巴氏芽孢杆菌固化污染土的培养优化与矿化机制

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作者 陈永贵 江昭明 +2 位作者 付俊 周罕 文子豪 《同济大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期635-643,共9页

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)作为生态友好、可持续的污染土固化技术,关键在于能高效产脲酶的微生物。通过菌液配制以及微生物优化培养试验,研究了振荡转速、温度、培养基pH值等培养条件对巴氏芽孢杆菌生长及脲酶活性的影响规律,并结合... 微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)作为生态友好、可持续的污染土固化技术,关键在于能高效产脲酶的微生物。通过菌液配制以及微生物优化培养试验,研究了振荡转速、温度、培养基pH值等培养条件对巴氏芽孢杆菌生长及脲酶活性的影响规律,并结合傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射和扫描电镜等方法分析了生物矿化沉淀的生成机制。结果表明,210 r·min^(-1)下振荡转速培养基溶氧量高,细菌浓度及脲酶活性也较高;初始接种量为0.5%时培养基营养物质得到充分利用,细菌增殖速度快;30℃为细菌最佳生长环境温度;细菌耐受pH值范围为5~10,偏酸性环境能延缓脲酶活性达到峰值的时间,偏碱性环境更有利于激发脲酶活性;尿素质量浓度为5~25 g·L^(-1)时细菌生长速率较快,脲酶活性高。MICP过程在细菌的胞外聚合物上进行,生成的碳酸钙主要由菱形方解石和少量球形球霰石组成。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP) 污染土固化 巴氏芽孢杆菌 尿素 矿化机理

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海水环境下巴氏芽孢杆菌驯化及钙质砂固化效果研究 被引量：20

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作者 肖瑶 邓华锋 +2 位作者 李建林 程雷 朱文羲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期395-404,共10页

为了提升微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术在海洋环境下对钙质砂的加固效果,在以往研究的基础上,设计进行了人工海水环境下巴氏芽孢杆菌多梯度人工驯化培养试验,并结合MICP固化钙质砂柱的力学试验和微细观结构分析,对巴氏芽孢杆菌的驯化... 为了提升微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术在海洋环境下对钙质砂的加固效果,在以往研究的基础上,设计进行了人工海水环境下巴氏芽孢杆菌多梯度人工驯化培养试验,并结合MICP固化钙质砂柱的力学试验和微细观结构分析,对巴氏芽孢杆菌的驯化效果进行了综合评价。结果表明:(1)海水环境下五梯度驯化后细菌的菌液浓度可达到淡水环境的97%以上,其与胶结液作用后碳酸盐的生成量较淡水环境下有一定幅度提高;(2)驯化后的巴氏芽孢杆菌具有很好的温度适应能力,在10~30℃温度下均有较好的MICP性能;(3)海水环境下加固的钙质砂柱无论是碳酸盐生成量还是无侧限抗压强度均较未驯化前高,尤其是五梯度驯化后的细菌,驯化后的细菌菌体变小,在海水环境生成的碳酸盐(碳酸钙和碳酸镁)晶体更小,更加致密,能更好地填充钙质砂颗粒的孔隙并胶结相邻的钙质砂颗粒,具有更优异的MICP性能。相关研究思路和方法可为MICP技术在海洋环境钙质砂地基加固方面的研究与应用提供参考。 展开更多

关键词 海水环境 梯度驯化 钙质砂 巴氏芽孢杆菌 微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)

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巴氏芽孢杆菌矿化作用机理及应用研究进展 被引量：46

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作者 裴迪 刘志明 +1 位作者 胡碧茹 吴文健 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第6期467-482,共16页

本文介绍了具有诱导碳酸钙矿化功能的巴氏芽孢杆菌及其矿化核心酶脲酶的结构与功能,较为系统地综述了巴氏芽孢杆菌矿化作用的生物机制,简要介绍了国内外多领域关于巴氏芽孢杆菌矿化应用的研究现状及典型应用案例,并探讨了相应微生物矿... 本文介绍了具有诱导碳酸钙矿化功能的巴氏芽孢杆菌及其矿化核心酶脲酶的结构与功能,较为系统地综述了巴氏芽孢杆菌矿化作用的生物机制,简要介绍了国内外多领域关于巴氏芽孢杆菌矿化应用的研究现状及典型应用案例,并探讨了相应微生物矿化技术在特定环境下的应用前景及在未来应用中可能存在的不足之处,相关分析论述对进一步推进微生物矿化技术的应用具有较为重要的意义. 展开更多

关键词 巴氏芽孢杆菌 矿化 脲酶 碳酸钙 MICP

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巴氏芽孢杆菌生物修复重金属污染溶液试验研究 被引量：14

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作者 黄小松 章荣军 +1 位作者 崔明娟 郑俊杰 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2022年第3期160-167,共8页

垃圾填埋场中重金属污染问题严峻,亟待高效的修复技术予以处理。近年来,MICP技术修复重金属污染土体/水体的潜力被广泛探究。在众多土著微生物中,巴氏芽孢杆菌脲酶活性和重金属耐受性更佳,但少有研究探究巴氏芽孢杆菌对高浓度重金属的固... 垃圾填埋场中重金属污染问题严峻,亟待高效的修复技术予以处理。近年来,MICP技术修复重金属污染土体/水体的潜力被广泛探究。在众多土著微生物中,巴氏芽孢杆菌脲酶活性和重金属耐受性更佳,但少有研究探究巴氏芽孢杆菌对高浓度重金属的固定/去除潜力,且仅利用MICP理论难以解释巴氏芽孢杆菌对不同重金属的固定/去除机理,此外,常见生物修复工艺的效率有待进一步提高。为避免填埋场中腐殖土和渗滤液物化特性的影响,以重金属污染溶液为研究对象,采用简单拌和法开展生物修复试验;基于MICP和化学平衡理论,利用Visual MINTEQ软件对生物修复重金属污染溶液的过程进行简化模拟。结果表明:高浓度范围内,巴氏芽孢杆菌可通过生物矿化和生物富集作用有效去除溶液中的Cd、Cr(Ⅲ)和Zn等重金属;此外,简单拌和法操作简便,生物修复效率高,具有工程应用的潜力。 展开更多

关键词 巴氏芽孢杆菌 生物修复 重金属 简单拌和法

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基于巴氏芽孢杆菌矿化沉积的再生骨料改性试验研究 被引量：12

5

作者 郝小虎 张家广 +1 位作者 李珠 赵林 《混凝土》 CAS 北大核心 2018年第10期70-73,共4页

再生混凝土能够有效地实现对废弃混凝土的再利用,但由于骨料的自身缺陷,再生骨料会一定程度地降低混凝土的力学性能和耐久性能。基于一种脲酶菌巴氏芽孢杆菌矿化沉积特性对再生骨料进行改性处理,主要考察改性时间对再生骨料吸水率、质... 再生混凝土能够有效地实现对废弃混凝土的再利用,但由于骨料的自身缺陷,再生骨料会一定程度地降低混凝土的力学性能和耐久性能。基于一种脲酶菌巴氏芽孢杆菌矿化沉积特性对再生骨料进行改性处理,主要考察改性时间对再生骨料吸水率、质量变化率、表观密度和压碎指标等物理力学性能指标的影响。试验结果表明,巴氏芽孢杆菌矿化沉积能够有效提高再生骨料的质量和表观密度,并降低再生骨料的吸水率和压碎指标;改性后再生骨料质量增长率可达3%,吸水率可由未改性的4%降至2.14%。研究结果可为基于微生物矿化沉积的再生骨料改性研究提供参考。 展开更多

关键词 再生混凝土 再生骨料 改性 巴氏芽孢杆菌 矿化沉积

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基于不同氮源培养条件的巴氏芽孢杆菌脲酶功能转录组分析 被引量：2

6

作者 裴迪 刘志明 +1 位作者 胡碧茹 吴文健 《生物化学与生物物理进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1063-1076,共14页

巴氏芽孢杆菌是源于土壤的革兰氏阳性菌,人们利用其高效的脲酶活性诱导产生碳酸钙的现象开发了多种应用场景.然而,巴氏芽孢杆菌的生物矿化相关代谢机制还不够明确,尤其是对在矿化作用中发挥核心作用的脲酶基因结构、表达调控机制及关联... 巴氏芽孢杆菌是源于土壤的革兰氏阳性菌,人们利用其高效的脲酶活性诱导产生碳酸钙的现象开发了多种应用场景.然而,巴氏芽孢杆菌的生物矿化相关代谢机制还不够明确,尤其是对在矿化作用中发挥核心作用的脲酶基因结构、表达调控机制及关联代谢等方面的研究相对较少.当前,巴氏芽孢杆菌应用研究中面临的矿化反应不可控性及不稳定性等问题都源于脲酶代谢机制的研究匮乏.因此,进一步揭示巴氏芽孢杆菌脲酶的基因信息、表达调控机制及相关代谢机理迫在眉睫.本文通过转录组测序,对比了4种培养条件下巴氏芽孢杆菌的生长情况和基因表达情况,解析了脲酶的代谢机制,结果进一步证明ATP合成与脲酶表达及尿素水解相关联,最终预测了脲酶的双操纵子结构. 展开更多

关键词 巴氏芽孢杆菌 转录组 操纵子 脲酶 ATP

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MICP固定Cd污染垃圾土的工艺参数优化试验

7

作者 王启予 章荣军 +2 位作者 黄小松 许耀东 郑俊杰 《太原理工大学学报》 北大核心 2025年第2期183-190,共8页

【目的】从填埋场开采得到的垃圾土可进一步资源化利用,但重金属污染问题亟待解决。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术具有固定重金属污染土体的潜力,但由于污染垃圾土成分复杂,MICP技术修复污染垃圾土的合理工艺参数尚不明确。【方法】... 【目的】从填埋场开采得到的垃圾土可进一步资源化利用,但重金属污染问题亟待解决。微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术具有固定重金属污染土体的潜力,但由于污染垃圾土成分复杂,MICP技术修复污染垃圾土的合理工艺参数尚不明确。【方法】采用简单拌和法,利用巴氏芽孢杆菌固定处理Cd污染垃圾土,并对菌液和反应液(尿素-氯化钙溶液)的体积和浓度,处理次数等工艺参数进行调整,以探究不同试验条件下垃圾土的固定处理效果。【结果】结果显示,经MICP固定处理,污染土中的可交换态Cd可向碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态等更稳定形态转化。提高菌液和反应液的体积和浓度,以及处理次数,可有效提高可交换态Cd减少率,其最高可达91%。矿化碳酸钙沉淀产率与可交换态Cd减少率存在非线性数量关系,当质量增加率达20%,可交换态Cd减少率即可达60%。【结论】证明了MICP技术在固定Cd污染垃圾土方面具有应用前景。 展开更多

关键词 垃圾土 MICP 巴氏芽孢杆菌 固定 CD

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复合营养液在微生物诱导固化与修复含硫铅锌尾矿中的应用研究

8

作者 谷庆 狄军贞 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第5期1742-1754,共13页

针对含硫铅锌尾矿造成的环境污染问题,本研究采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术,通过巴氏芽孢杆菌与硫酸盐还原菌联合作用进行加固与修复。同时优化复合营养液配方,发现以碳酸氢铵为最佳碳源,且钙源浓度为0.50 mol/L时效果最佳。结果表明,... 针对含硫铅锌尾矿造成的环境污染问题,本研究采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术,通过巴氏芽孢杆菌与硫酸盐还原菌联合作用进行加固与修复。同时优化复合营养液配方,发现以碳酸氢铵为最佳碳源,且钙源浓度为0.50 mol/L时效果最佳。结果表明,此时复合营养液试样的无侧限抗压强度为1.075 MPa,碳酸钙含量为13.03%(质量分数),相比于相同浓度的基本营养液,分别提高了27.33%和29.21%。同时,对重金属离子与硫酸根离子的固化效果显著,其中Pb^(2+)、总Fe、总Cr、Cd^(2+)、Cu^(2+)、Mn^(2+)被完全去除,Zn^(2+)固化率超过98%,SO_(4)^(2-)固化率最高可达到88.68%。微观分析表明,固化样品形成了高黏结性的文石、方解石等晶体,有效胶结了尾矿颗粒。本研究为含硫铅锌尾矿的固化与修复提供了一种新方法。 展开更多

关键词 微生物诱导碳酸钙沉淀 含硫铅锌尾矿 复合营养液 巴氏芽孢杆菌 硫酸盐还原菌

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赤泥对磷石膏生物胶结的充填性能影响研究 被引量：1

9

作者 石英 闵洁 +3 位作者 童森森 冯娟 宋艳梅 汪啸林 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期302-311,共10页

为了解决充填骨料磷石膏强酸性劣化生物胶结充填体材料性能的问题,提出引入碱性固废赤泥的方法,探究添加不同质量分数的赤泥对磷石膏生物胶结充填料浆和充填体力学性能的影响。结果显示:在微生物诱导碳酸盐沉淀(Microbially Induced Cal... 为了解决充填骨料磷石膏强酸性劣化生物胶结充填体材料性能的问题,提出引入碱性固废赤泥的方法,探究添加不同质量分数的赤泥对磷石膏生物胶结充填料浆和充填体力学性能的影响。结果显示:在微生物诱导碳酸盐沉淀(Microbially Induced Calcite Precipitation, MICP)作用下,充填骨料中赤泥质量分数从0提高至80%时,充填料浆的泌水率由17%增至44%,表观黏度由585 mPa·s降至121 mPa·s,初、终凝时间分别增加了139%和135%。赤泥质量分数影响磷石膏生物胶结充填体的单轴抗压强度(Uniaxial Compressive Strength, UCS)。当赤泥占骨料总质量的20%时,充填体强度最高,为2 070 kPa,而过高的赤泥添加质量分数会导致UCS降低。强度的变化与赤泥的高碱性和干缩性有关。研究为碱性固废赤泥在磷石膏生物胶结充填中的应用提供理论基础和技术支撑,实现了固废资源化利用。 展开更多

关键词 环境工程学 赤泥 磷石膏 充填 微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP) 巴氏芽孢杆菌

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微生物岩土工程技术的过去、现在与未来 被引量：7

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作者 王双娇 李志清 +3 位作者 田怡帆 李燕明 周应新 李丹丹 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期236-264,共29页

微生物岩土工程技术作为一种新兴的生态友好型岩土体改良加固技术,应用前景广阔。但限于理论水平和研究手段,该技术仍存在较多不足,难以实现高效固化,由此成为大规模现场应用的瓶颈。而提升固化效率的关键在于明确其作用原理和影响机制... 微生物岩土工程技术作为一种新兴的生态友好型岩土体改良加固技术,应用前景广阔。但限于理论水平和研究手段,该技术仍存在较多不足,难以实现高效固化,由此成为大规模现场应用的瓶颈。而提升固化效率的关键在于明确其作用原理和影响机制。文章梳理了微生物诱导碳酸钙沉积技术(MICP)的研究现状,系统归纳了固化原理和改良岩土体的物理力学特性,并分析得出固化效率主要受到反应物自身和外部环境两方面的影响。当前MICP技术已初步应用于土体固化、裂缝修复、防渗处理、污染修复及微生物水泥等领域,但由于矿化难以均匀、反应物不经济、微生物及脲酶活性期短且受环境干扰大、代谢产物附带毒性、现场应用性差,该技术目前主要限于实验室水平。作者分别提出了可能的突破与改进方向,并结合实验室成果指出豆粕进行菌体扩培和脲酶供给的碳源优势,以及将磷石膏作为现场钙源的环保性和经济性,以期为从事微生物岩土工程研究与技术开发的人员提供参考。 展开更多

关键词 微生物岩土工程 微生物地质工程 微生物诱导碳酸钙沉积 巴氏芽孢杆菌 脲酶 磷石膏

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MICP修复重金属污染溶液及矿化垃圾土试验研究 被引量：2

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作者 许耀东 章荣军 +1 位作者 黄小松 郑俊杰 《土木与环境工程学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第5期117-126,共10页

大量非正规垃圾填埋场面临超负荷运营困境,衍生出系列亟待解决的环境问题。重金属含量较高的垃圾渗滤液易对填埋场周边水体造成污染,填埋场开采扩容产生的矿化垃圾土也存在Cd、Pb、Zn和Cr(Ⅲ)等重金属超标现象,在资源化利用过程中容易... 大量非正规垃圾填埋场面临超负荷运营困境,衍生出系列亟待解决的环境问题。重金属含量较高的垃圾渗滤液易对填埋场周边水体造成污染,填埋场开采扩容产生的矿化垃圾土也存在Cd、Pb、Zn和Cr(Ⅲ)等重金属超标现象,在资源化利用过程中容易造成二次污染,因此,垃圾填埋场重金属污染问题亟待解决。近年来,微生物诱导碳酸钙沉淀技术(MICP)固定重金属的能力被广泛探究,其中巴氏芽孢杆菌因环境适应性强、脲酶表达量高而备受关注。但相关研究中的修复对象主要为污染溶液和普通污染土壤,其与垃圾渗滤液以及矿化垃圾土在污染成因和化学成分等方面明显不同。鉴于此,开展巴氏芽孢杆菌修复重金属污染溶液和污染矿化垃圾土试验,探究巴氏芽孢杆菌生物修复重金属的可行性,分析生物修复前后矿化垃圾土中重金属形态变化以及修复机理。结果显示,巴氏芽孢杆菌对溶液中Cd、Pb、Zn和Cr(Ⅲ)修复率可分别达到95%、84%、5%和98%,对矿化垃圾土中可交换态Cd、Pb和Zn修复率亦可分别达到74%、84%和62%,可交换态Cr(Ⅲ)修复处理前含量几乎为0;经生物修复,矿化垃圾土中可交换态和碳酸盐结合态重金属含量降低,铁锰氧化物结合态和残渣态重金属含量增加;同时,矿化垃圾土中含Fe和Al成分以及MICP过程产生的碳酸钙沉淀共同促进重金属向更稳定形态转化。 展开更多

关键词 矿化垃圾土 重金属 生物修复 巴氏芽孢杆菌 修复率

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固定化微生物技术修复镉污染红黏土的室内试验研究

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作者 陈筠 黄洋 +1 位作者 向川 龙钰 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第6期106-113,共8页

为了探究固定化微生物技术对镉(Cd)污染红黏土物理力学性质和环境污染的修复效应,以活性炭为载体,菌种选取巴氏芽孢杆菌,开展基本物理试验、无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验和重金属形态提取试验。试验结果表明:巴氏芽孢杆菌对镉离子... 为了探究固定化微生物技术对镉(Cd)污染红黏土物理力学性质和环境污染的修复效应,以活性炭为载体,菌种选取巴氏芽孢杆菌,开展基本物理试验、无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验和重金属形态提取试验。试验结果表明:巴氏芽孢杆菌对镉离子有较强的耐受性;对比单加微生物或活性炭,固定化微生物技术的修复效果更显著;14%活性炭微生物土样的无侧限抗压强度为229.7 kPa,较镉污染土提升174.7%;修复21 d后,10%活性炭微生物土样的镉离子浸出浓度降低到0.002 mg/L,较镉污染土样降低99.8%;修复后,土中的镉从弱酸态向可还原态和残渣态转化。总的来说,固定化微生物技术对镉污染红黏土具有良好的修复效果,活性炭的掺量以10%为宜。研究成果可为贵州省镉污染红黏土的治理提供参考。 展开更多

关键词 红黏土 巴氏芽孢杆菌 固定化微生物技术 镉污染 土壤修复 电镜扫描

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微生物追踪固结技术在堤防防渗中的应用 被引量：24

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作者 谈叶飞 郭张军 +1 位作者 陈鸿杰 陈舟 《河海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期521-526,共6页

利用微生物固结对岩土体进行防渗加固,在安徽滁州大洼水库黏性土堤防3个区段开展防渗试验,通过培养巴氏芽孢杆菌对尿素进行水解产生大量碳酸根离子并和钙镁离子结合生成碳酸钙沉积,从而堵塞坝体内部孔隙/裂隙。利用坝体内部测压管对内... 利用微生物固结对岩土体进行防渗加固,在安徽滁州大洼水库黏性土堤防3个区段开展防渗试验,通过培养巴氏芽孢杆菌对尿素进行水解产生大量碳酸根离子并和钙镁离子结合生成碳酸钙沉积,从而堵塞坝体内部孔隙/裂隙。利用坝体内部测压管对内部水头进行监测,同时监测渗漏部位的渗漏量,试验结果表明,该技术能迅速降低黏性土堤防坝段渗透系数2个数量级。整个试验过程中,试验段微生物固结过程分为3个主要阶段:0~80 h为微生物固结发展期; 80~120 h为高峰转折期; 120 h以后为封闭拖尾期。处理后土体渗透系数为10-5~10-6cm/s,同时土样平均强度提高约13%(不固结不排水剪切试验结果)。利用电子显微镜和EDS能谱仪对土体孔隙内部生成物进行成分检测,结果表明碳酸钙是其主要组成物质。 展开更多

关键词 微生物固结技术 追踪防渗 堤防 土坝防渗 固结加固 巴氏芽孢杆菌 滁州大洼水库

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微生物无固相钻井液体系构建及其固壁作用机理研究 被引量：5

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作者 李之军 朱茂 +3 位作者 智晶子 韩毅 陈俊秀 赵淦 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期187-194,共8页

钻探过程中,常遇到破碎性地层,容易发生井壁失稳而诱发井下复杂事故。增强破碎块之间的胶结力,提升井壁围岩力学强度,是解决该类地层井壁失稳的有效途径之一,微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术为实现这一途径提供了很好的借鉴。为此,通过... 钻探过程中,常遇到破碎性地层,容易发生井壁失稳而诱发井下复杂事故。增强破碎块之间的胶结力,提升井壁围岩力学强度,是解决该类地层井壁失稳的有效途径之一,微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术为实现这一途径提供了很好的借鉴。为此,通过实验研究,分析了巴氏芽孢杆菌在无固相钻井液体系中的生长情况,得到适合巴氏芽孢杆菌生长的无固相钻井液,由此构建微生物无固相钻井液体系。利用岩心浸泡实验和扫描电镜(SEM)分析方法,探讨了微生物无固相钻井液体系的固壁效果及其作用机理。结果表明:巴氏芽孢杆菌在由植物胶、聚丙烯酰胺(PAM)、羧甲基纤维素钠(CMC)组成且含有培养基的无固相钻井液中的生长情况最好,经过24 h的生长,600 nm波长处的吸光值(OD600)达到1.54。故确定微生物无固相钻井液体系的配方为:0.1%植物胶+0.1%PAM+0.1%CMC+巴氏芽孢杆菌(OD600=0.8)+0.25%氯化钠+1%尿素+0.75%酪蛋白胨+0.25%大豆蛋白胨。在微生物无固相钻井液体系中添加钙源,可以获得更好的固壁效果,固结后试样的抗压强度达到0.183 MPa。该体系的固壁机理是微生物在松散颗粒间诱导生成碳酸钙晶体,填充于孔隙中,增强了松散颗粒间的胶结力,使原本松散的碎石土形成整体,从而发挥固壁作用。 展开更多

关键词 破碎地层 井壁稳定 微生物诱导碳酸钙沉淀 巴氏芽孢杆菌 无固相钻井液 固壁机理

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基于微生物诱导碳酸钙沉淀的天然海水加固钙质砂效果评价 被引量：40

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作者 董博文 刘士雨 +3 位作者 俞缙 肖杨 蔡燕燕 涂兵雄 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1104-1114,共11页

使用天然海水进行微生物培养并诱导碳酸钙沉淀(MICP)加固钙质砂试验,首先通过微生物的生长繁殖情况和脲酶活性的变化研究海水对微生物的影响。然后,根据MICP加固前后钙质砂渗透性和无侧限抗压强度(UCS)的变化评价海水对MICP加固效果的... 使用天然海水进行微生物培养并诱导碳酸钙沉淀(MICP)加固钙质砂试验,首先通过微生物的生长繁殖情况和脲酶活性的变化研究海水对微生物的影响。然后,根据MICP加固前后钙质砂渗透性和无侧限抗压强度(UCS)的变化评价海水对MICP加固效果的影响。最后,利用SEM和XRD测试分析海水影响MICP加固钙质砂效果的机制。结果表明:(1)天然海水使微生物的生长出现滞后期,但稳定期的微生物数量和脲酶活性与淡水环境下相差不大;(2)使用海水MICP加固钙质砂的效果与淡水条件下相比差别较小,钙质砂的渗透系数可降低一个数量级,UCS值可达1.7 MPa;(3)海水条件下MICP过程受到海水成分、微生物、钙离子浓度、尿素浓度和p H值等因素的调控,主要沉积的碳酸钙晶型为方解石,方解石填充了粒间孔隙,使砂颗粒胶结为整体,这是钙质砂力学性能提高的主要原因。 展开更多

关键词 钙质砂 微生物诱导碳酸钙沉淀 天然海水 巴氏芽孢杆菌 方解石

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微生物与生物炭复合修复铬污染土壤的室内试验研究 被引量：6

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作者 夏梦莲 樊杰 +2 位作者 雷学文 董欢 陈亿军 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第18期7567-7572,共6页

以铬污染土为研究对象,通过浸出试验、Cr(Ⅵ)残留值试验、BCR连续提取试验研究了巴氏芽孢杆菌(Bacillus pasteurii)、生物炭及巴氏芽孢杆菌与生物炭复合对铬污染土壤的修复效果。结果表明:经过20 d修复后,所用添加剂均能够修复铬污染土... 以铬污染土为研究对象,通过浸出试验、Cr(Ⅵ)残留值试验、BCR连续提取试验研究了巴氏芽孢杆菌(Bacillus pasteurii)、生物炭及巴氏芽孢杆菌与生物炭复合对铬污染土壤的修复效果。结果表明:经过20 d修复后,所用添加剂均能够修复铬污染土壤,但菌液与生物炭复合的修复效果优于菌液和生物炭,且菌液的修复效果要优于生物炭;其中,当菌液浓度OD600为1.0与生物炭浓度40 g/kg复合时,土壤浸出浓度和土壤中Cr(Ⅵ)含量分别从90 mg/L、270 mg/kg降低至1.08 mg/L、5.14 mg/kg,修复效果最好;同时,3种添加剂均提高了土壤的pH,均促使铬从弱酸态向可还原态和残渣态转化,而对可氧化态铬影响不大;由X射线光电子能谱分析(XPS)分析可知巴氏芽孢杆菌与生物炭复合修复铬污染土壤为混合吸附和还原的过程。 展开更多

关键词 巴氏芽孢杆菌 生物炭 铬污染 土壤修复 XPS

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风积沙的微生物固化试验研究 被引量：8

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作者 张世参 骆亚生 +3 位作者 田堪良 杜玉鹏 赵耀斌 李多 《人民黄河》 CAS 北大核心 2021年第10期144-149,160,共7页

风积沙主要分布在干旱少雨的沙漠地区,是一种结构松散、颗粒细小而均匀、自稳能力差且不易压实的特殊土体。为探讨大体积风积沙微生物固化规律,采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术,利用巴氏芽孢杆菌,在饱和状态下对风积沙沙柱进行了微生物加... 风积沙主要分布在干旱少雨的沙漠地区,是一种结构松散、颗粒细小而均匀、自稳能力差且不易压实的特殊土体。为探讨大体积风积沙微生物固化规律,采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术,利用巴氏芽孢杆菌,在饱和状态下对风积沙沙柱进行了微生物加固试验,测定了沙柱内不同深度处的细菌浓度以及细菌吸附量、酶活性、尿素浓度等指标。同时,分析了不同深度处固化试样的干密度、无侧限抗压强度和碳酸钙含量的变化规律。试验结果表明,细菌在沙柱中的最佳静置时间为4 h,胶结液在沙柱中的最佳静置时间为24 h。通过在风积沙中灌注巴氏芽孢杆菌菌液和胶结液可以在风积沙颗粒之间生成碳酸钙结晶,从而将沙颗粒黏结在一起,形成具有一定强度的整体。固化风积沙的无侧限抗压强度在0.43~7.13 MPa之间。微生物诱导碳酸钙沉淀技术固化风积沙的有效深度为0.2~0.7 m,固化沙柱不同位置处的干密度、无侧限抗压强度和碳酸钙含量随深度的变化规律相似,都是先升高后降低,在0.4 m左右处达到峰值。因此,采用微生物诱导碳酸钙沉淀技术可有效加固沙漠风积沙,能明显改善风积沙的工程性质。 展开更多

关键词 微生物固化 微生物诱导碳酸钙沉积 风积沙 巴氏芽孢杆菌 工程力学性能

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微生物沉积碳酸钙固化砂土试验研究 被引量：43

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作者 孙潇昊 缪林昌 +1 位作者 童天志 王呈呈 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期3225-3230,3239,共7页

砂土固化对增加砂土强度、减小渗透性极为有利,可提高和改善砂土的力学特性。通过培养基L进行菌种繁殖,研究了不同条件下的细菌生长特性;分析流出液的pH值和Ca^(2+)浓度的内在关系,揭示了固化砂柱的渗透性、无侧限抗压强度变化规律;通... 砂土固化对增加砂土强度、减小渗透性极为有利,可提高和改善砂土的力学特性。通过培养基L进行菌种繁殖,研究了不同条件下的细菌生长特性;分析流出液的pH值和Ca^(2+)浓度的内在关系,揭示了固化砂柱的渗透性、无侧限抗压强度变化规律;通过微观结构阐释微生物固化效果,并研究了Ca^(2+)浓度与试样强度的关系。结果表明:2mL细菌母液加入100mL培养液并在30℃、pH为6,150rpm振动速度的条件下最适宜菌种生长;固化过程中,pH值逐渐降低,而Ca^(2+)浓度则增大;采用0.5mol/L胶凝液固化效果较好且固化周期短;固化后砂土颗粒间孔隙被生成的碳酸钙填充;试样渗透性最终降低3~4个数量级;流速越小,固化时间越长,固化效果越好;且固化试样破坏模式都是脆性破坏;采用尿素和醋酸钙混合溶液作为胶凝液,更能提高Ca^(2+)利用率。 展开更多

关键词 砂土固化 巴氏芽孢杆菌 碳酸钙 无侧限抗压强度 微观结构

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砂土微生物固化过程中尿素的影响研究 被引量：20

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作者 孙潇昊 缪林昌 +1 位作者 童天志 王呈呈 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期939-944,共6页

砂土固化技术可改善砂土力学特性,被广泛应用于工程中,而在菌种培养液中添加尿素可大大加快固化反应提高砂土固化效率。开展了在菌种培养液中添加尿素分析其对砂土固化影响的试验研究。首先将尿素添加方式分为灭菌前加尿素、灭菌后加尿... 砂土固化技术可改善砂土力学特性,被广泛应用于工程中,而在菌种培养液中添加尿素可大大加快固化反应提高砂土固化效率。开展了在菌种培养液中添加尿素分析其对砂土固化影响的试验研究。首先将尿素添加方式分为灭菌前加尿素、灭菌后加尿素和不加尿素3种,研究不同方式对菌种生长和脲酶活性的影响;再控制不同尿素添加量对比分析得到适合的尿素添加量以便后续研究;然后在砂土固化试验中采用灭菌后加尿素的方式研究其对砂土固化的影响;最后通过控制砂柱长度、胶凝液灌注速度和砂土颗粒粒径等因素,得到各因素对砂柱固化效果的影响。结果表明培养液中添加尿素可提高脲酶活性,但稍微抑制菌种生长;适合的尿素添加量为5-20 g/L;灭菌后添加尿素能显著提高灌注部位的强度,但长砂柱却因强度不均而整体强度较低;灌注速度越快,整体强度越高;添加20 g/L尿素时,整体强度随颗粒粒径增大而增大,因此,该方法适用于粗砂。研究成果对后期砂土固化技术的应用具有重要指导意义。 展开更多

关键词 砂土固化 尿素 巴氏芽孢杆菌 碳酸钙 无侧限抗压强度

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微生物诱导碳酸镁沉淀试验研究 被引量：12

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作者 孙潇昊 缪林昌 +1 位作者 童天志 王呈呈 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期1309-1315,共7页

碳酸镁和碳酸钙一样也具有胶结作用,且镁矿强度远大于钙矿,因此研究碳酸镁固化技术具有重要意义。本文测量了巴氏芽孢杆菌在培养过程中的吸光度和脲酶活性,并计算得到单位脲酶活性;研究了尿素、氯化钠、醋酸根、Ca^2＋和Mg^2＋浓度对脲... 碳酸镁和碳酸钙一样也具有胶结作用,且镁矿强度远大于钙矿,因此研究碳酸镁固化技术具有重要意义。本文测量了巴氏芽孢杆菌在培养过程中的吸光度和脲酶活性,并计算得到单位脲酶活性;研究了尿素、氯化钠、醋酸根、Ca^2＋和Mg^2＋浓度对脲酶活性的影响;控制温度、pH值和离子浓度对比了钙和镁沉淀效率和不同温度不同尿素浓度下碳酸镁沉淀产率;对比研究了碳酸钙和碳酸镁沉淀下砂土固化效果。结果表明,48 h培养过程中,吸光度和脲酶活性的增长都先缓慢后迅速增长再减小最后停止,单位脲酶活性则是先增加后减小。适当增加尿素或Mg^2＋浓度可增强细菌脲酶活性,氯化钠和醋酸根浓度对酶活性无明显影响,Ca^2＋浓度对脲酶活性有明显抑制作用。同一温度、pH值和离子浓度条件下,碳酸镁产率明显小于碳酸钙。而在菌液中添加尿素可促进碳酸镁沉淀生成,且温度相同,尿素浓度越高,碳酸镁产率越大。菌液中添加尿素可使得碳酸镁固化砂土成型并具有一定强度,因此,该方法可解决砂土固化碳酸镁沉淀不足的问题,为后续碳酸镁固化试验奠定基础。 展开更多

关键词 巴氏芽孢杆菌 影响因素 碳酸钙 碳酸镁 砂土固化

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