研究：混凝土微生物群落可作為建筑物崩塌的早期預(yù)警系統(tǒng)

2021-08-10 14:01:07 來源：cnbeta

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混凝土似乎不是一個特別適合生命生存的環(huán)境，但細菌確實生活在其中。

據(jù)外媒報道，混凝土似乎不是一個特別適合生命生存的環(huán)境，但細菌確實生活在其中。特拉華大學領(lǐng)導的一項新研究檢查了這種具體的微生物群以找出它們是如何到達那里的、它們是如何隨時間變化的以及我們未來可能如何使用它們來監(jiān)測甚至修復(fù)缺陷。

細菌可以是耐寒的小生物，其經(jīng)常出現(xiàn)在以前被認為對生命來說過于惡劣的地方，如極地冰、有毒環(huán)境、冰川下的湖泊、極度干熱寒冷的沙漠乃至太空。因此，在某種程度上，它們中的一些能在混凝土中茁壯成長也就不足為奇了--盡管混凝土是一個干燥、咸、堿性和營養(yǎng)不良的環(huán)境。

然而人們對以混凝土為家的物種知之甚少，也不知道它們可能對建筑和結(jié)構(gòu)有什么影響。因此，這項新研究開始著手對它們展開調(diào)查。

據(jù)了解，該團隊制作了40個混凝土圓柱體，然后將它們分為兩組--一組是容易發(fā)生堿硅反應(yīng)(ASR)的標準混合物，這容易使混凝土降解；另一組是用抗堿硅反應(yīng)的粉煤灰制成的混合物。這些樣本隨后被放在屋頂上約兩年時間，研究人員會每隔六周采集一次DNA樣本。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在去除實驗室污染物后，樣本中50%至60%的細菌搭乘了礫石和沙子等前驅(qū)物質(zhì)的便車。還有一些可能是后來從環(huán)境中被送到那里的，它們從裂縫中滲透進來。其中最常見的類型是變形菌門、厚壁菌門和放線菌門。

通常情況下，群落的多樣性會隨著時間的推移而減少，考慮到它們必須承受的環(huán)境這并不太令人驚訝。有趣的是，每年夏天，物種多樣性都會有一些輕微的反彈，物種組成也會有季節(jié)性的變化。不過這項研究仍提出了許多問題。

“它們在吃什么？”這項研究的首席作者JulieMaresca說道，?！八鼈兛赡茉诔云渌⑸锏氖w。如果沒有食物可吃，它們中的一些可以形成孢子或形成休眠細胞類型，在下雨前什么也不做，然后盡可能多吃并再次休眠?！?nbsp;

雖然要更好地了解這個微小的世界還有很多工作要做，但這次研究帶來的潛在影響卻可能是巨大的。研究小組發(fā)現(xiàn)了幾種類型的細菌--包括Arcobacter、Modestobacter、Salinicoccus、Rheinheimera、Lawsonella和Bryobacter，這些細菌似乎都跟降解反應(yīng)有關(guān)。假設(shè)能夠監(jiān)測諸如建筑物和橋梁等混凝土結(jié)構(gòu)中的這些細菌，那么有朝一日可能會被用作倒塌風險的早期預(yù)警系統(tǒng)。

從長遠來看，這些細菌甚至還可能在修復(fù)損害方面發(fā)揮積極作用。有些可以產(chǎn)生碳酸鈣來修補裂縫，但遺憾的是，它們目前似乎壽命不長。之前的研究曾嘗試將細菌包裹在微膠囊中，只有當細菌濕了時才會釋放細菌，而這通常是損害最初開始的時候。