《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》:Soil stabilization using biological CO2 sequestration and CO2-based biocementation technique
随着全球对气候变化的关注日益增加,气候行动和减少温室气体排放的重要性愈发凸显。CO?基生物胶结代表了一种将土壤稳定化与CO?封存相结合的可持续方法,可能有助于实现全球减排目标。在该方法中,大气或工业CO?通过酶促或微生物作用在土壤内转化为碳酸钙沉淀。该矿化作用在永久捕获稳定形态CO?的同时,提升了处理材料的力学性能。与传统的脲酶型酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)和微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)方法不同,碳酸酐酶(CA)促进的生物胶结消除了铵盐等有害副产物且无需尿素,使其成为更安全、更环境友好的替代方案。本研究通过CO?封存对巴氏芽孢杆菌(Bacillus pasteurii)CA与牛源无细胞CA的碳酸盐沉淀及土壤加固效果进行了比较评价,为不同条件下的相对效率提供了见解。首先,两种酶体系在不同温度下的稳定性与活性得到评估。随后,制备水溶液与土壤样品并置于CO?容器中,以评价CO?封存效率。处理样品的抗压强度与碳酸钙含量分别通过无侧限抗压强度(UCS)试验和Bernard碳酸钙计试验进行评价。微观组构与矿物学分析采用光学显微镜、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、能量色散X射线光谱(EDX)和扫描电子显微镜(SEM)进行。结果表明,细菌CA与牛源无细胞CA分别在30 °C和37 °C下表现最佳。使用细菌CA在OD600 = 1.5时获得了568.4 kPa的抗压强度和1.82%的沉淀量,而使用6 mg/L牛源CA时获得了473.5 kPa的抗压强度和1.95%的沉淀量。此外,刚度提升了约十倍。总体而言,该CO?基生物胶结技术为通过地基改良应用实现CO?捕获与利用提供了一种有前景的环境友好型方法。
1 引言
全球气候行动的紧迫性和减少温室气体排放的需求比以往任何时候都更加强烈。根据全球碳预算报告,即使到2040年实现全球CO?净零排放,2025—2040年间预计累计排放90 GtC(325 GtCO?)仍将超过1.5 °C温升目标的剩余碳预算,除非2040年后全球排放轨迹转为净负值。这揭示了当前减缓策略在抵消工业和土地利用活动每年41.6 GtCO?排放方面的局限性。为达成《巴黎协定》1.5 °C目标,到本世纪中叶还需额外5—70亿吨的年二氧化碳去除(CDR)容量。
风化作用是CO?与地球矿物(如橄榄石、硅灰石和蛇纹石)反应形成碳酸盐的自然过程,该过程在地球整个生命周期中自然封存了CO?。基于此,研究人员提出了多种通过土壤和岩石等岩土材料碳化实现CO?矿物封存的途径。自然碳化在地质时间尺度上发生缓慢,因此在数小时内实现工业化规模碳化需要创新解决方案。已有研究评估了玄武岩样品中自然封存的CO?量,尽管每立方米玄武岩可封存94.15 kg CO?,但自然碳化动力学非常缓慢,难以有效降低大气CO?浓度。加速碳化过程的方法通常涉及岩土材料的热活化或化学增强。
数十年来,石灰和水泥一直是土壤稳定化的主要材料,但这些解决方案的环境代价巨大。水泥生产消耗大量化石燃料,排放占人类CO?排放量8%的温室气体,每吨水泥释放近一吨温室气体。石灰每年 additionally 贡献1.4亿吨CO?排放。因此,减少排放(即建立低碳替代品)与碳封存这两个互补目标必须同时解决。低碳替代品如微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)、酶诱导碳酸钙沉淀(EICP)和生物聚合物等虽具前景,但并未主动捕获CO?。
当CO?矿物封存通过将气态CO?转化为矿物来实现时,该过程受CO?水合反应固有缓慢动力学的限制。自然条件下,CO?水合和离解过程缓慢,大量CO?仍以CO?(aq)形式未反应,限制了碳化效果。在生物系统中,碳酸酐酶(CA)催化CO?水合反应,将反应速率常数从约0.04 s?1提高至高达10? s?1。通过加速CO?水合这一限速步骤,CA显著提高了后续矿化所需的碳酸氢根离子浓度。在钙源或含钙岩土材料存在下,碳酸氢根迅速与钙离子(Ca2?)反应沉淀为碳酸钙(CaCO?)。该过程不仅封存碳,还加固地基并改善其力学性能。
近年来,CA酶因其生物学作用和作为药物靶点的医学潜力,以及包括人工肺、生物传感器和CO?封存系统在内的生物医学和工业应用而得到广泛研究。在土木与环境工程领域,CA已应用于混凝土裂缝修复、自愈合、土壤稳定化、碳捕获和生物修复等。例如,CA生物胶结与胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)的结合有效闭合了小于0.4 mm的裂缝;固定化球形芽孢杆菌(Bacillus sphae ricus)成功用于修复水泥基材料。游离CA酶也被掺入水泥浆中,在环境条件下通过CaCO?结晶促进自愈合。
尽管取得这些进展,目前大多数研究集中于水泥基材料。CA促进的碳化用于土壤稳定化和CO?封存的研究仍有限。本研究通过调查基于CO?的非脲酶型酶促生物胶结途径,填补了这一空白。研究采用两种途径:使用无细胞CA的酶促促进途径,以及使用CA产生微生物—— specifically 巴氏芽孢杆菌(Sporosarcina pasteurii)的微生物促进途径。选用的无细胞酶为牛红细胞α-类CA(CA II),因其高催化效率、结构稳定性、易于纯化及在酶学和晶体学研究中的广泛表征而理想。巴氏芽孢杆菌菌株则因其β-和γ-类碳酸酐酶适应土壤环境、在生物驱动CO?转化和生物基碳酸盐沉淀中表现有效而被采用。
2 材料与方法
本研究实施了两种由碳酸酐酶(CA)促进的CO?基生物胶结途径:一种使用纯化牛源CA(α-类,CA II)的酶促驱动途径,另一种使用CA产生型巴氏芽孢杆菌菌株的微生物驱动途径。研究使用的土壤为风积砂,采自伊朗某地,按统一土壤分类系统(USCS)分类为不良级配砂(SP)。该土壤比热容为2.6 g/cm3,原位密度1.33 g/cm3,最大干密度1.75 g/cm3,最优含水率13.68%,均匀系数1.08,曲率系数1.77。
巴氏芽孢杆菌菌株以PTCC 1645或ATCC 11859编号获得,在营养肉汤培养基中培养。该菌株基因组含约3115个蛋白质编码基因,与脲酶产生、孢子形成、抗逆性等相关,并含属于β和γ家族的多种碳酸酐酶。具体而言,巴氏芽孢杆菌拥有γ-类碳酸酐酶(γ-CA,NCBI参考序列:WP-115362601)和β-类碳酸酐酶(β-CA,NCBI参考序列:WP-115363014)的基因。本研究中直接使用细菌培养物而不进行酶提取或纯化;β-和γ-类碳酸酐酶在活菌悬液中原位发挥作用。牛源CA(EC 4.2.1.1)以冻干粉形式由Creative Enzyme供应,比活为3650 U/mg干重。
化学试剂包括氯化钙(CAS: 10035-04-8)、三(羟甲基)氨基甲烷缓冲液(CAS: 77-86-1)和盐酸(CAS: 7647-01-0)。CO?气体由实验室级气瓶提供。
3 试验方案
为评价CA促进的CO?基生物胶结效果,研究设计了包括酶活性测量、碳酸盐沉淀试管试验、可控CO?暴露下的土壤稳定化试验、力学强度评估和微观结构分析的综合试验方案。
3.1 CA活性pH下降法测量
采用Wilbur-Anderson法测量CA活性。该方法中,一个CA活性单位定义为在0—4 °C、CO?饱和条件下使20 mM Tris-HCl缓冲液pH从8.3降至6.3所需的酶量。细菌CA酶溶液通过将细菌悬液以1000 r/min离心5 min(4 °C)制备,收集上清液以去离子水5倍稀释后作为粗酶溶液。通过比较有无酶时pH下降所需时间计算活性指数U。
3.2 试管试验
试管尺度沉淀试验用于评价方法效率并确定生物矿化溶液的最佳组成。样品含15 mL酶溶液(酶浓度3、4.5、6 mg/L)或微生物溶液(OD
600为0.7、1、1.5),与15 mL氯化钙溶液(1 M或2 M)及100 mM Tris-HCl缓冲液(pH 8.3)混合。制备的试管置于1 bar CO?压力下、30 °C的CO?容器中7 d以完成生物矿化过程。通过Bernard碳酸钙计定量各试管中沉淀的碳酸钙质量,并以钙离子转化率评价生物矿化过程效率。
3.3 CO?基生物胶结与封存的土壤稳定化试验
土壤以其最优含水率(13.86%,由标准普氏试验确定)与处理溶液混合,分三层在圆柱模具中压实至最大干密度。样品在穿孔模具中制备,直径38 mm,高度76 mm。压实土壤在CO?容器中保持7 d以促进生物矿化。CO?扩散系统由直接与CO?源连接的钢腔组成,通过压力控制器维持1 atm,温度保持30 °C。
对照实验包括:对照1——以钙源溶液处理但不含酶或细菌的砂样,置于CO?容器内;对照2——同样样品置于CO?容器外。
3.4 UCS试验
按ASTM D2166进行无侧限抗压强度(UCS)试验,应变速率1 mm/min。峰值轴向应力代表力学强度(q
u),同时评估割线模量(E
f)和割线刚度模量(E
50)以比较刚度变化。
3.5 CO?封存与生物矿化评估
采用Bernard碳酸钙计试验计算各试样中沉淀的碳酸钙质量,并据化学计量关系量化通过生物矿化封存的CO?体积。
3.6 微观特性
3.6.1 光学显微镜观察
在培养皿中使用玻璃珠制备样品,以1:1比例加入细菌CA和钙源溶液,置于CO?容器中7 d进行生物矿化。按指定间隔采集样品进行晶体光学观察,分析沉淀物形态和数量。
3.6.2 微观组构与物理化学分析
采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)进行微观组构分析。SEM使用TESCAN VEGA3仪器,XRD和FTIR分析分别在Shiraz大学中心实验室使用D8 ADVANCE和Tensor II(Bruker)进行。
4 结果与讨论
4.1 CA活性pH下降法测量结果
巴氏芽孢杆菌CA和牛源无细胞CA的活性试验结果表明,细菌CA活性在30 °C时最高,而牛源无细胞CA活性在37 °C时达峰值。两种酶系统的活性水平与先前实验室研究中促进CaCO?沉淀的有效范围一致。无细胞酶初始活性较高可能促进了早期更快的碳酸盐沉淀,而细菌系统在整个养护期间保持酶稳定性和持续酶产生。
4.2 试管试验方法效率评估
结果显示,增加氯化钙浓度可增加沉淀CaCO?量,2 M氯化钙时沉淀量最高。细菌酶溶液影响钙离子转化率和碳化效率,最佳条件为细菌溶液与钙源溶液体积比1:1。因此,用于UCS试验的处理溶液由2 M钙(作为钙源)和无细胞CA酶或巴氏芽孢杆菌菌株组成。
4.3 UCS试验结果
应力-轴向应变曲线显示,增加细菌OD
600和无细胞酶浓度提高了样品峰值强度。细菌CA在OD
600为1.5、2 M氯化钙条件下处理的土壤峰值强度达568.45 kPa,较未处理样品强度提高45倍。酶促促进碳化样品峰值强度为473.5 kPa,低于同等条件下微生物促进碳化样品强度。
对照样品未显示强度增加,确认处理样品的改善源于微生物或酶促促进碳化过程的胶结作用。碳酸钙沉淀物填充孔隙并增强土壤颗粒间结合,改善了土壤力学性能。
抗压强度与沉淀碳酸钙含量关系表明,随酶浓度升高,碳酸钙含量增加,但酶浓度超过4.5 mg/L后强度增幅减缓。微生物促进碳化中,细菌OD
600增至1.5可促进沉淀成核位点并增强细菌CA酶产量,导致更高CaCO?含量和更大抗压强度。低浓度酶(3 mg/L)时0.37%碳酸钙沉淀不足以显著改善土壤强度,峰值强度仅101.9 kPa;酶浓度增至6 mg/L时沉淀达1.95%,强度大幅提高至473.5 kPa。
高浓度样品中沉淀CaCO?形态变化导致最大抗压强度增加。低浓度CA有利于球霰石形成,高浓度促进方解石。本研究中低酶浓度观察到球形或椭球形球霰石晶体,高浓度时菱面体方解石晶体占主导。沉淀过程可解释成核机制:早期CaCO?在细菌细胞附近通过初级成核形成,发展为有效结合土壤颗粒并显著贡献强度增长的方解石桥;系统过饱和后,在已形成晶体上发生次级成核,产生沿流动路径分布的团簇状沉积,机械联锁效果较差。
细菌和酶浓度对土壤刚度的影响显示,超过细菌OD
600为1和酶浓度4.5 mg/L后,模量和强度的增幅趋缓,表明继续增加酶浓度对增强强度和刚度效果有限。在该试验条件下,细菌OD
600为1、酶浓度4.5 mg/L的处理方案可获得约50 MPa的E
50和40 MPa的E
f,刚度提升近十倍。
细菌OD
600超过1时,可用钙离子和营养对更大细菌群体不足,导致代谢效率降低和单位细胞碳酸盐产量减少。这种不平衡造成局部高过饱和度,促进不受控的次级成核和周边沉淀,而非在颗粒接触点形成额外方解石桥。因此,尽管总CaCO?含量和UCS继续增加,小应变刚度(E
50)改善更慢甚至可能轻微下降。
4.4 CO?封存与生物矿化评估
CO?封存效率通过测量气相中去除的CO?量评价。增加酶浓度可提高CO?封存效果,6 mg/L酶浓度时达到最大封存容量8.58 g CO?/kg土壤。该CO?吸收量0.195 mmol/g与多种合成吸附材料相当,如胺接枝硅胶吸附剂CO?吸附容量0.2 mmol/g、功能化活性炭约0.224 mmol/g、壳聚糖基气凝胶吸附剂0.18 mmol/g、聚乙烯亚胺功能化材料0.17—0.23 mmol/g,以及原始海泡石0.18 mmol/g。该方法的主要优势在于通过生物矿化和土壤稳定化为捕获的CO?提供了工程应用,且提供了生物环境友好的实现途径。
4.5 微观特性
4.5.1 光学显微镜观察
玻璃珠样品(微生物促进碳化)的视觉检查结果表明,沉淀CaCO?晶体完全覆盖了珠子的接触点和表面。这种覆盖和结合效应导致UCS结果中观察到的强度增强。
水溶液CO?系统中,早期沉淀的球霰石是主要多形物。早期阶段定义为CO?吸收达到过饱和、成核开始后的最初数小时。初级阶段(球霰石成核和初始生长后、显著再结晶前)后,亚稳态球霰石缓慢转变为热力学稳定的方解石相,其他CaCO?多形物在成核位点形成并沉淀。球霰石晶体也存在于水溶液和细菌表面。
酶促促进碳化玻璃珠样品的光学图像显示,方解石是主要形成的晶体。细胞外酶途径中观察到具有立方形态的方解石明显碳酸盐沉淀。部分被周围孔壁限制的完整立方方解石晶体可见于珠子表面,自由生长于开放孔隙空间的未受限立方方解石也有观察。
4.5.2 微观组构与物理化学分析
酶促和微生物促进碳化的功效取决于土壤孔隙空间中碳酸钙的沉淀和颗粒团聚。SEM、XRD和FTIR结果共同揭示了形成CaCO?晶体的特征和类型。
微生物促进碳化溶液的SEM图像显示,细菌CA促进碳化,导致在细菌细胞周围成核形成碳酸钙沉淀物。观察到的杆状(芽孢杆菌样)结构对应细菌细胞,其周围CaCO?晶体已沉淀,确认其作为生物矿化过程中成核位点的作用。沉淀物主要呈现球晶和菜花状形态,与球霰石型和文石型结构一致,部分立方晶体确认为方解石。
玻璃珠样品的SEM图像表明,CaCO?在颗粒表面和颗粒间接触点沉淀。沉淀物不仅桥接了接触区域,还在玻璃珠表面形成了连续涂层。这种双重沉淀模式有效改善了颗粒间结合,降低了孔隙率,提高了处理样品的内聚力和强度。元素作图(Ca、C、O)确认了碳酸钙的存在。
土壤中沉淀碳酸钙的SEM图像显示,微生物促进碳化样品中细菌细胞簇嵌入并包覆于碳酸钙沉淀物中。微生物细胞表面作为CaCO?结晶的成核位点,导致致密的生物驱动矿化。部分沉淀物呈光滑球形,为球霰石的典型特征,常见于高过饱和条件和生物矿化早期阶段。样品中还包含与方解石和文石相关的板状或玫瑰状结构。
酶促促进碳化样品的晶体主要呈现发育良好的CaCO?晶体,边缘相对锐利,具板状或玫瑰形态及一些针状晶体。这些三维刚性晶体为方解石和文石形式的碳酸钙,部分晶体约呈球形,构成球霰石。
低酶浓度(3 mg/L)酶促促进碳化形成的微晶碳酸钙沉积显示,缺乏良好定义晶面表明低饱和度、有限酶活性或早期阶段沉淀。该结构显示碳酸钙作为涂层或胶结剂作用于土壤颗粒,形成针状文石晶体。
XRD谱图显示,酶促碳化样品在约22°处出现峰值(对应文石),表明文石是重要相。29°—30°范围内的显著方解石峰也变得明显。球霰石在27°和65°附近被检测到,但强度低于方解石和文石。
微生物促进碳化样品中,方解石和球霰石是主要相。球霰石在约35°处被检测到,是重要相变。29°—30°范围内的方解石峰变得明显,文石相关峰约22°处出现但强度较低。
土壤样品的SEM/EDX分析揭示了两种途径下碳酸钙(CaCO?)的沉积。酶促处理样品(4.5 mg/L)中,沉淀物呈相对连续的致密层沿颗粒表面分布并填充小孔隙喉道。微生物处理样品(OD
600 = 1)中,CaCO?以离散簇和颗粒间颈形式存在,具部分表面涂层。EDX元素作图(Ca、C、O)确认了矿物组成。
不同酶浓度酶促促进碳化土壤样品的SEM图像显示,低酶浓度时颗粒接触点CaCO?形成有限,表明结合不完全。4.5 mg/L酶浓度样品呈现更致密的沉淀网络,改善了颗粒粘附和团聚。酶浓度增至6 mg/L时,形成更厚更连续的CaCO?层包裹颗粒,表明矿化效率增强。
微生物促进碳化样品的沉淀模式受细菌密度控制。增加细菌浓度增加CaCO?沉淀。细菌CA活性的逐步提高促进了土壤颗粒间更厚、更互联的桥形成,有助于更强胶结。低细菌浓度时,一组细菌细胞嵌入并部分包覆于细碳酸钙沉淀物中。较少细菌细胞导致土壤基质中较不致密的沉淀,影响土壤力学性能导致较弱力学特性。
除SEM和EDX分析外,FTIR光谱通过识别样品中功能基团和分子键提供了补充视角。FTIR可检测特定化学键如碳酸根(CO?2?)基团,更好地区分方解石、文石和球霰石等多形物。
FTIR光谱显示,微生物和酶促促进碳化样品在1431和1442 cm?1处出现相对尖锐峰,对应方解石或文石的CO?2?不对称伸缩。873 cm?1附近尖锐峰和709 cm?1处的明显带指示微生物促进碳化中部分方解石或球霰石的形成。464—645 cm?1、709和779 cm?1处的峰与石英和土壤性质相关,3390和3616 cm?1处较轻峰与土壤中水的羟基键相关。991 cm?1处的峰及其位置、形状与其他碳酸根峰(即缺乏1080 cm?1或800 cm?1等石英特征峰)的共存,指示碳化过程中形成的球霰石型碳酸盐结构的存在。
澄清两种碳化途径的矿物学解释:微生物促进碳化中,主导CaCO?多形物为球霰石,伴随较小部分方解石和微量文石。尽管球霰石为亚稳态,细菌过程产生了更致密、更互联的晶体网络,改善颗粒结合并导致比酶促途径更高的UCS值。这可由细菌细胞表面的局部成核解释,该过程加速球霰石形成并产生增强早期机械强度的致密孔隙填充结构。
相比之下,酶促促进碳化主要产生方解石和文石,但较慢且更均质的沉淀限制了颗粒间接触覆盖,导致略低的UCS,尽管形成了更稳定的多形物。MICP中球霰石的存在及其在EICP中的有限产量归因于成核环境差异:细菌细胞表面提供活跃的非均相成核位点,因其更高、更持久和连续的酶产生而产生局部快速过饱和,有利于球霰石形成。相反,仅含酶系统保持相对稳定的明确催化活性和受控CA动力学,产生中等过饱和度从而促进直接方解石形成。这些结果共同证明,晶体形态和分布而非仅矿物稳定性,控制着生物胶结土壤的宏观力学性能。
4.6 CO?基生物胶结的实际与环境挑战
本研究调查的CO?封存和土壤碳化通过酶促和微生物促进碳化,不仅可减少CO?,还可促进可持续土壤稳定化。该方法有效解决了现有EICP和MICP方法的挑战。CA酶防止铵盐副产品形成且无需尿素,避免了相关环境问题。尽管该方法具有优势,仍需解决重要差距:该方法在现场条件下的稳定性和功能性需全面评估;特别是酶促和微生物碳化土壤在环境应力(温度和水分变化)下的长期耐久性需通过延长养护和现场尺度试验评估;未来研究应处理尺度效应、孔隙结构变异性和自然边界条件下的气体传输效率。先前研究表明,细菌CA在比无细胞酶更宽的pH和温度范围内保持催化活性,主因活菌持续产生新CA并保护其免于变性。巴氏芽孢杆菌作为产孢细菌,可在波动环境条件下存活并保持活性,支持其现场尺度应用潜力。CO?基生物胶结中CO?的来源和输送是重要考虑因素,工业CO?源常含杂质需预处理;大气CO?使用仍是有前景但探索不足的选项。本研究使用的CO?容器法适用于可控或预制应用,但原位土壤稳定化的直接使用可能受限。现场尺度实施可采用CO?冒泡通过注入井、利用烟气作为CO?源、或酸碱反应原位产生CO?等替代策略。未来工作还应考虑基于CA的CO?生物胶结的经济和生命周期影响,以更好评估其与传统胶结技术相比的可持续性。
CA基碳化途径在本研究中产生了101.9—568.4 kPa的UCS和0.37%—1.95%的碳酸盐含量。本方法未使用添加剂或酶载体。与以往研究相比,本研究通过直接使用CO?气体供应作为生物矿化底物而区别于以往方法,且消除了基于脲酶途径研究中尿素水解产生的铵盐副产品。因此,未来研究可调查直接CO?气体供应与其他产CA酶细菌菌株的结合使用,以及添加剂、酶载体和/或生物聚合物以提高实际应用强度,同时避免铵盐副产品形成。
5 结论
本研究提出的CO?基生物胶结方法不仅减少CO?排放,还促进可持续土壤稳定化。采用巴氏芽孢杆菌产生的CA途径和牛源无细胞CA。主要发现如下:(1)牛源无细胞CA最大活性在37 °C观察到,细菌CA在溶液中存在细菌时最佳活性在30 °C;(2)CO?基生物胶结后土壤强度显著提高,细菌CA的UCS值增至278.97 kPa,提高细菌浓度(OD
600 = 1.5)达568.4 kPa;(3)酶促碳化中,酶浓度从3 mg/L增至6 mg/L,强度增益从101.9 kPa增至473.5 kPa,对应碳酸钙含量0.37%—1.95%;(4)该试验条件下CO?基细菌方法可产生约50 MPa的E
50和40 MPa的E
f,刚度较未处理土壤提高近十倍;(5)XRD、FTIR和SEM分析确认微生物系统主要产生球霰石和方解石,酶促系统主要产生方解石和文石,反映了细菌与无细胞酶系统不同的成核环境;(6)该方法CO?捕获和吸收量达0.195 mmol/g土壤,与现有合成吸附材料相当。此外,该方法不仅以生物生态友好方式捕获CO?,还通过生物矿化和土壤稳定化实现其利用。CA促进的生物胶结作为脲酶型EICP和MICP方法的新型生态友好替代方案,在消除铵盐副产品的同时提供了CO?封存和生物矿化的双重优势,对未来地基改良应用具有强潜力。