混凝土作為當(dāng)今世界應(yīng)用最廣、用量最多的建筑材料，其服役壽命與耐久性問題一直被業(yè)界所重視。而混凝土開裂是分布范圍最廣、危害最大的耐久性問題之一。在復(fù)雜的應(yīng)用場景和服役環(huán)境中，混凝土結(jié)構(gòu)中微小裂縫的產(chǎn)生是無法避免的，而混凝土開裂不僅會導(dǎo)致滲漏使得混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)水解破壞，造成承載力的降低，還會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部鋼筋暴露在易腐蝕環(huán)境中，產(chǎn)生銹蝕，破壞結(jié)構(gòu)的整體性。

近年來，微裂縫的修復(fù)方法成為了研究熱點。學(xué)者們針對混凝土開裂這一亟需解決的問題提出了不同的修復(fù)方法，如使用人造材料（如聚氨酯、環(huán)氧樹脂等）進行注漿修復(fù)、電沉積修復(fù)等。這些方法能在有效降低混凝土孔隙率、改善界面過渡區(qū)的同時進行微小裂縫的修復(fù)。但是，注漿修復(fù)與電沉積修復(fù)都存在能耗高、成本高、環(huán)境不友好等一系列問題。因此，開發(fā)一種簡單高效、綠色環(huán)保的可持續(xù)修復(fù)技術(shù)是必然趨勢。微生物誘導(dǎo)沉積碳酸鈣（Microbial induced carbonate precipitation，以下簡稱MICP）技術(shù)因具有綠色環(huán)保、實時修復(fù)、無需人工干預(yù)等優(yōu)點而引起了國內(nèi)外諸多學(xué)者的關(guān)注。有研究者發(fā)現(xiàn)石油產(chǎn)出地附近的巖石裂縫可以自行修復(fù)，研究發(fā)現(xiàn)巖石裂縫附近的微生物在特定環(huán)境條件下誘導(dǎo)形成了沉積碳酸鈣，而碳酸鈣是一種天然礦石能填補巖石裂縫，同時提供較好的相容性，使修復(fù)效果長期有效。近幾十年來，微生物誘導(dǎo)礦化技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于林地去重金屬化、地下水重金屬污染凈化、復(fù)合材料修復(fù)等。而作為一項極具前景的環(huán)境友好型沉積修復(fù)技術(shù)，MICP還具有修復(fù)混凝土裂縫的較大潛力。早期RAMACHANDRAN等利用巴氏芽孢桿菌進行尿素降解達到修復(fù)混凝土裂縫的目的。CHU、SEIFAN等通過同樣的機理，利用球形芽孢桿菌探究了氮屬細(xì)菌在砂石修復(fù)上的可行性。國內(nèi)錢春香等人在此基礎(chǔ)上利用嗜堿芽孢桿菌、兼性厭氧芽孢菌等進行了更加深入的研究，使得微生物修復(fù)混凝土裂縫的理論基礎(chǔ)進一步夯實。

本文回顧已知的微生物誘導(dǎo)礦化機理，分別從光合生物誘導(dǎo)沉積碳酸鈣、硫酸鹽還原菌誘導(dǎo)沉積碳酸鈣、氮循環(huán)誘導(dǎo)沉積碳酸鈣、其余生化作用誘導(dǎo)沉積碳酸鈣四個方面對最新的研究進展進行綜述，提出尚待解決的技術(shù)問題和未來的研究方向，以期為微生物修復(fù)混凝土裂縫的研究提供前沿的科研信息和可能的研究思路。

式中：K_sp是25℃下碳酸鈣的溶度積的常數(shù)，通常取值為2.9×10^-9 。

除此之外，MORCE、HAMMES等學(xué)者的研究表明：系統(tǒng)中的酸堿度、能提供的成核位點數(shù)和溶解的無機碳濃度也是決定碳酸鈣沉積能否實現(xiàn)的關(guān)鍵指標(biāo)。四個關(guān)鍵指標(biāo)并不是完全獨立的。例如，CASTANIER在研究中指出，碳酸根離子的濃度取決于溶液中溶解的無機碳濃度。除上述四個關(guān)鍵性指標(biāo)，其他因素同樣會影響碳酸鈣的沉積，如環(huán)境中的溫度會直接影響二氧化碳?xì)怏w的分壓，二氧化碳的分壓則直接影響溶液中無機碳的濃度，從而間接影響碳酸鈣的沉積?；诟鱾€因素間復(fù)雜的協(xié)同關(guān)系，改變某因素或多種因素來影響微生物碳酸鈣沉積成為可能，也為混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)提供新思路。

光合生物誘導(dǎo)礦化是是自然界中最常見的碳酸鈣沉積形式。WANG等對海洋環(huán)境中地殼的形成開展了研究，認(rèn)為顆石藻在地殼的成核階段具有無可替代的作用，而在此過程中，顆石藻表面通過光合作用沉積的碳酸鈣扮演了重要角色，證明了光合生物誘導(dǎo)沉積碳酸鈣現(xiàn)象的普遍性和重要性。 

2.1   誘導(dǎo)沉積機理

在光合作用誘導(dǎo)機制下，可以根據(jù)微生物對氧氣的需求，進一步將碳酸鈣沉積機制分為好氧類、厭氧類兩種類型。

好氧類光合作用在自然界中更為常見。部分學(xué)者認(rèn)為，在光合作用中產(chǎn)生的二氧化碳會與水反應(yīng)生成碳酸，不穩(wěn)定的碳酸會進一步分解為碳酸氫根和氫離子，如果此時環(huán)境中能提供充足的鈣離子，就會產(chǎn)生碳酸鈣的沉積反應(yīng)。但也有學(xué)者認(rèn)為，此現(xiàn)象主要得益于水生光合生物（包括大型沉水植物、光合細(xì)菌等）對周圍二氧化碳的吸收。這些二氧化碳在一定程度上提高了微環(huán)境碳酸鈣飽和度，并最終引發(fā)碳酸鈣的沉積。 

與好氧類光合作用不同，一些鐵菌、氫菌和硝化細(xì)菌在不產(chǎn)生氧氣的情況下也能通過光來產(chǎn)生能量，發(fā)生厭氧類光合作用，如綠硫細(xì)菌和紫硫細(xì)菌等。此外，區(qū)別于好氧類光合作用，厭氧類光合作用的電子供體為無機化合物，可以生成硫化物、鐵化物或氮化物。細(xì)菌內(nèi)部的光合化學(xué)反應(yīng)能提高周圍微環(huán)境的pH值，在產(chǎn)生糖分和能量的同時，通過三羧酸循環(huán)等生物內(nèi)循環(huán)產(chǎn)生二氧化碳，并在有充足鈣源的情況下誘導(dǎo)碳酸鈣的沉積。

無論是好氧類光合生物還是厭氧類光合生物，其誘導(dǎo)碳酸鈣沉積的機制都可以簡單概括：在有光能和電子供體等的條件下，生物內(nèi)部通過能量代謝、物質(zhì)代謝作用釋放二氧化碳，提高微環(huán)境中的無機碳濃度或碳酸鈣飽和度，從而使碳酸鈣沉積。

2.2   光合生物誘導(dǎo)沉積在混凝土修復(fù)中的應(yīng)用

國內(nèi)學(xué)者很早就開始關(guān)注藻類誘導(dǎo)碳酸鈣沉積的現(xiàn)象。水生光合生物能廣泛驅(qū)動元素的遷移轉(zhuǎn)化，誘導(dǎo)沉積低鎂方解石和文石等碳酸鈣礦物，形成不同的孔隙結(jié)構(gòu)和紋層結(jié)構(gòu)。盡管沉積的碳酸鈣中含有豐富的動植物殘體，并形成大量孔隙，但水生光合生物為修復(fù)水下混凝土裂縫提供了可能。 

CAPEZZUOLI等在研究中表明溫度能影響沉積碳酸鈣的孔隙率，在溫水中誘導(dǎo)沉積碳酸鈣的孔隙率比冷水中要低。CAPEZZUOLI等認(rèn)為原因在于較高溫度能加快碳酸鈣沉積，幫助微生物占據(jù)誘導(dǎo)沉積的主要地位。因此，適當(dāng)提高修復(fù)區(qū)域的溫度會幫助水生生物更好地進行裂縫的修復(fù)。

國外學(xué)者TABITA等通過試驗測量分析出藍藻生活在pH值7~10之間的水域中，其中，無機碳主要以碳酸氫根離子的形式存在。KAMENNAY等在研究藍藻通過光合作用引發(fā)碳酸鈣沉積的能力時也進行過類似的描述。通過分析礦物沉淀的成分，KAMENNAY等指出，在海水中藍藻能通過光合作用析出方解石和霞石，并對藻類在堿性環(huán)境下析出水鎂石的能力進行了肯定。這一發(fā)現(xiàn)對于光合作用誘導(dǎo)碳酸鈣沉積在混凝土修復(fù)中的應(yīng)用具有重要價值，因為這些細(xì)菌具有在堿性環(huán)境中生存的能力符合混凝土對自修復(fù)細(xì)菌的要求。

李騏言等通過分離藻類的胞外聚合物（EPS）研究了胞外產(chǎn)物對碳酸鈣沉積的影響，表明此類細(xì)菌可以沉淀胞內(nèi)及周圍微環(huán)境中的碳酸鈣。該試驗表明海水中的藻類能在自身的微環(huán)境周圍通過EPS促進碳酸鈣的沉積。

在對混凝土裂縫進行實際修復(fù)的試驗研究中，ZHU等探討了藍細(xì)菌聚球菌PCC8806用于裂縫修復(fù)的可能性。ZHU等將混凝土粉末與水混合，制備了pH值為11.7的溶液以模擬裂縫或退化混凝土中的流體，模擬中能觀察到PCC8806鏈球菌在此溶液中誘導(dǎo)沉積了碳酸鈣。將混凝土塊在PCC8806聚球菌存在的氯化鈣溶液中浸泡45 d后，發(fā)現(xiàn)一層厚達270 μm的生物方解石聚集體黏附在混凝土表面。而無微生物的對比組則只有少量的碳酸鹽巖薄片分布在混凝土表面。這是首次利用自噬型藍藻進行混凝土修復(fù)的研究，在自養(yǎng)型藍細(xì)菌PCC8806的參與下超過38%的碳酸鈣沉積在混凝土的表面。試驗佐證了光合生物存在修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的能力。

自養(yǎng)型光合生物的特點保證藍藻等能從光中獲取能量，不用額外地供給營養(yǎng)物質(zhì)；同時細(xì)菌利用二氧化碳固定碳源能有效提高周圍環(huán)境的無機碳濃度，胞外聚合物能提供更多的成核位點，二者共同促進了碳酸鈣的沉積。

但也有學(xué)者對光合生物沉積碳酸鈣的能力提出質(zhì)疑。PENTECOST等在研究英國Waterfall Back泉水后報道，在藻類碳酸鈣沉積的貢獻中，光合作用沉積碳酸鈣占比估算在6%到12%之間，很難達到20%，與二氧化碳脫氣沉淀接近80%的貢獻相比光合作用的影響較弱。PENTECOST對意大利泉水Le Zitelle的研究也進一步表明，在較高濃度的鈣離子和二氧化碳的環(huán)境條件下，水中光合作用對碳酸鈣形成的影響有限。

綜上所述，光合生物誘導(dǎo)沉積碳酸鈣具有修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的潛力，尤其是在近?；蚝?nèi)條件下這種潛力更加明顯。但是對應(yīng)的修復(fù)效果、能力和效率仍不明確，需要進一步的研究。

硫酸鹽還原菌（Sulfate-reducing bacteria, 以下簡稱SRB）具有誘導(dǎo)沉積碳酸鈣的能力，但此類菌種在實際應(yīng)用上具有較大的局限性，副產(chǎn)物對混凝土結(jié)構(gòu)存在潛在破壞的可能性。劉笑言等指出，SRB在缺氧條件下會使環(huán)境呈弱腐蝕性，其生成的硫酸可能會腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)。ELIZABETH表明SRB在硫循環(huán)的過程中會生成硫化氫等酸性物質(zhì)，這些物質(zhì)會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部鋼筋的劣化，影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能。目前SRB在混凝土修復(fù)上具有較高的局限性，如何避免或減緩SRB對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕是現(xiàn)階段的研究重點。

3.1   誘導(dǎo)沉積機理

SRB誘導(dǎo)碳酸鈣的沉積依賴于氧化還原作用，通過氧化環(huán)境里的有機質(zhì)釋放硫化氫氣體，提高微環(huán)境中的堿度，誘導(dǎo)碳酸鈣的沉積。根據(jù)環(huán)境條件和沉積機制的不同，SRB誘導(dǎo)沉積碳酸鈣的機理可以分為以下兩類。

第一類為在富鈣和富硫酸鹽的環(huán)境中，硫酸菌對硫酸鹽的還原。在混凝土中，富鈣可能源于石膏在自然條件下的溶解，富硫酸鹽則是外界提供的條件，是SRB能正常誘導(dǎo)碳酸鈣沉積的條件之一。在有機物存在的情況下，SRB將硫酸鹽還原為硫化氫，在無氧的情況下釋放碳酸氫根離子。硫化氫是一種弱酸，微環(huán)境中硫化氫的脫氣會導(dǎo)致pH值升高，從而為碳酸鈣沉積創(chuàng)造有利條件。 

第二類是SRB將硫酸鈣還原為硫化鈣引發(fā)的碳酸鈣沉積。硫化鈣在潮濕空氣中會發(fā)生水解，因此，在水中硫化鈣會分解并釋放出硫化氫。一方面，硫化氫導(dǎo)致的堿度提高有利于碳酸鈣晶體沉積；另一方面，硫化鈣分解得到的氫氧化鈣會和二氧化碳反應(yīng)，在微環(huán)境中沉積碳酸鈣。

3.2   SRB在混凝土修復(fù)中的應(yīng)用

對于微生物修復(fù)混凝土而言，在硫循環(huán)中生成的酸性產(chǎn)物會造成混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋的劣化，SRB在金屬或者混凝土表面產(chǎn)生的生物膜也會誘導(dǎo)腐蝕的發(fā)生[28]。雖然SRB具有誘導(dǎo)沉積碳酸鈣的能力，但是在過程中產(chǎn)生的酸性產(chǎn)物一方面會破壞混凝土的堿性環(huán)境，另一方面會與混凝土中的組成物質(zhì)反應(yīng)，加劇結(jié)構(gòu)的破壞程度。因此，SRB不建議用于混凝土自修復(fù)，當(dāng)下SRB修復(fù)混凝土中重要的研究方向之一是如何在合理利用SRB誘導(dǎo)碳酸鈣沉積的基礎(chǔ)上，避免過程性產(chǎn)物對混凝土的破壞。

國內(nèi)學(xué)者錢江等通過氣體擴散法估測了SRB誘導(dǎo)沉積碳酸鈣能力的大小。將SRB分離為微生物分泌SMP、死細(xì)胞和EPS三種組分，模擬了SRB的最適生存環(huán)境，發(fā)現(xiàn)在高鈣離子強度環(huán)境中，SRB各組分均能穩(wěn)定的促進方解石的形成，沉淀產(chǎn)物由納米顆粒團聚而成，晶粒尺度分布均勻。同時，不同細(xì)胞成分對碳酸鈣結(jié)晶的作用均表現(xiàn)為表面吸附和鰲合作用。

國外學(xué)者ETIM等提出利用有機硅季銨鹽（OSA）來緩解SRB對混凝土鋼筋的腐蝕。ETIM等制備了無菌微堿模擬混凝土孔隙液（STR），通過對OSA、SRB、STR三者的有機組合配置了四組溶液：STR 、STR+OSA、STR+SRB+OSA和STR+SRB。試驗結(jié)果顯示，STR介質(zhì)中出現(xiàn)均勻腐蝕，STR + OSA介質(zhì)中出現(xiàn)輕微局域腐蝕，在STR + SRB和STR + SRB + OSA介質(zhì)中出現(xiàn)局域0點蝕，證明OSA可以抑制SRB的生長，減少SRB對混凝土結(jié)構(gòu)的破壞。

目前SRB修復(fù)技術(shù)尚不成熟，對混凝土結(jié)構(gòu)的潛在破壞限制了SRB在混凝土裂縫修復(fù)中的應(yīng)用。如果能抑制沉積碳酸鈣過程中產(chǎn)生的酸性副產(chǎn)物，或通過摻入其他物質(zhì)以避免酸性副產(chǎn)物對結(jié)構(gòu)的影響， SRB誘導(dǎo)沉積碳酸鈣在混凝土修復(fù)中的應(yīng)用將具備更加廣闊的前景。而如何抑制SRB在自修復(fù)過程中的作用，或如何盡量合理的利用SRB沉積碳酸鈣的能力，仍需進行進一步的探索研究。

相較于其他幾種沉積機制，氮循環(huán)誘導(dǎo)碳酸鈣沉積具有特殊的應(yīng)用優(yōu)勢。由于尿素分解菌具有較好的抗堿性，并且得益于其孢子的形成能力，它們能夠在沒有營養(yǎng)物質(zhì)的情況下存活數(shù)百年，因此，氮屬細(xì)菌具備長期有效修復(fù)混凝土裂縫的潛力。細(xì)菌將環(huán)境中的有機氮轉(zhuǎn)化為礦物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)的不同，誘導(dǎo)沉積碳酸鈣的機理可以分為兩類：尿素降解作用和反硝化作用。

4.1   尿素降解作用沉積機理

巴氏芽孢桿菌（Sporosarcina pasteurii）、球形芽孢桿菌（Bacillus sphaericus）等是氮循環(huán)誘導(dǎo)沉積碳酸鈣的代表菌屬。此類細(xì)菌通過代謝作用能產(chǎn)生具有誘導(dǎo)礦化能力的關(guān)鍵蛋白酶——脲酶。當(dāng)環(huán)境尿素含量高時，在細(xì)菌內(nèi)部脲酶的作用下尿素分子會被水解為氨分子和氨基甲酸分子；作為過程中間產(chǎn)物，一分子氨基甲酸會在很短時間內(nèi)自發(fā)水解為一分子碳酸和一分子氨。上述反應(yīng)中氨分子會與水發(fā)生反應(yīng)，提高水環(huán)境中的堿度，堿度的提高促進了溶于水中的無機碳向碳酸根離子的轉(zhuǎn)化，最終使環(huán)境中的碳酸根離子濃度上升，在有鈣源的情況下生成了碳酸鈣。人類首次純化的微生物脲酶即巴氏芽孢桿菌產(chǎn)生的脲酶，其催化功能單一，僅可催化尿素或尿素類似物；同時，通過脲酶水解尿素來誘導(dǎo)碳酸鹽沉積的模型是MICP 中最直接且最容易控制的，其效率高，能夠在短時間內(nèi)誘導(dǎo)生成大量的碳酸鹽。因此，脲酶微生物水解尿素的模型是一種被廣泛應(yīng)用的微生物礦化模型。除了產(chǎn)生脲酶，巴氏芽孢桿菌還能吸附微環(huán)境中的鈣離子，為碳酸鹽沉積提供晶核。

4.2   反硝化作用沉積機理

反硝化作用，一般指缺氧時微生物將硝酸鹽及亞硝酸鹽還原為氣態(tài)氮化物和氮氣的過程，脫氮硫桿菌、反硝化桿菌、微球菌等假單胞菌屬是此類作用的代表。它們在脫氮過程中的電子受體不是氧氣，而是在自身作用中形成的硝酸根離子。在鈣離子存在的條件下，硝酸根離子的還原會誘導(dǎo)碳酸鈣的沉積。 

近年來有學(xué)者指出，少數(shù)反硝化細(xì)菌可以作為自養(yǎng)菌，如脫氮硫桿菌。它們氧化硫或氫獲得能量，同化二氧化碳，以硝酸鹽為呼吸作用的最終電子受體，進行脫氮反應(yīng)。同樣，如果在環(huán)境中有大量鈣離子，硝酸根離子的還原同樣會導(dǎo)致碳酸鈣的沉積。

4.3   氮循環(huán)誘導(dǎo)沉積在混凝土修復(fù)中的應(yīng)用

氮循環(huán)誘導(dǎo)沉積碳酸鈣是MICP修復(fù)中常用的機理，其原因是脫氮菌屬具有良好的可控制性與抗堿性，強大的存活能力，以及誘導(dǎo)沉積碳酸鈣的高效性。此特性符合自修復(fù)混凝土對細(xì)菌的期望。

球形芽孢桿菌是被廣泛研究的尿素分解菌之一。早期MUYNCK等發(fā)現(xiàn)球形芽孢桿菌能顯著提高砂漿試件的耐久性，根據(jù)孔隙率的不同，吸水率可降低90%，而碳化速率和氯離子遷移率分別能降低30%和40%。在此基礎(chǔ)上，KIM等課題組研究了巴氏芽孢桿菌和球形芽孢桿菌在普通混凝土和輕質(zhì)混凝土上的碳酸鈣微生物沉淀特性。KIM等將混凝土試件分別采用純水、無細(xì)胞培養(yǎng)液和有細(xì)胞培養(yǎng)液處理，對混凝土試件進行毛細(xì)吸水試驗，指出用球形芽孢桿菌處理的普通混凝土試件和輕質(zhì)混凝土試件的單位面積增重均最低，認(rèn)為球形芽孢桿菌對混凝土表面的處理效率高于巴氏芽孢桿菌。ERSAN等則對比了球形芽孢桿菌和硝基還原桿菌（Diaphorobacter nitroreducens）對砂漿試件的影響，指出含球形芽孢桿菌的樣品抗壓強度下降幅度可達68%，凝結(jié)時間延遲340 min，而硝基還原桿菌對砂漿試件的凝結(jié)時間和抗壓強度都沒有產(chǎn)生重大影響，因此，后者更適合作為自愈合混凝土的細(xì)菌劑。

巴氏芽孢桿菌也是目前自修復(fù)混凝土學(xué)者研究的熱點之一。QIU等研究了巴氏芽孢桿菌對再生骨料的改性作用，指出巴氏芽孢桿菌沉積碳酸鹽的最適堿度為9.5。CHAHAL 等在粉煤灰混凝土中摻入巴氏芽孢桿菌，使混凝土的抗壓強度最大增加22%，吸水率降低4倍，降低了粉煤灰混凝土的孔隙率和滲透性。郝小虎等用巴氏芽孢桿菌沉積碳酸鈣對再生骨料進行改性，研究表明，隨著巴氏芽孢桿菌改性時間的延長，再生骨料的質(zhì)量逐漸提高，骨料的表觀密度最大可達2 600 kg/m3，比未改性骨料提高4.42%。

盡管脫氮細(xì)菌能促進不同類型混凝土的裂縫愈合，對力學(xué)性能有顯著的改善，但是在分解尿素或者反硝化的過程中，伴隨尿素的生成會產(chǎn)生大量的二氧化碳，造成環(huán)境質(zhì)量下降。同時，尿素水解還會產(chǎn)生具有刺激性氣味的氨，一定濃度的氨氣能灼傷皮膚、眼睛、呼吸器官的黏膜。因此，此類細(xì)菌在應(yīng)用過程中可能存在安全隱患。JONKERS等注意到了這個問題，他們利用好氧的嗜堿芽孢桿菌進行試驗，發(fā)現(xiàn)水泥石中含有的細(xì)菌孢子能夠通過裂隙進入水中，將含有的乳酸鈣轉(zhuǎn)化為碳酸鈣礦物質(zhì)。錢春香等同樣對嗜堿芽孢桿菌展開了研究，在培育出耐堿性較強且可以產(chǎn)生碳酸鈣晶體的改良嗜堿芽孢桿菌的基礎(chǔ)上，研究了此類細(xì)菌對裂縫的修復(fù)效果。結(jié)果表明，在40 d時混凝土表面處裂縫已被碳酸鈣晶體完全填充，有效地阻礙有害物質(zhì)對混凝土的入侵；在裂縫深度方向上，裂縫表面10 mm范圍內(nèi)均有碳酸鈣生成。上述研究表明，利用嗜堿芽孢桿菌可以減少氨氣的產(chǎn)生，在一定程度上克服脫氮細(xì)菌帶來的問題。

綜上所述，在利用氮循環(huán)細(xì)菌修復(fù)混凝土的過程中如何做到環(huán)境友好的同時保證修復(fù)效果，亟需更多的研究。

在上述MICP機制外還存在一些其他的機制，其中之一為甲烷厭氧氧化誘導(dǎo)的碳酸鈣沉積。這個機制的機理為甲烷與硫酸鹽在厭氧的情況下被細(xì)菌氧化，甲烷被氧化為碳酸氫根離子，硫酸根離子被還原為硫化氫根離子。如果環(huán)境中有充足的鈣離子，那么就會進行碳酸鹽的沉積。

GANENDRA等首次利用Methylocystis parvus OBBP培養(yǎng)法從甲酸鈣中沉淀碳酸鈣，并提出利用此法進行建筑工程中裂縫的修復(fù)。研究表明，經(jīng)甲烷處理的培養(yǎng)基中鈣的析出率高達91.4% ，而未加甲烷處理的培養(yǎng)基中鈣的析出率為35.1%，證明甲烷氧化具有誘導(dǎo)碳酸鈣的可行性。

近年來，另一種新型技術(shù)為植物源脲酶誘導(dǎo)碳酸鈣沉積。考慮脲酶的來源，一些豆科植物、瓜類植物中都含有豐富的脲酶，并且粗提簡單，經(jīng)濟實惠。劉陽、吳林玉等提取了大豆中的脲酶，通過選取不通的膠結(jié)液在砂石表面生成了硬殼。但是，生成的鹽結(jié)皮脆弱，抗壓強度最大為1.21 MPa，實際應(yīng)用價值有限。從植物中提取的脲酶能否運用于混凝土裂縫的修復(fù)仍待商榷。

盡管 MICP已經(jīng)被證明能用于混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)，能提高混凝土的耐久性，但目前依舊有一些需要解決的問題。

（1）裂縫修復(fù)存在均勻性問題?；炷镰h(huán)境中細(xì)菌的分散程度是影響MICP修復(fù)效果的原因之一，雖然QIAN等提出在菌液灌注速度較低時，微生物能更加均勻地分布于砂粒表面與砂粒間隙，但是如何將微生物更加均勻地分布在混凝土中，如何讓裂縫修復(fù)的更加均勻，仍是一大挑戰(zhàn)。

（2）細(xì)菌的使用受到環(huán)境的限制。在一些極端條件下，諸如嚴(yán)寒或冰凍的條件下，細(xì)菌的生存將會受到挑戰(zhàn)。為了在非常規(guī)的環(huán)境中實現(xiàn)細(xì)菌對混凝土結(jié)構(gòu)的自修復(fù)，研究人員需要采取不同的方法，這可能會對微生物水泥的批量生產(chǎn)造成限制。

（3）MICP技術(shù)對環(huán)境的友好性仍需考量。目前脲酶微生物水解尿素的模型是一種被廣泛應(yīng)用的微生物礦化模型，但是如何處理分解尿素的過程中釋放的二氧化碳?xì)怏w、副產(chǎn)物等是對環(huán)境友好性的挑戰(zhàn)。

（4）MICP技術(shù)成本較高，經(jīng)濟性有待提升。可以考慮利用生活廢棄物中的營養(yǎng)物質(zhì)，如運用工業(yè)廢水、牲畜排泄物等進行灌漿，進一步降低MICP工藝成本。