Биоминерализация кораллового песка Bacillus thuringiensis, выделенного из травертиновой пещеры.

May 31, 2024

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 8687 (2023) Цитировать эту статью

446 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Травертин является типичным продуктом микробной минерализации в природе, его минеральный состав представлен преимущественно кальцитом и арагонитом. В этой статье из кристалла травертина извлекается Bacillus thuringiensis, своего рода минерализующая бактерия, для цементирования кораллового песка, а также изучается усиливающий эффект технологии микробиологического осаждения карбоната (MICP) на коралловый песок при различном времени цементации. Во-первых, условия культивирования оптимизируются в девяти парах испытаний, включая содержание мочевины, микробную инокуляцию, скорость шейкера и время инкубации. При оптимальных условиях культивирования коралловый песок цементируется методом замачивания. С увеличением сроков армирования коэффициент проницаемости песчаного образца снижается до 10-4 см/с, а прочность на сдвиг увеличивается более чем на 130 %. По сравнению со Sporosarcina Pasteurii, сцепление и угол внутреннего трения столба кораллового песка, сцементированного Bacillus thuringiensis, увеличиваются более чем на 50% и 10% соответственно. Распределение площади спектра Т2 показывает, что с увеличением количества цементаций амплитуда основного пика уменьшается, что свидетельствует о лучшем заполнении крупных пор, количество средних и мелких пор также уменьшается, а площадь пор увеличивается. значительно снижена, с амплитудой около 44%. Вышеупомянутые эксперименты подтвердили, что микроорганизмы в травертине также можно использовать в технологии MICP и даже добиться лучшего эффекта армирования. Это также обеспечивает новый способ и идею отбора минерализованных бактерий с помощью технологии MICP.

Инженерные опасности, такие как утечка из трещин в фундаменте плотины1, загрязнение хвостами тяжелых металлов2, разжижение фундамента3,4 и нестабильность откосов5, часто приводят к материальному ущербу и даже человеческим жертвам. В течение долгого времени соответствующие практики и научные исследователи занимались изучением соответствующих мер по уменьшению возникновения таких инженерных проблем. Технология биоминерализации — перспективная технология гражданского строительства, разработанная на основе междисциплинарных исследований последних лет. Он имеет хорошие перспективы применения при решении подобных инженерных задач. Микробно-индуцированное карбонатное осаждение (МИКП) является одним из типичных представителей биоминерализации. В этой технологии в основном используются некоторые гидролизные мочевину микроорганизмы, которые могут образовывать карбонат кальция с цементирующей функцией за счет гидролиза мочевины и использования карбонат-ионов и ионов кальция в растворе. Под действием MICP рыхлый грунт цементируется или трещина герметизируется для достижения соответствующих инженерных требований.

В настоящее время основными видами микробов, используемыми в технологии MICP, являются Bacillus Pasteris Octadiae (CGMCC 1.3687), Sporosarcina Pasterurii (ATCC 11859), Bacillus Pasteris Octadiae (DSMZ 33) и Bacillus spheriformis (LMG 22257). С развитием исследований по армированию грунтов многие ученые самостоятельно выделили различные виды мочевиногидролитических бактерий и добились ряда достижений в снижении водопроницаемости и повышении прочности грунтов. Чу и др.6 выделили Bacillus sp.VS1 из тропического пляжного песка и использовали бактерии для укрепления крупноразмерных песчаных почв, улучшая сопротивление проницаемости и механические свойства армированного грунтового основания. Цянь и др.7 использовали экстрагированную Bacillus S3 для цементирования столба песка, прочность образцов на сжатие при сжатии достигала 1,9 МПа после обработки, они использовали выделенную Bacillus S3 для укрепления песчаной почвы, прочность на сжатие сцементированного песка приблизилась к 2 МПа. Хан и др.8 выделили Parahodobacter sp. из почвы возле пляжной скалы и применил ее для обработки кораллового песка в игольчатом тесте, расчетная UCS образцов в некоторых точках могла превышать 7 МПа.