微生物诱导成矿胶结钙质砂试验研究

采用微生物诱导成矿技术对某吹填岛礁钙质砂进行胶结加固,对吹填岛礁钙质砂开展微生物诱导成矿胶结试验,对胶结反应过程、胶结效果、胶结机理等进行研究;提出了微生物固定率和钙离子利用率2个可用于监测微生物诱导成矿的指标。通过试验发现,随胶结次数的增加,微生物固定率逐渐增大,第7次胶结时固结率达到了90%;钙离子利用率先增大后减小,在第3次固结时利用率达到了70%;处理后砂柱抗压强度均超过1.2 MPa,胶结体发生弹-塑性破坏。

微生物成矿

微生物对生命元素如碳、氮、硫、氧和金属离子的代谢作用能显著的改变微生物周边的外部环境和其内部环境。在一系列的生物地球化学过程中,微生物参与了矿产的沉积(生物成矿)或参与了矿石和岩石的溶解(生物风化)。生物成矿作用有两个途径:一个叫生物诱导成矿,通过这个过程,微生物分泌出代谢产物导致了之后的矿物颗粒的沉积;另一个叫生物控制成矿,在这个过程中,微生物在控制矿物成核和生长上起到了显著作用。微生物成因的矿物总体来说颗粒都很小和/或有着独特的同位素特征。最普遍的生物成因矿物有碳酸盐、硫化物和铁的氧化物。细胞表面和其分泌的胞外聚合物的结构可以为离子的浓缩、聚合和矿化提供模板,并起到重要作用。地球材料的仿生合成帮助我们了解了在人工条件下的生物成矿机制。此外,在地质环境中生物成因的矿物还可以作为一种生物信号,用来重建地球和其他行星的起源和演化。

钙源对微生物固化风积沙效果影响的试验研究

微生物诱导成矿技术已被证实可用于沙漠化治理,而钙源直接影响固化效果。为了确定最佳钙源,使用多种钙源用于风积沙固化研究,基于力学性能测试和微观形貌观测等手段,分析不同钙源作用下固化效果及相应作用机理。结果表明:氯化钙与醋酸钙均可有效固化风积沙,氯化钙作用效果优于醋酸钙,而乳酸钙作为钙源时易出现渗流不畅现象、固沙效果较差。氯化钙对应的微生物成矿过程能在风积沙颗粒间产生大量方解石晶体,晶体间的有效嵌合保证了固化体具有良好的力学性能与渗透能力;醋酸钙对应的碳酸钙晶体形状不规则且颗粒较小,致使其对应试样的力学强度及渗透系数均较氯化钙作为钙源的低。

场地重金属污染土壤固化及MICP技术研究进展

冶炼场地土壤重金属污染是亟待解决的重要环境问题.固化修复技术因其修复时间少、成本低、处理效率高已成为污染场地重金属修复的主流技术之一.总结了近10年来有关固化修复场地重金属污染的最新研究进展,从重金属固化修复机制入手,对比分析了不同固化方式[无机材料固化、有机材料固化、机械球磨和微生物诱导碳酸盐成矿(MICP)]的优缺点及其适用范围.随后,根据文献计量学分析所呈现的研究重点及发展趋势,从MICP在重金属修复中的应用、MICP复合材料在污染场地中的应用和MICP技术应用的影响因素这3个方面对微生物诱导碳酸盐沉淀技术固化场地重金属污染的应用前景及限制因素进行了总结和阐述.最后提出了土壤固化研究的前景和挑战,以期为场地土壤固化技术的未来发展提供借鉴参考.