微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀（MICP）的技術(shù)原理

自然界中存在著大量微生物，其對(duì)地基、礦物、地質(zhì)及地下工程等往往會(huì)起到潛移默化的影響，傳統(tǒng)工程中人們往往更多地關(guān)注宏觀構(gòu)造物，對(duì)微生物的認(rèn)識(shí)不足且缺乏案例，從而忽略了微生物對(duì)工程的影響，也浪費(fèi)了其巨大的潛在價(jià)值。

一、微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀（MICP）

MICP的實(shí)質(zhì)是利用自然界中某類細(xì)菌，其新陳代謝可產(chǎn)生分解尿素的脲酶，尿素分解后產(chǎn)生的碳酸根離子與自然界游離的金屬陽(yáng)離子結(jié)合生成膠凝晶體的過(guò)程。MICP技術(shù)的應(yīng)用對(duì)生產(chǎn)能耗、生產(chǎn)成本要求低，同時(shí)能減少溫室氣體排放MICP技術(shù)可提高土的地質(zhì)特性，因此可利用其作為一種替代地質(zhì)加固技術(shù)。

二、MICP技術(shù)原理

目前對(duì)微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀機(jī)理主要有兩個(gè)：微生物控制沉淀與微生物誘導(dǎo)沉淀。Bazylinski等認(rèn)為微生物控制沉淀主要發(fā)生在有機(jī)質(zhì)基體或微生物的囊泡中，有利于微生物對(duì)其成核位點(diǎn)與沉淀速率的高度控制，從而影響礦物質(zhì)沉淀的成分、尺寸等，與環(huán)境因素?zé)o關(guān)。而微生物誘導(dǎo)沉淀則認(rèn)為微生物在自然環(huán)境中，利用環(huán)境中的某些成分或陽(yáng)離子，進(jìn)行生命代謝活動(dòng)而產(chǎn)生的相對(duì)不溶的有機(jī)和無(wú)機(jī)化合物。

Muynck 和榮輝等探究了細(xì)菌微生物誘導(dǎo)碳酸鈣沉淀過(guò)程的機(jī)理，主要包括3個(gè)過(guò)程:

(1)溶液中的鈣離子等陽(yáng)離子被吸附在細(xì)菌細(xì)胞表面。細(xì)菌細(xì)胞壁表面帶有大量負(fù)電荷官能團(tuán)，能夠有效地吸附Ca2+、Mg2+等陽(yáng)離子。

(2)碳酸鈣晶體在細(xì)胞表面沉積。底物在酶的作用下不斷水解生成CO32-，并釋放到微生物局部環(huán)境中，與被吸附在細(xì)胞表面的Ca2+等陽(yáng)離子發(fā)生反應(yīng)生成沉淀。

(3)隨著晶核長(zhǎng)大，微生物表面及周圍逐漸被包裹，微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳輸受到限制，導(dǎo)致微生物死亡。