大理石表面微生物诱导碳酸钙覆膜

料迫在眉睫 ］ 。
自然界某些成岩微生物在石质文物的孔隙间能 诱导 Ｃ ａ Ｃ Ｏ ， 矿化 ［ ７ － ８ ］ ｏ通过微 生物诱导 生成 Ｃ ａ Ｃ Ｏ ， 结晶沉积对风化 的石质文物表层进行加固保护 ， 是近 年来国内外石质文物保护修复领域研究的重点 ［ ９ － １ １ ］ 。 通过对成岩微生物 巴斯德芽孢杆菌进行培育， 利用其 酶化特性进行 Ｃ ａ Ｃ Ｏ 沉积。采 用浸泡法和涂覆法在 大理 石表 面进行 覆 膜试验 ， 在大 理石表 面形 成一 层致 密的、 与基层具有较强粘结力的 Ｃ ａ Ｃ Ｏ 矿化膜， 并对 矿化膜的耐酸性能进行分析 ， 为微生物矿化修复保护 历史建筑提供参考。
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（ １ Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ａｃ ａ ｄ ｅ ｍｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｈ ｙ ｓ ｉ ｃ ｓ ， Ｍｉ ａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ， Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ６ ２ １ ０ ０ ０ ； ２ Ｊ ｏ ｉ ｎ ｔ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｅ ｘ ｔ ｒ ｅ ｍｅ Ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ Ｍａ ｔ ｔ ｅ ｒ Ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ， Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｓ ｔ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄＴ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄＲ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈＣｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｌ ａ ｓ ｅ ｒ Ｆ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ， Ｃ ＡＥ Ｅ Ｍｉ ａ ｎ ｙ ｎｇ ａ ， Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ｎ ６ ａ ２ １ ０ ０ ０ ）
用的红色大理石 ，产 自四川 ，主要成分二氧化硅和 碳酸钙分别为６ ９ ． ３ ％和３ ０ ． ７ ％，制成２ ０ ｍ ｍｘ ２ ０ ｍ ｍｘ ３ １ １ １ １ １ １ 的立方试样 。用去离子水清洗基片粉尘，将试 样超声清洗至前后大理石干重相差小于０ ． ０ ０ １ ｇ ，再 用无水乙醇与丙酮体积 比为 １： １ 的混合液浸泡基片 约３ ０ ｍ ｉ ｎ ，自 然风干 ，编号装入样 品袋中待用。 菌种选 用美 国 Ａ Ｔ Ｃ Ｃ （ 美 国菌种保藏 中心） 巴斯 德芽孢杆菌 （ Ａ Ｔ Ｃ Ｃ １ １ ８ ５ ９ ） ； 溶菌 肉汤 （ Ｌ Ｂ ） 培养基 ： 胰
１ 实验 部分
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ － １ １ － ０ ３
蛋白胨 １ ０ ｇ 门 Ｌ ， 酵母膏 ５ ｇ ／ Ｌ ， Ｎ ａ Ｃ １ １ ０ ｇ 门 Ｌ ， ｐ Ｈ值 ７ ． ０ ； 尿素 一 硝酸 钙 培养 基 ： 葡萄 糖 ３ ０ ｇ 门 Ｌ 、 大 豆蛋 白胨
１ ０ ｇ 门 Ｌ 、 尿素 ５ ０ ｇ 门 Ｌ 、 Ｃ ａ Ｃ Ｏ ３ ０ ． ５ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ 、 吐温 ８ ０ 体积分 数０ ． ０ ５ ％、 Ｎ ｉ Ｃ Ｉ ２ ５ ０ ｐ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ 、 ｐ Ｈ值 ８ － ９ ； 实验药品均为
分析纯 。
１ － ２ 试 验 方 法
１ ． ２ ． ２ 覆膜试验： 浸泡法 ： 配制尿素 一 硝酸钙培养基 ，
菌 总数约 １ ０ ｃ ｆ ｕ ／ ｍＬ。
基金 项 目：国家 自然科 学基金（ １ ｌ Ｏ ７ ５ ｌ ３ ４ ） ；核废物 与环境安全 国防 重点学科 实验 室开放基金 （ １ ２ ｚ ｘ 印０ ８ ） ；极 端条件物质 特性联合 实验 室基 ￣（ ￣１ ２ ｚ ｘ ｊ ｋ ０ ９ ） 。 ’ 通 讯作者 ，Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｚ ｈ ｕ ｗｅ ｎ ｋ ｕ ｎ ＠ｓ ｗ ｕ ｓ ｔ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ 。
第３ ７ 卷第１ 期 ２ ０１ ４ 年１ 月
非 金 属 矿
Ｎｏ ｎ ． Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｉ ｃ Ｍｉ ｎ ｅ ｓ
大理石表面微 生物诱导碳酸钙覆膜
牟 涛 竹文坤 段
四川 绵 阳
涛 张友魁 陈晓明
６ ２ １ ０ ０ ０ ）
（ １ 中国工程物理研究院，四川 绵阳 ￣ １ ０ ０ ０ ；２ 西南科技 大学一 中国工程物理研究 院激光聚变研究 中心极端条件物质特性联合实验室，
Ｃｏ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｏ ｆ Ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ Ｐｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ Ｃａ ｌ ｃ ｉ ｕ ｍ Ｃａ ｒ ｂｏ ｎ ａ ｔ ｅ Ｐｒ ｅ ｃ ｉ ｐ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ Ｍａ ｒ ｂ ｌ ｅ
Ｍｕ Ｔａ ｏ Ｚｈ ｕ Ｗｅ ｎ ｋｎ ｎຫໍສະໝຸດ Baidu Ｄｕ ａ ｎ Ｔａ ｏ Ｚｈ ａ ｎ ｇ Ｙｏ ｕ ｋ ｕｉ Ｃｈ ｅ ｎ Ｘｉ ａ ｏ ｍｉ ｎｇ
１ ． ２ ． １ 高浓缩菌液的获取 ： 配制 Ｌ Ｂ培养基， 用Ｎ ａ Ｏ Ｈ
溶液调节 ｐ Ｈ值为 ８ ． ０ ， 灭菌 ， 冷却， 接种体积分数 ５ ％， 置于 ３ Ｏ℃恒温振荡培养箱 以 １ ７ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 培养 ２ ４ ｈ ， 取 出菌液， 以６ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ离心 ５ ｍ ｉ ｎ ， 得高浓缩菌液， 细
ｅ ｌ ｅ ｃ ｒ ｔ ｏ ｎ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｉ ｃ（ Ｓ Ｅ Ｍ） ａ ｎ ｄ Ｘ— ｒ ａ ｙ ｄ ｉ ｆ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ（ ＸＲ Ｄ） ， ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｈｅ ｔ ａ ｃ ｉ ｄ — ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｃ ａ ｌ ｃ ｉ ｕ ｍ ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ａ ｔ ｅ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ． Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ
摘 要 选育碳酸 盐矿化菌 ， 利用其诱导 Ｃ ａ Ｃ Ｏ ， 沉积 ， 采用涂覆法和 浸泡法进行细菌矿化试验 ， 最终在 大理石样品表 面形成一层致 密的矿化
膜。采用扫描 电镜 （ Ｓ Ｅ Ｍ） 和 Ｘ射 线衍射 （ Ｘ Ｒ Ｄ ） 对大理石空 白试样和处理后试样进行分析 ， 并对矿 化膜进行抗 酸性测试 。结果表明 ， 涂覆 法和浸
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｃａ ＣＯ３ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｐ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｂｙ ｃ ａ ｒ ｂｏ ｎ ａ ｔ ｅ — ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｂ ｅ ｕｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ｉ ｍｍ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ，ａ ｎ ｄ ｉ ｆ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｄ ａ ｄ ｅ ｎ ｓ ｅ ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｍｂｒ ｎｅ ａ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ｏ ｎ ｍａ ｒ ｂｌ ｅ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ Ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ． Ｔ ｈｅ ｉ ｍｍｅ ｒ ｓ ｅ ｄ ｎｄ ａ ｓ ｍｅ ｒｅ ａ ｄ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ
大理石文物饱受环境大气、 生物、 酸雨和地表温
１ ． １ 原 料 及 试 剂 大 理 石 试 样 采 用 工 程 中广 泛 应
湿度变化等 因素影响， 导致石构件分解、 风化等。无
机、 有机 以及复合保护材料对文物 的保护起到了一定 作用， 但也存在很多问题 ［ １ 】 ， 研究与开发新型保护材
泡法均能在 大理石表面粘结一层细 小颗粒 ， 形成一层致密、 厚度 为 ５ ０ ￣ １ ０ ０ ｍ的 Ｃ ａ Ｃ Ｏ ３ 矿化膜 。经过覆膜处理 的大理石耐酸性能得到 了明显提升。
关 键 词 大理石
微生物矿化
碳酸钙 覆 膜
中图分类号： Ｔ Ｕ ５ ６ ＋ ４ ． ２ １ 文献标识码 ： Ａ