菌藻共生对污水处理和微藻生物量积累的影响

近些年来,随着对微藻与其他微生物之间相互作用关系的深入研究,发现菌藻共生系统在污水处理、获得微藻生物质以及生产其他化学品等方面具有很好的应用前景。大量研究证明,菌藻共生系统可以对各种污水实现高效处理,具有很好的经济、环境和社会效益。另外,细菌在共培养中产生的维生素B12和铁载体等可促进微藻的生长,有益于微藻生物量的积累和规模化培养。主要介绍了菌藻共生系统的基本原理、利用菌藻共生技术处理3种主要污水的国内外研究现状、菌藻共生对微藻生物量积累的影响以及处理污水后菌藻的资源化利用,最后对菌藻共生处理废水技术工艺提出了几点改进意见。     

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。     

微藻污水处理研究进展

当前,日益增多的污水排放导致了严重的环境问题。与传统污水处理方法相比,微藻污水处理是一种具有独特优势的方法。微藻生长繁殖快,光合效率高,可以有效去除污水中的氮、磷、金属离子及有毒物质等污染物。分析了微藻污水处理几个关键环节的研究和发展,包括藻种的选择、微藻污水处理的体系、微藻对各种类型污水处理的可行性及微藻回收等。指出微藻污水处理的优点以及现阶段存在的问题,并对微藻污水处理的发展前景进行了展望。     

细菌对城市污水中小球藻生长和油脂积累的影响

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源.污水为微藻的培养提供氮、磷等营养组分和所需水源,同时污水中的细菌可分解污水中的有机物产生CO_2,为微藻提供生长所需碳源.菌藻混合培养既可以收获藻类,又可以净化污水,由于城市污水含有大量的原生菌类,且微藻与细菌之间存在着互生、拮抗等复杂的相互关系,因此,需要筛选出既能够适应于城市污水又能促进微藻生长和油脂积累的优势菌种.本文从不同来源的13种细菌中筛选出2种能够显著促进蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长和油脂积累细菌,并分析了微藻培养结束后城市污水的菌群结构.结果表明:污水中光合细菌初始吸光度D600为0.01,W4菌初始吸光度D_(600)为0.02时,对小球藻的干重和油脂产量促进作用最显著,油脂产量分别可达0.114 g·L~(-1)、0.113 g·L~(-1),油脂产量比空白对照组分别提高了22.58%、21.50%.通过对生成的脂肪酸甲酯进行气相色谱分析,结果显示光合细菌和W4菌的添加并未改变小球藻脂肪酸成分,但提升了单不饱和脂肪酸的含量,有利于提升所得生物柴油的品位.培养结束后污水的菌群结构分析显示投加细菌会降低污水中菌群的丰富度和多样性,初步判断是投加的菌在藻液中能够成为优势菌群,且实验组中丛毛单胞菌属(Comamonas)和假单胞菌属(Pseudomonas)的丰度大于对照组.     

基于城市污水资源化的微藻筛选与污水预处理

利用城市污水培养微藻,可在实现污水无害化处理的同时,培养微藻回收生物质能源.污水为微藻的培养提供氮、磷等营养组分和所需水源.由于城市污水含有大量的微生物,成分复杂,且不同藻种对污水的适应性与耐受性不同,因此,需要筛选出适宜于城市污水培养和高效产脂的藻种,并研究城市污水预处理方式,以使预处理后的城市污水更适于微藻的生长与产脂.本文根据课题组前期获得的藻种在城市污水中的生长与产脂情况以及对污水的净化能力筛选出适宜于城市污水培养的藻种.其中斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)原始株与蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)离子诱变藻株生物质与油脂产量较高,经污水培养后油脂产量分别可达0.43 g·L~(-1)、0.33 g·L~(-1),且含有较多的C16~C18脂肪酸,适宜于生物柴油的制备,同时可使培养后污水中COD、NH_4~+-N、TN、TP的去除率分别达到86.4%、100%、94.3%、93.4%和81.8%、100%、94.9%、94.2%.对可规模化扩大的污水预处理方式进行研究,发现不同藻种所最适的污水预处理方式不同.对于耐污性能较强的斜生栅藻原始株,除去粗大悬浮物后的城市污水即可用于其培养.对于蛋白核小球藻诱变株,城市污水经沉淀、过滤联合预处理后适宜于其培养.     

利用城市生活废水培养栅藻以生产生物柴油的研究

鉴于采用废水进行微藻培养并生产生物柴油可以有效节省微藻培养成本,甚至会带来额外的经济收益,该研究选取了自行筛选分离的产油微藻斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda),对其在上海市4家城市污水处理厂进出水共7个水样中的生长性能和氮磷利用率进行了检测。结果显示,批式培养试验中2种栅藻能较好地适应其中6个水样并保持正常生长状态,且优势度均在98%以上。6 d内微藻对氨氮、总氮和总磷的去除率分别为96%~100%、81%~96%、76%~99%,显示出较好的氮磷利用能力。但在对数生长期内2种微藻均不积累油脂,实际运行中需要另加油脂积累环节。半连续式培养研究结果表明,在每2 d换水1次,每次200 mL的换水周期中,南汇城市污水厂的进水能使四尾栅藻及斜生栅藻的生长速度基本稳定在0.20和0.28 g/(L·d)左右,藻种优势度保持在90%左右。研究结果显示,在合适的培养条件下,利用未处理污水培养产油藻以连续运行是可行的,但污水培养的关键问题将是在水力停留时间和微藻停留时间之间找到合适的平衡点,而经济有效的微藻采收回流手段及优势藻种控制技术将是今后的研究重点。     

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...     

微藻生物富集重金属的研究进展

环境中的重金属来源广泛,在环境中有稳定、迁移、累积的特性,已严重危胁到人类健康。控制和消除重金属污染是当今世界环境面临的紧迫问题和巨大挑战。以水环境中的重金属修复为要点,介绍了利用微藻作为吸附材料的创新型生物修复技术在污水修复领域的可行性和优势,根据微藻富集重金属的主要机制,详述了生物富集的过程以及影响吸附行为的主要因素(pH、温度、离子强度、溶解性有机质),并指出了现阶段微藻生物富集重金属的研究重点和趋势。     

生物法去除坝上地区生活污水中氮磷的试验研究

以张家口坝上地区生活污水为研究对象,采用微藻水棉与微生物EM菌剂协同作用处理坝上地区生活污水,探究坝上生态环境脆弱地区污水中EM菌群和微藻水棉的脱氮除磷能力以及在藻菌共生系统中EM菌群对微藻水棉生长的影响。结果表明：微藻水棉与EM菌群共生系统在处理坝上地区污水中氮磷过程中存在协同作用,且体系中EM菌群的加入量与微藻水棉的生物量增长在一定区间内呈正相关。生活污水经离心稀释后调节初始pH为7.5,装液量为10 L,接入6%的微藻水棉藻悬液,6%EM菌液,于25℃,光照16 h/d条件下培养5 d。污水中总氮降解率达到89.2%,总磷降解率达到84.4%,好于微藻水棉单独作用污水效果,结果符合地表水环境质量Ⅴ类标准。     

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。     

络合剂Fe(Ⅱ)EDTA对微藻络合体系的影响

高昂的微藻培养成本限制了微藻能源的大规模工业化生产。从降低微藻培养成本的角度出发,将能源微藻的培养与烟道气中脱除NO的两个过程耦联,并使用络合剂Fe(Ⅱ)EDTA提高NO吸收效率。研究通过设置不同的络合剂浓度来观察NO的去除效果和对藻细胞生长、油脂积累的影响。实验发现,络合剂会被系统中的氧化剂氧化而失去络合能力,但微藻可将Fe(Ⅲ)还原成Fe(Ⅱ),系统达到Fe(Ⅱ)浓度平衡,具备持续高效去除NO的能力。当络合剂浓度为20 mmol/L时,系统出口处检出的NO浓度为93 mg/L,NO去除率为76.75%。实验结果还发现,高浓度络合剂不利于微藻细胞的生长和油脂积累,系统反应24 h后两种对应的光密度(OD值)和油脂含量分别为0.82、9.93%和0.69、8.89%。因此,在构建微藻-络合剂体系中,初始络合剂浓度应兼顾NO的去除和细胞生长代谢、油脂积累,使系统效果达到最优。     

微藻与环境监测

生物藻已应用于环境污染物的检测,根据微藻的生物特性论述了藻类在环境污染检测方面的应用及研究进展。     

锗毒性对四种微藻形态和超微结构的影响

将钝顶螺旋藻（Spirulinaplatensis）、盐生杜氏藻（Dunalielasalina）、湛江叉鞭金藻（Dicrateriazhanjiangensis）、微绿藻（Nannochloropsis.sp）4种微藻培养在含10mg/dm3锗的溶液中,研究了锗毒性对藻类细胞形态和超微结构的影响。结果表明,经锗处理的微藻细胞多变形且易破裂,胞壁和原生质体结合疏松,一些细胞的鞭毛变得细长弯曲或缺失。细胞超微结构中叶绿体（类囊体）、线粒体受锗毒性的影响最大,其它一些结构如细胞核、脂含物、淀粉与液泡等也受到了影响,但不同种间差异较大。这些结果表明,细胞内的能量传递系统受到明显影响,从而影响到细胞内有机质的合成、累积及细胞的生长     

三种海洋微藻生长期脂肪酸组成研究

球等鞭金藻、盐藻和小球藻脂肪酸组成气相色谱分析的结果表明 ,三种海洋微藻在指数生长期总多不饱和脂肪酸含量 (TPUFA)明显比稳定生长期高 ,而总饱和脂肪酸含量 (TSFA)在指数生长期间相对较低。球等鞭金藻的DHA ,小球藻的EPA和盐藻的C18∶3均在培养后的第 6d均达最大值。     

有机磷农药对海洋微藻致毒性的生物学研究 Ⅵ.对硫磷对4种海洋微藻的毒性效应

本文报道有机磷农药——对硫磷对４种海洋微藻的毒性效应。实验结果显示：（１）对硫磷对４种海洋微藻有较高的毒性，对藻细胞的生长和分裂有严重的抑制效应。（２）４种海洋微藻对对硫磷的耐受力有一定的差异，按由大到小的顺序依次为新月菱形藻＞盐藻＞金藻＞扁藻。（３）对硫磷能够引起叶绿素ａ的降解，随着浓度的提高，藻细胞叶绿素ａ的含量呈下降趋势。     

海洋微藻作为海洋生态环境的指示初探

本文分析海洋微藻作为海洋生态环境变化的指示作用，并应用厦门，香港两海域的资料说明微藻在海洋环境监测，特别是在水体营养类型的划分方面具有重要的指示作用。     

胞外碳酸酐酶对湖泊微藻稳定碳同位素组成的影响

本文以红枫湖、百花湖和阿哈水库中的微藻为研究对象,通过测定湖水中的DIC含量,微藻胞外碳酸酐酶活力和藻体的稳定碳同位素组成等信息,来研究湖泊微藻的碳同位素组成对全球气候变化的响应。结果发现:水体无机碳和微藻胞外碳酸酐酶活力是影响湖泊微藻稳定碳同位素组成变化的决定性因素。本研究所获得的认识将在全球气候变化方面具有重要意义。     

藻类吸附剂在印染废水处理中的应用研究综述

印染废水具有水量大、水质复杂、有机物含量高、可生化性差、色度高等特点,直接排放将会造成严重的水环境污染。藻类吸附材料因其廉价易得,吸附容量大,可实现藻类的资源化利用等优点,近年来发展较快。利用藻类吸附剂处理印染废水,有望取得理想的结果。在介绍当前各种藻类吸附染料效果的基础上,评述了吸附过程的各影响因素,针对目前研究的不足对藻类吸附脱色技术今后的研究方向提出了建议。     

有机磷农药对海洋微藻致毒性的生物学研究Ⅰ．四种海洋微藻对久效磷的耐受力与其SOD活性的相关性

本文研究了久效磷农药对扁藻、三角褐指藻、金藻和盐藻的毒性实验。结果表明，四种海洋微藻对久效磷的耐受力依次为：盐藻＞三角褐指藻＞金藻＞扁澡。对微藻细胞内过氧化物歧化酶（ＳＯＤ）活性的测定表明，四种海洋微藻对久效磷的耐受力与其ＳＯＤ活性具相关性，耐受力最强的盐藻其细胞内ＳＯＤ活性较高，并在久效磷的胁迫下保持相对稳定；耐受力较弱的三角褐指藻和金藻其细胞内ＳＯＤ活性随着久效磷浓度的提高逐渐下降；而耐受力弱的扁藻在久效磷胁迫下，其细胞内ＳＯＤ活性迅速下降。因此，可从ＳＯＤ活性及其变化规律上判断久效磷对海洋环境污染的程度以及海洋微藻的耐受力。