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混凝土微生物群落可作为建筑物崩塌的早期预警系统

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-08-10  来源:中国混凝土网  作者:cnBetav
核心提示:据外媒报道,混凝土似乎不是一个特别适合生命生存的环境,但细菌确实生活在其中。特拉华大学领导的一项新研究检查了这种具体的微生物群以找出它们是如何到达那里的、它们是如何随时间变化的以及我们未来可能如何使用它们来监测甚至修复缺陷。

据外媒报道,混凝土似乎不是一个特别适合生命生存的环境,但细菌确实生活在其中。特拉华大学领导的一项新研究检查了这种具体的微生物群以找出它们是如何到达那里的、它们是如何随时间变化的以及我们未来可能如何使用它们来监测甚至修复缺陷。



细菌可以是耐寒的小生物,其经常出现在以前被认为对生命来说过于恶劣的地方,如极地冰、有毒环境、冰川下的湖泊、极度干热寒冷的沙漠乃至太空。因此,在某种程度上,它们中的一些能在混凝土中茁壮成长也就不足为奇了--尽管混凝土是一个干燥、咸、碱性和营养不良的环境。


然而人们对以混凝土为家的物种知之甚少,也不知道它们可能对建筑和结构有什么影响。因此,这项新研究开始着手对它们展开调查。


据了解,该团队制作了40个混凝土圆柱体,然后将它们分为两组--一组是容易发生碱硅反应(ASR)的标准混合物,这容易使混凝土降解;另一组是用抗碱硅反应的粉煤灰制成的混合物。这些样本随后被放在屋顶上约两年时间,研究人员会每隔六周采集一次DNA样本。



研究人员发现,在去除实验室污染物后,样本中50%至60%的细菌搭乘了砾石和沙子等前驱物质的便车。还有一些可能是后来从环境中被送到那里的,它们从裂缝中渗透进来。其中最常见的类型是变形菌门、厚壁菌门和放线菌门。


通常情况下,群落的多样性会随着时间的推移而减少,考虑到它们必须承受的环境这并不太令人惊讶。有趣的是,每年夏天,物种多样性都会有一些轻微的反弹,物种组成也会有季节性的变化。不过这项研究仍提出了许多问题。


“它们在吃什么?”这项研究的首席作者Julie Maresca说道,。“它们可能在吃其他微生物的尸体。如果没有食物可吃,它们中的一些可以形成孢子或形成休眠细胞类型,在下雨前什么也不做,然后尽可能多吃并再次休眠。”



虽然要更好地了解这个微小的世界还有很多工作要做,但这次研究带来的潜在影响却可能是巨大的。研究小组发现了几种类型的细菌--包括Arcobacter、Modestobacter、Salinicoccus、Rheinheimera、Lawsonella和Bryobacter,这些细菌似乎都跟降解反应有关。假设能够监测诸如建筑物和桥梁等混凝土结构中的这些细菌,那么有朝一日可能会被用作倒塌风险的早期预警系统。


从长远来看,这些细菌甚至还可能在修复损害方面发挥积极作用。有些可以产生碳酸钙来修补裂缝,但遗憾的是,它们目前似乎寿命不长。之前的研究曾尝试将细菌包裹在微胶囊中,只有当细菌湿了时才会释放细菌,而这通常是损害最初开始的时候。



研究团队表示,他们还需要进行更多的研究,接下来他们将分析从现实世界的混凝土结构中提取的样本的DNA。

 
 
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