热带条件下微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术用于劣化石灰岩的生物加固研究

本研究针对热带气候下石灰岩文化遗产的劣化问题，通过筛选本地附生细菌开展微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)研究。发现Rothia halotolerans TM1B-475菌株能高效产生文石型碳酸钙，现场试验证实其与M-3P培养基、Ca(OH)2 相比具有显著表面加固效果，为尤卡坦半岛石灰岩保护提供了首个生物加固方案。

　　

在墨西哥尤卡坦半岛，玛雅遗迹和殖民建筑等石灰岩文化遗产正面临热带气候的严峻挑战。高温高湿环境导致石材出现孔洞扩大、层状剥落等劣化现象，传统修复材料如石灰水(Ca(OH)₂
)存在兼容性不足等问题。墨西哥国家人类学与历史研究所(INAH)的Benjamín Otto Ortega-Morales团队首次将微生物诱导碳酸盐沉淀(MICP)技术引入该地区，通过筛选本地菌株实现了石灰岩的生物加固。

研究采用16S rRNA基因测序、扫描电镜(SEM)、μ-X射线荧光(XRF)和X射线光电子能谱(XPS)等技术。从203株本地附生细菌中筛选出12株具脲酶活性的菌株，其中Rothia halotolerans TM1B-475在体外实验中产生独特的菜花状和棒状文石晶体。现场试验通过剥离测试(Peeling test)和表面硬度测试(Equotip)评估加固效果。

【Methodological restrictions】部分显示，受文化遗产保护法规限制，研究采用非破坏性取样技术，处理区域需用铝箔覆盖7天以保持湿度。

【Evaluation of biocarbonatogenic activity】发现TM1B-475的脲酶活性达0.08 U/mg，SEM显示其产生的碳酸钙晶体经XPS证实主要为文石相，这种晶型在加固中更具优势。

【Conclusion】表明细菌处理组在120天实验后表现出最优的表面硬度提升，M-3P培养基(刺激本土碳酸盐生成群落)和Ca(OH)₂
处理效果次之。该研究首次证实MICP技术适用于热带气候下的石灰岩加固，其中TM1B-475产生的特殊晶体形态可能与其环境适应性相关。

讨论部分强调，该生物加固方案符合INAH倡导的可持续保护理念，通过使用本地菌株避免了生物入侵风险。研究还改变了当地保护工作者对微生物"仅具破坏性"的认知，为热带地区文化遗产保护提供了新范式。论文发表于《International Biodeterioration》，为类似气候区的石质文物保护提供了重要参考。