脲酶矿化作用机制及其提升仿古黏土砖瓦阻水性能研究

脲酶诱导碳酸钙沉淀（EICP）是岩土工程古迹和土遗址加固领域具有广阔发展前景的前沿技术。然而,关于脲酶矿化作用机制的研究鲜有报道。以试管试验模拟脲酶矿化过程,研究不同底物浓度、不同镁离子浓度、不同铵根离子浓度对脲酶矿化过程中电导率、酸碱度、碳酸钙沉淀量及沉淀率变化的影响规律,从而揭示脲酶矿化强化及劣化机制,并对个别机制作用下的砖瓦试件进行吸水率、透气率及风蚀试验。结果表明：随着底物浓度的升高,电导率逐渐升高但曲线演变趋势基本不变,pH值变化不显著,沉淀量先升高再降低,沉淀率逐渐降低,其中脲素水解速率和脲酶活性是碳酸根的转化及提高沉淀量和沉淀率的关键;随着氯化镁浓度的升高,沉淀量先增加后降低,沉淀效率逐渐升高,除了生成碳酸钙外,还生成碳酸镁,镁离子在提高脲酶活性从而形成最优矿化效果上具有积极作用;随着氯化铵浓度的增加,电导率逐渐升高,p H值逐渐降低,铵根是导致脲酶活性、沉淀量及沉淀效率劣化的主要原因。吸水率、透气率及抗风蚀性能试验结果突出脲酶诱导碳酸钙沉淀技术用于古迹建筑保护的可行性,为将来实际应用和技术拓展提供数据和理论支持。     

白洋淀湿地土壤酶活性空间分布与污染物关系研究

选择白洋淀芦苇（Phragmites australia）湿地内部参与有机物质转化的磷酸酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶,来认识土壤酶活性空间分布及其在湿地净化污染物过程所发挥的作用。2007年3—7月,在白洋淀芦苇湿地中进行逐月定期采样,对样品进行了测试和分析研究。结果表明,在垂直方向,湿地岸边带土壤中磷酸酶和β-葡萄糖苷酶活性自上而下有明显的递减规律,而且β-葡萄糖苷酶活性递减率大于磷酸酶活性,而脲酶活性垂直变化规律不明显;在水平方向,磷酸酶活性能较好地表征湿地土壤的污染和自净能力：酶活性高是对湿地土壤的高污染物浓度及可利用营养物质的积极响应;脲酶、β-葡萄糖苷酶活性分别与土壤有机物含量呈显著正相关（α=0．05,n=18;α=0．05,n=59）,相关系数分别为0．529和0．640;β-葡萄糖苷酶活性与土壤全磷含量呈显著正相关（α=0．01,n=23）,相关系数为0．597。     

不同土地利用方式下土壤酶活性的变化研究

选择黑龙江省海伦市相邻耕地和林地作为研究对象,分析了土地利用方式、土壤深度以及部分地球化学特征等对土壤中蔗糖酶、脲酶、过氧化物酶活性的影响.结果表明：蔗糖酶受土壤深度影响较为明显,表层土壤中蔗糖酶活性显著高于深层土壤,而与土地利用方式无关;脲酶受土壤深度影响较小,但土地利用方式对其影响较大,如种植大豆可以显著提升土壤脲酶的活性,除此之外脲酶活性还受土壤黏粒含量的影响;过氧化物酶活性主要受控于土壤有机碳的含量,受土壤深度影响较小,但深层林地土壤中过氧化物酶活性显著高于深层耕地土壤.     

基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化研究进展

基于微生物或脲酶诱导碳酸钙沉淀（MICP/EICP）的土体固化技术是近年来岩土和地质工程领域的研究热点之一。在系统回顾基于生物诱导碳酸钙沉淀的土体固化技术发展历程的基础上,重点阐述了MICP/EICP固化机制、土体孔隙结构、菌液和脲酶性质、胶凝液性质和固化方式等方面对碳酸钙特性影响的研究进展。研究结果表明：土体孔隙越小,越不利于微生物或脲酶入渗,固化均匀性越差;土颗粒接触点越多,可为碳酸钙提供的沉积点位越多,碳酸钙与土颗粒间的黏结和桥接作用越强,固化效果越好;一定菌液或脲酶浓度或脲酶活性范围内,碳酸钙的生成速率和生成总量随浓度及活性的增大而增大,但过高的浓度或活性易导致碳酸钙生成速率过快,从而在土体注入端发生堵塞;低浓度胶凝液得到的碳酸钙晶体更小,在土体中的分布更均匀;采用合适的注浆饱和度可提高具有黏结作用的碳酸钙的占比;采用多层交替注入或单相低pH值注入可提高碳酸钙在试样中分布的均匀性。基于碳酸钙沉淀特性的影响因素,提高固化土体的均匀性,验证其耐久性,室内试验结果在现场尺度的适应性和改进方案应该成为以后研究的重点。     

微生物岩土工程技术的过去、现在与未来

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。     

基于脲酶诱导碳酸钙沉积固化土体的研究进展

诱导碳酸钙沉积的土体固化是近年来岩土工程领域新兴起的新型环保地基处理技术, 该技术利用产脲酶菌的微生物诱导碳酸钙沉积（Microbially Induced Calcite Precipitation,即MICP技术）或基于脲酶的酶诱导碳酸钙沉积（Enzyme Induced Carbonate Precipitation,即EICP技术）,将松散的土体颗粒胶结成为整体,达到提高土体抗剪强度的目的。与MICP技术相比,EICP技术不存在生物安全风险,无需考虑是否有氧,且可适用于更小粒径土体的处理,因此具备广阔的实际工程应用前景。文章从脲酶类型与来源、EICP固化土体处理方法及EICP固化土体强度增长等方面,对近20年基于脲酶诱导碳酸钙沉积固化土体的研究进行了回顾与总结。     

黄河三角洲湿地典型盐生植物群落土壤酶活性研究

选择黄河三角洲湿地盐角草、盐地碱蓬、二色补血草、中亚滨藜、獐毛、星星草6种典型盐生植物群落,研究土壤蔗糖酶、纤维素酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶的活性特征。结果显示:土壤蔗糖酶活性和蛋白酶活性逐渐升高,9月以上各植物群落蔗糖酶活性依次分别为279.05 U/g、291.62 U/g、304.82 U/g、334.60 U/g、333.03 U/g、357.30 U/g,均显著高于6月;蛋白酶活性分别为21.20 U/g、24.01 U/g、25.40 U/g、30.09 U/g、30.89 U/g、33.12 U/g,除盐角草群落外均显著高于6月。9月獐毛和星星草群落纤维素酶活性显著高于6月。所有植物群落脲酶活性先升高后降低,8月达最高,分别为151.65 U/g、165.36 U/g、177.85 U/g、197.30 U/g、189.71 U/g、203.00 U/g,除盐角草群落外,分别显著高于6月。磷酸酶活性7月在除盐角草群落外的其他植物群落中比6月显著提高,后期则变化不大。相同生长期不同植物群落之间,几种酶活性均表现出在星星草和獐毛群落高于盐角草和碱蓬群落。本研究结果可为深入理解滨海湿地不同盐生植物群落土壤特性、盐碱地改良及群落演替等提供相关理论参考和依据。