科普竞赛优秀文章2 | 软土也能变“钢筋”？看微生物如何施展“点土成石术”

       在某沿海新区，一座在建的跨海大桥桥墩突然倾斜，工程师发现罪魁祸首竟是“豆腐渣”地层——含水量超70%的淤泥质软土。这类土壤“遇水变豆腐，失水成龟壳”，传统水泥灌浆不仅成本高，还会毒害海洋生态。全球15%的沿海城市面临软土问题：轻则引起房屋开裂，重则导致地铁隧道变形。2025年联合国报告显示，中国粤港澳大湾区、荷兰鹿特丹港等区域，软土沉降造成的年经济损失超千亿元。如何破局？

▲图1软土固化机制

（图源:陈玥如等. 场地重金属污染土壤固化及MICP技术研究进展[J]. 环境科学, 2024, 45(5): 2939-2951.）

       ——细菌变身“建筑工”：注入产脲酶菌群（MICP技术），让软土中的钙离子“自组装”成碳酸钙晶体（图2）。珠海某人工岛工程中，微生物“施工队”7天将地基承载力从50kPa提升至200kPa，强度堪比混凝土，碳排放直降80%。

▲图2 MICP实验前后样品的SEM照片

（图源：https://doi.org/10.1016/j.jece.2025.115349.）

       ——智能感知“防塌房”：植入土体的光纤传感器（图3）实时预警沉降，AI算法精准预测风险。广州南沙智慧填海工程中，该系统将工后沉降误差控制在3mm内，精度超国际标准5倍。

▲图3 基于光纤传感技术的石膏矿地面塌陷多参量监测系统架构图

（图源：汤志刚等. 基于光纤传感的石膏矿地面塌陷监测预警系统[J]. 中国地质灾害与防治学报, 2022, 33(5): 93-101.）

       从“谈软土色变”到“点土成石”，科技的魔法正重塑人类与土地的契约。下次看到海边新城拔地而起，别忘了——地下有一群“细菌建筑工”在默默工作。

作者：于佳玮     指导老师：戴北冰