中國(guó)不同地區(qū)尿素分解菌的分離篩選及其誘導(dǎo)碳酸鈣沉積能力的比較研究.pdf

1、近年來，基于尿素分解菌脲酶活性的微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉積（MICP）技術(shù)已被廣泛用于巖土工程中的生物封堵和生物粘結(jié)，該項(xiàng)技術(shù)具有綠色、節(jié)能、環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，逐步成為巖土工程加固修復(fù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。其中具有誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀能力的尿素分解菌更是MICP研究的關(guān)鍵，因此，選擇脲酶活性更高且環(huán)境適應(yīng)能力更強(qiáng)的新型土著尿素分解菌將更有助于MICP的研究與應(yīng)用。
　　本研究首先從中國(guó)不同地區(qū)采集47份不同類型的土壤進(jìn)行尿素分解菌的分離篩選，從中

2、分離純化并通過分子生物學(xué)方法鑒定了51株目的菌株。研究發(fā)現(xiàn)它們分布于7個(gè)屬，包括醋桿菌屬2株，節(jié)桿菌屬8株，芽孢桿菌屬24株，梭形桿菌屬7株，大洋芽孢桿菌屬2株，類芽孢桿菌屬6株，芽孢八疊球菌屬2株。其中，分離篩選的菌株HZ1T和LZ2T通過多項(xiàng)分類學(xué)研究鑒定為可以分解尿素的細(xì)菌新種，分別命名為河邊類芽孢桿菌（Paenibacillus ripae）和土生芽孢八疊球菌（Sporosarcina terrae）。
　　其次，通過菌株

3、遺傳穩(wěn)定性、脲酶活性、誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀能力及堿性環(huán)境中生長(zhǎng)特性等多方面的比較篩選發(fā)現(xiàn)，菌株Sporosarcina sp.LZ3具有良好的遺傳穩(wěn)定性，且脲酶活性、誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀能力最強(qiáng)，并且在堿性環(huán)境中仍能保持較高活性，各方面均優(yōu)于對(duì)照菌株巴氏芽孢八疊球菌（S.pasteurii ATCC11859）及其他篩選菌株，在碳酸鈣沉積實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過XRD、SEM和EDX分析證實(shí)沉積物為穩(wěn)定的方解石晶體，因此，選擇Sporosarcina sp.LZ

4、3用于后續(xù)誘導(dǎo)碳酸鈣沉積的研究。在接種量6％，溫度30℃，Ni2+濃度100μM，pH9.0條件下，Sporosarcina sp.LZ3于YE-NH4培養(yǎng)基中培養(yǎng)36～40h的菌液用于誘導(dǎo)碳酸鈣沉積實(shí)驗(yàn)，并通過響應(yīng)面法優(yōu)化了MICP反應(yīng)體系，其中4個(gè)重要影響因子及水平為：pH7.0，Ca2+濃度0.60M，尿素濃度0.60M，菌液濃度10.0%（OD600=1.0）。
　　最后，在上述條件下利用標(biāo)準(zhǔn)砂進(jìn)行砂柱凝結(jié)試驗(yàn)，并對(duì)砂柱的

5、固化效果進(jìn)行整體性評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，砂柱無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到1.79MPa；三軸壓縮實(shí)驗(yàn)當(dāng)周圍壓力為100KPa和200KPa時(shí)，軸向應(yīng)力分別為495KPa和750KPa；直剪實(shí)驗(yàn)中平均剪應(yīng)力達(dá)到496.6KPa，是濕砂對(duì)照的將近100倍。經(jīng)過XRD、SEM和EDX分析證實(shí)砂粒周圍布滿了碳酸鈣并且全是穩(wěn)定的方解石晶體。以上研究表明固化后的砂柱具備了一定的工程性能，具有進(jìn)一步應(yīng)用的潛力。
　　綜上所述，本文中分離鑒定的尿素分解菌Spor