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基因 气候变迁、能源废热怎么办？——专访材料科学与工程学吴欣洁教授( 二 )

基因


已取样完的混凝土样本 。
在持续两年的分析和关注后 ， 研究团队发现混凝土内部的细菌组成主要为变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteria）这三大类 。 虽然这三大类细菌是主要组成 ， 不过随着时间推移和季节的改变 ， 混凝土内部的细菌组成也会有所不同 。 举例来说 ， 实验初期的细菌种类明显较多 ， 但随着时间的推移 ， 细菌的多样性会持续下降 。 不过这种多样性的下降 ， 会在温暖多雨的夏季有短暂的反弹 ， 只是一过了夏季 ， 多样性又会再次降低 。
【基因|气候变迁、能源废热怎么办？——专访材料科学与工程学吴欣洁教授】
混凝土内部的细菌种类分支图 。
而上述的结果在两种混凝土的样本中并没有明显的差异 。 也就是说 ， 不论混凝土的材质是否能抗 ASR ， 其内部的细菌组成和变化都差不多 。
研究团队认为 ， 这些主要菌种很可能是随着混凝土的主要原料 –即骨料和水泥进到混凝土内部的 ， 因此它们才是最能适应混凝土内强碱、高盐、缺水和缺乏食物环境的优势物种 。 虽然在高温多雨的季节 ， 混凝土的外的细菌能进到内部 ， 但它们终究无法很好地适应混凝土的环境 。 所以夏季结束后 ， 这些外来的细菌不是进入休眠状态 ， 就是被内部的细菌当成食物给吃掉了 。 也因此在有无 ASR的情况下 ， 混凝土内部的细菌组成都不会有太大的改变 。
为了验证混凝土内部的细菌可能是来自组成原料 ， 研究团队先分析了混凝土原料中的细菌组成 ， 并和实验初期与末期的混凝土样本中的细菌组成做比较 。 结果发现 ， 砾石（骨料的一部份）提供了混凝土内 50~60%的细菌来源 。
另一个提供细菌的重要来源是水泥 ， 虽然水泥提供的细菌种类不像砾石那么多 ， 但随着时间的推移会逐渐增加为第二多 ， 而这个结果在有无加入飞灰的样本中 ， 都是一样的 。 这也证实了 ， 混凝土原料中的骨料（砾石）和水泥 ， 是提供混凝土内部细菌组成的主要来源 。
混凝土原料中的细菌组成与混凝土内部在实验初期与末期的细菌组成 。
混凝土与细菌的关系
那么这个研究的结果 ， 能提供我们甚么样的信息呢？研究团队认为 ， 既然混凝土内部的细菌组成是不太变动的 ， 可以将细菌组成当作混凝土内部环境的「指标」 。 例如当检测到混凝土内部的细菌组成有改变时 ， 就表示混凝土内部的环境很可能也改变了 。 要知道混凝土内部环境的改变 ， 会影响到混凝土的整体结构和安全性 。
但想做这个应用 ， 首先要确认混凝土内部环境的改变 ， 确实也会让细菌组成改变 。 另外这个研究只在美国进行两年的实验 ， 因此研究的结果是否能应用到全世界的混凝土 ， 要打一个很大的问号 。 毕竟混凝土所处的环境不同 ， 其内部的细菌组成是否也会有所不同 ， 是需要实验验证的 。
除了做为「检测」混凝土结构安全的指针 ， 其实很早以前就有其他科学家提出让细菌作为「修复」混凝土工具的想法了 。 这个想法的原理其实很简单 ， 借助加入能产生碳酸钙等可以填补缝隙的细菌到混凝土中 ， 就能达到生物修复了 。 不过这种应用方法比起「检验」需要更多的实验 ， 毕竟我们现在连这些细菌会对混凝土产生怎样的影响都不知道 ， 一个弄不好 ， 说不定本以为是修补用的细菌 ， 最后却变成破坏者 。
虽然这个研究并不能告诉我们这些生活在混凝土内部的细菌 ， 会对混凝土造成何种影响 ， 但却是一个让我们了解细菌与混凝土之间的起头 。 另外这个研究也再次证明了 ， 即便环境再恶劣 ， 生命自然会找到自己的出路~
在科技迅速发展的时代 ， 加上温室效应等因素 ， 用电量逐年攀升 ， 「电」成了人类社会中不可或缺的存在 。 然而 ， 你知道吗？各种能源产生的电力 ， 有 60%以废热形式逸散到大气中 ， 而真的拿来用的大约只有 40% 。 这些大量的废热也造成温室效应加剧 ， 其中工厂以及车辆引擎为能源废热的大宗 。 「气候变迁」及「能源需求」两大议题 ， 逐渐形成彼此相扣的存在 ， 究竟孰轻孰重 ， 能否在这之中寻找一个平衡点 ， 成为现今科学家们亟需解决的难题 。
工厂、引擎产生的废热会加剧温室效应 。
小孩子才做选择 ， 热电材料：我都要！
「我常看着窗外想着 ， 如果能把这些热收集起来 ， 拿来发电 ， 是不是就同时能够解决废热和气候变迁的问题了？」吴欣洁教授说 。

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