内置LED光源平板型光生物反应器用于微藻培养——普通小球藻在反应器中的固碳产油性能探究

为降低光生物反应器(PBR)的光照能耗和提高微藻对光能的利用效率,自制了内置LED光源的平板型光生物反应器,用于绿藻普通小球藻(Chlorella vulgaris)的培养和CO2生物固定.评价了这种新型反应器的进气CO2浓度对生物质产率(BP)、CO2固定速率(2COF)和油脂产率(LP)的影响.经过10d连续培养后,与通入空气的对照组相比,浓度1%~10%的CO2均明显促进微藻生长,BP[0.258和0.263g/(L d)]、最大2COF[1.18、1.00g CO2/(L d)]和指数生长期平均2COF[0.57、0.62g CO2/(L d)]的高值均出现在CO2 1%、2.5%处理组中.较高浓度(5%、10%)CO2在培养初期造成酸化现象,导致藻细胞密度和生物量较低.CO2浓度变化对微藻总脂含量(17.81%~23.13%)影响较小,以CO2 2.5%条件下得到微藻油脂产率最大[60.71mg/(L d)].本研究证明,所设计的平板型PBR能够高效培养用于CO2固定和生物柴油原料生产的微藻.     

内置LED光源平板型光生物反应器用于微藻培养

为降低光生物反应器(PBR)的光照能耗和提高微藻对光能的利用效率,自制了内置LED光源的平板型光生物反应器,用于绿藻普通小球藻(Chlorella vulgaris)的培养和CO2生物固定.评价了这种新型反应器的进气CO2浓度对生物质产率(BP)、CO2固定速率( )和油脂产率(LP)的影响.经过10d连续培养后,与通入空气的对照组相比,浓度1%~10%的CO2均明显促进微藻生长,BP [0.258和0.263g/(L?d)]、最大 [1.18、1.00gCO2/(L?d)]和指数生长期平均 [0.57、0.62gCO2/(L?d)]的高值均出现在CO2 1%、2.5%处理组中.较高浓度(5%、10%)CO2在培养初期造成酸化现象,导致藻细胞密度和生物量较低.CO2浓度变化对微藻总脂含量(17.81%~23.13%)影响较小,以CO2 2.5%条件下得到微藻油脂产率最大[60.71mg/(L?d)].本研究证明,所设计的平板型PBR能够高效培养用于CO2固定和生物柴油原料生产的微藻.     

碳酸钙中的碳能被微藻利用吗

碳酸钙中的碳能否被微藻利用这一问题一直处于争论中。本文在开放与隔离空气CO2环境下用含有碳酸钙粉末和不同浓度乙酰唑胺的培养液培养衣藻和小球藻。通过双向同位素示踪技术,定量描述出不同条件下微藻对碳酸钙碳源的利用份额。在隔离空气CO2的环境下,微藻对碳酸钙碳源的利用份额明显大于开放环境下。在开放环境下,随着培养液中乙酰唑胺浓度增加,生物量减少,微藻对固有无机碳源的利用份额减少,对碳酸钙碳源的利用份额增加。在隔离空气CO2的环境下,随着培养液中乙酰唑胺浓度增加,微藻生物量增加,衣藻对固有无机碳源的利用份额增加,对碳酸钙碳源的利用份额减少,而小球藻反之。微藻主要是通过利用碳酸钙溶蚀的可溶性无机碳(DIC)这种间接方式来利用碳酸钙碳源。而外界大气CO2浓度和胞外碳酸酐酶是影响碳酸钙溶解的重要因素,因此其也明显的影响着微藻对碳酸钙碳源的利用。     

微藻在环境修复中的研究进展

随着人类生存环境逐渐恶化,修复被污染的环境成为了21世纪人类重要的任务之一。光合生物中的微藻在环境修复中扮演着多重角色,它们不仅对污水有很强的清洁能力,还能够吸收温室气体CO2,同时它们自身也是重要的自然资源。文章论述了微藻在环境修复中各方面的研究进展,并对微藻的应用前景进行了展望。     

一种能同时固定CO2和N2的微生物——兼性固CO2、N2菌的分离鉴定及其验证实验

"温室效应"日趋严重,生物固碳特别是微生物固碳将发挥独特的作用.固定N2的微生物固氮菌和固定CO2的微生物固碳菌早已被研究和发现,但能同时固定大气中的CO2、N2并以CO2、N2分别为碳、氮源的微生物至今未见报道,本研究称之为兼性固CO2、N2菌.研究通过固碳菌、固氮菌培养基的优化组合出无碳、氮培养基(分别以空中的CO2、N2为碳源和氮源);通过无氮碳源的兼性固碳氮菌培养基进行分离,筛选分离到一株分别以CO2和N2为碳源和氮源.通过对该菌株的生长特性和固碳酶活性及固氮酶活性进行测定;利用PCR和琼脂糖凝胶电泳技术检测到该菌含有固碳酶RubisCO中cbbL基因及固氮酶nifH基因片段的特异性条带;对该菌进行对照验证实验证明该菌能同时固定空气中的CO2和N2并分别以CO2和N2为碳源和氮源;最后对其形态观察和16SrRNA全序列分析证明该菌株HSJ隶属于链霉菌.     

微藻型微生物燃料电池的研究进展

在石油资源日趋紧张以及环境恶化日趋严重的今天,微生物燃料电池(MFC)因其可同时实现污水处理和能源回收而受到广泛关注。微藻技术与MFC技术结合产生的微藻型MFC系统得到证实并随之兴起,其中尤以微藻生物阴极型MFC因可实现污水处理、零碳排放、CO2捕捉、太阳能捕获及电能、生物柴油、藻体残渣有价回收等多重功能,成为研究热点。文章根据其中微藻所起的不同作用将微藻型MFC系统分成三类,在参阅大量文献的基础上进行了全面综述,并由此对构建高效微藻生物阴极型MFC进行了探讨,提出了计算机辅助菌种选择技术等相关设想,最后对微藻型MFC的发展提出了展望。     

小球藻捕集高浓度CO_2培养工艺的初步研究

利用自组装工艺流程对驯化后的小球藻进行CO2捕集实验和相应培养工艺条件的初步研究。由于抑制小球藻生长的主要影响因素是高浓度的CO2气体和由于CO2溶解于培养液中导致的溶液p H值的降低,为了能够优化培养工艺,在实验中设计了2种培养体系分别考察这些影响因素对藻生长的影响。实验发现高密度藻细胞培养体系对高浓度CO2和低p H环境的耐受能力要大于低密度细胞培养体系,并且生长速度和固碳能力也相应提高。这是由于高密度细胞培养体系有更好的p H缓冲能力和吸收CO2的能力。这样的培养特性为进一步优化微藻培养体系,分段培养小球藻进行大规模CO2的捕集和利用提供了有力的实验数据。     

基于菌藻共生的污水处理与资源化新技术研究进展

基于微藻生物处理技术的菌藻共生培养体系，不仅能实现污水资源化，还可利用菌藻间相互作用增强处理系统的污染物去除能力及藻类生物质回收潜力。菌藻共生体系还可耦合CO₂固定，结合工业烟气中高浓度的CO₂进行微藻培养可同时实现碳减排与降低微藻额外曝气补充CO₂的能耗，符合“碳中和”的发展需求。本文对菌藻共生体系在污水处理及资源化过程的作用机理、相互作用形式及影响因素进行了系统介绍，对菌藻工程在污染物降解、CO₂固定及微藻生物质产品的回收潜力展开综述。研究菌藻间营养交换、信息传递及基因水平的互相适应作用形式，发现选择适宜的共生菌藻组合培养可有效增强污水中污染物去除效果且提高CO₂固定效率。菌藻共生效应对藻类生物组分(蛋白质、脂质和碳水化合物等)积累存在增强效应与选择能力，通过污水类型合理遴选藻种及对应共生菌、调节接种比例与培养条件，可提高工业规模上收获微藻并进一步加工生产生物燃料、医疗保健食品等产品的效率。菌藻共生耦合废水处理、CO₂固定及生物质能回收于一体，有利于构...     

高密度培养小球藻去除CO2的研究

抗逆性强、生长速率快且能高密度培养的微藻是生物法同碳的良好材料.沼液中含有小球藻生长所需的基本营养物质,但其比例及浓度并不能满足微藻高密度发酵以大量固碳的要求.文章以沼液中驯化出的抗逆性小球藻为实验藻株,以沼液为基础培养基,考察了该藻高密度培养的条件,并将其应用于CO2的去除.结果以50％沼液为基础培养基,补加氮80 ...     

樟树对14CO2的吸收和积累

为了探明14CO2在环境中的行为,采用同位素示踪技术研究了樟树对14CO2的吸收和积累动态,并探讨了樟树作为监测大气14CO2污染指示植物的可能性和优越性.结果表明,通过叶片光合作用从空气中吸收的14CO2会在樟树叶片中积累,检测到的14C比活度数值较大,表明空气中的14CO2易于通过叶片的光合作用而进入樟树叶片组织中;在污染前期14CO2主要被新叶组织中吸收,后期主要积累在老叶中,反映出新叶对空气14CO2污染比较敏感,而老叶积累效应明显.樟树叶片的这一特性可用于监测大气14CO2污染.     

农业生态系统和大气间的温室效应气体交换

农业生态系统是温室效应气体的一个重要的源和汇.主要的温室效应气体直接或者间接的与这个系统有关,自然植被的破坏和土地的农业利用,包括稻田种植面积的扩大和氮肥的大量使用既增加了二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等主要温室效应气体的释放,又减少了土壤对甲烷的吸收.本文还讨论了土壤过程与温室效应气体释放和吸收的关系以及影响上述过程的因素.     

基于降低温室效应的航空器运行策略

以航空器运行对环境造成温室效应的两个主要因素—CO_2和凝结尾为研究对象,通过绝对全球温变潜势(AGTP)建立科学统一的衡量标准,将CO_2和凝结尾对环境的影响转换为全球地表温度的改变,为降低温室效应提供依据。最后结合典型高空的探空资料对实际增温进行计算,对比分析25、50、100年时间水平下CO_2和凝结尾对全球地表温度造成的影响,为航空器降低温室效应提供飞行高度指导。     

无机碳源对Chlorella sp. TCCC45058生长的影响

自然界中无机碳主要以CO2、HCO3-、CO32-三种形式存在,不同形式的无机碳源对微藻生长影响显著。实验结果显示,Chlorella sp.TCCC45058难以利用CO32-,却能够以CO2、HCO3-作为碳源,其最适浓度分别为12.83 mmol/L和16.51 mmol/L,实验中最高生物量达到0.95 g/L。CO32-浓度过高会显著抑制该藻的光合作用速率,而适当提高HCO3-浓度会使光合作用速率得到一定程度的提高,以CO2作碳源时该藻的光合作用速率最高,而且该速率不会因CO2浓度改变而发生明显变化。以CO32-为碳源时细胞叶绿素a含量很低,仅为9 mg/g;当HCO3-、CO2作碳源时无论浓度如何变化,细胞叶绿素a含量均无明显差异,约为14~17 mg/g。     

滴灌对农田土壤CO2和N2O产生与排放的影响研究进展

研究滴灌条件下土壤CO2和N2O的排放特征及其影响机制,有助于深刻了解灌溉方式变化对农田生态系统碳氮循环的影响,对农业灌溉管理措施的改进和农业温室气体减排具有重要的意义.本文综述了滴灌对农田土壤CO2和N2O排放的影响,从土壤水分、土壤温度、土壤养分和土壤结构等方面分析了滴灌条件下农田土壤CO2和N2O产生和排放的主要影响机制,在此基础上探讨了滴灌对大气温室效应影响的不确定性以及目前研究中存在的主要问题.     

苏州市生活垃圾处理碳足迹核查

根据《PAS2050规范》的指导,结合生命周期评价技术方法和LandGEM模型,对苏州市生活垃圾填埋和焚烧处理的生命周期过程进行了碳足迹核查. 详细列出了垃圾处理过程中可能的温室气体排放源,计算各排放源的电耗或能耗,并通过与温室气体排放系数相乘最终转化为苏州市生活垃圾处理温室气体排放量. 结果表明:苏州市填埋处理1 t生活垃圾整个生命周期过程中温室气体的排放量(以CO₂当量计)为1 942.47 kg,焚烧处理为-180.87 kg. 按照目前苏州市生活垃圾处理权重进行分配,可得苏州市处理1 t生活垃圾整个生命周期过程中温室气体的排放量(以CO₂当量计)为880.80 kg. 在整个核查过程中,考虑了在填埋和焚烧处理时发电对温室气体带来的减量效应.      

施氮稻田温室气体排放的环境效益评价

基于对成都平原稻田生态系统CO2、CH4和N2O排放的原位观测,应用碳税法、工业制氧成本法和造林成本法对施氮情况下稻田生态系统气体调节的环境效益进行评价。研究表明,施氮情况下,稻田温室气体排放产生的环境负效益增加14.4%,但由于施氮提高了水稻生物量,使稻田生态系统固定CO2和释放O2的环境正效益提高26.2%,因而稻田生态系统通过自身气体调节功能产生的环境效益提高47.8%。所以,施氮通过提高稻田生态系统自身气体调节功能,能够降低大气中温室气体的浓度,抑制温室效应的发生,而水稻在调节稻田气体,减轻温室效应中起到主要作用。     

环保型CO_2跨临界带膨胀机制冷循环性能研究

由于CFCs和HCFCs人工合成制冷剂破坏大气臭氧层,并产生温室效应,因此用自然工质替代合成工质越来越受到国内外制冷界的重视。文章对环保型CO2制冷工质进行了综合评价,并利用热力学原理建立模型,分析了CO2跨临界带膨胀机制冷循环的性能。结果表明:与CO2跨临界带节流阀制冷循环相比,CO2跨临界带膨胀机制冷循环明显提高了系统的性能系数(COP)。同时在保持压缩机排气压力和膨胀机等熵效率一定时,CO2跨临界带膨胀机制冷循环系统COP随着气体冷却器出口温度的增加而逐渐降低,但随着蒸发温度的增加而快速增加。在实际系统设计过程中,应综合考虑以上影响因素,以使系统设计最优化。     

制服CO2排放的新探索

介绍了全球ＣＯ２排放的概况，反映了世界各国对温室效应所致的全球性气温上升极为关注，在这样的背景下，科学家对ＣＯ２排放的收集方法，包括生物吸收和化工利用等方法，做了许多有效的探索和试验，有的已接近工业实验阶段，如挪威石油界的见解，能源界对ＣＯ２排放更为关注，正在对各种矿物发电方式，结合环保意识，进行深入的方案性比较，并提出初步倾向性的意见，如荷兰科研界的见解。