2种光生物反应器在微藻培养中的性能比较

对自主研发的平板式光生物反应器和柱状气升式内环流光生物反应器的主要性能参数进行了测定,以纤细角毛藻为培养对象对两者性能进行了综合评价.结果表明:平板式光生物反应器具有高的液体循环速度和相对较小的光衰减程度,更有利于藻体细胞对光的吸收,纤细角毛藻的培养密度和生长速率分别达到6.98×108/mL和1.42/d,并且操作简单、容易放大,适合于微藻的规模化高密度培养;柱状气升式内环流光生物反应器培养效率相对较低,纤细角毛藻的培养密度和生长速率仅为1.52×108/mL和0.935/d,但其培养环境稳定、主要培养参数容易控制,可实现无菌化纯培养,在探索微藻生长动力学、优化微藻培养条件和转基因微藻的培养等方面具有优势.因此在微藻培养时应根据实际的应用目的不同选择适合的光生物反应器.     

藻菌共生体系的建立及其对造纸废水的处理效果

对棕鞭藻(Ochromonas sp.)培养体系中的共栖细菌进行分离纯化,拟通过藻菌共生体系的建立提高微藻生物量积累能力,并探究藻菌共生体系对造纸废水的处理效果.经16S rDNA基因测序比对,分离获得的5株微藻共栖细菌分别为Por-phyrobacter sp.、Hyphomonas sp.、Aquimonas sp.、Agrobacterium sp.和Hydrogenophaga sp..通过向微藻培养体系添加不同的共栖细菌以验证其对微藻生长效率的影响效果,结果表明,5株微藻共栖细菌中,Aquimonas sp.(水单胞菌)可显著促进棕鞭藻的生长,当藻菌比为1:3时,水单胞菌对微藻的促生效果最佳,共培养10 d后,体系中微藻干重达到最大值0.78 g/L.利用藻菌共生体系处理造纸废水8 d,废水中化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、总氮量(total nitrogen,TN)、总磷量(total phos-phorus,TP)、色度分别从154.13 mg/L、22.42 mg/L、4.90 mg/L、275降至37.5 mg/L、14.53 mg/L、0.48 mg/L、18,去除率分别为75.67％、35.19％、90.2％和93.45％;同时微藻干重可达1.073 g/L.藻菌共生体系对造纸废水深度处理的效果与芬顿法相当,可达到《制浆造纸工业水污染排放标准》(GB 3544—2008),同时可显著降低处理成本,具有良好的应用前景.     

F/M对活性污泥胞内贮存物及脱氮除磷性能的影响

为研究污泥负荷(F/M)和碳源类型对活性污泥胞内贮存物的形成、转化及反应器脱氮、除磷性能的影响，在碳源分别为乙酸钠、葡萄糖和模拟生活污水条件下通过间歇试验研究F/M分别为0.46g/(g·d)和0.36g/(g·d)(以单位质量污泥计)时，胞内贮存物聚羟基烷酸酯(PHA)和糖原的含量变化以及反应器系统的脱氮、除磷性能。试验结果表明:不同碳源反应器中胞内贮存物含量的变化以及系统的脱氮、除磷性能存在较大差异，以乙酸钠和模拟生活污水为碳源时，活性污泥胞内最高PHA质量比分别为90.5mg/g和47.3mg/g(以单位质量挥发性污泥计)，高于葡萄糖为碳源时的含量；F/M为0.46g/(g·d)时，胞内贮存物的含量高于F/M为0.36g/(g·d)时的含量，且系统的脱氮、除磷效果较好。     

六种微藻固定CO2实验研究

为筛选具有较高固碳率的微藻,以6种淡水微藻为研究对象,利用SE培养基,在光照强度4 000 lux、温度25℃、光照周期12∶12的实验条件下,进行为期7d的微藻固碳实验。结果表明:CO2对微藻生长有较大的影响,阿氏颤藻(Oscillatoria agardhii)、水网藻(Hydrodictyon reticulatum)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)生长情况较好,但小颤藻(Oscillatoria tenuis)生长受抑制;6种微藻固碳率有显著差异,其中斜生栅藻的固碳率最高,达到了76.00%,斜生栅藻CO2固定速率和生物量分别为0.225 g/(L.d)和0.837 g/L。     

菌-藻体系中无机碳源对小球衣藻生长和聚集的影响研究

为了提高微藻生长速率、实现低成本高效收集,文章以小球衣藻(Chlamydomonas microsphaera)为研究对象,探究无机碳源对菌-藻体系中微藻生长和聚集的影响。结果表明：无机碳源能够显著提高菌-藻体系中微藻生物量,当初始菌藻数量比为15∶1时,在低碳源(37.6 mg/L)水平下,经过6 d培养后微藻生物量可达1.255×10⁶个/mL,较纯藻培养体系增加30%;当碳源质量浓度升高至188.0 mg/L时,微藻数量较纯藻培养体系增加68%,可达1.681×10⁶个/mL;菌-藻体系也有助于微藻自聚集,随着无机碳源质量浓度增加,其聚集效果变得更明显,聚集率最高可达66%,远高于纯培养体系中的27%。研究结果可为微藻综合利用研究提供参考。     

平板式光生物反应器在饵料微藻培养中的应用

对自主研发的平板式光生物反应器的主要性能参数进行了测定,并以纤细角毛藻和等鞭金藻为培养对象对平板反应器培养微藻的条件进行研究.结果表明,光照和通气速率是影响微藻在反应器中生长的主要因素,一定范围内高光照强度和高通气速率有利于微藻细胞的生长.通过与开放式培养系统对照培养表明,平板反应器能够有效提高培养密度.纤细角毛藻在培养8 d后,仍然能够保持缓慢的增殖状态,细胞生长趋于稳定期,培养末期的细胞密度达到5.01×108个/mL,高于开放系统培养的1.81×107个/mL.该平板反应器具有操作简单、容易放大、价格低廉等优势,适用于工业化生产.     

长春南湖水生生态系统的初级生产（I）—浮游植物

1996年南湖浮游植物现存量(B)全年平均为3.549×107个/ L,高峰出现在8月(6.074×107个/L)和5月份(4.7917×107个/ L).浮游植物日毛产量(Pg)、日净产量(P)与日呼吸强度(R)全年平均分别为5.43g/(m2·d),2.83 g/(m2·d)和2.60 g/(m2·d),高峰都出现在夏季.浮游植物P/ R值和P/B值全年分别在0.93～2.04之间和0.38～1.10之间变动.浮游植物叶绿素a含量平均为43.0 μg/L,浮游植物初级生产力特点表明南湖属于典型的温带城市富营养型湖泊.     

固定烟道气温室气体的微藻的分离及培养特性测定

利用配置烟道气驯化含微藻的泥水混合试样,分离出对高浓度CO2条件有很强适应力的微藻ZY1,并对该藻的培养特性进行了测定·微藻ZY1属小球藻属·微藻ZY1在CO2的体积分数从10%到15%的范围内有较高生长力,在CO2的体积分数为10%时,生长最好·微藻ZY1对温度、气体流速、pH值等物理条件也有很宽的适应范围,在温度为25～30℃、流速为025～075L·min-1、pH4～6范围内,生长基本稳定·在培养条件为10%CO2、25℃、pH50时,微藻ZY1的增长率最高,CO2的固定率平均值为0397%·上述结果表...     

微藻生物质两段式暗发酵强化氢气和甲烷产量的实验研究

微藻生物质厌氧消化生产氢气和甲烷效率低下,研究了一种新型微藻处理工艺即两段式暗发酵提高氢气和甲烷产量。结果表明微藻生物质的最佳有机负荷为10 g/L,相应的氢气产量为18.6 mL/g(每克挥发性有机质产气量)。进一步研究表明蛋白酶预处理能进一步提高水解酸化相中氢气的产量至35.5 mL/g,反应pH最低为6.0。同时,蛋白酶预处理能够提高产甲烷相中甲烷产量;并且最大产量为251 mL/g,显著高于空白对照组。机理研究表明,两段式消化分别为水解酸化相和产甲烷相提供最佳环境。     

基于光生物反应器的能源微藻在工业废水治理方面的研究进展

全球能源危机愈发突出,生物质能源的开发能够有效地缓解当前的危机.能源藻作为新型生物质能源逐渐得到重视,而能源微藻的培养成本仍居高不下.综述了不同光生物反应器的能源藻培养效果,比较了不同能源微藻的生长效率,分析了以工业废水为营养基质实现低成本培养能源微藻的可能性,及利用能源微藻治理工业废水的研究进展,实现能源藻对工业废水的无害化处理,旨在为能源微藻的低成本培养、工业废水的高效处理提供参考,并提出了该领域今后的重点研究任务.     

田间管理措施及土壤侵蚀对农田温室气体通量的影响

针不同田间管理措施及土壤侵蚀对农田温室气体通量的影响, 应用反硝化分解模型(DNDC 模型), 选取中国科学院禹城综合试验站作为研究区域, 结合该区域的气象、土壤和田间管理措施等数据, 模拟在不同施氮量、施肥深度以及土壤侵蚀条件下的CO₂和N₂O气体通量。结果表明: DNDC模型对农田CO₂和N₂O气体通量的模拟效果较好; 施氮量从实际施氮量的0.5 倍升高到1.5 倍的过程中, N₂O排放通量从1.06 mg/(m²·d)线性地增加至2.88 mg/(m²·d), C的净固定量亦从1.38 g/(m²·d)逐渐增加至2.07 g/(m²·d), 但增加趋势逐渐变缓; 在施肥深度从5 cm变化到20 cm的过程中, N₂O排放通量从2.88 mg/(m²·d)降低至0.68 mg/(m²·d); 当施肥深度从0.2 cm升高到20 cm时, C的净固定量从1.79 g/(m²·d)逐渐升高至2.32 g/(m²·d), 但增加趋势逐渐变缓; 在土壤侵蚀的影响下, C的净固定量和N₂O的排放量分别升高11%和4%。研究结果可为国家温室气体通量清单的编制及相关管理政策的制定提供参考依据。     

蚯蚓与凋落物对杨树人工林土壤酶活性的影响

【目的】揭示接种蚯蚓和施用凋落物对杨树人工林土壤主要酶活性的影响,正确评价蚯蚓和凋落物在杨树人工林生态系统土壤养分循环中的作用,以促进其生产力长期维持及生态服务功能提升,为优化杨树人工林经营管理提供依据。【方法】以江苏省东台林场20年生杨树人工林为试验对象,采用随机区组试验设计,共设置杨树凋落叶表施(T1)、杨树凋落叶混施(T2)、接种蚯蚓(T3)、杨树凋落叶表施+接种蚯蚓(T4)、杨树凋落叶混施+接种蚯蚓(T5)共5种不同试验处理及不做处理为对照(CK),测定分析不同处理下土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶及纤维素酶活性的变化,及土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮含量、容重、pH、总有机碳含量、全氮含量等重要土壤环境因子的变化。【结果】①与CK相比,T3、T4、T5处理显著提升了土壤蔗糖酶、脲酶活性,土壤蔗糖酶活性平均增幅分别为30.85%、34.58%、50.90%,土壤脲酶活性平均增幅分别为27.57%、33.67%、66.64%。②与CK相比,5种处理均显著提升了土壤纤维素酶活性,平均增幅分别为38.39%、51.79%、79.91%、129.33%、149.52%。③与CK相比,T1、T2处理显著降低了土壤过氧化氢酶活性,平均降幅分别为13.23%、17.56%,T3、T4、T5处理与CK相比没有显著性差异。④季节动态分析表明,土壤蔗糖酶活性9月最高,为0.77 mg/(g·d);3月最低,为0.40 mg/(g·d)。土壤脲酶活性夏秋季较高,为10.57 mg/(g·d);冬春季较低,为5.61 mg/(g·d)。土壤过氧化氢酶活性6月最高,为4.20 mg/(g·h);其他季节较低,为2.22 mg/(g·h)。土壤纤维素酶活性夏秋季较高,为6.93 mg/(g·d);冬春季较低,为2.36 mg/(g·d)。与CK相比,接种蚯蚓及添加凋落物处理没有改变4种土壤酶活性的季节性变化规律。⑤重复测量方差分析表明,季节变化和试验处理均显著影响了土壤蔗糖酶、脲酶、纤维素酶和过氧化氢酶活性,其中季节变化和试验处理对土壤过氧化氢酶活性的影响具有显著性交互作用,而对土壤蔗糖酶、脲酶和纤维素酶活性的影响没有显著性交互作用。⑥相关分析表明,土壤蔗糖酶、脲酶及纤维素酶活性与土壤容重、pH呈显著负相关,与土壤全氮、总有机碳、微生物生物量碳、微生物生物量氮含量、微生物生物量碳氮比呈显著正相关;土壤过氧化氢酶活性则与上述各环境因子相关性不显著。【结论】接种蚯蚓能够显著提高杨树人工林土壤蔗糖酶、脲酶和纤维素酶活性,凋落物混施比表施更有利于促进接种蚯蚓对杨树人工林土壤蔗糖酶、脲酶和纤维素酶活性的影响;凋落物混施和接种蚯蚓处理均显著提升了土壤酶评价指数,凋落物混施+接种蚯蚓处理进一步提升了土壤酶指数。因此,在农林业生产中可考虑将凋落物混施与接种蚯蚓经营措施结合应用。     

优化甲硫氨酸补料策略提高重组毕赤酵母G12-CBS合成S-腺苷甲硫氨酸

重组毕赤酵母G12-CBS经代谢工程改造,可高效表达重组S-腺苷甲硫氨酸(SAM)合成酶,并弱化了SAM转化途径的关键酶β-胱硫醚合成酶,是一株优良的SAM高产菌。为了利用G12-CBS高效合成SAM,需对前体(甲硫氨酸)的补料策略进行优化。首先在摇瓶中考察了不同甲硫氨酸(L-Methionine,L-Met)添加量对于G12-CBS的影响,发现每24hL-Met补加量超过3mg/mL时,会影响重组菌生长和SAM合成。在15L发酵罐中优化L-Met的补料速率,当外源补料速率为0.4g/(L·h)时SAM产量最高,分别比补料速率为0.2g/(L·h)和0.6g/(L·h)时提高22.2%和31.8%,达到13.01g/L,比出发菌最高产量提高54%。代谢物及酶活测定的结果表明,较低的L-Met补料速率(0.2g/(L·h))导致前体供应不足而影响SAM合成,过高的补料速率(0.6g/(L·h))可能会抑制三羧酸循环,并且影响氮源的摄取和利用,从而导致菌体生长和产物合成受到抑制。     

白洋淀菹草生长参数的线性分析

2011年3月初至5月对白洋淀菹草(Potamogeton crispus)的生长参数进行了连续观测,以探索白洋淀菹草的生长规律.结果表明,白洋淀菹草的生长过程遵循Logistic增长模式,方程为Y=121.419/(1+42.814e-0.843 t)(R2=0.896,n=7).其最大日增生物量为25.59g/(m2.d),环境容纳量为121.419g/m2.白洋淀菹草各构件间呈极显著的线性关系.研究发现4月到5月初是白洋淀菹草的迅速增长期,此后则进入凋亡和腐败期,建议在石芽成熟期(5月初)对菹草进行收获,以避免氮磷营养盐的再释放对白洋淀水质的影响.     

白洋淀浮游植物的生物量、叶绿素含量和生产量

研究了白洋淀几个主要淀区春季浮游植物的生物量、叶绿素含量和生产量。各淀区浮游植物生物量（ｍｇ／ Ｌ） 平均为４５．２６１,以寨南最大（１１３．１３８）,藻 淀最小（０．８６２）;叶绿素含量（μｇ／ Ｌ） 平均为７．５７３ ３,其中南刘庄最大（１７．６９０ ４）,藻 淀最小（０．２４５ ７） ;最高生产层以碳计的日产量（ｇ／（ｍ３ ·ｄ））平均为０．２８５,其中南刘庄最大（１．０５５）,藻 淀最小（０．０１５） ,水柱日产量（ｇ／（ｍ２ ·ｄ）） 平均为０．４３１,其中寨南最大（１．００１）,藻 淀最小（０．０１３）。     

茂兰喀斯特原生林细叶青冈树干液流环境响应特征

【目的】研究喀斯特森林细叶青冈树干流特征及其与环境因子的关系。【方法】基于热扩散技术的液流探针和Campbell自动气象站,测定了贵州茂兰地区2012年3月至2014年2月喀斯特原生细叶青冈林(Cyclobalanopsis gracilis)的树干液流和气温、降水等环境因子。分析液流速率在不同天气(晴天、阴天和雨天)、不同季节条件下的变化过程及特征,及其对环境因子的响应。【结果】整个观测期内,青冈日平均液流速率(5.78±0.19)g/(m²·s),不同天气日平均液流速率(g/(m²·s))依次为:晴天(10.35)>阴天(3.28)>雨天(3.16)。青冈日平均液流通量(3.37±0.11)kg/d,阴天和雨天日液流通量分别仅为晴天(6.03 kg/d)的31.7%和30.6%。各季节的日平均液流速率(g/(m²·s))表现为:夏季(8.28±0.38)>秋季(6.75±0.38)>春季(6.11±0.34)>冬季(1.91±0.15)。空气相对湿度(RH)与液流速率呈负相关,光照、饱和水汽压差(VPD)、气温(Ta)、土壤含水量等与液流速率呈正相关。【结论】在不同天气条件或季节,各环境因子对液流速率的影响程度不同。光照、VPD、RH、Ta是影响细叶青冈液流速率最主要的因子,土壤轻度干旱对细叶青冈液流速率没有影响。     

碳氮比改变对崇明东滩湿地反硝化与硝态氮氨化的影响

【目的】分析自然和人为活动加速影响下沿海湿地土壤碳氮比变化对硝态氮还原过程的影响。【方法】以崇明东滩典型滨海湿地为例,采集4种不同覆被类型下沉积物样品,添加C₆H₁₂O₆或KNO₃溶液,使沉积物有机碳与硝态氮比例($C/NO_3^--N$)增大30%和减小30%,借助 ¹⁵N同位素稀释技术,研究反硝化(Den)与硝态氮氨化(DNRA)的变化特征。【结果】$C/NO_3^--N$的升高或降低均引起芦苇和互花米草覆被下沉积物Den和DNRA速率的显著下降(P<0.05)。芦苇覆被下Den速率从原土的10.1 μg/(kg·h)降至1.0~3.1 μg /(kg·h),互花米草覆被下Den速率从原土的3.4 μg /(kg·h)降至0.3~0.4 μg /(kg·h)。相比较而言,芦苇植被下DNRA速率从原土的21.9 μg /(kg·h)降至12.7~14.5 μg /(kg·h),互花米草覆被下从原土的42.6 μg /(kg·h)降至3.1~5.8 μg /(kg·h)。【结论】4种覆被下沉积物DNRA/Den值均大于1,表明DNRA是湿地硝态氮还原的主要途径。与$C/NO_3^--N$减小相比,$C/NO_3^--N$增大使$NO_3^--N$的还原更趋向DNRA过程。崇明东滩湿地$C/NO_3^--N$的波动(±30%)可能并不会导致沉积物N₂O排放的显著增加。     

拉市海浮游生物群落特征及其初级生产力和鱼产力的估算

研究拉市海湖泊生态系统中浮游生物群落特征,包括浮游生物的种类组成、种类密度及生物量,对于评价该湖泊的水质现状及对其的保护工作都具有十分重要的意义。这次调查共发现133种浮游植物及62种浮游动物,定量结果表明浮游植物和浮游动物平均密度分别为758000cells／L和29500ind／L总生物量分别为13．36mg／L和2．24mg／L。其中硅藻、绿藻和轮虫,无论是种类数量还是种群个体数均占有绝对优势,说明拉市海水体属于寡污染型。此外,文章还测定拉市海水体初级生产力,同时对鱼产潜力进行估算。得到该水体浮游植物平均总产氧量为1．02mg／（m^2·d）,湖泊总鱼总产力为390．39kg／hm^2。虽然该浮游植物产氧量较低,但从整体角度上看却是适宜的,即浮游生物在该水体中的种类和数量与其水体自身维持生态平衡。     

厦门西海域微型浮游动物的丰度、生物量及其生产力的季节变动

于2004年9月～2005年11月通过定点逐月采样调查,研究厦门西海域微型浮游动物的丰度、生物量及其生产力的季节变动特征.结果表明:微型浮游动物群体总丰度在3310-21725 ind/L间变动,于2、5和8月分别有一个峰值,对总丰度贡献较大的主要是红色中缢虫(Mesodinium rubrum)、无壳纤毛虫和砂壳纤毛虫,各类群丰度的季节变动表现出一定的差异.红色中缢虫的丰度为225～14062ind/L,没有明显的季节性,一般在2000ind/L以上;异养甲藻-螺旋环沟藻(Gyrodinium spirale)在0～2875ind/L之间变动,多数月份低于300 ind/L,3月出现最大值;无壳纤毛虫在1570～8 512 ind/L之间变动,全年保持着较高的丰度,于2、5和9月均可形成峰值;无节幼体和砂壳纤毛虫变动范围分别为0～1063 ind/L和162～9625 ind/L,数量变动与水温的季节变化较为密切,在水温大于20℃的5～11月,有较高的丰度.微型浮游动物生物量在10.86～111.65μg/L之间变动,由于曳尾虫(Tontonia)、螺体虫(Laboea)及砂壳纤毛虫的大量出现,生物量高值集中在相应的5～10月,5月出现最大值.微型浮游动物总生产力的变动范围为7.01～141.64μg/(L.d),在5～10月生产力相对较高.据估算,微型浮游动物对浮游植物现存量的日摄食压力可达6%～267%.