细菌密度对微生物诱导 CaCO3 沉淀生长速率与特征的影响：一项颗粒尺度实验研究

微生物诱导碳酸盐沉淀（MICP）作为一种有前景的土壤改良技术已被探索十余年。然而，预测并控制 CaCO3 沉淀的生长速率与特征仍具挑战，而这些直接决定 MICP 处理土体的工程性能。本研究采用基于微流控的孔隙尺度模型，观察沙粒尺度 MICP 过程中细菌密度对 CaCO3 沉淀生长速率与特征的影响。结果表明，在 0.6e8 至 5.2e8 cells/ml 范围内，CaCO3 沉淀速率随细菌密度增加而上升。细菌密度亦影响 CaCO3 晶体的尺寸与数量。低细菌密度 0.6e8 cells/ml 产生 1.1e6 crystals/ml、平均晶体体积 8,000 um3；而高细菌密度 5.2e8 cells/ml 产生更多晶体（2.0e7 crystals/ml）但平均晶体体积更小，为 450 um3。当细菌密度为 0.6e8 cells/ml 时生成的 CaCO3 晶体稳定；当密度高出 4-10 倍时，晶体先不稳定，随后转变为更稳定的 CaCO3 晶体。这表明细菌密度应是 MICP 方案设计中的重要考量。