海水环境下巴氏芽孢杆菌驯化及钙质砂固化效果研究

为了提升微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术在海洋环境下对钙质砂的加固效果,在以往研究的基础上,设计进行了人工海水环境下巴氏芽孢杆菌多梯度人工驯化培养试验,并结合MICP固化钙质砂柱的力学试验和微细观结构分析,对巴氏芽孢杆菌的驯化效果进行了综合评价。结果表明:(1)海水环境下五梯度驯化后细菌的菌液浓度可达到淡水环境的97%以上,其与胶结液作用后碳酸盐的生成量较淡水环境下有一定幅度提高;(2)驯化后的巴氏芽孢杆菌具有很好的温度适应能力,在10~30℃温度下均有较好的MICP性能;(3)海水环境下加固的钙质砂柱无论是碳酸盐生成量还是无侧限抗压强度均较未驯化前高,尤其是五梯度驯化后的细菌,驯化后的细菌菌体变小,在海水环境生成的碳酸盐(碳酸钙和碳酸镁)晶体更小,更加致密,能更好地填充钙质砂颗粒的孔隙并胶结相邻的钙质砂颗粒,具有更优异的MICP性能。相关研究思路和方法可为MICP技术在海洋环境钙质砂地基加固方面的研究与应用提供参考。

地衣芽孢杆菌海水生化需氧量传感器研究

用经海水驯化的地衣芽孢杆菌作响应菌株,采用夹层膜法制作固定化微生物膜,以氧电极为换能器制成BOD生物传感器;以空白海水为底液,传感器在BOD质量浓度为0～27mg/L范围内线性相关系数r=0.99978,对BOD质量浓度为4.31mg/L的GGA溶液连续平行测定7次,相对标准偏差为2.56%。

海水环境下混凝土裂缝微生物改性修复研究

为了提升海水环境下混凝土裂缝的MICP修复效果,以火山灰作为固菌载体,进行了海水环境下火山灰增强MICP修复混凝土裂缝试验,综合修复体的宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析了火山灰对MICP技术修复混凝土裂缝的影响及作用机制.结果表明,(1)经过海水驯化的巴氏芽孢杆菌对海水环境适应性增强,胶结物产量明显提升;(2)火山灰能够有效提升MICP对混凝土裂缝的修复效果,加固试样的抗剪强度,提升了75.12%~94.94%,抗压强度增加了50.36%,渗透系数从10^(-2)cm/s降低至10^(-7)cm/s,超声波检测的声时值降低了48.52%~49.16%;(3)火山灰对MICP修复混凝土裂缝的改性增强作用机制主要包括3方面:第一方面,火山灰对菌体的保护作用,火山灰中的活性氧化物与强碱发生反应,消耗环境中的OH~-,降低裂缝内的pH值,同时火山灰的多孔结构使细菌的“定植区域”增加,为其提供较适宜的生长反应环境;第二方面,火山灰自身作为填充物优化了裂缝空间结构,使其密实性增加;第三方面,火山灰的水化反应和聚合反应生成了碳酸盐-硅铝酸盐等复合凝胶体,使混凝土裂缝的修复效果进一步提升.