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第四章 試驗結果與分析
正如本文第二章文獻回顧說明，微生物在自然界中之成岩成礦作用應用於大 地工程，作為地質改良與混凝土修復技術等之新方法，主要利用前人已研究過之 巴氏芽孢桿菌改良砂土。在巴氏芽孢桿菌生長過程中，會分解尿素生成氨與二氧 化碳，氨溶於水為鹼性，釋放於環境中可使其週遭酸鹼值 (pH 值)升高，進而讓 鈣離子與碳酸根較易結合成為碳酸鈣膠結物，將砂土顆粒間孔隙或混凝土裂隙間 膠結、填滿，對砂土來說可增加砂土顆粒間的凝聚力並提升土體之抗剪強度。
本研究別於文獻使用之巴氏芽孢桿菌，試從台灣本土土壤中篩選出具有引致 碳酸鈣膠結物之微生物，並以多菌式改良砂土，將改良前後之砂土用掃描式電子 顯微鏡觀察砂顆粒表面，配合 X 光繞射分析了解改良前後元素，再以大地工程 非破壞檢測之超音波脈衝觀察改良砂試體之波速變化。由於本研究使用的菌種非 前人已研究過之巴氏芽孢桿菌，且培養的條件 (培養基、溫度等)及引致碳酸鈣 膠結物之方式不同，因此於此對微生物引致碳酸鈣沉澱之機制做初步探討，並與 前人研究巴氏芽孢桿菌引致碳酸鈣沉澱機制做比較。
本章節主要針對以下項目進行實驗：
一、微生物生化實驗部分 (1) 土壤樣本之菌種篩選 (2) 培養條件 (如培養基)
(3) 影響碳酸鈣沉澱之因子 (如尿素濃度、酸鹼值、氯化鈣添加時機等)
二、改良砂土試體之非破壞檢測
(1) 化學式之掃描式電子顯微鏡及元素分析 (2) 物理式之超音波脈衝
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4.1 培養基決定與菌種篩選結果
參考本文第三章圖 3. 5 篩選流程，從土壤樣本中篩選出具有引致碳酸鈣沉澱 能力之微生物，步驟有三：限制生長環境、酸鹼度檢測、碳酸鈣沉澱量。以下將 各步驟篩選結果及培養基選擇之結果呈現。
(1) 菌種篩選步驟一：限制生長環境
為有效管理後續進行的試驗及數據彙整，從採集回來的土壤樣本中第一步限 制生長環境所篩選出來的微生物，予以菌種編碼做代表，編碼方式如圖 4. 1 所示，
後續為了紀錄之方便，將圖 4. 1 之菌種編碼以 001、002、003、…等編號代替。
藉由僅供尿素作為營養氮源之 UF 培養基限制不具有尿素脢分解尿素之微生 物生長，可於此培養基生長之微生物即可進行第二步酸鹼值定性之篩選步驟。於 此步驟篩選出 27 種微生物(包含可能重複者)，
(2)菌種篩選步驟二：定性酸鹼度測試
將第一步篩選出之微生物由 UF 培養基轉移至相同成份之培養液內，即不含 有洋菜粉固化之液態培養基，置於恆溫旋轉式培養箱中以轉速 150 rpm 將空氣打 入培養液中，確保培養過程之通氣量。每隔一天以 pH 試紙測試各培養液之酸鹼 度，因 pH 試紙無法得到確切的 pH 值，於此將各培養液與無菌培養液做比較，
將 pH 值相對高於無菌培養液者挑出，進行第三步碳酸鈣沉澱量之篩選步驟。
由 pH 試紙顯示之顏色可判斷該溶液之酸鹼度 (如圖 3. 10)，pH 偏酸者試紙 顏色偏紅，反之偏鹼者則試紙顏色偏藍。表 4. 1 為無菌培養液與各微生物之培養 液於 pH 試紙上顯示之顏色，與無菌培養液之 pH 試紙顏色比對後，挑出編號 001、
002、004、005、006、007、008、009、010、014、015、016、019、020、021、
022、026、027 等十八種包含可能重複之微生物，後續將這十八種微生物進行第 三步碳酸鈣沉澱量篩選步驟。
因 UF 培養基成份已調整用來限制微生物生長，營養碳、氮源僅為葡萄糖及
素，對微生物 在代謝活動 養基與 LB 培 養液之酸鹼 至 Thermus 如表 4. 2。以 以 Thermus
營養碳與氮 hermus 培養 LB 培養基中
以 Thermus
4. 1 菌種編
021、022 五 以 pH 試紙 培養液，原 培養基成分 源產生銨離子
有 peptone 及 tryptone 10 養，微生物可
用 Thermus 為培養微生
99/08/24) 紙測試