用于无尿素海洋应用的生物混凝土生产菌的分离

用于混凝土修复和更换的人工干预会带来高昂的环境与经济成本。生物混凝土可由细菌通过微生物诱导碳酸盐沉淀（MICP）形成，是一种可持续的混凝土修复方法。形成生物混凝土的细菌可在混凝土搅拌时被掺入其中，并在裂缝出现的时间和位置进行修复。生物混凝土并非细菌有意制造的产物；相反，它是细菌在正常代谢活动过程中引起局部环境改变的副产物。因此，细菌可通过不同的代谢机制形成生物混凝土，而环境在特定细菌所产出生物混凝土的产量和物理性质方面发挥着重要作用。 产脲酶细菌Sporosarcina pasteurii是MICP中最常用的模式生物，但其形成过程需要补充尿素；由于会产生含氮废物，这一要求并不适用于所有应用场景。尤其是，海洋环境在生物混凝土应用方面研究不足，然而该环境中的自修复结构存在实际需求，在这种环境中，尿素和含氮废物会对本地生物群造成不利影响。在本研究中，我们评估了S. pasteurii在模拟海洋培养基条件下、并补充尿素和钙时形成生物混凝土的能力。我们发现，与标准生长培养基相比，S. pasteurii在这些培养基条件下产生了更高产量的生物混凝土。 随后，我们设计了一种富集方案，用于从大西洋海水中分离并表征不依赖尿素的生物混凝土形成细菌。我们鉴定出3株分离菌，分别属于Sulflitobacter、Marinobacter和Bacillus属，其中有2株在模拟海水培养基中的生物混凝土产量高于既往文献中所使用的非产脲酶细菌。此外，扫描电子显微镜（SEM）/能量色散谱（EDS）以及傅里叶变换红外（FTIR）光谱分析显示，细菌在模拟海水培养基中生成的生物混凝土，以及产脲酶与非产脲酶培养体系之间，在化学和结构特征上存在明显差异。总体而言，我们的工作建立了一条从海洋样品中分离和表征新型生物混凝土形成细菌的流程，为其在海洋自修复材料中的应用提供了潜力。

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