光合细菌光合产氢机理研究进展[综述]

７０年代以来,随着全球性的能源危机和温室效应的加剧,无污染、可再生的氢能的研究开发日受重视．物制氢技术是氢能开发研究的一项重要内容．至今已知的具产氢活性的微生物有“光合细菌”（ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａ,ＰＳＢ）、藻类（ａｌｇａｅ）和非光合细菌（ｎｏｎｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃｂａｃｔｅｒｉａ）［１］．由于ＰＳＢ光合产氢的速度要比藻类快,能量利用率比非光合细菌高,且能将产氢与光能利用、有机物的去除有机地耦合在一起,因而得到了众多研究者的关注．本文就ＰＳＢ的产氢的机理及影响产…     

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     

固定CO2氢细菌的筛选及其培养条件优化

从土壤中分离筛选到一株高效固定CO2 的氢氧化细菌—专性化能自养菌BHA 15 ,在最佳培养条件下(培养基 ρ/gL-1:NH4 Cl 4.0 ,Na2 HPO4 ·12H2 O 0 .75 ,KH2 PO4 0 .5 ,MgSO4 ·7H2 O 0 .3;V(H2 )∶V(O2 )∶V(CO2 ) =3 .5∶1∶1;pH =7;最适生长温度θ =30℃ ) ,密闭摇瓶中恒温 (30℃ )培养 40h后 ,菌体浓度 ρ(DW)达 1.6mg/mL ,菌体蛋白含量 71.8% .图 7表 2参 12     

超临界水中Ni/ZrO2催化气化聚乙烯醇水溶液的产氢特性

以追求产氢及降解有机污染物作为协同目标,利用一套连续式超临界水气化装置,在设定压力24MPa,反应温度400-500℃,反应停留时间20-120 s条件下,以Ni/ZrO2为催化剂考察了聚乙烯醇(PVA)水溶液的超临界水气化产氢特性.实验结果显示,催化剂Ni/ZrO2能有效促进PVA水溶液的分解产生富氢气体,气体产物中氢气的含量最高可达81.40%.过程探索发现:反应温度的升高能提高PVA气化效率,但气体产物中H2的含量随反应温度的升高有所下降;随着反应温度的升高,PVA分解趋于彻底,在压力24MPa、温度500℃、停留时间120 s的条件下,TOC去除率、有机碳气化率和氢气化率分别达到71.46%,67.97%和157.24%;停留时间的变化对气体产物含量没有明显的影响,但延长停留时间能提高PVA的气化效率;PVA气化反应中间产物主要为链状烷烃、环烷烃、芳香烃及小分子酸,根据中间产物出现的顺序推测PVA的降解为由C-C键断裂形成小分子物质,这些小分子物质一部分转化为H2,CO,CH4和CO2,一部分形成难降解的芳香族化合物.     

水华鱼腥藻(Anabaena aquae)不同生长阶段的产嗅特征和藻源有机物特性

水华鱼腥藻(Anabaena aquae)是一种水体中常见的优势蓝藻,为水中嗅味的重要来源,且生长过程中释放的藻源有机物(AOM)对于水质有较大的影响。研究水华鱼腥藻不同生长阶段的产嗅特征和AOM特性对于藻污染控制有重要意义。建立水华鱼腥藻生长曲线,提取不同生长阶段的胞内与胞外有机物,通过气质联用分析、三维荧光扫描和液相-有机碳测试(liquid chromatography coupled with organic carbon detection, LC-OCD)等表征手段,对水华鱼腥藻生长过程中的胞内外嗅味物质和有机物的变化情况进行多维度解析。结果表明,本实验培养条件下水华鱼腥藻所产的嗅味物质主要是β-紫罗兰酮和β-环柠檬醛,主要存在于胞内有机物,平均浓度为2.90μg·L^-1和1.53μg·L^-1。其产嗅能力随着藻细胞的生长而减弱。AOM呈现出低分子亲水性的特征。三维荧光分析结果表明,胞外有机物主要含有类腐殖质物质和溶解性微生物代谢产物,胞内有机物内主要含有溶解性微生物代谢物质、络氨酸和色氨酸。生长过程中胞内有机物和嗅味物质随藻细胞的...     

镉对南美蟛蜞菊光合特性的影响

镉(Cd)积累是造成土壤重金属污染的重要因素之一,它是一种对植物生理代谢过程产生诸多影响的环境胁迫因子,光合作用的变化可以直接反映植物对Cd胁迫的适应特性.通过对外来植物南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata (L.) Hitchc.)生长过程不同程度的Cd胁迫处理,利用光合气体交换与叶绿素荧光技术,初步观测盆栽土壤中不同质量分数的Cd对南美蟛蜞菊叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、叶绿素质量分数与荧光特征等光合特性的影响.结果显示:①当土壤中Cd质量分数达到5 mg·kg-1时,叶片净光合速率Pn明显降低,但蒸腾速率Tr和气孔导度gs降幅较小,水分利用率WUE则没有表现出明显差异;②随着土壤中Cd的增加,叶绿素a质量分数与叶绿素a/b降低,但叶绿素b变化不明显;③ Cd质量分数达到2 mg·kg-1时,初始荧光Fo与光化效率Fv/Fm变化明显,光系统Ⅱ电子传递速率ETR和量子效率ΦPSⅡ从Cd质量分数为0.5 mg·kg-1起有明显变化.由此看出,Cd对叶绿素有一定程度的破坏作用,其中光反应中心对Cd胁迫尤为敏感,叶片光合速率和光能转化效率的下降与此密切相关.     

锌在不同磷源条件下对铜绿微囊藻生长与产毒的影响

针对磷和微量元素对藻类生长的共同作用,研究不同磷源条件下锌对藻细胞生长与产毒的影响。实验选用铜绿微囊藻为藻种,分别以无机磷磷酸氢二钾(K_2HPO_4)、小分子有机磷甘油磷酸钠(NaGly)和大分子有机磷卵磷脂(LEC)为磷源,研究不同锌(Zn~(2+))含量对藻细胞的藻密度、碱性磷酸酶活性(alkaline phosphatase activity,APA)以及胞内藻毒素(MC-LR)的影响。研究发现:以NaGly为磷源时微量元素锌对藻细胞生长的促进效果显著,而以K_2HPO_4或LEC为磷源时,锌含量的变化对藻细胞生长无显著影响。APA不仅与磷源有关而且与锌含量相关,以LEC为磷源时的APA显著高于以K_2HPO_4或NaGly为磷源时的APA,且锌含量越低APA越低,以K_2HPO_4为磷源时锌含量越低APA越高,而锌对以NaGly为磷源时的APA几乎没有影响。磷源与微量元素锌对藻细胞的产毒均产生影响,NaGly有利于藻毒素的产生; LEC不利于藻细胞的产毒,但锌含量越低藻细胞的产毒量越多。综上所述,磷源与微量元素锌共同作用对藻细胞的生长与产毒产生影响,小分子有机磷NaGly与锌的效果显著。     

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.     

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.     

生物制氢最新研究进展与发展趋势

氢能具有清洁、高效、可再生的特点,是一种最具发展潜力的化石燃料替代能源.与传统的热化学和电化学制氢技术相比,生物制氢具有低能耗、少污染等优势.近年来,生物制氢技术在发酵菌株筛选、产氢机制、制氢工艺等方面取得了较大进展.暗发酵和光发酵结合制氢技术是一种新技术,具有较高的氢气产量.以厌氧细菌和光合细菌为发酵菌种,以富含碳水化合物的工农业废弃物为原料,进行暗发酵和光发酵结合制氢,具有广阔发展前途前景.本文综述了国内外生物制氢技术研究进展,展望了未来发展趋势.     

不同填料对人工湿地模拟柱中指示菌的去除

为研究不同填料对指示菌的去除效果,选取沸石、无烟煤、页岩、蛭石、陶瓷滤料、砾石、钢渣、生物陶粒8种填料,进行垂直流人工湿地模拟柱净化污水试验。结果表明,8种填料中对3种指示菌(异养细菌、大肠菌群和粪链球菌)去除率较高的为钢渣(99.9%)和无烟煤(95.9%),推测主要是因为其出水分别呈碱性和酸性造成。除钢渣和无烟煤外,去除率较高的为沸石和蛭石,去除率较低的为陶瓷滤料和生物陶粒。相关分析结果表明6种填料(不包括钢渣和无烟煤)对指示菌去除率与填料的渗透系数间存在负相关关系,推测它们主要是通过过滤吸附的机制去除指示菌。     

毛发载体生物膜法处理味精离交废水

利用经特定脱脂处理的毛发作载体，经定向培菌挂膜后，对高浓度ＣＯＤ和高硫酸根含量的味精度交废水进行小试和中试研究，表明，在一定供气量和温度条件下，废水ＣＯＤ总去除率可稳定在９６％以上，在供氧不足的兼性条件下或温度较低时，仍有较高去除效果，其对ＳＯ４＾２－的总去除率可达９８％以上，２ｍ＾３／ｈ的中试经历了三个月实际运行，运行结果表明该工艺已具有生产建立生产性装置的技术条件。     

不同形态的肥料对菜心吸收镉的影响

本试验以盆栽方式，设置施不同形态的肥料共10个处理，以菜心为供试作物．测定土壤pH值、菜心产量、菜心植株的含镉量．试验结果表明：（1）10个处理对菜心的产量无显著影响；（2）土壤的pH值与植物的吸镉量呈负相关；土壤的pH值与所施肥料的形态有关，硝态氮肥可以减少植物的吸镉量，铵态氮肥也有一定的效果，硫酸铵则增加植物的吸镉量；磷肥、钾肥效果不显著，不同形态肥料之间的差异未达到显著水平；（3）有机复合肥对减少植物的吸镉量有一定的作用．     

Effect of pH on Pb biouptake by the freshwater alga<Emphasis Type="Italic"> Chlorella kesslerii</Emphasis>

The effect of pH on Pb bioaccumulation by Chlorella kesslerii was studied. Both Pb uptake fluxes and Pb bound to membrane transport sites increased with an increase in pH from 4.0–5.0, were relatively stable in the pH interval 5.0–6.5, and increased again at pH 7.0 and 8.0. Protons affected Pb adsorption to the algal surface by competing directly for surface sites, by modifying the overall algal surface charge and by modifying the chemical speciation of Pb in solution. These results indicate a failure of the free-ion activity or biotic ligand models above pH 6.5, possibly due to the bioaccumulation of hydroxo or carbonato Pb complexes.