为明确微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)在西北地区修复重金属污染土壤的最佳胶结轮次,针对西北强蒸发、高风蚀环境,选择宁夏回族自治区中卫市某铜银矿为研究区,开展了利用纺锤型赖氨酸芽孢杆菌(Lysinibacillus fusiformis)诱导碳酸钙沉淀的适宜菌剂量和菌剂喷施频次研究.采用纺锤型赖氨酸芽孢杆菌菌液(OD600=2.02)、尿素及氯化钙制成胶结液(分别胶结1～6次,以T1-T6表示,每次用量140 mL),针对研究区重金属尾矿土,探究不同胶结轮次对尾矿土重金属含量及赋存价态、理化指标的影响,利用XRD分析不同注浆轮次下尾矿土中碳酸钙晶体类型.结果表明:T4～T6尾矿土中Cr、As、Hg含量差异不显著(P＞0.05),T6时电导率、铵根离子、碳酸钙沉淀量最大(6271.67 μS·cm-1、15.45％、0.09μg·g-1),pH最小.T4时Cu与可还原态Cr、As和可氧化态Hg呈极显著负相关(P＜0.01),Cr与可还原态Cu、弱酸提取态Hg呈显著正相关(P＜0.05).尾矿土 pH及重金属总量均影响重金属赋存形态.综上,基于MICP技术探究胶结轮次对尾矿区重金属修复效果的影响,以重金属总量、有效形态及理化指标等因素为基础,综合考虑室外大规模修复治理的经济效益,发现4次胶结效果较好,为MICP技术高效治理修复干旱区土壤污染提供理论依据.

在地质系统或生物系统中发生的二氧化碳(CO2)转化为碳酸钙的过程可以达到封存CO2的目的.与地质封存相比,生物封存速度较快且价格低廉.目前,已有研究利用微生物,如藻类等,将大气中的CO2 生物封存到土壤中,但藻类是光能自养型微生物,无法在生物混凝土中生存.相比之下,细菌是生物混凝土技术中更好的选择,在生物加气混凝土砖(B-ACB)中,应用细菌封存CO2 的潜力巨大.细菌可以通过加速碳酸化过程来捕获CO2,这是由于碳酸化过程通过碳酸酐酶(CA酶)和脲酶可以将CO2 转化为碳酸钙(CaCO3).从文献中可以看出,采用生物混凝土可通过加速碳化过程吸收CO2 的同时加固自身.细菌加固混凝土的原理是微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP),其机制有多种,其中一些已被认可,并运用于混凝土裂缝愈合中.但迄今为止其应用仍具有局限性,尤其是对处于不同环境条件混凝土结构的细菌种类选择.文章根据不同菌种的生存特性总结成表以供相关研究选择参考.

微生物诱导碳酸钙沉积制备新型环保建筑材料技术具有能耗低、环境友好、反应过程简单等特点,成为近年来研究的热点.研究微生物诱导碳酸钙沉积的胶结方式对微生物水泥的生产具有现实意义.通过比较分析连续运行和间断运行两种不同胶结方式下微生物诱导碳酸钙沉淀胶结砂柱实验的差异性,测定了不同胶结方式下砂柱的出水流速、pH值、脲酶活性、剩余尿素浓度、碳酸钙含量和抗压强度.实验结果表明,随着胶结周期数的增加,连续运行胶结砂柱的出水流速可降低至初始出水流速的1％,且砂柱孔隙显著减少;连续运行胶结砂柱和间断运行胶结砂柱的尿素利用率可分别达到97.15％和90.71％,两种方法获得的砂柱在上部的碳酸钙含量最高,分别达到28％和26％;通过连续运行胶结方式得到了完整的砂柱,而间断运行胶结方式得到了局部的砂柱.经实验结果分析,连续运行胶结方式得到的砂柱更适合工程应用.

[目的]从罗源湾红树林浅滩土壤中筛选出产脲酶真菌,研究其对镧La(Ⅲ)的最大耐受浓度,利用其吸附和产脲酶作用诱导矿化回收稀土离子La(Ⅲ),以期为稀土离子La(Ⅲ)的资源回收提供菌种资源和应用技术指导.[方法]从罗源湾红树林浅滩土壤中分离、筛选、纯化出可产脲酶及耐La(Ⅲ)真菌,通过ITS rDNA基因序列分析对其进行鉴定;同时,利用XRD、SEM-Mapping及FT-IR分析探讨菌株回收La(Ⅲ)的机理.[结果]经分离、纯化得到一株可产脲酶及耐受高浓度La(Ⅲ)的真菌FZU-07,鉴定为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum),其具有较强诱导矿化回收La(Ⅲ)的能力,对La(Ⅲ)的最大耐受浓度为400 mg/L.菌株FZU-07单独对La(Ⅲ)吸附回收效率为46.19％;在诱导矿化条件下回收效率可提高到99.16％.FT-IR和SEM-Mapping分析表明,尖孢镰刀菌吸附La(Ⅲ)与菌丝体表面的氨基、羟基、羰基和磷酸基团相关;XRD和SEM-Mapping结果表明诱导矿化是通过该菌的产脲酶特性,使尿素分解产生碳酸,并与钙离子结合生成球霰石晶型的碳酸钙,La(Ⅲ)被捕获在球霰石晶格中,形成La(Ⅲ)和碳酸钙的混合固相,以共沉淀的形式被回收.[结论]菌株FZU-07,是一株具有产脲酶特性的尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum),且具有较强的诱导矿化回收La(Ⅲ)能力.表明微生物诱导碳酸钙沉淀是一种可行且生态友好的回收稀土离子的方法.