在地质演化过程中，微生物的生长代谢与地表矿物的交互作用广泛存在，并控制和诱导了地质历史上大规模碳酸盐矿物的形成。微生物不仅能诱导产生矿物沉淀，而且能控制其微观组成、结构和形貌。微生物矿化是一种天然、绿色的高级复合材料制备过程，将这存在数十亿年的自然现象发展为建筑材料制备技术，是一种大胆有益的尝试。
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炼钢过程中产生的钢渣也可以“变废为宝”？
钢渣作为炼钢过程中的副产物，排放量巨大，且长期以来未得到有效利用。堆积的巨量钢渣不仅占用大量有限的土地资源，污染环境，同时也是一种巨大的资源浪费。一方面，钢渣中含有部分胶凝矿物，可用于制备建材制品，但钢渣中的胶凝矿物活性较低，导致钢渣水化速率较慢，难以高效利用；另一方面，钢渣中存在含量较高的游离氧化钙与游离氧化镁，潜在的安定性问题使其作为建材使用存在严重安全问题。由于钢渣中富含的钙镁矿物具有与CO₂ 反应生成稳定的CaCO₃、MgCO₃ 的潜力，理论上符合 CO₂ 矿化对原料的要求，发展前景乐观，但是目前碳化养护的钢渣胶凝材料制品生产工艺要求严苛、成本相对较高，体积稳定性问题仍未能完全解决。
东南大学钱春香课题组针对目前钢渣应用过程中存在的问题，在国内外率先提出利用微生物矿化技术制备钢渣胶凝材料的方法，加速了钢渣中钙镁矿物的离子溶出速率，并将其矿化为具有胶凝性的生物碳酸盐，解决了游离氧化钙、游离氧化镁引起的钢渣体积稳定性不良问题，实现了钢渣中钙、镁的稳定高效利用。
微生物矿化是一种广泛而复杂的固液相间、有机物间和无机物间的物理化学过程。《新型微生物水泥》一书通过交叉微生物学、材料、环境、岩土、土木等多学科知识，阐明了适用于典型建筑材料环境的多类微生物的生物学特性，研发了五类新型微生物水泥，并揭示了其胶凝特性和胶结机理，对比分析了不同胶结工艺并测试了其微观结构。本书作者及团队立足微生物水泥开展了多项工程应用研究，成功将新型微生物水泥应用于农田、矿区的重金属钝化及建筑工地扬尘治理，制备了高强度、高性能的微生物矿化钢渣建材制品，应用于多地城市道路铺装。相关工作扎实，理论与实际紧密联系。
作者团队在多项国家自然科学基金重点项目、面上项目，省、市科技计划、人才计划、成果转化项目及相关企业合作攻关和国际合作项目等资助下，持续开展了十余年的研究。筛选、驯化获得了多类适用于建筑材料环境的微生物，并阐明了其生物学特性、酶动力学过程及生物矿化结晶机理等。基于微生物矿化研发了五类生态性微生物水泥，并开展了性能和应用技术研究。产品成功应用于建筑工地扬尘治理、市政铺装材料制备、重金属污染土壤修复等。
内容概览
第 1 章：研究三类典型建筑材料的理化环境特征，并对筛选的四类矿化微生物进行适应性驯化，同时揭示其生长规律、产酶特性、酶动力学特征、生物矿化结晶成核机理。
第 2 章：系统研究菌株种类、阴阳离子对生物碳酸钙矿物特性的影响，开发适用于深层胶结的生物碳酸盐水泥，并研究其胶凝特性，成功胶结不同尺度的砂柱。
第 3 章：研究多类生物磷酸盐矿物特性，基于磷酸盐矿化菌开发生物磷酸盐类微生物水泥，对比研究其胶结工艺和产物特征，并阐明其胶结机理。
第 4 章：研究生物碳酸盐水泥的氨排放及其固定方法，开发新型复合微生物水泥，对比研究不同胶结工艺及其胶结能力，阐明复合微生物水泥胶结机理。
第 5 章 ：开展微生物水泥应用于矿山、农田等污染土壤的重金属钝化试验及植物种植试验，研究微生物水泥固结砂土的性能和微观结构，并开展针对砂土、粉土、黏土各类建筑工地扬尘抑制及作物生长试验和应用。
第 6 章：研究钢渣作为胶凝材料存在的难题，阐明微生物矿化对钢渣中引发安定性问题的游离氧化钙、游离氧化镁的碳化转化动力学过程，揭示微生物对硅酸钙矿物碳化反应的影响规律。
第 7 章：开发新型微生物-钢渣胶凝材料，系统研究其固相组成及浆体微观结构，探究微生物矿化钢渣制品的配合比及养护制度，并测试其制品性能、微观结构及体积稳定性，开展微生物-钢渣胶凝材料制品的产业化研究及工程应用。
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《新型微生物水泥》
钱春香，张旋 著
责任编辑：李涪汁，曾佳佳
北京：科学出版社，2019.12
ISBN 978-7-03-063493-1
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本书系统介绍了微生物矿化在典型建筑材料中的应用基础、作用机制及新型微生物水泥研发与工程应用。全书共 7 章，主要内容包括：典型建筑材料中的理化环境特征及适用矿化微生物的生物学特性，生物碳酸盐水泥、生物磷酸盐水泥、微生物复合水泥、微生物激发钢渣胶凝材料的研发原理与胶凝特性，以及在重金属钝化、扬尘抑制、铺装材料制备方面的工程应用。本书将自然、绿色的微生物矿化现象发展为建筑材料制备技术，为传统土木工程材料绿色化制备提供了新途径。
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