两种电子供体对光合藻类微生物燃料电池产电性能及小球藻生长的影响

通过构建光合藻微生物燃料电池(PAMFC),研究了分别以乙酸钠或葡萄糖作为唯一电子供体时,对PAMFC的产电性能及其中小球藻生长的影响。结果表明,在外电阻为1 000 Ω时,以乙酸钠为电子供体的PAMFC最大输出电压是285 mV、最大输出功率为3.42 mW/m2;以葡萄糖为电子供体的PAMFC最大输出电压是247 mV、最大输出功率为2.68 mW/m2。同时,分别以乙酸钠或葡萄糖为电子供体的PAMFC中小球藻生长所达到的生物量分别是1.8 g/L和1.26 g/L,而对照组中的小球藻生物量仅为0.83 g/L。简单电子供体的电池性能优于复杂电子供体,同时更能促进PAMFC中阴极光合藻生长,使电池阴极得以固定更多阳极所排放的二氧化碳。     

藻菌共培养对小球藻生长及苯酚降解的影响

工业苯酚废水无序排放会对环境造成极大危害,构建既能去除苯酚又能积累微藻生物质的藻菌组合对实现苯酚废水净化及其资源化利用具有重要意义。首先,研究了小球藻对苯酚的耐受性和降解性能;然后,构建了其与简单芽胞杆菌Bacillus simplex的共培养体系;最后,测试了藻菌比、藻菌接种浓度和苯酚浓度等对小球藻生长及苯酚降解的影响。结果表明:小球藻能耐受400 mg·L~(-1)的苯酚,但其对100～600 mg·L~(-1)苯酚的降解率仅为1.21%～11.66%;对于藻菌共培养体系,在固定小球藻接种浓度为0.2 g·L~(-1)、藻菌比为1∶4～4∶1条件下,3～5 d完全降解了400 mg·L~(-1)的苯酚,小球藻叶绿素(a+b)含量较单藻组增加了0.14～2.21倍,且随着藻菌比降低,苯酚降解效率及小球藻生物量逐步提高;在固定藻菌比为1∶1、小球藻初始接种浓度为0.05～0.4 g·L~(-1)条件下,4～5 d完全降解400 mg·L~(-1)苯酚,且在藻接种浓度为0.2 g·L~(-1)条件下,小球藻具有最高的比生长速率;在藻菌接种浓度0.2 g·L~(-1)、藻菌比1∶1条件下,6 d内完全降解500 mg·L~(-1)的苯酚,且在各苯酚浓度(200～600 mg·L~(-1))下,小球藻叶绿素(a+b)含量较初始接种值增加了1.54～4.71倍。与简单芽胞杆菌共培养可以促进小球藻生长并提高其苯酚降解能力,在苯酚废水净化及资源化利用领域展现了一定的应用潜力。     

小球藻吸附重金属离子的试验研究

分析了影响小球藻吸附Cu2 ,Cd2 和Zn2 三种重金属离子的主要因素 ,并对不同金属离子之间的吸附抑制开展了初步试验研究 .结果显示 ,小球藻吸附重金属离子的速度快 ,吸附容量大 ,适宜的pH值在 3 0— 5 0之间 ,其吸附等温线与Freundlich方程拟合良好 .另外 ,小球藻对Cd2 的吸附性能明显高于其它离子 .由于电子云分布和轨道杂化等结构因素 ,三种金属离子在小球藻上的吸附选择顺序为 :Cu2 >Cd2 >Zn2 .     

普通小球藻引发水中苯胺光降解的研究

研究了普通小球藻引发水中苯胺的光降解 ,结果表明 :在 2 5 0W高压汞灯 (λ≥365nm)的照射下 ,藻浓度为 2 0× 1 0 1 0 个·1 - 1 时 ,苯胺的光降解率可达 37% ;苯胺浓度为0 0 0 4— 0 0 2mmol·l- 1 范围内 ,苯胺的光降解速率与初始浓度的降低成反比 ,反应是假一级 .另外 ,还研究了光强、藻悬浮液浓度和苯胺初始浓度等对反应体系的影响     

小球藻-菌剂联合处理氨氮废水的实验研究

针对小球藻-菌剂体系,分析了光强、菌藻比和初始氨氮浓度对去除氨氮效果的影响,通过响应面分析优化了参数,探讨了氨氮去除途径和藻菌共生机理。结果表明：在光照强度为4 000 lux、菌藻比为3∶1、初始氨氮浓度为50 mg·L^-1的条件下,氨氮去除率达到最高值(94.92%);氨氮去除效果影响因素的主次关系为光照强度>初始氨氮浓度>菌藻比;在光强为4 700 lux、菌藻比为3∶1、初始氨氮浓度为56 mg·L^-1的最佳参数条件下,氨氮去除率实测值与与预测值分别为87.96%和87.31%;当氨氮浓度较低时,微藻和细菌在该体系中对氨氮去除的贡献率分别为75.86%和17.50%;细菌保持了体系pH的平衡,EPS作为藻菌互利共生的关键介质维持着体系的良性循环;与微藻互利共生的关键菌属可以在体系中保持相对稳定。     

Cd（Ⅱ）对小球藻生长抑制和恢复研究

重金属与小球藻相互作用的研究是认识和评估利用小球藻治理重金属污染有效性及生态风险的重要依据。该文通过序批式实验考察小球藻对重金属Cd的吸附行为,同时探究Cd胁迫对小球藻生长规律的影响。首先,实验结果表明小球藻对重金属的吸附是一个快速完成的过程,但随着Cd（Ⅱ）浓度的增大,其吸附平衡时间越长;其次,随着Cd（Ⅱ）浓度增大,对小球藻生长的抑制呈现逐渐增大的趋势,5 mg/L Cd（Ⅱ）胁迫下,小球藻对数期的5 d平均增长率相比对照减少了78.23%;再次,洗去胞外重金属后,小球藻处理组的生长速率均有恢复,5 mg/L Cd（Ⅱ）恢复期的5 d平均增长率相比对照增加了190%;最后通过透射电镜观察小球藻亚细胞结构发现经过5 d的恢复期有部分细胞器得到了恢复。     

光质对小球藻(Chlorella sorokiniana)生长和代谢机制的调控

为研究光质对小球藻(Chlorella sorokiniana)生长和代谢机制的影响,分析了不同光质下C. sorokiniana的生长情况,利用Illumina平台进行转录组测序.结果表明:红､蓝光是C. sorokiniana生长的有效光质,红､蓝光培养7d后藻细胞密度分别比白光对照组的高52.96%和61.11%.C. sorokiniana在不同光质下具有独特的生理特性,蓝光组Chl a､Chl b和Car最高,分别为(17.84±0.26), (8.39±0.19), (6.04±0.08) mg/L;红光培养7d后微藻的碳水化合物和脂质含量最高,分别达到了(115.60±1.81)μg/mg和(18.64±0.54)%.通过转录组测序分析,不同光质下C. sorokiniana的基因表达存在差异,红光下碳酸酐酶､乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合成酶的基因表达量较高,差异表达的基因大部分参与了脂肪酸合成和碳固定过程;蓝光下RubisCO酶的基因表达量最高且光合系统中富集的差异基因均上调表达,光合速率和碳固定速率最快;绿光下微藻大部分的基因表达量较低,新陈代谢潜能较差;白光下C. sorokiniana的TCA循环活跃,不利于储存碳水化合物和脂质.     

RO浓水-废水联合培养小球藻的实验研究

为了实现微藻培养基的低成本化和废水资源化利用多重目的的耦合,对反渗透浓缩液(RO浓水)作为培养基培养小球藻(Chlorella sp.)的可行性及其影响因素进行了探讨。实验取一级、二级处理出水和消化反应上清液及3种废水与RO浓水混合液制成6种培养基培养小球藻,探究最佳培养基;在此基础上探究浓度与温度对小球藻生长的影响。结果表明,培养15 d后,3种添加了RO浓水的培养基比3种纯废水培养基更有利于小球藻的生长,其中消化反应上清液-RO浓水混合液是最佳培养基;浓水浓度0%~90%的该混合液中小球藻生物量增加315%~780%,且小球藻的生物量表现为随RO浓水浓度的增大先增加后减小的变化趋势,30%是小球藻最佳培养浓度;在10、20和30℃下,浓度0%~90%的培养基中小球藻生物量增加了140%~570%,各浓度中的小球藻均在20℃下生长最好。     

改性壳聚糖-凹凸棒石复合絮凝剂絮凝采收小球藻

用3-氯-2-羟丙基氯化铵(CTA)季铵化改性壳聚糖(CTS),制备了季铵化改性壳聚糖(CTS-CTA);将壳聚糖(CTS)、阳离子淀粉(CS)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)进行三元接枝共聚,制备了三元接枝改性壳聚糖(CTS-DMDAAC-CS)。并且比较了壳聚糖(CTS)、季铵化改性壳聚糖(CTS-CTA)、三元接枝改性壳聚糖(CTS-DMDAAC-CS)对小球藻的絮凝效果,选择三元接枝改性壳聚糖与凹凸棒石进行复配,确定了最佳絮凝条件为:pH=8,絮凝剂与凹凸棒石的比例为1:14,沉降时间为20 min,絮凝剂投加量为0.4 g。在该条件下进行了重复实验,得出小球藻的絮凝率为98.8 %,并且絮体紧密、沉降速度快,不需要再次分离,具有很好的应用前景。     

含17β-雌二醇饮用水氯化消毒前后水质生物毒性的变化

选择饮用水中经常暴露的17β-雌二醇（E2）为研究对象,考察了含有E2饮用水在氯化消毒前后的水质生物毒性变化规律。小球藻急性毒性实验结果表明,不同浓度E2（0、2、4、8、16 mg·L-1）单独暴露条件下,其对小球藻的生长抑制率呈现出较为明显的剂量-效应关系,即随着E2暴露浓度的升高,对小球藻的生长抑制率有所增加;在较高氯投量下（E2与氯摩尔浓度比值为1：2和1：5）,氯化消毒后水样对小球藻的生长抑制率均高于氯化消毒前,而在低氯投量下（E2与氯摩尔浓度比值为4：1和1：1）,水样对小球藻的生长抑制率均低于氯化消毒前,表明低氯投量可降低E2产生的水质急性毒性风险。小球藻酶活性实验结果表明,无论是SOD活力、CAT活力,还是MDA含量,并没有出现因受E2暴露和氯氧化胁迫而产生显著上升的趋势,表明E2单独暴露或E2经氯化消毒后并不会对小球藻的酶活性产生显著影响。