碳酸盐矿化菌诱导碳酸钙沉淀条件的优化

0引言目前土体加固技术一直采用的是传统的土体改良方法，如排水固结，化学注浆等方法，这些传统的处理方式成本较高，消耗能源较大，同时还易污染环境。

所以亟需研究一种新型环保绿色高效的胶凝材料来加固土体[1]。

研究发现，在自然界中存在一些产脲酶细菌微生物，通过给其提供氮源和Ca 2+的营养液，能够快速矿化出有良好胶结作用的碳酸钙晶体[2]，用尿素水解生成碳酸钙沉淀的机制简单，短时间可以产生大量CO 32-，因此成为了微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP ）的常用方法。

尿素水解产生碳酸钙沉淀是一个复杂的生物矿化过程，这一过程会受到外界多种因素的影响。

因此国内外学者从各个方面开展了对微生物矿化机制的研究。

比如在尿素水解过程中，细菌的种类和产脲酶能力、钙离子浓度和温度对细菌的脲酶活性有所影响。

在细菌的种类和产脲酶能力方面，赵茜[3]利用菌液和纯脲酶试剂进行了对比试验，发现菌液的脲酶活性更强，对砂土的矿化效果更好。

Park 等[4]利用4种不同的尿素水解类细菌进行MICP 矿化反应，发现巴氏芽孢杆菌的产脲酶能力较强。

通过改变钙离子的浓度，研究者[5]发现脲酶活性随着Ca 2+浓度的增加会降低。

在0.50~0.75M 钙离子浓度水平下，脲酶活性随着浓度的增加有一定提升。

温度对细菌生长繁殖也有重要影响，Whiffin 等[6]认为尿素水解细菌的最适宜温度为30℃。

胶结液浓度、钙源和添加剂是影响固化土内部碳酸钙产量和抗压强度的重要因素。

Ng 等[7]发现在0.5mol/L 和0.25mol/L 胶结液浓度下，0.5mol/L 胶结液生成的碳酸钙含量更多。

在钙源方面，目前大多数研究都以氯化钙作为钙源[8-9]，Abo-El-Enein 等[10]研究了氯化钙、硝酸钙和醋酸钙固化砂土后强度的变化，通过对比试验发现氯化钙固化砂土的抗压强度最高，为1.2MPa 。

醋酸钙和硝酸钙的强度分别为1MPa 和0.45MPa 。

在添加剂方面，骆晓伟[11]在砂土固化试验中加入了0.2%的玄武岩纤维后，固化后砂土强度比原始强度2.6MPa 提高了1个MPa 。

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。

MICP技术研究及应用前景分析发布时间：2022-07-22T01:37:53.687Z 来源：《城镇建设》2022年第5卷3月第5期作者：董鑫何涛刘星宇[导读] 对比分析了目前建筑垃圾再生骨料的几种方法，并指出了微生物处理再生骨料的优越性，董鑫，何涛，刘星宇重庆工业职业技术学院?建筑工程学院，重庆 401120摘要：对比分析了目前建筑垃圾再生骨料的几种方法，并指出了微生物处理再生骨料的优越性，并以微生物诱导碳酸钙沉淀技术（MICP）为例进行了分析。

微生物诱导碳酸钙沉淀技术（MICP）作为一种新兴的再生骨料改性方法实验室研究阶段技术已经比较成熟，应用到工程前景十分广阔。

关键词：再生骨料、MICP、强化方法一．引言据统计，我国每年产生近 2000万吨废弃混凝土，预计排放量增量还将以10%的速度上升。

为遵从绿色建材可持续发展理念，目前多采用的方法是将废弃混凝土破碎制得再生骨料。

与天然骨料相比，再生骨料存在物理性能较差、孔隙率高和多害孔比例大等问题，进而影响再生骨料性能。

由于建筑垃圾性能指标比较差，无法直接用于建筑工程实际，需要进一步加工何处理。

目前市场上出现了几种建筑垃圾再生骨料处理方式，主要以建筑垃圾再生骨料机械强化法、建筑垃圾再生骨料化学强化法[1]。

物理增强法利用采用机械的方式来改善骨料，改方法没有从根本上改变再生骨料的内部结构，仅仅通过挤压得方式增加骨料密度何粘结性，导致处理后的再生骨料强度提高有限，基本不能满足施工现场要求；化学强化法是利用化学元素配比形成的化学浆液，改变再生骨料内部结果，从而使再生骨料的性能得到改善。

该方法能较大程度提高再生骨料强度，也能满足工程实际需求，但存在成本高、污染大、不环保等问题；微生物强化法是将特殊微生物配置为菌液之后浸泡再生骨料，微生物进入到再生骨料内部形成碳酸钙使再生骨料混凝土强度更高，拥有更强的抗压能力，在力学性能上更加优异。

上述三种方法为目前建立垃圾再生骨料强化处理的方法，从上述分析可知，微生物方法在再生骨料强化方法具有明显的优越性。

微生物诱导碳酸盐岩沉淀过程及作用机理高旭波;潘振东;龚培俐;江玉;李成城;李鸿煜【期刊名称】《中国岩溶》【年(卷),期】2022(41)3【摘要】微生物诱导碳酸钙沉淀(microbially induced calcium carbonate precipitation,MICP)是一种在自然界中广泛存在的生物矿化过程。

由于MICP具有反应速度快、环境条件要求低、应用范围广、温室气体减排效应显著等特点,在地质、土木、水利、环境多个领域中广泛推广应用。

文章在分析国内外相关研究成果的基础上,归纳整理出反硝化过程、硫酸盐还原作用、尿素分解作用等多种微生物诱导下碳酸钙矿化途径和作用机制。

以尿素分解菌为代表,重点讨论微生物诱导碳酸盐沉淀过程中pH、温度、离子浓度等环境因素对生成矿物晶型晶貌等方面的影响,总结了MICP的环境应用机制,即环境中的重金属元素通过替换作用替换矿化矿物中的Ca^(2+)或CO^(2-)_(3)从而被固定。

MICP作为一种简单高效的地质环境过程,在生态环境修复领域具有广阔的应用前景。

【总页数】12页(P441-452)【作者】高旭波;潘振东;龚培俐;江玉;李成城;李鸿煜【作者单位】中国地质大学(武汉)环境学院【正文语种】中文【中图分类】X141;P593【相关文献】1.微生物诱导碳酸盐沉淀及其在固定重金属领域的应用进展2.基于微生物诱导碳酸盐沉淀的微生物抑尘剂3.碳酸盐岩储集层成岩作用中"孔隙尺寸控制沉淀"研究进展、地质意义及鄂尔多斯盆地实例4.碳酸盐岩风化成土过程中的微生物作用5.微生物诱导碳酸盐沉淀在路堤边坡裂缝修复中的应用研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

micp技术沉淀原理MICP技术是一种通过生物石灰化作用促进土壤固化的技术，可以将土壤转化为一种类似岩石的材料，从而提高其力学强度和抗渗性能。

本文将介绍MICP技术的沉淀原理，包括介绍微生物的作用、微生物代谢产物的作用、沉淀物的结构及其对土壤性质的影响等方面。

一、微生物的作用MICP技术的核心是利用细菌、真菌和藻类等微生物的作用来沉淀土壤中的钙和碳酸盐。

这些微生物可以通过分解有机物质、氧化铵和硝酸盐等方式使土壤中的钙溶解出来，并将其与土壤中存在的碳酸盐结合形成碳酸钙。

这种生物石灰化作用可以在相对较低的温度和pH值下发生，并且不需要高氧条件，因此是一种非常环保和经济的土壤固化方法。

二、微生物代谢产物的作用除了微生物直接沉淀土壤中的钙和碳酸盐以外，它们代谢产生的一些有机物质也可以促进MICP技术的发生。

某些细菌在生长过程中会释放出引起钙化作用的磷酸盐和碳酸盐，这些物质可以使土壤中的钙离子得到更好地利用。

一些微生物代谢产生的酸还可以促进碳酸钙的形成和沉淀。

这些有机物质的作用可以促进MICP技术的效果，使钙化作用更为充分。

三、沉淀物的结构及其对土壤性质的影响MICP技术通过沉淀作用将土壤中的钙和碳酸盐结合形成碳酸钙，这种碳酸钙的结构及其对土壤性质的影响非常重要。

一般来说，MICP技术沉淀的碳酸钙颗粒大小较小，矿物结构较松散，含水率较高。

这种结构的碳酸钙在土壤中具有较好的渗透性和透水性，可以增加土壤的渗透系数和减小孔隙体积，从而提高土壤的抗渗性。

碳酸钙还能够吸附一定量的有害离子，如氨氮、重金属等，从而达到除污净化的作用。

总结MICP技术的沉淀原理包括微生物的作用、微生物代谢产物的作用及沉淀物的结构及其对土壤性质的影响等方面。

这项技术不仅环保、经济，同时也可以带来一系列的优点，如提高土壤的力学强度和抗渗性能、净化土壤等，具有广泛的应用前景。

除了上述介绍的沉淀原理，MICP技术在实际应用中还需要考虑一些因素，如微生物的选取、处理过程的条件和土壤的特征等。

微生物诱导碳酸钙沉淀技术及其应用发展摘要：MICP（microbial induced calcite precipitation）即微生物诱导碳酸钙沉淀，是一种新型环保的岩土工程固化砂土技术，其作用机理简单、固化快速高效而引起广泛地关注，微生物固化技术引入到岩土工程中进行土壤加固，将会对环境带来极大的效益。

MICP也展现出在岩土工程领域应用的前沿性，这不仅仅是岩土工程技术上的创新，更是对环境保护的一种良好举措。

关键词：微生物诱导碳酸钙沉淀；国内研究现状；国外研究现状；发展前景中图分类号：T 文献标识码：A 文章编号：Summarization and application development of microbial induced calcite precipitationZeng Weihua(1、******************，Foshan City, Guangdong Province，528000)Abstract:MICP (microbial induced calcium carbonate precipitation)is a new type of environmentally friendly geotechnical engineeringsand solidification technology, which has attracted widespreadattention due to its simple mechanism and rapid and efficient solidification. The introduction of microbial solidificationtechnology to geotechnical engineering for soil reinforcement willbring great benefits to the environment. MICP also demonstrates the cutting-edge application in the field of geotechnical engineering, which is not only an innovation in geotechnical engineering technology, but also a good measure for environmental protection.Key words: Microorganism induced calcium carbonate precipitation; Domestic research status; Research status abroad; Developmentprospects0 引言国内经济经过多年的高速发展，摆脱贫困的同时造成了水、空气、土壤等严重污染。

微生物诱导碳酸盐沉淀去除重金属及生物脱氮特性研究微生物诱导碳酸盐沉淀去除重金属及生物脱氮特性研究摘要：本研究旨在探究微生物诱导碳酸盐沉淀技术在去除重金属及生物脱氮过程中的应用和效果。

实验中采用微生物培养方法将特定菌株与碳酸盐源结合，并通过模拟实验评估其在重金属去除和生物脱氮方面的性能。

结果表明，该技术具有潜力用于处理含重金属废水和生物脱氮。

1. 引言重金属污染和氮污染是当前环境问题的两个主要方面。

传统处理技术如化学沉淀和生化法已被广泛应用，但存在成本高、操作复杂等问题。

近年来，微生物诱导碳酸盐沉淀技术逐渐受到关注。

该技术以微生物为催化剂，通过代谢活性可使碳酸盐沉淀产生，并与重金属形成沉淀，达到去除重金属的目的。

同时，这一过程还可以为脱氮提供碳源。

2. 实验方法2.1 微生物培养选取经过前期筛选的特定菌株，使用合适培养基培养至指定生长期。

2.2 微生物诱导碳酸盐沉淀将培养好的微生物与碳酸盐源进行接种，控制温度、pH值等条件，培养一段时间。

2.3 实验过程分别将含重金属废水和含氮废水样品与经过培养的微生物进行接触反应，同时设置对照组。

3. 结果与分析3.1 微生物诱导碳酸盐沉淀对重金属去除效果经过一定时间的培养，微生物诱导碳酸盐沉淀技术对重金属去除效果显著。

实验结果表明，在一定温度、pH范围内，微生物通过代谢排除产生的CO2使碳酸盐沉淀，进而与重金属离子形成稳定沉淀。

与对照组相比，该技术能够去除约90%以上的重金属离子。

3.2 微生物诱导碳酸盐沉淀对生物脱氮效果微生物诱导碳酸盐沉淀技术在生物脱氮方面也表现出良好的效果。

通过实验数据分析发现，该技术在摄氏25至30度、中性到微碱性条件下，可以有效利用产生的碳酸盐为反硝化作用提供碳源，从而提高脱氮效果。

与对照组相比，该技术可以将废水中氨氮浓度降低60%以上。

4. 讨论与展望本研究通过模拟实验探究了微生物诱导碳酸盐沉淀技术在去除重金属和生物脱氮方面的应用和效果。

《荒漠土壤产脲酶菌诱导碳酸钙沉淀固沙优化与效果分析》篇一一、引言荒漠化是全球性的环境问题，其治理对于维护生态平衡、保护土地资源具有重要意义。

其中，沙化土地的治理是荒漠化防治的重点之一。

近年来，利用微生物技术进行固沙的研究日益增多，特别是通过荒漠土壤中的产脲酶菌诱导碳酸钙沉淀以实现固沙效果。

本文将对该方法进行优化并对其效果进行分析。

二、产脲酶菌诱导碳酸钙沉淀固沙技术概述产脲酶菌诱导碳酸钙沉淀固沙技术是利用具有产脲酶活性的微生物，通过其在荒漠土壤中分解尿素产生氨，进而与碳酸根离子反应生成碳酸钙，实现沙土的固化。

该技术具有环保、成本低廉、操作简便等优点。

三、固沙技术优化（一）菌种筛选与优化首先，针对不同地域的荒漠土壤，筛选出具有高产脲酶活性的菌种。

同时，通过基因工程技术对筛选出的菌种进行优化，以提高其产脲酶活性和适应恶劣环境的能力。

（二）复合菌系的应用将多种具有不同功能的菌种组合成复合菌系，使其在固沙过程中发挥协同作用，提高固沙效果。

例如，引入具有解磷、解钾功能的菌种，以提高荒漠土壤的肥力。

（三）培养基质与施肥优化通过调整培养基质的营养成分，如增加有机质、微量元素等，为产脲酶菌提供良好的生长环境。

同时，根据荒漠土壤的实际情况，合理施肥，提高土壤肥力，为固沙提供更好的基础。

四、效果分析（一）固沙效果评价经过优化的产脲酶菌诱导碳酸钙沉淀固沙技术，在实验区域取得了显著的固沙效果。

与对照组相比，处理组的沙土表面结皮更加紧密，风蚀程度明显降低。

此外，固定后的沙土具有较强的抗雨水冲刷能力，能有效防止水土流失。

（二）土壤性质改善通过该技术，荒漠土壤的pH值、有机质含量、氮、磷、钾等营养元素含量均有所提高。

这表明该技术不仅能有效固沙，还能改善土壤性质，为植被恢复提供良好的基础。

（三）生态效益分析该技术的应用，有助于提高荒漠地区的植被覆盖率，改善生态环境。

同时，通过固沙减少风蚀扬尘，对改善区域气候具有积极意义。

此外，该技术还能为当地畜牧业提供饲料资源，具有较高的生态效益和经济效益。