我中心在电场调控微生物成矿过程方面取得新进展

微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）是一种基于自然的创新型土体改良技术，在土体加固、渗漏控制、水土流失防治和污染土修复等领域展现了广阔的应用前景。然而，均质性处理始终是MICP技术面临的重大挑战之一。为解决这一难题，唐朝生教授团队创新性地提出利用电动技术调控微生物成矿过程。

由于微生物表面通常带有负电荷，施加电场可以有效控制微生物及带电离子的迁移，从而调节微生物诱导生成碳酸钙的分布。为揭示电场调控细菌迁移和碳酸钙沉淀分布的潜在机制，唐朝生教授团队设计并制造了模拟砂土孔隙结构的微流控芯片。通过显微镜观察外加电场作用下微流控芯片中的MICP反应过程，总结了电场对细菌迁移、碳酸钙分布及其晶体形貌特征的影响规律。

实验结果表明，在电场的驱动下，细菌向阳极迁移，而钙离子则在阴极聚集，最终导致大量的碳酸钙在阴极附近沉淀。此外，电场作用下析出的碳酸钙晶体尺寸大小不均匀，晶体形貌趋向复杂化。通过微流控技术揭示电场调控微生物成矿过程的机制，本研究为利用电动技术调节微生物诱导碳酸钙沉淀过程提供了新的见解，有助于MICP技术在土体改良应用中的优化设计。

图1（a）微流控系统；（b）施加电场的微流控芯片

图2无电场和施加电场条件下MICP反应后微流控芯片内碳酸钙的分布

上述研究成果近期以“Regulating the process of microbially induced calcium carbonate precipitation through applied electric fields: evidence and insights using microfluidics”为题，发表于岩土工程领域权威期刊Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering（https://doi.org/10.1061/JGGEFK.GTENG-12532），我中心博士研究生吕超为论文第一作者，唐朝生教授为该论文通讯作者。研究工作得到了国家杰出青年科学基金、国家重点研发计划项目、长三角科技创新共同体联合攻关重点专项和江苏省自然科学基金的联合资助。