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)

據(jù)外媒報(bào)道，混凝土似乎不是一個(gè)特別適合生命生存的環(huán)境，但細(xì)菌確實(shí)生活在其中。特拉華大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)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(dá)那里的、它們是如何隨時(shí)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(xì)菌可以是耐寒的小生物，其經(jīng)常出現(xiàn)在以前被認(rèn)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(gè)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(xiàng)新研究開始著手對它們展開調(diào)查。  

據(jù)了解，該團(tuán)隊(duì)制作了40個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(shí)驗(yàn)室污染物后，樣本中50%至60%的細(xì)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(jìn)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(shí)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(xiàng)研究仍提出了許多問題。  

“它們在吃什么？”這項(xiàng)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(xì)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(gè)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(xì)菌--包括Arcobacter、Modestobacter、Salinicoccus、Rheinheimera、Lawsonella和Bryobacter，這些細(xì)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(xì)菌，那么有朝一日可能會被用作倒塌風(fēng)險(xiǎn)的早期預(yù)警系統(tǒng)。  

從長遠(yuǎn)來看，這些細(xì)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(bǔ)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(xì)菌包裹在微膠囊中，只有當(dāng)細(xì)菌濕了時(shí)才會釋放細(xì)菌，而這通常是損害最初開始的時(shí)候。  

研究團(tuán)隊(duì)表示，他們還需要進(jìn)行更多的研究，接下來他們將分析從現(xiàn)實(shí)世界的混凝土結(jié)構(gòu)中提取的樣本的DNA。