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微生物介导碳酸盐/磷酸盐沉淀技术修复铅(Pb)污染地下水和黄土的影响机理研究
1
作者 秦鹏 郑文杰 +3 位作者 薛中飞 王琳 吕鑫江 何文杰 《土木工程学报》 北大核心 2025年第1期101-110,125,共11页
中国西北金属矿藏开发利用虽加速当地经济发展,然而不当的含铅(Pb)废水处置将导致场地污染,对周边生态环境和人类健康造成极大威胁。该研究分别探究了微生物介导碳酸盐沉淀(MICP)技术和微生物介导磷酸盐沉淀(MIPP)技术修复铅污染地下水... 中国西北金属矿藏开发利用虽加速当地经济发展,然而不当的含铅(Pb)废水处置将导致场地污染,对周边生态环境和人类健康造成极大威胁。该研究分别探究了微生物介导碳酸盐沉淀(MICP)技术和微生物介导磷酸盐沉淀(MIPP)技术修复铅污染地下水和黄土的潜力,并对二者修复效率和内在影响机理进行深入分析。试验结果发现,巴氏芽孢八叠球菌在酸性条件解脲能力较差导致尿素水解程度较低,得到的修复效率仅为10.82%,且矿化产物碳酸铅(PbCO3)和碱式碳酸铅(Pb3(CO3)2(OH)2)化学稳定性低;而巨大芽孢杆菌在酸性条件下表现出较强的解磷能力,仍可以得到80%以上的修复效率,且矿化产物磷氯铅矿(Pb5(PO4)3Cl)化学稳定性高,微观试验识别的矿化产物是以细菌为成核位点的共沉淀结构(Ca2Pb3(PO4)3Cl矿物与磷酸盐矿物),降低了Pb2+再次迁移扩散的概率。铅污染黄土修复试验中,巨大芽孢杆菌得到修复效率较高且赋存形态主要为铁锰氧化态Pb,相较巴氏芽孢八叠球菌修复后的碳酸盐结合态Pb具有更高的化学稳定性和更低的生态毒性。 展开更多
关键词 微生物介导碳酸盐沉淀(micp) 微生物介导磷酸盐沉淀(MIPP) 铅污染地下水 铅污染黄土 修复效率
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低pH值下微生物诱导碳酸盐沉淀加固尾矿砂试验研究
2
作者 赖永明 俞缙 +3 位作者 刘士雨 蔡燕燕 涂兵雄 刘谦 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1583-1596,共14页
开展低pH值下微生物诱导碳酸盐沉淀(microbially induced carbonate precipitation,简称MICP)加固尾矿砂试验,研究了菌液浓度、pH值对碳酸钙生成量和絮凝滞后期的影响。采用渗透性、保水性、抗雨滴侵蚀、抗风蚀、贯入度试验评价该方法... 开展低pH值下微生物诱导碳酸盐沉淀(microbially induced carbonate precipitation,简称MICP)加固尾矿砂试验,研究了菌液浓度、pH值对碳酸钙生成量和絮凝滞后期的影响。采用渗透性、保水性、抗雨滴侵蚀、抗风蚀、贯入度试验评价该方法加固尾矿砂效果。通过分析pH值对脲酶活性和碳酸盐体系平衡的影响,结合扫描电子显微镜和X射线衍射试验观察尾矿砂微观结构,揭示低pH值下MICP加固尾矿砂机制。结果表明,低pH值下MICP方法可以显著提高尾矿砂力学性能,一轮喷淋处理后尾矿砂的风蚀质量为0,渗透系数最大可降低一个数量级,pH值为4的高浓度菌液处理后的尾矿砂风雨侵蚀质量也为0。低pH值暂时抑制了脲酶活性,打破了碳酸盐体系的平衡,延缓了碳酸钙的生成,使得方解石均匀填充于粒间孔隙,将尾矿砂颗粒胶结为整体。提出的尾矿库加固及尾矿砂治理新技术及其加固机制,为低pH值下MICP加固尾矿砂应用提供了理论与试验依据。 展开更多
关键词 低PH值 微生物诱导碳酸盐沉淀(micp) 尾矿砂 脲酶活性 碳酸盐体系平衡
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碳酸酐酶增强微生物矿化固土效果的试验研究 被引量：2
3
作者 刘鹏 曹源兴 +1 位作者 程钰 白云波 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期2554-2564,共11页
为了提升微生物固化砂土的效果,从自然界微生物主动参与碳循环、激发碳化现象中得到启发,利用碳酸酐酶(carbonic anhydrase,简称CA)能显著提高CO_(2)水合反应速率(提高108倍),促进脲酶(urease,简称UA)分解尿素生成的CO_(2)迅速水合形成... 为了提升微生物固化砂土的效果,从自然界微生物主动参与碳循环、激发碳化现象中得到启发,利用碳酸酐酶(carbonic anhydrase,简称CA)能显著提高CO_(2)水合反应速率(提高108倍),促进脲酶(urease,简称UA)分解尿素生成的CO_(2)迅速水合形成大量CO_(3)^(2-)的特性,设计并进行了碳酸酐酶增强微生物矿化固化砂土试验,综合宏观物理力学试验和微细观检测,系统分析了碳酸酐酶对微生物固化砂土的增强效果及增强机制。结果表明:(1)碳酸酐酶能够显著提高砂土微生物加固过程中的胶结物产量,碳酸酐酶菌掺量在4%左右达到最佳,与常规微生物诱导碳酸盐沉淀(microbial-induced carbonate precipitation,简称MICP)相比,胶结物生成量提高了105.3%。(2)碳酸酐酶的掺入提高了固化体的抗压强度和抵抗变形能力,在0.25%~4.00%掺量范围内,固化土样的无侧限抗压强度随碳酸酐酶菌掺量的增加而增大。当掺量为4.00%时固化土样的强度达到1.915 MPa,为常规MICP固化试样强度的8.54倍。(3)碳酸酐酶没有改变MICP过程的产物,仍是方解石。但在添加了CA后,方解石的晶粒尺寸更大,六面体形状更规范,力学性能也更好。(4)在MICP过程中,脲酶和碳酸酐酶相互协同沉淀碳酸钙固化砂土。碳酸酐酶可以显著加速脲酶分解尿素生成的CO_(2)水合并形成HCO_(3-)和CO_(3)^(2-)的速率,为矿化物沉降提供更有利的条件。 展开更多
关键词 碳酸酐酶 微生物诱导碳酸盐沉淀(micp) 矿化 脲酶 水合反应 力学性能
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基于微生物诱导碳酸钙沉淀的生物胶结砂断裂韧性试验研究
4
作者 张强 《福建建筑》 2024年第12期122-126,共5页
多种生化反应已被证明可用于制备生物仿生材料。在本研究中,采用微生物诱导的碳酸钙沉淀(MICP)方法制造实验室规模的砂岩样本,通过胶结作用测量了模式I和混合模式的断裂韧性,并将其与强度、渗透率和孔隙率进行了关联分析。确定了混合模... 多种生化反应已被证明可用于制备生物仿生材料。在本研究中,采用微生物诱导的碳酸钙沉淀(MICP)方法制造实验室规模的砂岩样本,通过胶结作用测量了模式I和混合模式的断裂韧性,并将其与强度、渗透率和孔隙率进行了关联分析。确定了混合模式下裂纹尖端T应力在决定转折角和韧性方面的作用,解释了胶结作用与沉积岩断裂特性之间的相互作用,为实际工程中的岩石断裂控制提供了理论支持。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸盐沉淀(micp) 砂岩 断裂韧性
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微生物土体改良技术研究综述 被引量：3
5
作者 吴尚彬 贾苍琴 王贵和 《桂林理工大学学报》 CAS 北大核心 2023年第2期224-238,共15页
微生物土体改良技术就是利用微生物的新陈代谢作用,诱导生成矿物沉淀或生物膜,从而改变土体结构,改善土体的物理力学性能。为帮助岩土工作者更加全面地了解该技术,综述了微生物土体改良技术所涉及的微生物作用机理,分析了该技术的影响因... 微生物土体改良技术就是利用微生物的新陈代谢作用,诱导生成矿物沉淀或生物膜,从而改变土体结构,改善土体的物理力学性能。为帮助岩土工作者更加全面地了解该技术,综述了微生物土体改良技术所涉及的微生物作用机理,分析了该技术的影响因素,归纳了技术的应用情况,并讨论了未来的研究方向。主要结论为:微生物土体改良技术主要运用微生物矿化作用改良土体;其影响因素众多,影响指标的确定尚未形成完整的体系;该技术虽已在土体加固、防渗封堵等多个领域得到应用,但研究仍处于起步阶段,尚未进行大规模实际运用。 展开更多
关键词 微生物土体改良技术 微生物诱导生成碳酸盐沉淀(micp) 生物水泥 综述
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两步MICP法修复Cu^(2+)污染液研究
6
作者 陈维 曾晨 +2 位作者 陆海军 段雨蓬 潘焯航 《四川轻化工大学学报(自然科学版)》 2025年第1期11-19,共9页
由于细菌活性易受到重金属毒性的影响,传统微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)方法对部分重金属如Cu、Cd等修复效果较差。两步法是采用先水解后修复的新型MICP修复方法,该法能有效突破重金属毒性的限制,提高生物修复效率。通过一系列Cu^(2+)污... 由于细菌活性易受到重金属毒性的影响,传统微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)方法对部分重金属如Cu、Cd等修复效果较差。两步法是采用先水解后修复的新型MICP修复方法,该法能有效突破重金属毒性的限制,提高生物修复效率。通过一系列Cu^(2+)污染液修复试验,研究了Cu^(2+)初始浓度、氯化钙浓度、水解液体积、处理方法和修复时间等因素对溶液pH值、沉淀增加量、Cu^(2+)去除率和Ca2+沉淀率等修复效果的影响规律。研究结果表明,修复24 h后,Cu^(2+)去除率由17%(传统法)增加至76%(两步法),两步法的修复速率最高可达传统法的7倍。试验范围内,Cu^(2+)初始浓度的增加不会降低两步法修复Cu^(2+)污染液的效果,且适当提升Ca2+浓度能有效提高Cu^(2+)去除率;当Cu^(2+)初始浓度范围为1800~2400 mg·L^(-1)、氯化钙浓度为1.6 mol·L^(-1)、水解液体积为5 mL时,反应物的利用率和Cu^(2+)去除率最高,两步法的修复效果最佳,可为高效修复Cu污染土提供参考。 展开更多
关键词 生物修复 Cu^(2+)污染液 微生物诱导碳酸盐沉淀 两步micp法 去除率
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赤泥对磷石膏生物胶结的充填性能影响研究
7
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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基于纳米羟基磷灰石的矿化技术修复铅污染水和一维土柱的试验研究
8
作者 何文杰 郑文杰 +3 位作者 谢毅鑫 薛中飞 秦鹏 吕鑫江 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期45-56,共12页
重金属污染是世界性的环境问题,对人类健康和生态系统都有严重的潜在影响。微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)和酶诱导碳酸盐沉淀(EICP)是环境岩土修复铅污染的重要技术,但2种技术在高浓度铅污染中固化效率较低。文章探究纳米羟基磷灰石协同M... 重金属污染是世界性的环境问题,对人类健康和生态系统都有严重的潜在影响。微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)和酶诱导碳酸盐沉淀(EICP)是环境岩土修复铅污染的重要技术,但2种技术在高浓度铅污染中固化效率较低。文章探究纳米羟基磷灰石协同MICP和EICP技术(MICP-nHAP和EICP-nHAP)修复高浓度铅污染水和黄土的潜力,并对固化效率和强化机理进行深入分析。结果表明:在纳米羟基磷灰石协同作用下,MICP与EICP固化效率明显提高,且产生更稳定的矿化产物碳酸磷酸铅(Pb_(10)(PO_(4))6CO_(3))。将该技术应用于铅污染黄土中,土中可交换态Pb明显降低,MICP-nHAP和EICP-nHAP技术修复后赋存形态以铁锰氧化态Pb为主,相较MICP与EICP技术修复后的碳酸盐结合态Pb具有更高的化学稳定性和更低的生态毒性。因此,纳米羟基磷灰石协同MICP与EICP技术具有广阔的应用前景,研究结果可为修复高浓度铅污染水和黄土提供参考。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸盐沉淀(micp) 酶诱导碳酸盐沉淀(EICP) 黄土 纳米羟基磷灰石 固化效率
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外源Ca^(2+)对两种产脲酶细菌修复Cd-As复合污染水稻土的影响
9
作者 王金坪 费藏乐 +6 位作者 邵梦迪 杨润 罗燕 黄金富 蔡倩 伍钧 徐敏 《土壤》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期826-832,共7页
微生物诱导碳酸盐沉淀(Microbially induced carbonate precipitation,MICP)技术已被广泛应用于土壤重金属污染修复。为促进MICP过程,提高土壤修复效果,以Cd-As复合污染的水稻土为研究对象,利用巴氏八叠球菌(Octococcus pasteurii)和蜡... 微生物诱导碳酸盐沉淀(Microbially induced carbonate precipitation,MICP)技术已被广泛应用于土壤重金属污染修复。为促进MICP过程,提高土壤修复效果,以Cd-As复合污染的水稻土为研究对象,利用巴氏八叠球菌(Octococcus pasteurii)和蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)两种产脲酶细菌,分析比较了外源添加氯化钙(CaCl2)对两种菌株固定土壤中Cd、As效果的影响,并对修复后土壤理化性质、酶活性及微生物多样性的变化进行了检测。结果表明:两种菌株均能固定土壤Cd、As,其中,蜡样芽孢杆菌对土壤Cd、As的固定效果更佳,与巴氏八叠球菌处理相比,蜡样芽孢杆菌处理下土壤有效态Cd、As含量分别降低了16.7%、11.1%;添加外源Ca^(2+)后,在两种细菌处理下有效态Cd、As含量均发生显著变化,分别降低了17.3%~22.2%、16.8%~26.7%,可见Ca^(2+)的添加能有效促进MICP过程,促进对Cd、As的固定。此外,与未添加Ca^(2+)处理相比,添加Ca^(2+)后,两种细菌处理下显著提高了土壤脲酶活性(52.6%~113.3%)、蔗糖酶活性(13.1%~28.9%)、碱解氮含量(3.4%~25.5%)、速效钾含量(2.1%~34.1%)以及微生物多样性,表明外源Ca^(2+)可有效提高土壤肥力及土壤生态功能。综上,基于MICP作用,可通过添加外源Ca^(2+)来增强产脲酶细菌对Cd-As复合污染土壤的修复效果,其中,蜡样芽孢杆菌修复效果更佳。 展开更多
关键词 微生物诱导碳酸盐沉淀(micp) 外源Ca^(2+) 产脲酶细菌 土壤修复
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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：18
10
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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