微生物誘導(dǎo)方解石沉積加固的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本項目在國家“十一五”科技支撐計劃課題(批準(zhǔn)編號:2007BAB18B01)的資助下,選用巴斯德芽孢桿菌,以二氧化硅(石英砂和海砂)為材料進(jìn)行了微生物誘導(dǎo)方解石沉積加固的基礎(chǔ)研究。運用現(xiàn)代檢測手段,證實了巴斯德芽孢桿菌誘導(dǎo)方解石沉積對于介質(zhì)的固化所起的作用,并通過改變諾干反應(yīng)條件和環(huán)境:1)培養(yǎng)基中Ca2+的濃度；2)菌濃度；3)培養(yǎng)基的初始pH值；4)溫度；5)不同粒度的介質(zhì)及其混合；6)促進(jìn)劑的添加等來研究影響巴斯德桿菌誘導(dǎo)方解石沉

2、積加固的各種因素。研究結(jié)果表明:
　　 (1)經(jīng)過巴斯德芽孢桿菌處理過的石英砂膠結(jié)成塊,與不含菌的對照相比,其固化的效果極為顯著,且在抗?jié)B透性上有了明顯的提高。通過X-射線衍射分析其中的成分,發(fā)現(xiàn)有方解石晶體產(chǎn)生。通過掃描電子顯微鏡可觀察到石英砂顆粒的縫隙中緊密填充著方解石晶體,由于方解石本身具有膠結(jié)作用,從而能夠?qū)⑵渲車氖⑸邦w粒膠結(jié)在一起。進(jìn)一步放大可看到這些方解石晶體表面附著有桿狀菌體,證明巴斯德芽孢桿菌為方解石晶體的形

3、成提供了晶核形成位點。同時能譜分析也證明巴斯德芽孢桿菌在石英砂中確實誘導(dǎo)沉積出方解石晶體；
　　 (2)通過改變培養(yǎng)基中Ca2+的濃度,發(fā)現(xiàn)當(dāng)Ca2+濃度為25.2mM時,巴斯德芽孢桿菌誘導(dǎo)沉積出來的方解石終重量為2.178g,此時其產(chǎn)量最高。而Ca2+濃度為12.6mM和50.4mM時,微生物誘導(dǎo)沉積出來的方解石的終重量分別為1.554g和1.447g；
　　 (3)通過改變培養(yǎng)基的初始pH,發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH為7,即培養(yǎng)基為

4、中性時,巴斯德芽孢桿菌誘導(dǎo)沉積出來的方解石的終重量為0.084g,此時其產(chǎn)量最低。而培養(yǎng)基為堿性時,巴斯德芽孢桿菌所誘導(dǎo)沉積出的方解石的產(chǎn)量則較為接近,分別為pH8=2.178g、pH9=2.262g、pH10=1.916g；
　　 (4)通過用不同活菌量的巴斯德芽孢桿菌與石英砂混合進(jìn)行處理,發(fā)現(xiàn)巴斯德芽孢桿菌誘導(dǎo)沉積出的方解石的終重量與活菌數(shù)的關(guān)系為5×109>5×108>5×107；
　　 (5)通過改變樣品的培養(yǎng)溫

5、度,發(fā)現(xiàn)在30℃的培養(yǎng)條件下,巴斯德芽孢桿菌誘導(dǎo)沉積出來的方解石的終重量為2.178g,而在40℃和20℃時相對較低,分別為0.524g和0.455g,10℃時則幾乎檢測不到方解石的存在；
　　 (6)將不同比例的石英砂和海砂混合后用巴斯德芽孢桿菌進(jìn)行處理,巴斯德芽孢桿菌所誘導(dǎo)沉積出的方解石的產(chǎn)量與混合物中海砂所占的比例的關(guān)系為0>60％>20％>40％>80％>100％;
　　 (7)將不同濃度的NiCl2作為促進(jìn)劑添