长江口崇西湿地生态系统的二氧化碳交换及潮汐影响

河口湿地具备不同于其他生态系统的典型的生物化学特征. 利用开路式涡度相关系统,对长江口崇西湿地净生态系统CO₂交换(NEE)进行了初步研究. 结果表明,生长季CO₂交换呈V字型特征,平均CO₂交换量为-0.06 mg/(m2>/sup>·s);非生长季无明显特征,平均CO₂交换量为0.025 mg/(m2>/sup>·s). 这与其他生态系统CO₂交换特征相符合,主要是生长季的植被光合固碳作用所致. 非生长季的净生态系统CO₂交换比生长季受土壤温度的影响更大. 大潮期和小潮期的CO₂交换表明,无论是生长季还是非生长季,小潮期从生态系统释放到大气的CO₂均高于大潮期,潮汐高度与CO₂释放量呈负相关,暗示着高水位抑制生态系统呼吸和阻碍CO₂的传输,从而减少了CO₂的释放. 通过分析大潮期和小潮期的植被净光合速率发现,同一地点的植被固碳过程受潮汐的影响不很明显. 潮汐对净生态系统CO₂交换的影响主要是减少了土壤呼吸释放CO₂的过程. 总体而言,崇西湿地在年周期内表现为CO₂的汇.      

CO2浓度对微藻-真菌共生体生物净化沼液沼气的影响

以微藻-真菌(小球藻-灵芝菌)共生体系为研究对象,并在2种浓度(10-7,10-9 mol/L)合成独角金内酯(GR24)的诱导下,探究6种CO₂浓度对该体系同步净化沼液和沼气的影响。在GR24的诱导下,微藻-真菌系统的代谢和微藻的光合作用增强,使藻-菌共生体快速生长,进一步增强了系统的净化性能。此外,GR24通过提高微藻细胞碳酸酐酶活性,增强了共培养体系的CO₂去除性能。结果表明:最佳的GR24浓度为10-9 mol/L,最适宜藻-菌共生体系的CO₂浓度为45%,在此最优条件下,小球藻-灵芝菌共生体系对沼液的COD、TN和TP的平均去除率分别为(83.37±8.04)%、(82.07±7.74)%和(85.43±8.26)%,沼气中CO₂的平均去除率为(62.07±5.94)%。     

微藻在不同氨氮条件下固定CO2耦合净化废水实验

为探究小球藻同步固定CO₂、净化废水及生产蛋白质的潜力,实验研究不同氨氮浓度(30,60,90 mg/L NH₄Cl)和CO₂体积分数(0.038%和10%)对小球藻(Chlorella vulgaris)生长、固碳、氮磷营养盐去除及蛋白质生产的影响,并将Logistic方程与改进的Monod方程相结合,描述小球藻比生长速率与氮、磷营养盐的关系。结果表明:10% CO₂组生物量(380.16~499.52 mg/L)是0.038% CO₂组生物量(44.73~120.00 mg/L)的3.54~8.30倍,同时,10% CO₂组中氨氮和磷酸盐消耗速率明显高于0.038% CO₂组。小球藻比生长速率、固碳速率、蛋白质含量均与生物量呈正相关(R2≥0.83,P<0.05),且在10% CO₂和60 mg/L NH₄Cl条件下获得最大值,分别为0.21 d-1、42.62 mg/(L·d)和228.43 mg/L。此外,拟合结果显示Logistic方程与改进的Monod方程联合应用可较好地描述小球藻的生长过程(R2=0.39~0.96),且10% CO₂条件下的营养盐更易被小球藻吸收。实验结果可为微藻同步固定CO₂、净化废水及副产物(如蛋白质)生产的应用提供理论参考。     

基于菌藻共生的污水处理与资源化新技术研究进展

基于微藻生物处理技术的菌藻共生培养体系，不仅能实现污水资源化，还可利用菌藻间相互作用增强处理系统的污染物去除能力及藻类生物质回收潜力。菌藻共生体系还可耦合CO₂固定，结合工业烟气中高浓度的CO₂进行微藻培养可同时实现碳减排与降低微藻额外曝气补充CO₂的能耗，符合“碳中和”的发展需求。本文对菌藻共生体系在污水处理及资源化过程的作用机理、相互作用形式及影响因素进行了系统介绍，对菌藻工程在污染物降解、CO₂固定及微藻生物质产品的回收潜力展开综述。研究菌藻间营养交换、信息传递及基因水平的互相适应作用形式，发现选择适宜的共生菌藻组合培养可有效增强污水中污染物去除效果且提高CO₂固定效率。菌藻共生效应对藻类生物组分(蛋白质、脂质和碳水化合物等)积累存在增强效应与选择能力，通过污水类型合理遴选藻种及对应共生菌、调节接种比例与培养条件，可提高工业规模上收获微藻并进一步加工生产生物燃料、医疗保健食品等产品的效率。菌藻共生耦合废水处理、CO₂固定及生物质能回收于一体，有利于构...     

模拟烟气条件下野生混合微藻的培养

开发利用生物质能是解决能源紧张和一系列全球环境问题的有效途径之一.微藻是一种具有发展前途的新型生物质能原料,利用烟气培养微藻不仅为生物质能的开发提供了新的途径,而且能够直接削减烟气CO₂的排放,对于减缓全球气候变化具有积极意义.以野生混合微藻为对象,利用模拟烟气在柱状光生物反应器内培养微藻,通过180 d的培养,考察光照条件和CO₂对微藻生长的影响及光照条件对细胞粗脂肪含量的影响.结果表明:驯化后的混合微藻对CO₂具有生理敏感性,烟气中的CO₂可以明显提高其生长速率;全天光照可提高微藻生长速率,并有利于生长速率和微藻生物量的稳定;在微藻生物量和光合有效辐射日总量一定的条件下,全天24 h光照比12 h∶12 h更有利于细胞粗脂肪的积累.      

微藻混合培养强化餐厨沼液处理效果及机制

利用微藻混合培养处理餐厨垃圾消化沼液具有高效固碳脱氮的优势,然而存在优选混合培养比和协同强化作用机制不明的问题。对比分析了普通小球藻（Chlorella vulgaris）、斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）和雨生红球藻（Haematococcus pluvislis）在单一和混合培养模式下的微藻生长特性和沼液处理效果,研究了微藻的胞外可溶性聚合物（SAP）对微藻生长的促进效果及竞争协同机制。结果表明:斜生栅藻和雨生红球藻为最佳的微藻组合,最大生物量为0.655 g/L,COD去除率为76.2%,NH₄+-N去除率为60.1%;雨生红球藻和斜生栅藻之间存在hormesis效应,释放的可溶性微藻产物SAP作为异种化感物可被对方利用,且两者对不同污染组分同化能力存在差异性,形成协同竞争作用缓解了高浓度废水及SAP对微藻生长的抑制,可为微藻混合培养提高生物质产量与强化沼液处理效果提供参考。     

葡萄树基活性炭的制备及其CO2吸附特性

为探讨葡萄树基活性炭在碳捕集与封存领域中的潜力,分别以葡萄树枝和树皮为原料采用CO₂活化法在800℃下制备了葡萄树枝基活性炭和葡萄树皮基活性炭,根据N₂物理吸附法计算了比表面积,用二维非定域密度函数理论（2D-NLDFT）分析了孔径分布特性,并使用热重分析法表征了两种活性炭的热解特性以及30℃的CO₂吸附特性.结果表明:①葡萄树枝基活性炭具有微孔结构,微孔孔径在0.36~1.6 nm之间,孔径为0.66 nm的微孔最多;葡萄树皮基活性炭具有大量微孔和少量中孔,孔径主要集中在0.36~1.9 nm之间.②葡萄树枝基和葡萄树皮基活性炭的CO₂吸附容量分别为1.096和0.247 mmol/g.③两种活性炭的CO₂吸附以物理吸附为主,其CO₂饱和产物在45℃前释放全部CO₂,葡萄树枝基活性炭的CO₂饱和产物较葡萄树皮基活性炭的CO₂饱和产物难于释放CO₂.④两种活性炭吸附CO₂后,在热重特性上出现的微量变化表明活性炭物质结构上的变化.研究显示,葡萄树枝基活性炭是一种良好的CO₂捕集材料,但其CO₂吸附容量比其他同类活性炭低,CO₂吸附量较高的葡萄树基活性炭的制备条件和改性方法需要进一步研究.      

纳米TiO2对中肋骨条藻和杜氏盐藻的毒性效应研究

纳米材料的广泛应用增加了其进入海洋环境的风险,目前急需探明纳米材料的毒性效应和致毒机理。本文选用常见的纳米TiO₂ （nano-TiO₂）作为实验材料,通过进行微藻的生长抑制实验,测定微藻叶绿素的含量和脂质过氧化水平,探究了nano-TiO₂对两种海洋微藻中肋骨条藻（Skeletonema costatum）和杜氏盐藻（Dunaliella salina）的毒性效应。同时利用扫描电镜观测了微藻对nano-TiO₂的吸附作用,并初步研究了nano-TiO₂的沉降效应。结果表明,nano-TiO₂对海洋微藻S.costatum和D.salina的生长和光合作用均有抑制,且对两种微藻的毒性大小相似;nano-TiO₂会被微藻吸附,对微藻产生氧化损伤,抑制微藻的生长和光合作用,是nano-TiO₂对微藻产生毒性的主要原因;因nano-TiO₂在实验介质中会发生沉降,实际所有实验结果均在低于原设定浓度下获得。     

云南省优势矿产尾矿砂捕集及矿化封存CO2潜力分析

为了解云南省尾矿库“两个清单”中保留库的碳减排潜力,使用改进的Steinour方程计算了云南省各州市不同类型尾矿砂的CO₂固定量,根据《IPCC国家温室气体列表指南》中提供的方法计算了云南省2011~2020年碳排放量.结果表明,红河州、玉溪市、昆明市尾矿砂的捕集及矿化封存CO₂的潜力较大,占云南省保留库尾矿砂CO₂矿化封存量的65.79%;铅锌矿、赤泥、锡矿的理论固碳量较高,分别为0.201, 0.173, 0.158t/t,以上3种尾矿砂的固碳量占云南省尾矿砂固碳量的79.45%;若将云南省保留库堆存的尾矿砂全部用于CO₂的矿化封存,可减少2011~2020年间云南省累积碳排放量的2.81%,工业碳累积排放量的3.16%,采矿业碳排放量的12.36%,具有较好的工业应用前景.     

合肥科学岛低对流层二氧化碳时空分布特征

依据合肥市科学岛2013~2016年的CO₂体积比浓度廓线,分别从夜间、季节和年度分析了亚热带季风气候的CO₂分布特点和合肥科学岛的CO₂源汇特征.（1）大气CO₂体积比浓度随高度增加而减小,390m的CO₂浓度约为15m浓度的95%,夜间随时间推移浓度增加幅度约5%,天亮时CO₂浓度有减小的趋势;（2）测量点高度大于100m时,季节特征较明显,CO₂体积比浓度夏季最低,冬季最高,浓度相差约10×10^-6;（3）测量点高度大于100m时,2013~2016年CO₂体积比浓度的年分布随高度变化的梯度相关系数大于0.9,体积比浓度年增长约2.1648×10^-6.通过三个时间尺度的CO₂体积比浓度廓线分析得出,CO₂浓度特征是动植物活动和大气运动等共同作用的结果;CO₂长期循环过程中,存在近地面CO₂向高空的传输效应.     

高密度培养小球藻去除CO2的研究

抗逆性强、生长速率快且能高密度培养的微藻是生物法同碳的良好材料.沼液中含有小球藻生长所需的基本营养物质,但其比例及浓度并不能满足微藻高密度发酵以大量固碳的要求.文章以沼液中驯化出的抗逆性小球藻为实验藻株,以沼液为基础培养基,考察了该藻高密度培养的条件,并将其应用于CO2的去除.结果以50％沼液为基础培养基,补加氮80 ...     

微藻型微生物燃料电池的研究进展

在石油资源日趋紧张以及环境恶化日趋严重的今天,微生物燃料电池(MFC)因其可同时实现污水处理和能源回收而受到广泛关注。微藻技术与MFC技术结合产生的微藻型MFC系统得到证实并随之兴起,其中尤以微藻生物阴极型MFC因可实现污水处理、零碳排放、CO2捕捉、太阳能捕获及电能、生物柴油、藻体残渣有价回收等多重功能,成为研究热点。文章根据其中微藻所起的不同作用将微藻型MFC系统分成三类,在参阅大量文献的基础上进行了全面综述,并由此对构建高效微藻生物阴极型MFC进行了探讨,提出了计算机辅助菌种选择技术等相关设想,最后对微藻型MFC的发展提出了展望。     

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.     

Carbon dioxide fixation by Chlorella sp. USTB-01 with a fermentor-helical combined photobioreactor

A promising microalgal strain isolated from fresh water, which can grow both autotrophically on inorganic carbon under lighting and heterotrophically on organic carbon without lighting, was identified as Chlorella sp. USTB-01 with the phylogenetic analysis based on 18S ribosomal ribonucleic acid (rRNA) gene sequences. In the heterotrophic batch culture, more than 20.0 g·L⁻¹ of cell dry weight concentration (DWC) of Chlorella sp. USTB-01 was obtained at day 5, and which was used directly to seed the autotrophic culture. A novel fermentor-helical combined photobioreactor was established and used to cultivate Chlorella sp. USTB-01 for the fixation of carbon dioxide (CO₂). It showed that the autotrophic growth of Chlorella sp. USTB-01 in the combined photobioreactor was more effective than that in the fermentor alone and the maximum DWC of 2.5 g·L⁻¹ was obtained at day 6. The highest CO₂ fixation of 95% appeared on day 1 in the exponential growth phases of Chlorella sp. USTB-01 and 49.8% protein was found in the harvested microalgal cells.     

Microalgae: a promising tool for carbon sequestration

Increasing trends in global warming already evident, the likelihood of further rise continuing, and their impacts give urgency to addressing carbon sequestration technologies more coherently and effectively. Carbon dioxide (CO₂) is responsible for over half the warming potential of all greenhouse gases (GHG), due to the dependence of world economies on fossil fuels. The processes involving CO₂ capture and storage (CCS) are gaining attention as an alternative for reducing CO₂ concentration in the ambient air. However, these technologies are considered as short-term solutions, as there are still concerns about the environmental sustainability of these processes. A promising technology could be the biological capture of CO₂ using microalgae due to its unmatched advantages over higher plants and ocean fertilization. Microalgae are phototrophic microorganisms with simple nutritional requirements, and comprising the major primary producers on this planet. Specific pathways include autotrophic production via both open pond or closed photobioreactor (PBR) systems. Photosynthetic efficiency of microalgae ranged from 10?C20 % in comparison with 1?C2 % of most terrestrial plants. Some algal species, during their exponential growth, can double their biomass in periods as short as 3.5 hours. Moreover, advantage of being tolerant of high concentration of CO₂ (flue gas), low light intensity requirements, environmentally sustainable, and co-producing added value products put these as the favoured organisms. Advantages of microalgae in comparison with other sequestration methodologies are discussed, which includes the cultivation systems, the key process parameters, wastewater treatment, harvesting and the novel bio-products produced by microalgal biomass.     

Effect of light supply on CO2 capture from atmosphere by Chlorella vulgaris and Pseudokirchneriella subcapitata

Carbon dioxide (CO₂) is one of the primary greenhouse gases that contribute to climate change. Consequently, emission reduction technologies will be needed to reduce CO₂ atmospheric concentration. Microalgae may have an important role in this context. They are photosynthetic microorganisms that are able to fix atmospheric CO₂ using solar energy with efficiency ten times higher than terrestrial plants. The objectives of this study were: (i) to analyse the effect of light supply on the growth of Chlorella vulgaris and Pseudokirchneriella subcapitata; (ii) to assess the atmospheric CO₂ capture by these microalgae; and (iii) to determine the parameters of the Monod model that describe the influence of irradiance on the growth of the selected microalgae. Both microalgae presented higher growth rates with high irradiance values and discontinuous light supply. The continuous supply of light at the highest irradiance value was not beneficial for C. vulgaris due to photooxidation. Additionally, C. vulgaris achieved the highest CO₂ fixation rate with the value of 0.305 g-CO₂ L^?1 d^?1. The parameters of the Monod model demonstrated that C. vulgaris can achieve higher specific growth rates (and higher CO₂ fixation rates) if cultivated under higher irradiances than the studied values. The presented results showed that microalgal culture is a promising strategy for CO₂ capture from atmosphere.     

中肋骨条藻与锥状斯氏藻藻际细菌溶藻效应研究

通过向对数生长期的中肋骨条藻和锥状斯氏藻培养体系中分别加入体积分数1%和10%的2216E培养基,以未加入培养基的对照组和10%无菌组作为对照,研究藻际细菌的溶藻效应.结果表明,对照组、1%组及10%无菌组的中肋骨条藻和锥状斯氏藻生长未受抑制,而10%组的中肋骨条藻和锥状斯氏藻生长则受到显著的抑制(p0.001),在第96h时,藻细胞几乎都被裂解,藻细胞数、叶绿素a含量及叶绿素荧光效率(Fv/Fm)显著低于对照组、1%组及10%无菌组(p0.001),表明藻际细菌具有抑制微藻生长的作用.在整个溶藻过程中,中肋骨条藻10%组细菌丰度增加了约250倍,锥状斯氏藻10%组藻际细菌丰度增加了约300倍,藻际细菌丰度的剧增可能是溶藻的主要原因.作为溶藻效果的评价指标,叶绿素荧光效率要优于细胞形态的改变、藻细胞数量的变化及叶绿素a含量,是较理想的溶藻检验指标.