本文關(guān)鍵詞：嗜冷碳酸鈣礦化菌對石質(zhì)文物表面的模擬修復(fù)

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【摘要】：近年來,微生物技術(shù)作為一種新的研究方法開始在石材和石質(zhì)文物保護(hù)工作中應(yīng)用,并且受到越來越多國內(nèi)外研究者的重視。細(xì)菌誘導(dǎo)的礦化沉積是一種有效修復(fù)、保護(hù)石質(zhì)文物的方法。為探索碳酸鈣生物礦化用于加固、修復(fù)石質(zhì)文物表面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,本試驗從黃龍風(fēng)景區(qū)的高寒鈣化水體中篩選出兩株具有高產(chǎn)碳酸酐酶(CA)活力的嗜冷型礦化菌株;通過測定沉積過程的p H值及電導(dǎo)率變化來考察細(xì)菌對碳酸鈣沉積過程的影響作用,利用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)和傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)等測試手段來探討細(xì)菌對碳酸鈣沉積生成的晶體形貌以及晶型的誘導(dǎo)調(diào)控作用;通過SEM和XRD等測試方法,分別對不同方法的短期作用和長期作用下在大理石表面生成的碳酸鈣礦化層的晶體晶型晶貌進(jìn)行表征。為檢測嗜冷型碳酸酐酶產(chǎn)生菌誘導(dǎo)的礦化沉積層對大理石試件表面的修復(fù)效果,測定了礦化沉積過程中p H、試件表面礦化沉積量、試件表面吸水性與透氣性、耐酸度、耐污性、耐酸蝕、耐堿蝕等性能變化。得到的主要結(jié)果如下:(1)黃龍高寒鈣華沉積區(qū)水體中篩選得到了2株具有高產(chǎn)碳酸酐酶(CA)活力的嗜冷型礦化菌株SWU15-33和SWU18-10。2株菌的16S r DNA序列鑒定結(jié)果表明它們都是假單胞屬細(xì)菌(Pseudomonas sp.)。菌株SWU15-10和SWU18-10的產(chǎn)酶條件優(yōu)化結(jié)果表明它們的最優(yōu)組合分別為溫度15℃,培養(yǎng)時間12 h,p H 6.0,接種量2.0 m L以及溫度15℃,培養(yǎng)時間24 h,p H 6.5,接種量2.0 m L。(2)供試菌株在不同初始p H和不同溫度條件下都能促進(jìn)碳酸鈣沉積,形成的晶體均為方解石型,但其形貌卻有著些微的差異。綜合不同初始p H值以及不同溫度處理下生成的碳酸鈣晶體受影響的大小作用,發(fā)現(xiàn)菌株在初始p H值為8.0以及溫度為10℃作用下對碳酸鈣沉積的影響作用較為顯著。(3)不同方法的長期試驗和短期試驗的活菌和滅活菌體都能在大理石表面成功地誘導(dǎo)出方解石型碳酸鈣沉積,但生成的礦化沉積層的多少和晶體形貌都是不盡相同的。長期實驗?zāi)苓_(dá)到更好的沉積和加固效果。(4)無論加了活的還是滅活的菌液都在大理石試件表面生成了致密的鈣化層。生成礦化層的試件的修復(fù)效果在吸水性、透氣性、耐酸度、耐污性、耐酸蝕、耐堿蝕等方面都體現(xiàn)出更有利于防腐蝕性的能力。綜上所述,本試驗研究結(jié)果表明,試驗中選用的兩株高產(chǎn)碳酸酐酶(CA)供試菌株對碳酸鈣的沉積都具有催化作用,并在一定程度上能調(diào)控碳酸鈣的沉積速率與晶體的形貌結(jié)構(gòu)。利用其對碳酸鈣的礦化能力,對石質(zhì)文物表面進(jìn)行了模擬固化修復(fù),其結(jié)果不僅豐富了石質(zhì)文物的微生物修復(fù)類群,也可為探究低溫下黃龍鈣華的生物沉積機(jī)制提供一定的理論基礎(chǔ),為探索利用微生物用于大理石表面的加固修復(fù)提供了實踐依據(jù),同時對揭示碳酸酐酶誘導(dǎo)碳酸鹽礦化的機(jī)理具有一定意義。
【關(guān)鍵詞】：嗜冷型碳酸酐酶產(chǎn)生菌 生物礦化 碳酸鈣沉積 大理石 文物表面修復(fù)
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：K876.2;Q939.9
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-25
• 1.1 微生物礦化碳酸鈣用于修復(fù)石質(zhì)文物的研究概況11
• 1.2 生物礦化碳酸鈣研究進(jìn)展11-14
• 1.2.1 生物礦化11-12
• 1.2.2 生物礦化碳酸鈣12-14
• 1.3 微生物誘導(dǎo)碳酸鈣礦化的研究進(jìn)展14-17
• 1.3.1 微生物誘導(dǎo)碳酸鈣礦化的機(jī)理14-15
• 1.3.2 微生物誘導(dǎo)碳酸鈣礦化的影響因素15-16
• 1.3.3 微生物誘導(dǎo)碳酸鈣礦化的應(yīng)用前景16-17
• 1.4 微生物碳酸酐酶催化碳酸鈣的研究進(jìn)展17-19
• 1.4.1 碳酸酐酶17-18
• 1.4.2 碳酸酐酶的研究和應(yīng)用18-19
• 1.4.3 碳酸酐酶催化碳酸鈣的研究19
• 1.5 微生物礦化修復(fù)石質(zhì)文物的研究進(jìn)展19-22
• 1.6 主要研究內(nèi)容及意義22-25
• 1.6.1 研究內(nèi)容22-23
• 1.6.2 技術(shù)路線23-24
• 1.6.3 研究意義24-25
• 2 菌種篩選及生物學(xué)特性研究25-40
• 2.1 試驗材料25
• 2.1.1 主要試劑25
• 2.1.2 主要儀器25
• 2.1.3 菌株來源25
• 2.2 試驗方法25-30
• 2.2.1 菌種的篩選25-28
• 2.2.2 菌種的生物學(xué)特性鑒定28-30
• 2.3 結(jié)果與分析30-38
• 2.3.1 菌株的篩選結(jié)果分析30-32
• 2.3.2 菌株的生物學(xué)特性鑒定結(jié)果分析32-38
• 2.4 本章小結(jié)38-40
• 3 供試菌株對碳酸鈣礦化沉積的影響40-53
• 3.1 實驗材料40-41
• 3.1.1 菌株及其培養(yǎng)基40
• 3.1.2 主要試劑及儀器40-41
• 3.2 試驗方法41
• 3.2.1 不同初始p H體系41
• 3.2.2 不同沉積溫度體系41
• 3.3 結(jié)果與分析41-51
• 3.3.1 不同初始p H對碳酸鈣沉積的影響41-47
• 3.3.2 不同沉積溫度對碳酸鈣沉積的影響47-51
• 3.4 討論51-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 4 供試菌株對石質(zhì)文物表面模擬修復(fù)的影響53-68
• 4.1 實驗材料53
• 4.1.1 菌株及其培養(yǎng)基53
• 4.1.2 主要試劑及儀器53
• 4.2 試驗方法53-56
• 4.2.1 大理石試件的制備53-54
• 4.2.2 細(xì)菌誘導(dǎo)大理石表面碳酸鈣沉積方法54
• 4.2.3 礦化修復(fù)效果指標(biāo)測試54-56
• 4.3 結(jié)果與分析56-66
• 4.3.1 礦化層沉積生長量及體系p H的變化56-57
• 4.3.2 大理石表面沉積生成的碳酸鈣的形貌及晶型分析57-63
• 4.3.3 礦化層修復(fù)指標(biāo)測定結(jié)果分析63-66
• 4.4 討論66-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-82
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的與學(xué)位論文內(nèi)容相關(guān)的學(xué)術(shù)論文及研究成果82

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本文編號：798196