碳酸鈣礦物廣泛地分布在環(huán)境中,是沉積環(huán)境中最常見也是最重要的礦物之一。它也是一種非常重要的環(huán)境礦物,其礦化過程主要受化學(xué)作用和生物作用的調(diào)控。相關(guān)研究工作表明,一方面通過礦化過程形成的碳酸鈣礦物可以作為反映不同時間空間尺度上環(huán)境變化的信息載體;另一方面,通過礦化過程形成的碳酸鈣礦物同時還具有環(huán)境污染修復(fù)與治理的功能,其已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于地下水污染治理、土壤污染原位修復(fù)及巖土工程改性等諸多領(lǐng)域。但是在化學(xué)礦化方面,目前傳統(tǒng)研究主要針對在野外采集到的樣品或在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)配制碳酸鈣樣品的結(jié)晶與礦化,對在不同飽和度條件下和不同多孔介質(zhì)成分的礦化過程與影響研究多局限在二維尺度,對更能反映真實(shí)情況的三維表征與孔隙尺度的研究不足;在生物礦化方面,目前傳統(tǒng)研究大多通過離心脫落沉淀等方法獲取菌液中生成的礦物,無法實(shí)現(xiàn)對生物膜中所生成的礦物的原位無損可視化研究,更缺乏生物膜與碳酸鈣礦物相互影響的研究。因此,研究碳酸鈣礦化的過程及其影響機(jī)制具有重要的理論價值和現(xiàn)實(shí)意義。論文研究工作在大量查閱文獻(xiàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上,一方面通過碳酸鈣化學(xué)礦化實(shí)驗(yàn)及X射線微斷層掃描技術(shù),并通過圖像處理、數(shù)值計算實(shí)現(xiàn)了對碳酸鈣化學(xué)...

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 問題的提出
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 沉積環(huán)境
        1.2.2 喀斯特
        1.2.3 碳酸鈣結(jié)晶及其動力學(xué)理論
        1.2.4 多孔介質(zhì)中顆粒遷移特性影響因素研究
        1.2.5 微生物誘導(dǎo)碳酸鈣研究現(xiàn)狀
    1.3 研究方法、內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 研究方法
        1.3.2 研究內(nèi)容
        1.3.3 技術(shù)路線
第2章 碳酸鈣化學(xué)礦化基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究
    2.1 研究概述
    2.2 原理與方法
        2.2.1 化學(xué)平衡計算方法
        2.2.2 總堿度計算方法
        2.2.3 飽和度計算方法
        2.2.4 X射線微斷層掃描技術(shù)原理
        2.2.5 圖像采集與處理技術(shù)
    2.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建立
        2.3.1 實(shí)驗(yàn)土柱制備
        2.3.2 碳酸鈣化學(xué)礦化實(shí)驗(yàn)
        2.3.3 樣品掃描與圖像處理
        2.3.4 樣品SEM掃描
    2.4 結(jié)果與分析
        2.4.1 時間尺度下的碳酸鈣化學(xué)礦化影響因素化學(xué)分析
        2.4.2 不同化學(xué)條件下的碳酸鈣化學(xué)礦化三維成像
        2.4.3 SEM檢測圖像
    2.5 本章小結(jié)
第3章 碳酸鈣化學(xué)礦化對多孔介質(zhì)滲流特性影響的孔隙尺度研究
    3.1 研究概述
    3.2 材料與方法
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建立
        3.2.2 XMT掃描與圖像處理
        3.2.3 多孔介質(zhì)滲流特性分析
        3.2.4 樣品SEM掃描
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 碳酸鈣礦化產(chǎn)物成核與生長
        3.3.2 碳酸鈣礦化速率計算
        3.3.3 多孔介質(zhì)基質(zhì)顆粒表面性質(zhì)改變分析
        3.3.4 多孔介質(zhì)孔隙度和滲透率變化分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 微生物誘導(dǎo)碳酸鈣礦化原位可視化研究
    4.1 研究概述
    4.2 材料與方法
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建立
        4.2.2 菌株及其接種過程
        4.2.3 生物膜中的碳酸鈣生物礦化
        4.2.4 共聚焦成像
        4.2.5 共聚焦拉曼光譜顯微鏡
        4.2.6 圖像分析
        4.2.7 生物膜在碳酸鈣生物礦化過程中的脫落
    4.3 結(jié)果
        4.3.1 微生物誘導(dǎo)碳酸鈣礦物形態(tài)及礦物學(xué)分析
        4.3.2 微生物誘導(dǎo)碳酸鈣礦化的空間分布
        4.3.3 碳酸鈣生物礦化物與生物膜之間的相互作用分析
    4.4 討論與小結(jié)
第5章 碳酸鈣生物礦化對生物膜的影響機(jī)制研究
    5.1 研究概述
    5.2 材料和方法
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)建立、微生物菌株培養(yǎng)接種步驟
        5.2.2 碳酸鈣生物礦化及微粒沉積實(shí)驗(yàn)
        5.2.3 生物膜滲透性實(shí)驗(yàn)
        5.2.4 生物膜滅活實(shí)驗(yàn)
        5.2.5 圖像采集與成像分析
    5.3 結(jié)果
        5.3.1 碳酸鈣生物礦化及微粒沉積分布情況
        5.3.2 Cy5在碳酸鈣生物礦化與非生物碳酸鈣沉積后的運(yùn)移路徑分析
        5.3.3 碳酸鈣生物礦化與非生物碳酸鈣沉積后生物膜滅活響應(yīng)分析
    5.4 討論與小結(jié)
結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果



本文編號：4003612