综述：微生物诱导方解石沉淀在气候变化时代改良膨胀土的可持续方法评述

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Microbially Induced Calcite Precipitation: A Critical Review on a Sustainable Method for Improving Expansive Soil in the Era of Climate Change

本综述系统评估了微生物诱导方解石沉淀（MICP）技术在膨胀土改良中的应用潜力。文章结合文献计量学与实验数据，指出MICP能有效提升土体强度、降低膨胀势，是一种环境可持续的岩土工程解决方案。同时，综述揭示了当前研究在土著菌株利用、环境耐久性评估及成本效益分析方面的不足，并提出了结合其他生物基材料协同改良的创新方向。

　　

技术原理与工程应用背景

微生物诱导方解石沉淀（Microbially Induced Calcite Precipitation, MICP）是一种基于微生物代谢活动的生物矿化技术。其核心原理是利用尿素水解菌（如巴氏芽孢八叠球菌属Sporosarcina pasteurii）产生的脲酶分解尿素，生成碳酸根离子（CO₃^2-）与钙离子（Ca²⁺）结合形成方解石（CaCO₃）沉淀。这些沉淀物可有效填充土壤颗粒间的孔隙，胶结颗粒，从而显著改善土体的工程性质。MICP技术因其低能耗、环境相容性高等特点，已被广泛应用于砂土和壤土的地基改良、液化 mitigation 及混凝土性能增强等领域。

膨胀土改良的特殊挑战与研究现状

膨胀土因其高胀缩特性对基础设施构成严重威胁，而MICP在该领域的应用研究尚处于初级阶段。现有研究多局限于实验室尺度，缺乏野外实证数据。综述指出，当前MICP应用于膨胀土存在三大局限：一是对土著细菌菌株的开发利用不足，过度依赖实验室菌种；二是对环境应力（如干湿循环、冻融循环）作用下固化效果的耐久性评估欠缺；三是对技术推广的成本效益分析关注不够。这些因素制约了MICP技术从实验室向工程现场的转化。

技术优化与未来发展方向

为提升MICP在膨胀土改良中的效能，综述提出了协同强化策略：将MICP与其他生物基材料（如植物纤维、生物聚合物）或低成本工业副产品（如粉煤灰）结合使用，可形成复合固化机制，进一步增强土体稳定性和抗裂性能。这种多材料耦合 approach 不仅能够弥补单一MICP技术的不足，还能提升体系的 climate resilience（气候韧性）。未来研究需重点突破土著微生物的定向筛选与培育、长期环境耐久性监测体系的建立，以及全生命周期成本效益评估模型的构建，为MICP技术的大规模工程应用提供系统性支撑。

结论与展望

该综述通过整合现有数据证实，MICP技术能够有效提高膨胀土的力学强度并抑制其胀缩潜能，为开发绿色、持久的土壤稳定方法提供了新途径。随着对微生物-土壤-环境相互作用机制的深入理解，以及多学科交叉融合的持续推进，MICP有望在应对气候变化背景下的岩土工程挑战中发挥关键作用，推动土木工程向低碳可持续方向转型。