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1、华南理工大学学报(自然科学版)第37卷第9期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVo.l37No.92009年9月(NaturalScienceEdition)September2009文章编号:10002565X(2009)0920036206*大理石历史建筑遗产的细菌修复加固1122李沛豪屈文俊徐德强肖义平(1.同济大学土木工程学院,上海200092;2.复旦大学生命科学学院,上海200433)摘要:为避免历史建筑遗产保护过程中的不可逆损伤,通过细菌诱导碳酸钙在大理石试样表面矿
2、化沉积形成薄层以达到保护目的.采用X射线衍射仪、扫描电镜、压汞注入仪及超声波研究了矿化晶体晶相、矿化层生长、沉积晶体对试样孔隙的影响以及对矿化层的粘结与保护效果.结果表明:矿化晶体为方解石和球文石;细菌在晶体矿化沉积过程中充当成核位点,且晶体均匀生长在试样的表面;沉积致使试样孔隙率减小2212%,但对孔径分布无显著影响;矿化层与基层可形成有效粘结.细菌诱导矿化修复保护可作为石质历史建筑遗产保护的一种有效方法.关键词:细菌;碳酸钙;生物矿化;生物修复;生物加固;石质历史建筑中图分类号:TU746文献标识码:A人类历史建筑遗产中,
3、相当一部分是由大理石、文中基于巴氏芽孢八叠球菌(Sporosarcinapas2石灰石及其它石质材料建造而成.在自然环境中,这teurii)诱导碳酸盐矿化沉积的功能,开展大理石历些石质材料易遭受物理、化学、生物等因素作用而风史建筑保护系列实验,在试样表面诱导矿化沉积化破损,严重影响结构耐久性能,危及历史建筑遗产2~3天形成薄层,通过试样质量分析研究了具体试安全.人们通常易将微生物与历史建筑物的风化破样矿化沉积薄层生长随时间的变化情况,用X射线损联系在一起,众多学者深入研究了生物风化腐蚀衍射仪、扫描电镜、压汞注入仪及超声波分析研
4、究了[123]2+机理,认为生物风化是历史建筑表层及孔隙内生Ca源对沉积晶体晶型的影响、试样表层细菌矿化[4]物群落中微生物的复杂相互作用的结果,但很少层生长形成及形貌、沉积对试样孔隙率及孔径分布关注微生物在历史建筑修复保护中的作用.实际上,的影响以及矿化层与基层粘结效果,探讨了细菌矿可以利用微生物及酶化作用有效修复与保护历史建化沉积机理、细菌在矿化过程中的作用以及细菌矿[5][6]化修复加固保护历史建筑的应用前景.筑遗产.Rodriguez2Navarro等在多孔石灰石表面进行Myxococcusxanthus诱导碳酸钙沉积
5、实验,101材料与方法天左右形成10~50Lm厚的薄层,与基层间的粘结性、相容性较好,沉积层植入深度达到1mm,而且不1.1大理石试样影响结构孔隙率,只是沉积修复时间较长.目前,在大理石采用实际工程中广泛应用的广西白(产这方面的大多数研究侧重于解释诱导沉积机理,从自广西省贺州市),碳酸钙含量大于99%,孔隙率为概念层次探讨微生物修复加固方法的优势与潜0127%,制作为10mm@10mm@10mm的立方试样.[728]力,而对矿化沉积层材料性能及实际修复加固实验前用蒸馏水清除试样表面粉尘后,将试样置于效果的研究甚少,所以有必要展
6、开实际应用性能、效沉积培养基中,并用棉花塞及牛皮纸封装试管,置果方面的实验研究.于手提式加压蒸汽灭菌锅中灭菌(121e、20min),收稿日期:2008208204*基金项目:国家自然科学基金资助项目(50678127);国家科技支撑计划项目(2006BAJ03A07204)作者简介:李沛豪(19782),男,博士,主要从事历史建筑遗产生物修缮与维护研究.E2mai:lpumalph@163.com第9期李沛豪等:大理石历史建筑遗产的细菌修复加固377之后接种(100mL培养基接含量为218@10个/毫升存放.实验中检测初始及
7、沉积培养过程中的pH值.的菌种悬液2mL),置于静止与振荡两种条件下培1.4X射线衍射与扫描电镜分析养沉积.采用Rigaku公司D/max2550VB3+/PC型X射1.2菌种与培养基线衍射分析细菌诱导沉积48h所得矿物成分及晶菌种采用Sporosarcinapasteurii(取自美国菌种体晶相,条件为:CuKA射线,l=01154056nm,石墨集藏中心,编号为11859),为化能异养菌,严格好弯晶单色器,扫描范围(2H)为5b~70b,扫描速度为氧,细胞呈球状或卵圆形,革兰氏阳性,芽孢圆形,直0102b/s.将Sporo
8、sarcinapasteurii诱导沉积物置于80e径为015~115Lm.烘箱中干燥12h,研磨成粉末进行衍射记录分析.NH42YE培养基:酵母提取物(YE)2010g;采用日本精工SII公司SPA2300HV型扫描电镜(NH4)2SO41010g;Tris缓冲液浓度为01
