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微生物如何在土壤中制造神奇的碳酸钙？探索MICP的奥秘！
微生物诱导的碳酸钙沉淀（MICP）是一种生物地球化学过程，能在土壤基质中促进碳酸钙的沉淀。这一惊人的生物矿化过程能追溯至前寒武纪时代，当时的微生物已经开始以碳酸钙的形式固定碳。碳酸钙有三种多晶型，通常按稳定性排序为方解石、文石和 Vaterite。
能够引发碳酸钙沉淀的主要微生物类别包括光合微生物，例如蓝藻和微藻；硫酸盐还原细菌；以及某些参与氮循环的微生物物种。微生物通过多种机制引发碳酸钙沉淀，其中包括尿素水解、去硝化、硫酸盐生成和铁还原等。
根据不同的代谢途径，微生物引起碳酸钙沉淀的机制可分为自营和异营途径。
代谢途径
自营途径
所有涉及自营碳酸盐生成的细菌均通过气体或溶解的二氧化碳获取碳，这些途径包括非甲基化甲烷生成、无氧光合作用和氧气光合作用。
异营途径
两条可能导致碳酸钙沉淀的异营途径分别是主动碳酸盐生成和被动碳酸盐生成。在主动碳酸盐生成过程中，通过细胞膜的离子交换来产生碳酸盐颗粒。而在被动碳酸盐生成过程中，涉及氮循环和硫循环两个代谢循环。
尿素水解是通过微生物尿酶催化尿素转化为氨和碳酸来实现的。
可能的应用
材料科学
MICP已被证明是一种长期修复技术，能够有效于各种结构材料的裂缝水泥化，例如花岗岩和混凝土。
混凝土处理
MICP能延长混凝土的服务寿命，因为碳酸钙的沉淀能使裂缝上的混凝土固化，模仿人体骨骼修复的过程。
预制材料（瓷砖、砖块等）
建筑师Ginger Krieg Dosier因其利用微生物诱导的碳酸钙沉淀制造砖块的工作而获得2010年Metropolis下一代设计竞赛的奖项。
防止液化
MICP作为一种替代性的固结技术，通过提高潜在液化砂石的力学性能来降低液化风险。
MICP的应用有潜力成为相较于传统土壤稳定方法的成本效益和环保的解决方案。
可能的限制
MICP的处理可能受到以下限制：细菌在地下的生长和运动受限、浇注深度的限制等。细菌活动也会受到捕食、竞争、pH值、温度和养分可用性等挑战的影响。
许多限制可以通过生物刺激来克服，该过程是将原生的尿素分解细菌在原位丰富。
作为一种新兴的环境友好技术，MICP不仅展现了自然生物过程的潜力，也提供了更可持续的建筑材料制造方法。然而，是否能够在更广泛的环境中有效实现这一过程，并克服现有的限制？
