产油微藻培养与回收的关键技术研究进展

寻找廉价而高效的替代原料是实现生物柴油产业化的关键所在.微藻以含油量高、生长周期短、环境适应能力强、生物产量高等优点,有望成为一种极具潜力的生物柴油生产原料.然而,目前尚存在微藻培养低效成本高和微藻回收效率低两大难题.综述了微藻培养与回收过程中的关键技术,并对存在的两大难题及其改进技术进行了详细的探讨.最后,总结并展望了微藻培养、回收技术未来的发展趋势.     

光照对丝状气生微藻的生长性能影响研究

气生微藻可用于产生广泛的代谢物,被认为是一种有价值、可再生的原材料。然而,关于气生微藻生长影响因素的研究较少,且暴露于空气中的气生微藻直接受到光照变化影响。基于此,通过改变光照强度和光照时长对气生微藻的生物量和叶绿素含量进行测定,分析气生微藻对光照的反应。实验表明,随着光照强度的增加,气生微藻的生物量也增加,在10 000 lux时,生物量达到3.38 g/L。叶绿素含量在10 000 lux时含量高于其他实验组,第7天达到64.73 mg/L。光照时长增加,气生微藻的生物量也随之增加,但是在24 h连续光照时,其生物量受到光抑制,生物量的增加低于16 h光照时。同时,在16 h光照时,叶绿素含量达到了64.73 mg/L,高于其他实验组。结果表明,气生微藻对光照强度具有较高耐受性,在光强增加到10 000 lux时,仍未出现抑制现象。16 h光照时长下,气生微藻叶绿素含量高于其他实验组,同时生物量在16 h光照时也高于其他实验组。说明气生微藻的叶绿素含量的增加促进了生物量的增加。     

重金属Cu对两种海洋微藻的毒性效应

研究了重金属Cu对两种海洋微藻中肋骨条藻和三角褐指藻的生长以及藻细胞超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明,较高浓度的Cu2 对中肋骨条藻和三角褐指藻的生长都产生了明显的抑制作用,72h EC5o分别约为(0.546±0.068)和(0.531±0.037)mg/L.对两种海洋微藻的SOD和POD活力的影响,均表现为低浓度诱导,高浓度抑制,MDA含量则随着Cu2 浓度的提高逐渐上升.在72hEC50浓度分别对相应藻种的胁迫下,SOD和POD活力表现为前期诱导后期抑制,MDA含量则随着胁迫时间的延长逐渐升高.两种海洋微藻的SOD、POD活力和MDA含量的改变与添加的Cu2 浓度具一定的相关性,因此可以考虑作为监测重金属Cu污染的有价值的生物标志物.     

新型微藻组合工艺去除典型抗生素的方法研究

以蛋白核小球藻和普通小球藻为实验材料,探讨了通过微藻与微藻或藻液之间的组合方案,考察去除头孢拉定、头孢他啶及阿莫西林3种抗生素的效果。结果表明微藻与微藻组合方案对于头孢拉定去除效果优于微藻与微藻培养液组合方案;抗生素浓度与微藻比生长速率呈负相关,且抗生素浓度越高,微藻比生长速率越低;等浓度混合的抗生素对于微藻生长抑制作用与单一浓度抗生素并无明显区别;"普通小球藻+蛋白核小球藻"的组合方案对与抗生素处理效果最好,头孢拉定、头孢他啶及阿莫西林在12 h内总去除率最高,分别达到了80.85%、57.98%和82.82%;头孢拉定、头孢他啶及阿莫西林等3种抗生素同时存在的条件下,微藻对于它们的处理能力在不同区段内明显不同,但同种抗生素在不同微藻中最高去除区段却相同。     

鱼毒性微藻小定鞭藻对海洋青鳉鱼的急性致毒效应研究

小定鞭藻(Prymnesium parvum)藻华通常会使养殖的鱼类大量死亡,是一种常见的鱼毒性藻类。本文以海洋青鳉鱼(Oryzias melastigma)为受试生物,研究小定鞭藻胁迫对海洋青鳉鱼的急性毒性效应及抗氧化酶活性变化,以期揭示小定鞭藻对鱼类的安全阈值及致毒作用方式。研究结果表明,在浓度0.9×108~11.2×108/L范围内,随着小定鞭藻浓度的增加,其对海洋青鳉鱼的毒性越强,呈明显的剂量-效应关系。3、24、和48 h的半致死浓度LC₅₀分别为5.62×108、1.58×108和1.44×108/L。当小定鞭藻浓度分别为1.87×108和2.8×108/L时,半致死时间LT₅₀分别为41.75 h和6.5 h,最大无作用浓度为0.9×108/L,推测小定鞭藻藻华对鱼类的安全阈值为9×106/L。低浓度小定鞭藻胁迫可使海洋青鳉鱼的过氧化物歧化酶(SOD)活性降低,但不呈剂量-效应关系,高浓度小定鞭藻可诱导过氧化氢酶(CAT)活性升高,低浓度小定鞭藻可使海洋青鳉鱼丙二醛(MDA)含量升高,提示低浓度小定鞭藻胁迫可导致海洋青鳉鱼脂质过氧化,这可能是小定鞭藻对鱼类致毒作用的方式之一。     

一株芽孢杆菌产生物絮凝剂去除赤潮微藻的研究

以赤潮微藻米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)和塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)为受试对象,对一株芽孢杆菌WZ01所产的生物絮凝剂去除赤潮微藻的性能进行了研究。结果表明:芽孢杆菌WZ01所产生物絮凝剂对人工培养的米氏凯伦藻和塔玛亚历山大藻藻液均有去除能力,适宜的絮凝剂质量浓度为40.0~60.0 mg/L,絮凝时间为90~120 min,pH=7.5~8.5,在20~40℃范围内生物絮凝剂对2种微藻的絮凝率无显著区别;Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度对生物絮凝剂去除2种微藻有一定影响,适宜浓度为4.0~6.0 mmol/L;适宜条件下生物絮凝剂对人工培养的米氏凯伦藻和塔玛亚历山大藻藻液的絮凝率均超过80.0%。研究表明,芽孢杆菌WZ01所产的生物絮凝剂在去除赤潮微藻方面有应用潜力。     

利用光微生物燃料电池实现养猪废水资源化利用研究

采用光合细菌和微藻分别作为阳极和阴极接种物构建了双室光微生物燃料电池,考察了氮、磷浓度及阳极处理后的养猪废水对阴极微藻生长的影响,探讨了构建的光微生物燃料电池产电性能及去除养猪废水中COD、氨氮和总磷的效果.结果表明,阴极微藻不仅能利用无机硝态氮和氨氮,而且更喜好有机氮尿素;此外,阴极微藻可适应较高浓度的氮(250 mg·L-1)和磷(64.8 mg·L-1).构建的光微生物燃料电池以养猪废水为基质,外载为1000Ω时,稳定输出电压为161 m V;养猪废水的COD、氨氮及总磷去除率分别为91.8%、90.2%和81.7%.养猪废水经阳极光合细菌处理后培养微藻16 d,藻细胞光密度(OD680)可达3.40,略低于对照BG11培养基.因此,构建的光微生物燃料电池在处理养猪废水产电的同时,可收获微藻实现养猪废水资源化.     

微藻能源的发展及其在环境保护中的应用

能源短缺和温室效应是当前中国发展所面临的两个关键问题。通过对微藻能源主要利用方式及其在环境治理中应用的介绍,指出微藻能源能够同时解决能源和减排的要求。     

微藻利用不同无机碳途径的定量方法

以莱茵衣藻和蛋白核小球藻为实验材料,通过向培养液中添加两种标记δ13 C的碳酸氢钠来培养微藻。根据获得的微藻藻体的稳定碳同位素组成,运用双同位素示踪模型,成功计算出了微藻利用不同碳源的份额。并通过添加胞外碳酸酐酶特异性抑制剂(AZ),进一步获得了微藻利用不同无机碳途径的份额。本研究建立的双同位素示踪模型是一种快速定量碳源利用途径的实用方法。     

两种微藻胞外分泌物与NO2-、NO3-对2，4-D光解的影响

在模拟太阳光照射下,利用旋转式光化学反应装置,研究了海水小球藻(Chlorella vulgaris)和新月菱形藻(Nitzschia closterium)的胞外分泌物(EOM),以及分别在NO-2或(和)NO-3共存条件下对2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)光解的影响.实验结果表明,2,4-D在海水小球藻和新月菱形藻EOM及分别在NO-2、NO-3共存下的光解过程均符合准一级动力学反应.研究发现,2,4-D的光解速率随海水小球藻和新月菱形藻EOM浓度的增加而减小,表明这两种微藻EOM可抑制海水中2,4-D的光解.当在微藻EOM溶液中分别加入不同浓度的NO-2或NO-3后,微藻EOM对2,4-D光解的抑制作用减弱,且随着NO-2和NO-3浓度的增加,2,4-D光解速率明显增加.特别是当微藻EOM与NO-2或NO-3三者共存时,可进一步促进2,4-D的光解.