微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)在高盐、低氧及低温环境下的效率与特性：微流控研究
生物物理
2024-10-01 v1
摘要
微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)在增强土壤强度方面显示出巨大的潜力，但环境因素显著影响其机制。由于缺乏研究，MICP在挑战性条件（如浅海床冬季土壤，具有高盐、低氧和低温）下的可行性尚不确定。为此，我们采用微流控技术和先进的测量工具，包括拉曼光谱和扫描电子显微镜(SEM)，评估了这些条件如何影响细菌生长、碳酸盐沉淀和MICP对多孔介质渗透性的影响。我们的发现表明，低温显著阻碍细菌生长，而高盐和低氧也发挥关键作用，尤其是降低细菌黏附。海水环境中，高盐和低温显著影响碳酸盐晶体的形状和类型；低氧影响较小。具体而言，高盐使晶体数量减少20.2%，对直径影响最小；低氧使直径增加20.3%，但数量减少50.9%。低温使直径减少36.9%，对数量影响不大。在6次水泥溶液注入后，经MICP处理的样本其化学转化效率为20.6%，主要由于低温（贡献40.1%）。观察到随碳酸盐含量增加而渗透性呈指数下降趋势，导致碳酸盐生成可分为快速衰减型和缓慢衰减型。该研究为优化海洋条件下的矿物化提供了洞见，强调了环境因素对MICP性能的影响，为工程应用提出了挑战。
关键词
引用
@article{arxiv.2409.19357,
title = {Efficiency and Characteristics of MICP in Environments with Elevated Salinity, Diminished Oxygen, and Lowered Temperature: A Microfluidics Investigation},
author = {Jianyu Yang and Yuze Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.19357},
year = {2024}
}