膠結方式對微生物誘導碳酸鈣沉積的影響

張海麗， 徐品品， 劉數華， 冷立健， 周文廣

(1. 南昌大學 資源環境與化工學院 鄱陽湖環境與資源利用教育部重點實驗室， 南昌 330031； 2. 武漢大學 水資源與水電工程科學國家重點實驗室， 武漢 430072)

傳統的建筑膠凝材料主要包括硅酸鹽水泥、石灰、石膏和水玻璃等[1]，其中硅酸鹽水泥是目前用量最大的一種建筑材料，但由于其能耗較高，生產工藝較為復雜，污染較為嚴重，且在生產運輸過程中容易產生引起環境污染的不利性因素，對人類的生活與健康有較大的危害[2]。因此，國內外許多學者嘗試尋找一種新型環保的膠凝材料。近年來，微生物誘導碳酸鈣沉積(Microbial induced calcium carbonate precipitation，MICP)作為一種新型環保膠凝技術逐漸被大眾所熟知，微生物通過自身礦化作用誘導產生碳酸鈣沉淀并能有效地將散粒材料膠結成具有一定強度和結構完整性的整體[3-4]。該技術具有能耗低、環境友好、反應過程簡單等特點，已在巖土工程和環境工程中具有廣泛的應用[5-6]。

早在2004年，Whiffin[7]就利用從土壤中分離出的芽孢桿菌進行微生物誘導碳酸鈣沉積實驗，與未進行生物固結砂體相比，生物膠結砂體的強度和剛度分別提高了8倍和3倍，該實驗研究使微生物水泥的運用成為了可能。Sun等[8]研究了兩種芽孢桿菌在不同溫度條件下對微生物誘導碳酸鈣的影響，低溫條件下在培養基中添加尿素能提高鈣沉淀率，使后續的低溫誘導碳酸鈣沉積技術成為可能。Zhang等[9-10]研究了不同鈣源對MICP過程的影響，發現使用乙酸鈣誘導沉積得到的砂柱有較好的物理性能，同時乙酸鈣中的乙酸可以作為有機碳源為細菌提供營養物質?！?br>