代谢过程分解混凝土中的有机物，从而减少混凝土的孔隙率，提高其密实度，从而达到防水的效果。
4. 混凝土耐久性提高微生物固化技术可以用于提高混凝土的耐久性。
在混凝土中加入微生物培养液，微生物通过代谢过程可以消耗混凝土中的有机物，从而减少混凝土的腐蚀和老化，从而提高混凝土的耐久性。
三、微生物固化技术的应用案例1. 韩国建筑物加固韩国某建筑物的混凝土表面出现了大量的龟裂和破损，为了加固建筑物，研究人员利用微生物固化技术进行了加固处理。
首先在混凝土表面喷洒了胶凝剂，然后加入了微生物培养液。
混凝土中微生物固化技术的应用研究
混凝土中微生物固化技术的应用研究混凝土中的微生物固化技术近年来备受关注，被认为是一种环境友好、可持续发展的新兴技术。
本文将深入探讨混凝土中微生物固化技术的应用研究，并分享我的观点和理解。
一、微生物固化技术概述微生物固化技术是利用微生物的代谢特性和代谢产物，在混凝土中形成钙化物质，从而提高混凝土的物理和力学性能。
这项技术可以被应用于混凝土修复、地下水处理、地基工程等方面。
微生物固化技术的关键是选择适宜的微生物和合适的条件来促进钙化过程。
其中，最常被使用的微生物是可以产生尿素酶和尿素酶酶解酶的细菌。
这些细菌在尿素的存在下可以促进混凝土中的碳酸钙形成，从而增强混凝土的强度和耐久性。
二、混凝土中微生物固化技术的应用研究1. 混凝土修复混凝土结构受到氯离子、硫酸盐等侵蚀时会发生损坏，而微生物固化技术可以通过填充和修复这些损坏的混凝土微环境来改善结构的性能。
研究表明，在使用微生物固化技术的修复混凝土中，氯离子的渗透性下降，并且耐久性得到了明显改善。
2. 地下水及土壤的污染治理混凝土中微生物固化技术也可以被应用于地下水和土壤的污染治理。
在渗透性很高的土壤中，微生物固化技术可以通过填充细菌和尿素来形成钙化带，阻止有害物质的进一步传播。
3. 地基工程微生物固化技术在地基工程方面也有广泛应用。
通过在土壤中引入微生物和适宜的条件，可以使土壤中的颗粒结合在一起，从而增加土体的强度和稳定性。
三、总结和回顾通过对混凝土中微生物固化技术的应用研究，我们得出了以下几个重要结论：1. 微生物固化技术可以显著改善混凝土的物理和力学性能，提高其耐久性和抗侵蚀性。
2. 微生物固化技术可被广泛应用于混凝土修复、地下水及土壤的污染治理以及地基工程等方面。
3. 选择合适的微生物和条件对于微生物固化技术的成功应用至关重要。
我的观点和理解是，混凝土中微生物固化技术是一项具有巨大潜力的新兴技术。
它不仅可以提高混凝土结构的性能，还可以解决土壤和地下水的污染问题。
微生物在土壤改良中的应用研究
微生物在土壤改良中的应用研究一、引言土壤作为农业生产的基础，对作物生长和发展起到至关重要的作用。
然而，由于长期的耕作和不恰当的土地利用方式，土壤质量逐渐下降，致使农作物产量减少，生态环境受到破坏。
微生物作为土壤生物多样性的一部分，对于土壤改良具有重要作用。
本文主要关注微生物在土壤改良中的应用研究。
二、微生物对土壤改良的作用1. 有益微生物的介绍有益微生物包括细菌、真菌和原生动物等，它们通过各种途径改善土壤的质量。
例如，固氮细菌可以将空气中的氮转化为植物可吸收的形态，提供植物生长的营养。
2. 改善土壤结构微生物通过分解有机物质、胶结土壤颗粒等方式，改善土壤的结构。
有机物质降解生成的胶体物质可以增加土壤容重，提高土壤的持水能力和透气性。
3. 提供植物养分微生物通过分解有机物质和矿物质，释放出植物所需的养分。
例如，磷溶解菌可以将磷矿物质转化为植物可利用的磷酸盐，提高土壤的磷素含量。
4. 促进土壤生态系统功能微生物可以调节土壤中的氧气、水分和温度等因素，促进土壤中其他生物的生长和活动。
同时，它们也与植物根系形成共生关系，提高植物对病原菌的抵抗能力。
三、微生物在土壤改良中的应用案例1. 有机肥料中添加益生菌通过将益生菌添加入有机肥料中，可以促进有机肥料的分解和转化，提高养分释放效率。
益生菌还可以抑制土传病原菌的生长，改善土壤生态环境。
2. 土壤修复中的微生物应用在受污染的土壤修复过程中，利用具有降解污染物能力的微生物可以加速污染物的降解和转化。
例如，使用石油降解菌可以有效降解石油及其衍生物，恢复土壤的原有功能。
3. 微生物肥料的使用微生物肥料中含有大量有益微生物，可以增加土壤微生物的数量和多样性，促进土壤生态系统的建立和恢复。
这种肥料具有低毒性、高效性和环境友好的特点，成为土壤改良的一种重要手段。
四、微生物在土壤改良中的挑战与发展方向1. 技术研发和应用难题目前，微生物在土壤改良中的应用仍面临技术研发和应用的难题。
微生物灌浆加固土体技术的发展
微生物灌浆加固土体技术的发展随着我国社会主义市场经济的发展，人口的急剧增加，对住房的需求也越来越多，所以我国的城市基础设施建设存在着严重的供不应求的现象。
在土木工程建设中，肯定会遇到一些不良的土体需要进行加固处理。
目前，一般常用的加固方法是物理化学加固，利用机械能或者人造材料进行加固。
灌浆技术是很常见的加固方法，是用水泥、石灰或化学浆材这些浆液灌进土体的缝隙中，或者是与土体进行搅拌混合，以此使土地的强度增强，渗透性降低。
但是水泥和石灰等这些传统的建筑材料能使土体呈现碱性，并且对周围的植被和地下水都产生一定的破坏和污染。
而且这些建筑材料耗能高，所以不利于我国所提倡的节能和绿色施工的要求。
所以研究节能环保，经济效益高的新型土体加固技术就具有很重要的作用了。
研究的关键就是找到一种新型的凝胶材料，这种凝胶材料具有能耗小污染少，性能优良的特点。
经过各国专家的不断的研究，终于研制出MICP灌浆技术，采用微生物灌浆材料，这种灌浆材料具有黏性低、流动性好、渗透性强、胶结强度可以调控、低碳环保的优点。
下面就简单介绍一下MICP土体加固技术。
一、MICP土体加固技术MICP是自然界广泛存在的一种生物诱导矿化作用，微生物经过新陈代谢产生二氧化碳，碳酸钙离子，这是碳酸钙析出所依赖的环境，与微生物的种类没有多大关系，所以不同的微生物便形成了不同MICP方式。
主要被广泛应用的碳酸钙生物矿化技术是尿素水解的MICP。
尿素水解的MICP大都基于一种高产脲酶的巴氏芽孢杆菌，这种细菌能够吞噬碱性细菌，适应环境的能力也很强，这种灌浆技术能够防止土体碱化。
在整个生物矿化过程中，巴氏芽孢杆菌基本不会产生任何有毒的物质，所以对土质几乎没有任何污染。
二、MICP固化土体的工程性质（一）强度表征MICP固化土强度特性的重要指标是无侧限抗压强度。
土颗粒之间沉积的方解石凝胶对固化土强度起主要的作用。
方解石含量不断增加，沙柱的强度也出现不同程度的增长。
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江苏建筑2019年第3期(总第197期)0引言伴随着城市发展和人口增加,基础设施的短缺已逐渐成为一个不容忽视的社会问题。
然而,在基础设施的新建或扩建过程中,经常会遇到一些不能满足工程要求的土体。
这个时候,必须土体加固。
目前,大多数方法是通过机械能或人工材料进行土体的物理加固,但在机械施工和材料的生产过程中会消耗大量的能量。
其中,常用的土体加固方法是用水泥、石灰或化学材料进行注浆。
该技术在国内已有近50年的使用历史,是工程中较为成熟的地基处理加固技术。
其目的是通过将浆体注入土的孔隙中或与土混合搅拌,达成增强土的强度与降低渗透性[1]。
但由于胶结颗粒粒径较大,水泥灌浆往往只适用于高压下的小型灌浆。
此外,若使用水泥、石灰等传统胶结材料,会使土壤呈碱性,从而对地下水和周围植被[2]造成不利影响。
至于化学注浆材料,其具有粒径小、注浆速度快、凝结硬化率高、浆体粘度低等优点,但胶凝效果不如水泥材料。
除此以外,大多数化学灌浆材料(聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯、酚醛树脂等)都是有毒的。
因此,研究新型的土体加固方法对节能、环保、提高经济效益具有重要意义。
近年来,随着微生物学、地球化学、土木工程等学科交叉研究的不断发展,一种新的技术即微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)逐渐应用于如多孔介质材料的堵漏[3-4]石材和水泥基材料表面裂缝缺陷的修复[5-6]等领域。
微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)指的是将特定微生物(如脲酶菌、反硝化菌等)注入砂土中,并为之提供丰富的钙源和氮源养分,使其快速沉淀出方解石型碳酸钙结晶[7]。
与化学灌浆材料相比,具有更好的环保和耐久性。
与水泥相比,微生物菌液的粘滞性较低,注浆过程中所需压力较小,使得微生物能够对砂土进行大范围、远距离加固。
因此,与微生物加固土体技术研究进展李津达(合肥工业大学资源与环境工程学院,安徽合肥230000)[摘要]微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)加固土体是近年来发展起来的新兴技术。
系统总结了MICP技术的作用机理、影响加固效果因素及国内外学者对MICP技术的研究与应用情况。
研究表明,MICP技术具有灌浆压力小、环境友好等特点,而且能显著提高土体强度并改善砂土的孔隙结构和渗透性。
针对MICP技术的研究大多局限于室内,虽然近几年其在实际工程应用有了较大的发展,但工程应用仍显不足,仍需进行深入探讨与研究。
[关键词]微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP);加固土体;影响因素;砂土;工程应用[中图分类号]TU472.1[文献标志码]B[文章编号]1005-6270(2019)03-0098-04Research Progress on Microbial Reinforcement Soil TechnologyLI Jin-da(College of Resources and Environmental Engineering,Hefei University of Technology,Hefei Anhui230000China) Abstract:Microbial induced calcite precipitation(MICP)reinforced soil is an emerging technology developed in recent years.The system summarizes the mechanism of MICP technology,the factors affecting the reinforcement effect and the research and application of MICP technology by domestic and foreign scholars. Studies have shown that MICP technology has the characteristics of small grouting pressure and environmental friendliness,and can significantly improve soil strength and improve the pore structure and permeability of sand.Most of the research on MICP technology is limited to indoors.Although it has been greatly developed in practical engineering applications in recent years,engineering applications are still insufficient,and further research and research are still needed.Key words:microbial induced calcite precipitation(MICP);soil reinforcement;influencing factors;sand; engineering application[收稿日期]2019⁃03⁃04[作者简介]李津达,男(1993-),合肥工业大学资源与环境工程学院,硕士研究生。
98江苏建筑2019年第3期(总第197期)总结了近年来岩土工程中微生物诱导沉积碳酸钙的研究进展,并论述了微生物矿化胶结机理、影响因素、研究与应用进展及未来展望。
1微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP )1.1MICP 种类微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP )是自然界广泛存在的一种生物诱导矿化作用。
目前,常用的微生物加固地基的措施有:尿素水解、反硝化、硫酸盐还原与铁盐还原。
尿素水解MICP 是通过特定的微生物在环境条件下生成可以水解尿素的脲酶,该脲酶可水解尿素为NH 4+和CO 32-,CO 32-与培养液中的Ca 2+结合生成碳酸钙沉淀。
此时生成的碳酸钙沉淀即为生物水泥,达到加强土体强度的效果。
反硝化细菌的作用是将亚硝酸盐或者硝酸盐还原成氮气并生成二氧化碳,然后溶液中的碳酸根离子与钙离子结合形成碳酸钙沉淀。
原位地基灌浆的过程中使用反硝化细菌进行注浆,能够同时实现治理污水和地基加固。
硫酸盐还原菌将硫酸根离子还原为硫化氢并生成CO 32-,碳酸根与钙离子结合形成碳酸钙。
硫酸盐还原菌除了可以除了提升土体强度还可以用于石质结构表面的清理[8]。
铁盐还原菌的作用是还原Fe 3+为Fe 2+,Fe 2+和溶液中的阳离子结合形成氢氧化合物或者碳酸盐,达到胶结的效果。
铁盐还原菌不仅可以降低土体渗透性与提高抗液化的能力[9],还可以去除被污水污染土层中的磷酸盐[10]。
由于尿素水解反应体系的自由能最低,反应机制简单且过程易于控制,能够在短时间内产生大量的碳酸根离子,所以尿素参与的水解过程成为现在试验中最常用的微生物矿化加固方法。
1.2尿素水解MICP 机理尿素水解的MICP 大都基于一种高产脲酶的巴氏芽孢杆菌,能以尿素为能源,通过自身新陈代谢产生大量的高活性脲酶,将尿素水解生成NH 4+和CO 32-。
细菌细胞壁的特殊结构使得细菌表面通常带有负电荷,并不断吸附周围溶液中的Ca 2+,使其聚集在细菌细胞外表面,并以细胞为晶核,在细菌周围析出碳酸钙结晶。
随着碳酸钙晶体数量不断增多,细胞逐渐被包裹,使得细菌代谢活动所需的营养物质难以传输利用,最后导致细菌逐渐死亡。
反应方程式为:Ca 2++Cell →Cell-Ca 2+NH 2-CO-NH 2+2H 2O 2NH +4+CO 2-3CO 2-3+Cell-Ca 2+→Cell-CaCO 2由于上述过程中脲酶水解尿素产生了NH 4+,使得环境pH 值升高,脲酶表现出对尿素更高的活性和更强的亲和力,这也促进了碳酸钙晶体的形成。
而且在整个生物矿化过程中,巴氏芽孢杆菌基本不产生毒性物质或其他副产物,而且有一个较高的细胞比表面积,这些优势都使得巴氏芽孢杆菌具备了实际应用的能力[7]。
2MICP 加固土体技术2.1加固机理近年来的研究发现,通过利用MICP 技术向砂土中灌注菌液以及尿素和CaCl 2的营养液,可快速析出方解石凝胶,并将松散砂颗粒胶结成为整体。
微生物胶结砂颗粒的过程为首先带有负电荷的微生物吸附在砂颗粒表面,然后以孔隙溶液中的尿素及可溶性钙盐为营养源,通过微生物诱导方解石沉积作用,便会在砂颗粒间形成胶结物质———方解石,方解石凝胶在砂粒间充当桥梁作用,最终将松散砂颗粒胶结成为具有一定力学性能的整体。
2.2影响加固效果因素近年来的研究表明土的性质、培养环境、加固工法与样品尺寸都会对微生物加固土的效果产生影响。
杨钻[11]通过试验得到不同粒径级配的填充颗粒对砂浆强度有显著的影响,单一级配的砂土对微生物砂浆的影响规律不显著。
级配良好的填充颗粒强度明显优于级配不良的砂土。
张优龙等[12]发现微生物加固的效果与土的性质有关;Stocks -Fischer S 等[13]发现,相比于其他土体,巴氏芽孢杆菌更易在砂土中活动生成碳酸钙;周东、杜静等[14-15]发现,微生物作用于黏土是利用代谢产物改变土颗粒表面的电荷电性。
作用于膨胀土时,通过代谢产物减小结合水膜的厚度,会减小黏聚力并增大内摩擦角,达到提高土体强度的效果;许朝阳等[16]发现多糖粘胶菌对提高粉土强度有显著的效果。
赵茜[17]经试验研究得出:菌液和脲酶的浓度会影响尿素水解的过程,而脲酶的活性与尿素浓度呈正相关关系。
AI Qabany A 、Okwadha G D O 等[18-19]发现脲酶的活性同时受微生物的种类、微生物溶液的浓度、营养液中尿素浓度、Ca 2+浓度、温度和pH 值影响。
彭劼等[20]发现不同反应时间内温度对于MICP 的影响不同。
赵茜[17]在试验研究中发现,使用浸泡的方法能较好地改善加固过程中均匀性的问题。
金炜枫等[21]研究发现在加固过程中利用超声波的振动可以改善被加固土体均匀性。
Rong H 等[22]认为固定注射速率及非连续注浆方式可获得强度较高的试样。
沈吉云[23]发现加固小尺寸试样需高浓度的菌液,在对大尺度砂柱进行加固时菌液的浓度则不宜过高,否则会造成加固不均匀。
3MICP 加固土体研究与应用进展3.1研究进展澳大利亚默多克大学的Whiffin 博士在2004年[24]率先提出采用微生物沉淀碳酸钙技术胶结松散砂颗粒,以提高砂土的强度和刚度等宏观力学性质。
2006年Harkes 等[25]提出了一种分步灌浆方法。
2011年Bar'kouki 等[26]发现间歇式灌浆方式更有利于获得均匀分布的碳酸钙沉积。