微生物固化粉土胶结程度控制试验研究文献综述

文献综述

一、微生物矿化机理

Boquet et al（1973）^[1]指出微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）是自然界广泛存在的一种生物诱导矿化作用，比如在温泉、海水以及洞穴中均有发生。Ehrlich（2002）^[2]指出在漫长的地质年代中，微生物促使碳酸盐矿物形成这一过程在碳循环中发挥了重要的基础性作用。Castanier et al（2000）^[3]和Zavarzin（2002）^[4]研究指出，MICP过程通常包括以下步骤（1）碱性地球化学环境的形成，（2）过饱和碳酸钙溶液的生成，（3）方解石胶体的形成，（4）细菌周围固定有钙离子从而促使碳酸钙晶核的形成，（5）含钙矿物的成岩作用和结晶作用，（6）胶结和整合作用下导致沉积物生成岩石。Baskar et al.（2006）^[5]指出微生物固土通常通过三类微生物新陈代谢过程实现。

1、 光合作用微生物

这类微生物在水生环境中很常见。比如海藻和蓝藻，其新陈代谢要利用CO2（式1-1），从而降低了水溶液中的CO2浓度，打破了溶液中酸碱平衡并提高了pH值（Ehrlich，1996）（式1-2，1-3），当溶液中存在有钙离子时，就会产生碳酸钙沉淀（Hammes and Verstraete，2002；Parraga et al.，1998；Simkiss and Wilbur，1989）^[6-8]（式1-4）。

CO2 H2O→(CH2O) O2(1-1)

2HCO3-harr;CO2 CO32- H2O(1-2)

CO32- H2Oharr;HCO3- OH-(1-3)

Ca2 HCO3- OH-→CaCO3 2H2O(1-4)

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