光合细菌在水产养殖中的应用[综述]

光合细菌（ＰｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃＢａｃｔｅｒｉａ,以下简称ＰＳＢ）是地球上最早出现的一大类能以光作为能源,以ＣＯ２和有机物作为光合作用碳源,以有机物、氢气或硫化物为供氢体而营养繁殖的原核生物的总称;除蓝细菌外都能在厌氧光照条件下进行不产氧的光合作用．ＰＳＢ分布广泛（见表１）,类型多样,根据《伯杰细菌鉴定手册》（第九版）ＰＳＢ可分为六个类群,２７个属（见表２）．其中的红色非硫细菌由于其分解利用有机物能力强、营养丰富,因而得到广泛的应用．表１　各种环境下ＰＳＢ数量（ｎ（ＰＳＢ）／ｇ－１）Ｔａｂ…     

光合细菌光合产氢机理研究进展

Hydrogen production by photosynthetic bacteria has recently received renewed attention because of the global－warming problem.This paper presents a review on the basic process of hydrogen photoproduction and the actions of nitrogenase and hydrogenase in this process.The primary factors affecting the hydrogen production are also presented.The recent researches on efficiency of energy conversion are summarized.     

紫色光合细菌捕获太阳能的分子机理

光合作用是地球上最重要的化学反应,生物体通过它捕获太阳能,转为化学能供生长繁殖需要.光合细菌是地球上最早出现的具有原始光能合成体系的微生物,其光合反应中心是一个由多种色素分子与蛋白质以非共价键方式结合的、具有特定构象的色素-蛋白复合体-光反应中心RC(Reaction center)和LH(Light Harvesting),光能通过电荷分离及电子转移反应转化为化学能,其效率是当前人工模拟远远不能及的.本文综述了紫色光合细菌捕获太阳能的分子结构、作用机理的研究进展,并结合作者在R.sphaeroides LHII蛋白组份同源及异源基因表达方面的研究结果进行相应的分析,明确了Rhodobacter sphaeroides基因组中同源基因puc2BA的表达特点和功能,Rhodovulum sulfidophilum pucsBA与R.sphaeroides pufBA能够同时在R.sphaeroides中表达,能同时形成LHII和LHI,并具有能量传递功能.     

不同酸碱条件下光合细菌的生长产氢特性

为了解光合细菌的产氢机理,对沼泽红假单胞光合产氢菌CQK-01在光生物平板反应器中进行序批次培养,以470 nm LED灯提供连续光照,葡萄糖为碳源底物,研究不同初始酸碱条件下产氢光合细菌的生长特性、产氢特性以及能量转化效率.结果表明,在弱碱性条件下最适宜产氢光合细菌的生长;在反应液为酸性条件下,光合细菌具有较高的产氢量、产氢速率和能量转化效率,然而产氢纯度随着初始pH值的增大而升高;在温度30℃、光照强度1 000lx、底物浓度75 mmol/L的实验条件下,光合细菌的最佳产氢pH值为7.0,实验中最大累积产氢量为8.0 mmol,最大产氢速率为3.39 mmol g-1(cell dry weight)h-1,产氢纯度高达70%,底物能量转化效率最大为1.98%,光能转化效率最大为7.7%.     

光合细菌促菠菜生长机理初探

对光合细菌（ Ｐ Ｓ Ｂ） 菌液经稀释后喷施叶面可促进菠菜生长的机理进行了初步研究,发现施用 Ｐ Ｓ Ｂ 菌液后,可使菠菜叶中叶绿素含量增加１０ ．５５ ％ ,使 Ｃ Ｏ２ 的吸收率和光合强度分别提高６１ ．９９ ％ 、１３ ．８ ％ ,使二磷酸核酮糖羧化酶（ Ｒ Ｕ Ｂ Ｐ） 活力增强３４ 倍． Ｐ Ｓ Ｂ菌液还可改变地壤中微生物菌群的组成：细菌、固氮菌、放线菌数量增多,真菌量减少．提示：光合细菌是通过提高菠菜自身的光合效率及增加土壤肥力来起到促生长作用的．     

几株紫色非硫细菌的分离鉴定与产氢特性分析

从重庆地区不同环境淤泥、泥水样品中,经富集培养、分离纯化,获得5株紫色非硫细菌.根据菌体的菌落形态、染色特性、生理生化特征及活细胞光吸收峰对菌株进行常规鉴定,结合菌株16S rDNA扩增测序进行分子生物学分析验证,构建了菌株与数据库中近缘菌株的系统发育树.以优化的培养条件(营养、pH、接种量等参数)对供试菌株的生理生化特性和产氢能力做了比较分析.结果显示,5个菌株均为光合产氢细菌,菌株ANI、D1为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris),AN2、AS1、BS1等3株为类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides);其中类球红细菌菌株AN2在给定的培养条件下光合产氢能力最高,可达9.55μg/mL d-1,是一株有应用前景的光合产氢细菌.图4表2参15     

光合细菌生物制氢反应器研究进展

光合细菌生物制氢技术,是将太阳能利用和环境治理结合起来的可再生能源生产技术,具有良好的环境效益、社会效益和经济效益.光合细菌制氢反应器研究是将该技术引向产业化的关键步骤.本文列举了目前光合细菌制氢研究中典型的反应器型式,分析了各自的优缺点;总结了反应器高效产氢所必需保证的运行操作条件,如光照强度、温度、pH值等,指出了目前研究中存在的不足;给出了规模化光合细菌生物制氢时需要用到的反应器性能评价指标.并针对目前反应器的研究现状,提出了后续研究应当遵循的方向.     

生物产氢技术研究进展

由于矿物资源的日益枯竭 ,寻找清洁的替代能源已成为一项迫切的课题 .氢被普遍认为是一种最有吸引力的替代能源 .这是因为氢是宇宙间最简单同时也是最为丰富的元素 ,它的热值高达 118.4ｋＪ/ｇ ,是甲烷的 2 .3倍 ;氢又是一种十分清洁的能源 ,它燃烧后只生成水 ;氢还能够比较容易地储存在一些特殊的金属间化合物或纳米非金属材料中 ,并能快速释放 ,这样 ,在运输和使用上比较方便 .氢除了作为优异的能源外 ,它还是一种工业上必不可少的原材料[1] .然而 ,氢气在地球表面的浓度小于 1ｍｇ/Ｌ ,仅占地球表面大气的极小部分 .在自然界中大部分的氢…     

粪便污水的光合细菌液肥化及其应用研究

用光合细菌（ＰＳＢ）对高浓度粪便污水进行了液肥化处理。经分析化验和农田蔬菜种植试验，证明粪便污水经ＰＳＢ液肥化处理后可以全部转化为含有大量ＰＳＢ的安全、卫生、优质、高效的有机肥料。     

有机废水的复合光合细菌法处理及机理初探

将光合细菌法与活性污泥法结合组成的复合光合细菌微生物菌群,对不同有机废水进行降解试验．结果表明：复合光合菌群具有单一方法处理有机废水的优点,复合菌群比普通活性污泥的比降解效果高出１８ ％～３９ ％ ,在复合菌群的微生物组成中,多样性指数高于普通活性污泥,且光合细菌的优势度明显     

光合细菌乳酸代谢机制的初步研究

分离获得4株能利用乳酸作为唯一碳源分别进行好氧生长和厌氧生长的光合细菌菌株，对其无细胞抽提液进行透析和乳酸转化为丙酮酸能力的测定．结果表明，这4株光合细菌在好氧和厌氧条件下对乳酸的代谢机制是不同的．对筛选获得的高乳酸转化能力的S1菌株的进一步研究表明，黑暗好氧条件下，S1菌株的乳酸代谢能力与生长呈正相关关系；而光照厌氧条件下，乳酸代谢酶的合成滞后于生长．图5表1参10     

几株光合细菌的表型特征及DNA－NDA同源性分析

对５株新分离的光合细菌从形态、生理生化及ＤＮＡ－ＤＮＡ同源性等方面进行了研究．结果表明，菌株８与深红红螺菌（Ｐｈｏｄｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍｒｕｂｒｕｍ）的模式菌株ＡＴＣＣ１１１７０的ＤＮＡ－ＤＮＡ同源性为９７％，菌株３７与沼泽红假单胞菌（Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｐａｌｕｓｔｒｉｓ）的模式菌株ＡＴＣＣ１７００１的ＤＮＡ－ＤＮＡ同源性为８０％；菌株５５与球形红杆菌（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒｓｐｈａｅｒｏｉｄｅｓ）的模式菌株ＡＴＣＣ１７０２３的ＤＮＡ－ＤＮＡ同源性为７１％；菌株４０和５２分别为另外两个ＤＮＡ同源群．根据各菌株形态、生理生化等表型特征以及ＤＮＡＧ＋Ｃｍｏｌ％和ＤＮＡ－ＤＮＡ同源性分析结果，确定了几株光合细菌的分类地位．     

生物膜法控制硫化氢气体污染的试验研究

利用固定生物膜滤池控制硫化氢气体是一种经济有效的方法。试验条件是：温度２０℃～３３℃、滤层喷淋水量６００ｌ／ｍ３·ｄ。当进气Ｈ２Ｓ浓度Ｃｉｎ≤２３０ｍｇ／ｍ３，生物滤池Ｈ２Ｓ负荷Ｌ≤５６０ｇＨ２Ｓ／ｍ３·ｄ时，Ｈ２Ｓ去除率达到１００％，当Ｃｉｎ≤５７０ｍｇ／ｍ３，Ｌ≤２４３０ｇＨ２Ｓ／ｍ３·ｄ时，Ｈ２Ｓ去除率高于９８％，出气中Ｈ２Ｓ浓度≤１０ｍｇ／ｍ３。     

含聚乙二醇废水超临界气化产H2特性的研究

利用连续流釜式超临界水反应器,以聚乙二醇(PEG)模拟废水为研究对象,研究PEG浓度、反应温度、停留时间以及KOH催化剂对含PEG废水的超临界气化产H2特性的影响.结果表明,气体产物主要成分为H2,CH4,CO和CO2,在500℃,压力25MPa,停留时间50s的条件下,TOC去除率、碳气化率和氢气化率分别达到98.56%,98.33%和141.82%;PEG浓度的升高会导致气化效率下降,反应温度的上升和停留时间的延长对气化效率有正影响.KOH催化剂的加入可以温和反应条件,提高气化效率,消除CO的产生并使气体产物中部分CO2以无机盐形式固定,从而提高了产物中有效组分H2的相对含量.在450℃,压力25MPa,停留时间30s,KOH浓度800mg·l-1时,TOC去除率和氢气化率分别为91.08%和186.06%,含PEG废水在超临界状态下可转化为富氢气体.     

木屑生物膜处理H2S气体研究

采用木屑为载体固定微生物处理含H2S废气．微生物经活性污泥驯化得到．结果表明：木屑为载体固定微生物小需要长时间的挂膜时间．生物滤池启动后的48h内进气浓度迅速提高到641mg／m^3，H2S的去除率达到了100％．实验测定了不同容积负荷下H2S的处理率，当容积负荷为360g(H2S)／(m^3d)时，H2S气体的去除率可以稳定在97．4％以上．最后采用Michaelis-Menten关系式对H2S的去除速率进行了宏观动力学分析，计算得出半饱和因子Ks为242．75mg／m^3，最大表观去除率Vm为833．33g(H2S)／(m^3d)．图5表2参8