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微生物成矿现象普遍存在于自然界中,特别是在地质成岩方面。研究表明,某些岩石尤其是碳酸盐岩的形成与微生物有着密不可分的关系。基于微生物成矿现象的微生物加固技术就是利用微生物诱导碳酸钙沉淀(Microbially Induced Calcite Precipitation,MICP)的原理,进行岩土工程加固和修复,这是一种既经济高效又生态环保的可持续发展新方法。现有的MICP反应机制主要是利用尿素水解作用,但产生的副产物铵根离子,对环境具有一定的危害性。因此,本文基于以乙酸钙为底物的氧化作用反应机制,开展了粘质沙雷氏菌诱导碳酸钙沉淀研究。主要研究结果如下:(1)通过细菌富集与分离以及钙化实验,分离出一株可利用乙酸钙为碳源和钙源,诱导产生碳酸钙沉淀的菌株,经DNA测序、核糖体数据库和BLAST比对确定为粘质沙雷氏菌,匹配度达100%。(2)通过单因素影响实验确定了粘质沙雷氏菌生长培养条件:酵母提取物浓度4%(w/v),乙酸钠浓度4%(w/v),温度30℃,摇床转速120 rpm,培养液初始pH值8,接种量为4%(v/v);得到的生长曲线能较好的符合龚珀兹—理查兹模型。(3)由摇瓶沉淀实验得到粘质沙雷氏菌在诱导碳酸钙沉淀时适宜的钙浓度为0.15 mol/L,这时形成的主要矿物质为方解石和球霰石,单位细菌浓度(OD600值)下的钙结晶沉淀量达到859.4 mg,最佳沉淀时间为9 d。XRD和SEM结果表明沉淀中的CaCO3晶体主要为方解石和球霰石两种形态,晶体的矿物组成受钙离子浓度影响较大。(4)砂柱胶结实验表明,基于粘质沙雷氏菌的MICP技术对石英砂胶结后,CaCO3晶体平均生成量达到22.16 kg/m3,孔隙率减少91%,渗透系数降低80%以上,但胶结强度较低。XRD和SEM结果表明砂柱中沉淀的CaCO3晶体主要为方解石,这些晶体通过粘连在砂颗粒表面和充填在颗粒孔隙中两种方式来改变松散砂颗粒的物理性能。