中國不同地區(qū)尿素分解菌的分離篩選及其誘導碳酸鈣沉積能力的比較研究.pdf

1、近年來，基于尿素分解菌脲酶活性的微生物誘導碳酸鈣沉積（MICP）技術已被廣泛用于巖土工程中的生物封堵和生物粘結，該項技術具有綠色、節(jié)能、環(huán)境友好的優(yōu)點，逐步成為巖土工程加固修復領域的研究熱點之一。其中具有誘導碳酸鈣沉淀能力的尿素分解菌更是MICP研究的關鍵，因此，選擇脲酶活性更高且環(huán)境適應能力更強的新型土著尿素分解菌將更有助于MICP的研究與應用。
　　本研究首先從中國不同地區(qū)采集47份不同類型的土壤進行尿素分解菌的分離篩選，從中

2、分離純化并通過分子生物學方法鑒定了51株目的菌株。研究發(fā)現它們分布于7個屬，包括醋桿菌屬2株，節(jié)桿菌屬8株，芽孢桿菌屬24株，梭形桿菌屬7株，大洋芽孢桿菌屬2株，類芽孢桿菌屬6株，芽孢八疊球菌屬2株。其中，分離篩選的菌株HZ1T和LZ2T通過多項分類學研究鑒定為可以分解尿素的細菌新種，分別命名為河邊類芽孢桿菌（Paenibacillus ripae）和土生芽孢八疊球菌（Sporosarcina terrae）。
　　其次，通過菌株

3、遺傳穩(wěn)定性、脲酶活性、誘導碳酸鈣沉淀能力及堿性環(huán)境中生長特性等多方面的比較篩選發(fā)現，菌株Sporosarcina sp.LZ3具有良好的遺傳穩(wěn)定性，且脲酶活性、誘導碳酸鈣沉淀能力最強，并且在堿性環(huán)境中仍能保持較高活性，各方面均優(yōu)于對照菌株巴氏芽孢八疊球菌（S.pasteurii ATCC11859）及其他篩選菌株，在碳酸鈣沉積實驗中經過XRD、SEM和EDX分析證實沉積物為穩(wěn)定的方解石晶體，因此，選擇Sporosarcina sp.LZ

4、3用于后續(xù)誘導碳酸鈣沉積的研究。在接種量6％，溫度30℃，Ni2+濃度100μM，pH9.0條件下，Sporosarcina sp.LZ3于YE-NH4培養(yǎng)基中培養(yǎng)36～40h的菌液用于誘導碳酸鈣沉積實驗，并通過響應面法優(yōu)化了MICP反應體系，其中4個重要影響因子及水平為：pH7.0，Ca2+濃度0.60M，尿素濃度0.60M，菌液濃度10.0%（OD600=1.0）。
　　最后，在上述條件下利用標準砂進行砂柱凝結試驗，并對砂柱的

5、固化效果進行整體性評價。結果表明，砂柱無側限抗壓強度達到1.79MPa；三軸壓縮實驗當周圍壓力為100KPa和200KPa時，軸向應力分別為495KPa和750KPa；直剪實驗中平均剪應力達到496.6KPa，是濕砂對照的將近100倍。經過XRD、SEM和EDX分析證實砂粒周圍布滿了碳酸鈣并且全是穩(wěn)定的方解石晶體。以上研究表明固化后的砂柱具備了一定的工程性能，具有進一步應用的潛力。
　　綜上所述，本文中分離鑒定的尿素分解菌Spor