几千年来，细菌一直是大自然的石匠，它们可能很快就会被用来帮助中和道路盐的破坏性影响。

根据交通研究委员会的数据，大约需要1000万吨用来保证道路在冬天安全通行。虽然这当然是一种有效的避免冰雪的方法，但在每年的这个时候，我们开始看到它以裂缝、坑洼和颠簸的形式对我们的基础设施造成的损失。

事实证明，这些颠簸并不只是由于磨损而产生的不可避免的烦恼——它们实际上是由一种化学物质引起的，这种化学物质是由道路盐与灰白色混凝土制成的道路、桥梁和人行道的表面发生反应时形成的。

作为德雷克塞尔大学(Drexel University)的一名土木材料工程师，我花时间教授和开发先进材料，我们可以用来建造更坚固的道路、桥梁、建筑物和基础设施。

具体的杀手

造成破坏的化学物质被称为氧化氯化钙——化学简称为CAOXY——它是由一种常见的道路盐——氯化钙与混凝土成分中的氢氧化钙发生反应而形成的。

CAOXY是一种破坏性成分。当它在混凝土内部形成时，它会膨胀，造成内部压力和裂缝，然后被冻融循环的凿凿效应放大。

根据美国。联邦高速公路协会在美国，冬季道路维护支出约占该州交通部门维护预算的20%，用于冰雪控制的支出超过23亿美元。这还不包括修复由雪、冰和除冰盐造成的基础设施损坏所需的数十亿美元;修复坑洞;修补和加固道路;以及处理盐对车辆金属零件的腐蚀。美国公路桥梁每年因腐蚀造成的直接损失估计为2760亿美元约占美国国内生产总值(gdp)的3.1%。

而研究正在开发新型混凝土，比如自热混凝土在美国，不需要使用道路盐就能融化冰雪，那么，用一种既能让盐发挥作用，又能通过阻止CAOXY的形成来抵消其负面副作用的东西来处理道路可能更可行。

细菌阻滞剂破坏化学反应

我在德雷塞尔大学(Drexel University)的多学科研究小组，包括土木、环境和材料工程师，他们认为，任何与氧化钙有关的损伤的解毒剂都需要防止形成氧化钙的化学反应。但是抑制这种反应是很棘手的，因为它可以在冰点以上的温度下发生。这意味着，几乎在盐到达道路的同时，CAOXY就开始形成。

阻止这种反应发生的最好方法之一就是确保没有足够的原料。所以，我们想要创造另一种化学反应，在道路盐反应生成CAOXY之前，用光它中的钙。

大自然以一些有天赋的细菌的形式提供了完美的解决方案。

在我们实验室的另一边，学生们正在研究一种叫做Sporosarcina巴氏了解他们是如何施展魔法的。这种细菌常见于土壤中，具有将营养物质和钙转化为碳酸钙或方解石的独特能力，方解石也被称为石灰岩，是地壳中常见的一种石头。这种细菌,美国巴氏它将石灰石沉积为粘合剂(或胶水)，有助于珊瑚礁的形成，并有助于结合和稳定土壤。

但是,美国巴氏我和同事们感兴趣的发现是大约15年前发现的在欧洲．本研究展示了细菌美国巴氏可以制造自己的混凝土，一种生物砂浆，可以用来修复受损的大理石表面，比如雕塑或历史建筑。

通过对营养物质的代谢，细菌产生一种酶，作为方解石形成的催化剂。该过程还增加了周围环境的碱性，这也使反应成为可能。

我们组他希望用这种细菌修复混凝土的裂缝，因为大多数混凝土的主要成分都是石灰石。当我们注意到其中一种主要成分时，我们取得了突破美国巴氏制造石灰石所需的是钙。

这些小细菌能帮我们阻止CAOXY吗?

在哪里美国巴氏满足的道路

我们用普通硅酸盐水泥(用于建造道路、桥梁和人行道的一种水泥)的样本对我们的想法进行了测试。除了不含细菌的对照样品外，我们还用美国巴氏和营养解决方案。

然后，我们将样品暴露在不同温度下的氯化钙溶液中，以模拟发生典型道路盐-混凝土相互作用的冬季环境。

通过测量表明CAOXY形成的温度变化，测量CAOXY的含量，以及用小型灵敏麦克风监测样品的声音，我们看到细菌处理过的样品没有受到损害。

和美国巴氏实际上，它把一些路盐转化成方解石，有助于封闭微孔，这些微孔是裂缝和坑洞的前兆。

那么，在盐袭击之前使用细菌真的能挽救我们的道路吗?我想是的。

美国巴氏是一种特别耐寒的无害细菌，可以在土壤中找到。它们可以形成孢子，以便在大范围的温度和高或低酸度的环境中生存。这意味着它们可能会在淡季休眠，并在冬季第一次撒盐时开始行动。更重要的是，它们形成的碳酸钙似乎对它们周围的生态系统无害——不像道路盐，在季节结束时，已知哪些会影响附近的水生环境．

当然，还需要做更多的工作来完全理解的相互作用美国巴氏除冰盐及其对混凝土性能的影响。我和我的同事们还不知道细菌进行这种化学反应的速度有多快，我们正在研究有前途的方法，如何在现实世界的情况下将细菌添加到道路上。但这是一条值得追求的道路，因为我们不太可能在短时间内戒掉对道路盐的依赖。

Yaghoob Farnam土木工程助理教授，德雷塞尔大学．本文转载自谈话根据创作共用许可协议读了原文．