营养条件对污水中小球藻生长及产能效应的影响

以过滤的富营养化的鱼塘废水为培养液,添加外源的碳、氮、磷元素,考察污水中不同的外源无机碳浓度、总氮浓度、总磷浓度对小球藻(Chlorella vulgaris)的生长、油脂含量和烃类含量的影响。在25℃、光照强度为4 500 Lux、光暗比为12L:12D的条件下培养10 d。单因子方差分析和多重比较结果表明:(1)以Na2CO3做碳源,小球藻生物量和烃类含量在外源无机碳浓度为6 mg/L时最高,油脂含量在外源无机碳浓度为12 mg/L最高。(2)以KNO3做氮源,小球藻生物量在总氮浓度为25 mg/L时最高,油脂含量在总氮浓度为15 mg/L时最高,烃含量在总氮浓度为20 mg/L时最高。(3)以KH2PO4做磷源,小球藻生物量和烃类含量在总磷浓度为2 mg/L时最高,油脂含量在总磷浓度为1.5 mg/L时最高。     

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.     

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.     

沼液养殖小球藻最适通气量的研究

处理污水已成为微藻应用的一个重要研究方向。小球藻经驯化后可在沼液中良好生长。适当通气有益于小球藻在沼液中的生长,实现深度净化。通过比较不同通气条件下,小球藻在沼液中的生长情况以及对沼液的净化效果,得到最佳通气条件。研究发现小球藻在通气量为1.5 L/min时生长最好,10 d后生物量干质量可达4.3751 g/L,对COD、NH+4-N和TP的去除效果也最好,COD、NH+4-N和TP降到84.62,26.73,7.68 mg/L,去除率分别达到94.49%、91.28%、85.43%,达到畜禽养殖业污染物排放标准。     

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.     

小球藻高效去除污水中吡虫啉和营养盐的研究

近年来,随着现代工农业的迅速发展,污水排放量不断增加,造成了巨大的环境压力,并对人与其他生物的健康产生了威胁。微藻不仅能够去除污水中氮、磷等营养盐,对新兴有机污染物也同样具有良好的去除效果。该文从污水中分离得到小球藻,探求其在污水环境中去除吡虫啉（20 mg/L、60 mg/L）以及营养盐的效果。结果表明：（1）经过35 d培养,该体系对20 mg/L浓度处理组和60 mg/L浓度处理组中吡虫啉去除率分别达到56.89%和50.99%;(2)污水中总氮去除率约为65%,总磷去除率可达到90%;(3)丙二醛含量变化表明藻细胞很可能受到一定胁迫,但超氧化物歧化酶活性和类胡萝卜素含量变化表明藻细胞启动了保护机制。研究结果表明,分离的小球藻对污水中去除吡虫啉和营养盐的效果较好,且对吡虫啉具有良好抗性。     

缺镁胁迫对普通小球藻光合生理及油脂积累的影响

小球藻是一种重要的生物资源,它在生产微藻燃料、提取生物活性物质以及水环境修复等方面具有广阔的应用,因此研究小球藻的生理生化特性具有重要的意义.镁离子在微藻的生长过程中起到了很重要的作用,不仅是叶绿素结构的中心原子,还是一些代谢途径中关键酶的辅因子.采用批次培养的方法,在对普通小球藻(Chlorella vulgaris)光合自养培养过程中,研究了在缺镁胁迫条件下的普通小球藻的光合生理及油脂积累的变化.结果表明,在缺镁胁迫条件下,普通小球藻的生物量、蛋白含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量分别降低了20%、43.96%、27.52%、28.07%,而总油脂含量增加了19.60%;普通小球藻的最大光能转化效率Fv/Fm降低了22.54%,而非光化学淬灭qN显著高于正常培养条件.本研究结果表明缺镁胁迫抑制了普通小球藻中叶绿素的合成,从而影响了光合作用的进行,导致普通小球藻生长受到抑制、蛋白质合成受阻,从而使其碳同化进入油脂的合成代谢,增加了普通小球藻油脂含量.     

更新率对小球藻生长与油脂积累的影响

文章采用柱状光反应器培养小球藻Chlorella sp. HQ,确定了最优光反应器操作条件,探究了半连续培养更新率对小球藻生长及油脂积累的影响。结果表明高初始接种密度、低曝气速率、培养基灭菌更有利于小球藻的生长,用于半连续培养的最佳操作条件为初始接种密度2×10~6个/mL,曝气速率1 L/min,培养基不调pH且经过灭菌。采用半连续培养模式,不同更新率下小球藻获得最大生长率时的最佳更新率为30%;从更新率与油脂含量、TAGs浓度的拟合曲线得出获得最大油脂积累量的最佳更新率为21%。可见调节更新率可获得高微藻生物量及高油脂产量,研究结果为利用小球藻大规模生产生物质转化生物柴油提供了数据基础。     

15株微藻对猪场养殖污水中氮磷的净化及其细胞营养分析

在实验室条件下调查了15株淡水微藻在猪场养殖污水中的生长性能、细胞组成及各微藻对污水中氮磷的去除效果.结果表明:15株微藻均可有效降低猪场养殖污水中的氮磷含量,但不同藻株对污水中不同形态氮的去除效果差异明显.多棘栅藻(Scenedesmus spinosus)SHOUF7、多棘栅藻(S.spinosus)SHOU-F8和四尾栅藻(S.quadricanda)SHOU-F35去除总氮效果最佳.多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8和斜生栅藻(S.obliquus)SHOU-F21去除硝态氮效果最好,最大去除率可达到100%.椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)SHOU-F3、单生卵囊藻(Oocystis solitaria)SHOU-F5和四球藻(Tetrachlorella alternans)SHOU-F24去除氨态氮效果最好,最大去除率为97.82%.各株微藻对污水中总磷的去除率均很高,可达91.00%以上.利用猪场养殖污水培养的各株微藻细胞蛋白含量及脂肪酸组成差异显著,蛋白含量最高的为椭圆小球藻(Ch.ellipsoidea)SHOU-F3(43.90%),含量最低的为多棘栅藻SHOU-F8(23.87%);16∶0和18∶3n3在各株微藻中含量均较丰富.多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8、淡水小球藻(Chlorella sp.)SHOU-F19和针形纤维藻(A.acicularis)SHOU-F120的脂肪酸甲酯的理论烷基值超过47.因此,多棘栅藻SHOU-F7、多棘栅藻SHOU-F8和四尾栅藻SHOU-F35是净化猪场养殖污水的优良藻株,其中,多棘栅藻SHOU-F8是猪场养殖污水净化耦合微藻生物柴油生产的合适藻株.     

耐高浓度沼液产油小球藻的分离鉴定与特征分析

本研究从长期在空气中放置的沼液中分离得到1株可以耐受高浓度沼液的藻株,经形态和分子生物学方法鉴定为小球藻属的一种,命名为Chlorella sp.BWY-1.本研究所用的沼液来自于以固液分离后的猪场废水为发酵原料的沼气工程.与普通小球藻Chlorella regularis(FACHB-729)的对比研究表明,Chlorella sp.BWY-1在BG11和不同浓度的沼液中都有相对较强的生长速率、生物量积累能力和氮磷等污染物去除能力.Chlorella sp.BWY-1在BG11中有最高的生长速率和生物量生产力(324.40 mg·L-1,以dw计),但是其含油量和油脂生产力随着沼液浓度的增加而增加.在未稀释的沼液中Chlorella sp.BWY-1的含油量可达44.43%,油脂生产力达108.70 mg·L-1.分析结果表明该藻株在养殖废水处理和生物能源方面具有一定的应用潜力,可以结合固液分离、厌氧发酵等其他技术用于养殖场废水的处理和生物柴油的制取.     

生物膜贴壁培养小球藻净化猪粪沼液废水的效果

微藻处理猪粪沼液废水是一项污水资源化生物技术.本文以小球藻为研究对象,通过贴壁培养方式,对稀释不同倍数的猪粪沼液废水进行净化处理同时提取藻细胞油脂,旨在探究小球藻贴壁培养处理猪粪沼液废水的效果,分析小球藻耐受猪粪沼液废水的氨氮浓度.将猪粪沼液废水分别稀释1倍(原水)、2倍、5倍、10倍制成培养基.测定贴壁培养小球藻对各处理组猪粪沼液废水中COD、氨氮、总氮、总磷的去除效率及对重金属铜、锌、铁的富集效果,同时探究小球藻的油脂合成情况.结果表明,当猪粪沼液废水稀释5倍时,贴壁小球藻对COD、氨氮、总氮、总磷的净化效果最佳,其去除效率分别为:86.8%、94.1%、85.2%、84.3%;油脂含量高达32.7%;对重金属铜、锌、铁的去除效率分别为:72.9%、70.0%、73.0%;培养一个周期结束时生物产率达到4.21 g·(m~2·d)~(-1).该研究将微藻与难处理的猪粪沼液废水深度净化进行了有效的结合,为实现藻类生物燃料工艺生产及降低废水处理成本提供理论基础.     

商品氯氰菊酯农药对蛋白核小球藻的毒性效应研究

研究了氯氰菊酯对蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)生长、细胞内含物(可溶性蛋白、可溶性糖)及抗氧化酶类(超氧化物歧化酶,SOD)、膜脂氧化产物(丙二醛,MDA)的影响.结果表明,在氯氰菊酯暴露下,藻细胞的生长受到不同程度的抑制,且抑制程度随氯氰菊酯浓度的增大而增大,氯氰菊酯对蛋白核小球藻生长的72h半效应浓度(EC50)为4.89mg·L-1.藻细胞所有生理生化指标对氯氰菊酯响应迅速,在暴露初期较为敏感,24h后趋于平稳.其中,可溶性糖和可溶性蛋白含量上升,中等浓度组(3.2,5.6mg·L-1)上升趋势最为显著.SOD活性则呈现出低浓度(1.0,1.8mg·L-1)促进、高浓度(>3.2mg·L-1)抑制效应.氯氰菊酯可使藻体内丙二醛(MDA)含量升高,氯氰菊酯浓度越高,藻体内MDA含量越高.研究结果表明,对藻细胞SOD活性的抑制及膜脂过氧化可能是氯氰菊酯对蛋白核小球藻产生毒害作用的重要原因.     

不同氨氮浓度对4株常见藻株生长及酶活性的影响

高氨氮问题是影响微藻处理养猪沼液的难点.本文以筛选获得的衣藻、葡萄藻、紫球藻和栅藻为研究对象,液体培养下模拟现实沼液废水,分别于培养基中设置50、500和2 000 mg·L~(-1)的氨氮浓度,探究不同氨氮浓度对微藻生长及藻细胞酶活性的影响.结果表明,不同氨氮浓度下,衣藻和栅藻的生长受到不同程度的抑制,生物量和生物产率均低于正常培养基;50 mg·L~(-1)氨氮下紫球藻的生物量和生物产率分别为1. 78 g·L~(-1)和0. 16 g·(L·d)~(-1),高于KOCK培养基; 500 mg·L~(-1)氨氮中葡萄藻的生物量和生物产率分别为1. 95 g·L~(-1)和0. 18 g·(L·d)~(-1),高于BG11培养基.各藻种的SOD、POD和CAT均表现为随着氨氮浓度的升高,活性最终呈下降的趋势,丙二醛(MDA)亦然.本研究期望为微藻处理高浓度氨氮沼液提供理论基础.     

毒性有机物BPA与普通小球藻的相互影响特性研究

考察了不同浓度双酚A(BPA)对普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长特性的影响,以及普通小球藻生长过程对BPA的去除效能.研究表明,低浓度BPA(0~20 mg·L-1)对普通小球藻生长具有促进作用,而高浓度BPA(20~50 mg·L-1)对普通小球藻生长具有抑制作用,且抑制效应与BPA浓度呈正相关关系.低剂量BPA(<20 mg·L-1)对叶绿素含量并无明显的影响,高剂量BPA(>20 mg·L-1)造成叶绿素含量降低.在BPA初始浓度2~50 mg·L-1的范围内,普通小球藻对其都有一定的去除效能,单位普通小球藻对BPA去除速率与其初始浓度呈正相关关系.BPA投加量为50 mg·L-1时,BPA去除速率最大,且最大速率出现于延滞期与对数期之间.     

一种高效微生物絮凝剂产生菌的筛选及培养基优化

从某自来水处理厂的活性污泥中筛选得到了一株稳定高效的微生物絮凝剂产生菌MBF-33,所产絮凝剂对高岭土悬浮液体系有较好的絮凝作用.通过培养基优化,对高岭土的絮凝率从81.3%提高到95%.实验结果表明:(1)适宜的单一碳源为25 g·L-1葡萄糖;(2)复合碳源效果优于单一碳源,适宜的复合碳源为蔗糖5 g·L-1,葡萄糖20 g·L-1;(3)无机氮不利于该菌生长,适宜的氮源为单一有机氮,为1.5 g·L-1蛋白胨;(4)0.2 g·L-1的MgSO4有利于菌生长,但不利于絮凝剂产生.     

模拟自然水体中藻-溞-草间的相互作用研究

为了解氮磷浓度对生物操纵效果及同时恢复水生植被的影响,以小球藻、大型溞和金鱼藻分别作为浮游植物、浮游动物和大型沉水植物的代表,模拟自然条件研究了不同氮磷浓度对三者生长和相互作用的影响.结果表明:金鱼藻和小球藻共培养时,在氮浓度介于2.92～12.60mg·L-1、磷浓度介于0.06 ～0.85 mg·L-1,金鱼藻增长不明显,甚至出现负增长;而小球藻的增长率则远高于金鱼藻.小球藻和大型溞共培养时,氮、磷浓度分别为1.26～ 10.53 mg·L-1和0.04～1.16 mg·L-1时均占据优势,对小球藻的抑制效果显著,抑藻及氮磷去除效果明显好于金鱼藻和小球藻共培养,而且磷的去除效果优于氮.三者共培养时,在氮浓度介于3.15 ～23.92 mg·L-1、磷浓度介于0.07 ～0.64 mg·L-1时,大型溞与金鱼藻的增长率都较高,而小球藻则维持在较低的增长水平,水质改善效果较好;当氮、磷浓度分别升至25.95 mg·L-1和1.18 mg·L-1时,大型潘和金鱼藻的增长率均下降,水质变差.大型溞和金鱼藻的联合控藻效果好于其单一的控制效果,该效果明显受到氮磷浓度的影响.     

利用卷枝毛霉成球特性高效收获微藻

利用卷枝毛霉孢子悬液与小球藻共培养,用过滤含藻菌球的方式来收获微藻.以人工配水为培养基,收获效率为指标,通过单因子试验和正交试验得到最佳收获条件为:pH=6.0,葡萄糖质量浓度为1.25 g·L~(-1),菌藻比为1∶250,收获效率为91.08%.对培养前后培养液中多糖质量浓度进行测定,发现小球藻在培养48 h后多糖质量浓度较培养前增加了约0.047g·L~(-1),而菌藻共培养后的混合液中多糖质量浓度为0.019 g·L~(-1).由此可知在菌藻共培养过程中,小球藻会向外分泌某些水溶性多糖物质供卷枝毛霉利用,二者有一定的共生作用.对小球藻和卷枝毛霉细胞表面Zeta电位进行测量发现,小球藻细胞表面的Zeta电位值随着藻液pH值变化波动不大;而卷枝毛霉细胞表面的Zeta电位值,随着pH值的变小,电位值可由原先最低的-37.7 m V升至-9.87 m V.由此推定菌藻相互吸附的主要机制为电中和吸附.     

黄连根茎浸提物对绿藻的毒理作用

黄连根茎和制剂具有抗菌等作用,广泛用于水产养殖,所造成水生态风险需要评估.试验设置总生物碱为0(CK),0.088(T1)、0.44(T2)和1.76 mg·L-1(T3)的黄连根茎浸提液(CRE)4种处理,研究了对斜生栅藻和蛋白核小球藻的毒理作用.结果表明,T1抑制绿藻生长,T2和T3使绿藻生长和繁殖停止;它们均显著降低绿藻叶绿素和蛋白质含量,说明CRE抑制光合作用和蛋白质合成是绿藻生长繁殖速率降低和死亡的直接原因.CRE使氢离子和胞内物质外流,导致藻液p H值显著降低和电导率提高.在T1和T2处理中,绿藻细胞SOD活性先升后降;在T3处理中,SOD活性显著降低.说明在CRE暴露初期,低中浓度的CRE诱导绿藻细胞产生抗性,随暴露时间增长或直接暴露在高浓度的CRE下,抗氧化酶系统被破坏.同样,随着CRE浓度增大,丙二醛含量增加,意味着绿藻细胞膜结构破坏,透性增加.CRE总体上对蛋白核小球藻的危害作用大于斜生栅藻.在水产养殖中,滥用黄连根茎或制剂,以及大规模集约化种植黄连对水体初级生产力具有潜在的生态风险.