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第五章 結論與建議
本研究為大地工程與微生物之跨領域整合研究，建置一套針對土壤中存之微 生物篩選方法，自台灣本土土壤中篩選出具有引致碳酸鈣膠結物之微生物，對砂 性試體進行改良，以大地非破壞超音波脈衝檢測改良成效，並初步探討實驗中培 養及改良方式引致之碳酸鈣沉澱機制，與文獻提出之沉澱機制做比較，獲至下列 結論與建議。
5.1 結論
微生物生化實驗部分，於採集回來之土樣中篩選具有引致碳酸鈣膠結物之微 生物，本研究依據 Kroll (1990)針對巴氏芽孢桿菌所做研究，所提出之碳酸鈣沉 澱機制，分成三步驟做篩選，藉由改變尿素濃度、氯化鈣添加時機確立欲使微生 物引致碳酸鈣沉澱之培養液成分，並觀察銨離子濃度與 pH 值對碳酸鈣沉澱量之 影響，初步探討本實驗微生物引致碳酸鈣之沉澱機制。
非破壞檢測部分，則以掃描式電子顯微鏡與元素分析對改良砂顆粒做微觀觀 察並得到改良前後元素變化，證實微生物改良之砂顆粒表面上為碳酸鈣後，以壓 克力圓筒做超音波脈衝用之試體 (內直徑 1.6 公分，高 5 公分)，於微生物改良試 體做好後量測一次初始波速，之後每天量測一次。
5.1.1 微生物引致碳酸鈣沉澱機制
針對微生物篩選結果、培養基選擇、以及影響碳酸鈣沉澱因子 (如尿素濃度、
氯化鈣添加時機、離心時間)之實驗結果，得到結論如下：
(1) 藉由三步驟菌種篩選 (限制生長條件、酸鹼度測試、碳酸鈣沉澱量)得到菌 種編號 022 與 026 兩種菌，經 DNA 序列比對後得知菌種編號 022 為某種桿 菌屬 (Bacillus sp.)的細菌，菌種編號 026 為蘇力桿菌 (Bacillus
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thuringiensis)。
(2) Thermus 培養基較 UF 及 LB 培養液適用。
(3) 尿素濃度對銨離子濃度影響不大，而 pH 值不隨著銨離子濃度而變化 (4) 10 mM 之氯化鈣溶液會影響微生物生長，於微生物生長之峰值加入氯化鈣
溶液對提升碳酸鈣沉澱量較佳。
(5) 增加離心時間，有助於游離於培養液中之碳酸鈣分子沉澱。
將篩選出之菌種編號 022 及 026 作一系列實驗 (生長曲線、銨離子濃度、pH 值、碳酸鈣沉澱量)，得到對碳酸鈣沉澱機制之結論如下：
(1) 單一隻菌種編號 026 於 pH 值與引致碳酸鈣沉澱表現較 022 佳。
(2) 本實驗中銨離子之形成與尿素無關。
(3) 本實驗中產生之銨離子為微生物吸收並分解 Thermus 培養液內某些蛋白質 成分而產生的。
(4) pH 值於第 20 小時後不受銨離子濃度高低影響。
(5) 碳酸鈣沉澱與 pH 值有關。
5.1.2 改良砂試體之非破壞檢測
(1) 微生物改良砂性試體經 SEM 觀察與元素分析，證實砂顆粒表面生成之白色 粒狀物質為碳酸鈣。
(2) 添加 10 mM 與 20 mM 濃度之氯化鈣於改良砂性試體反應於波速變化不大，
(3) Sample 2 的波速結果均略低於 sample 1 與 sample 3，而於第 120 小時之後，
波速降低明顯，表示此種混合微生物之組合效果較差。
(4) 本研究所使用的微生物以及改良方式可使砂試體質地緊密。
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5.2 建議
由於本研究在大地工程土壤改良之技術方面，屬創新之課題，雖然在初步結 果獲致正面之成效，但仍有極大之後續相關研究值得進一步研探，謹作扼要建議 如下。
5.2.1 微生物式改良技術之研析
(1) 嘗試找出其他可使微生物引致較多碳酸鈣之培養基或是再做微生物篩選，得 到引致碳酸鈣能力較佳之台灣本土菌種。
(2) 探討碳酸鈣沉澱之生化機制部分可將試驗時間拉長，觀察長時間之菌種生長、
銨離子濃度、pH 值、與碳酸鈣沉澱量之關係。
(3) 可將培養微生物後之菌液進行質譜分析，了解是否有其他物質影響酸鹼值或 是否有其他物質造成碳酸鈣沉澱。
5.2.2 改良試體之力學性質探討
(1) 量測波速部分改用量測範圍較適於砂土之探頭，或是以彎曲元件量測改良砂 試體的波速。
(2) 試體製作部分則多測試不同配比之改良菌液，找出最佳配比。
(3) 砂試體夯實盡量均勻，避免試體部分下陷之問題，影響波速量測結果。
(4) 除了非破壞超音波脈衝檢測外，可用可視化直剪盒 (visualized shear box，如 圖 5. 1)做直剪試驗，配合非破壞之質點影像測速儀觀察試體在直剪過程中，
剪動區的微觀變形場變化。
3 未來大
本研究從 於台灣本土 之危害，此 生態工程 地質工程