基于微藻的水产养殖废水处理技术研究进展

摘要：利用微藻处理水产养殖废水是一项污水资源化生物技术。近年来,国内外开展了大量有关藻类培养和废水处理的研究,发展了藻类处理技术,包括藻类塘、活性藻、固定化藻类、光生物反应器。本文综述了微藻净化水产养殖废?水的原理、研究成果及应用实例,并对今后的研究方向提出了建议。     

几种微生物制剂和微藻在水产养殖中的应用

工厂化高密度养殖,需人工大量投喂饲料,饵料残余及水产动物的排泄物溶解于水中,对养殖水体造成污染,危害养殖对象的健康生长。对鱼虾疾病用药物防治只是暂时性手段,广谱抗生素杀死或抑制了敏感细菌而保留了耐药的致病菌,破坏或干扰了水体原有的正常微生物区系的生态平衡,更增加了养殖动物感染病菌的机会,抗生素在生物体内的残留,最终会对人体产生危害。微生物应用于水产养殖来改善水体生态环境,抑制杀死病原微生物,并可作为饲料添加剂,补充营养成分,改善养殖动物胃肠道有益菌群,达到生态防治的目的,使养殖生产良性发展,取得更好的经济效益、生态效益。本文对目前国内外较为普遍应用于水产养殖的几种微生物、微藻类在水处理、防治病原微生物和病害发生方面的应用情况和发展动态进行了分析。       

微藻育种与培养研究概况

微藻类的天然产物具有广泛的遗传变异和潜在的经济价值,但是这些天然产物的获取还依赖于品种的改良和适宜的培养条件。本文概括性地论述了微藻的遗传育种和优化培养。它包括微藻类的遗传多样性、选择育种、诱变育种、细胞融合、基因工程以及固定化培养和生物反应器的应用。这些生物技术为微藻类的利用开辟了广阔的前景。     

微藻育种与培养研究概况

微藻类的天然产物具有广泛的遗传变异和潜在的经济价值,但是这些天然产物的获取还依赖于品种的改良和适宜的培养条件。本文概括性地论述了微藻的遗传育种和优化培养。它包括微藻类的遗传多样性、选择育种、诱变育种、细胞融合、基因工程以及固定化培养和生物反应器的应用。这些生物技术为微藻类的利用开辟了广阔的前景。     

微藻生物技术新进展

微藻生物技术是较新的生物技术领域之一。藻的生物技术本质上与农业相同,即利用光合成机制生产生物量,用作食物、饲料、化学药品和能源。 培养微藻作生物量的主要优点为: 1.藻是很有效的生物系统,是以太阳能通过光合成生产有机化合物的。     

微藻基因工程概述

微藻细胞代谢产生的多种代谢产物在食品、医药、饲料、能源等领域具有重要应用。随着基因工程技术的发展,以及基因测序成本逐年降低,一些微藻基因组陆续被公布,使得根据人类的需求特异性地对微藻进行遗传改造成为可能,并展现出广阔的应用前景。针对不同的介导体系和基因编辑技术,对微藻基因工程改造手段进行总结及展望。     

微藻与细菌作用关系的研究进展

藻类是水生环境中的初级生产者,它的生长常常伴随着细菌并受菌的影响。有研究者指出藻类和细菌有着密不可分的关系。一些研究表明与藻相关的主体细菌是特定的细菌群体,特别是α-变形菌频繁地发现,说明这类菌可能能够开启和维持共生关系。最近的研究提出了营养物质交换是菌藻共生的基础,这类相关化合物是复杂的和特定的分子,可能参与信号处理和监控作用,而不只是被动扩散。同时,这种作用很明显不是静态的,它的开启和终止可能是对环境和发育的响应。需要指出的是明确菌藻关系的作用机理还有待于进一步的深入研究,本篇综述结合新提出的理论,对细菌与微藻作用关系的研究进展进行总结,概括了微藻与菌的作用关系(进化关系,营养依赖,代谢互补和协作生物合成),这种作用关系涉及到的菌的分类(膜菌和藻际微环境菌,促生菌PGPB和溶藻菌)以及菌藻作用的应用(废水处理和生物燃料生产)的情况,并对菌藻关系的未来发展做了展望。     

微藻生物柴油的现状与进展

微藻生物柴油能够解决目前使用植物原料发展生物柴油面临的耕地不足、气候变化对产量影响大和引起农作物价格上涨等突出问题。通过转基因技术培育“工程微藻”,繁衍能力高,生长周期短,比陆生植物产油高出几十倍,并且能用海水作为其天然培养基进行工业化生产。介绍了微藻生物柴油的优势,高脂质微藻选育,以及工程微藻研究与下游生产工艺的研究现状和进展。     

微藻淀粉代谢研究进展

近200年来,化石燃料的大量燃烧导致过量的CO2被排放到空气中,造成全球气候变暖。这种环境问题引起了人类的关注深思,因此,开发一种新型的、可持续利用的能源已经迫在眉睫。相对于其它绿色能源,研究者认为微藻不仅能通过光合自养将CO2转变为有机质,而且还不占用农业土地,具有很好的发展前景。本综述介绍了微藻淀粉的国内外研究现状,淀粉的生物合成机制,提高淀粉积累的方法以及在分子层面上了解合成淀粉的代谢通路和调控基因,以便获得大量的淀粉来生产生物乙醇,给人类提供新能源。     

污水清洁工——微藻

作为环境污染的重要组成部分,水污染始终是人类生存与发展所要面临的重大问题.未经处理的污水大量排放进入水体,会使氮磷等污染物在水体中大量积累,引起藻类及其他浮游生物过度繁殖,水体溶解氧含量下降,水质恶化,威胁水生生物的生存,甚至会造成水生生态系统功能的退化.因此,开发经济高效的污水处理技术已成为水环境保护领域的研究重点.     

微藻生物炼制技术

积极发展以生物质原料为基础的生物炼制产业,对于解决能源危机、改善能源结构具有重大意义。微藻作为一种重要的生物质资源,具有分布广、生物量大、光合效率高、环境适应性强、生长周期短和产量高等突出特点,是进行生物炼制的优良材料,它在生产微藻燃料、开发微藻生物制剂和提取生物活性物质等方面具有广阔的开发前景。综述了微藻的培养特点和功能,介绍了微藻生物炼制技术的内容和领域,并对其发展前景作出展望。     

微藻合成多不饱和脂肪酸DHA

二十二碳六烯酸（DHA）具有独特的生理功效,主要表现在心脏循环系统、炎症和癌症3方面。可以预防和治疗动脉粥样硬化、血栓形成、高三酸甘油酯、高血压、气喘、关节炎、头疼、牛皮癣、肾炎、乳房炎、前列腺炎和结肠炎等各种疾病。     

微藻制备生物燃料

微藻制备生物燃料已成为近年来一个极为热门的话题。许多已发表的论文并没有考虑到规模和经济可行性的问题,因此要使微藻燃料为再生燃料做出有意义的贡献,那么就要考虑在大规模下进行低成本生产的可行性。本文论述了微藻培养目前的进展程度,以及藻类生物燃料生产的可扩展性。本文还强调优化生产,提高在经济和规模上的可行性是目前所必须解决的问题。     

微藻产油技术进展

发展微藻生物能源是解决能源危机和环境问题的有效途径之一。目前微藻生物能源的藻种筛选、室外养殖、采收、油脂提取、能源制备等各工艺环节均已经打通,但成本高制约了微藻生物能源的产业化发展。本文分析了微藻生物能源的制备工艺(包括藻种特性、培养技术、油脂诱导技术、油脂转化技术等)及应用研究进展(包括反应器),并结合多年在藻种选育、室外规模化培养、低成本采收和藻油多组分分离方面的研究结果与经验,从多角度为微藻生物能源发展给出建议。指出微藻的全价开发将是微藻生物能源发展的有效模式,其中筛选采收成本低、耐污染、油脂含量较高、富含高值副产物的藻种非常重要,丝状藻是一个非常有潜力的方向,并考虑将物理法和水热液化法结合,实现微藻的多成分提取与分离,提高微藻价值的全价开发。     

工业微藻制油

微藻是指一些微观的单细胞群体,是最低等的、自养的释氧植物。它是低等植物中种类繁多、分布及其广泛的一个类群。无论是在海洋、淡水湖泊等水域,或在潮湿的土壤、树干等处,几乎在有光和潮湿的任何地方,微藻都能生存。若要大规模地利用藻类生物质来制取生物柴油,就必须保证有充分的藻类生物质。     

微藻规模化培养研究进展

微藻作为地球上最古老的物种之一,其诞生可追溯到35亿多年前.微藻的种类十分丰富,形态也多种多样.微藻一般都含有叶绿体,因此可进行光合作用,有研究表明微藻固定CO2的能力是陆地植物的10倍.微藻以其丰富的代谢产物及独特的生理特性在可再生能源、生物医药、食品工业和环境监测等方面有着广泛的应用.然而如何在控制成本的前提下对微...     

微藻胞间植物激素甄别方法与研究进展

植物激素是一类微量的内源化合物,可能是微藻生命活动过程中的通用"语言".植物激素甄别是认知微藻群体感应和胞间通讯机制的关键.然而,由于植物激素具有超微量、性质复杂和干扰物质共存的特点,选择适宜的提取浓缩方法、提高检测灵敏度、减小基质效应和区分同分异构体仍是甄别植物激素的难点问题.本文综述了植物激素提取与检测的研究现状,...     

荒漠微藻的碳氧转换与调控

为了提高微藻的生物燃料生产效率及其在密闭环境中的碳氧转换效率,以两株荒漠微藻BG18-3、BE6-2和一株淡水蓝藻7924为研究对象,对其进行逆境条件培养,发现荒漠微藻BG18-3在各种逆境中表现最佳。在静态培养中,荒漠微藻BG1-3也具有明显的优势,其生物量干重达到0.26 g/L,硝态氮和磷酸盐去除率分别为36%和99%。在荒漠微藻BG18-3的通气培养中,生物干重量最高（3% CO₂通气培养16天）达到2.63 g/L,生物量产率为164.0 mg/L·d,出口CO₂浓度最低降到0.04%,O₂净含量增加0.68%,这表明荒漠微藻BG18-3具有较高的碳氧转化效率,具有生产生物燃料的潜质。最后根据18s rDNA分析结果将荒漠微藻BG18-3鉴定为栅列藻Scenedesmus littoralis。     

利用烟道气培养微藻的机制与应用

微藻生物柴油是唯一有潜力代替传统化石燃料解决交通用油问题的可再生生物能源,但其产业化主要受到微藻培养高成本的制约。工业废气(烟道气)不仅含有大量CO2,还含有硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)。因此,利用烟道气培养产油微藻既可以降低微藻生物柴油的生产成本,又可以减少温室气体和污染气体的排放。综述了微藻液体悬浮培养系统吸收、转化CO2、SOX和NOx的机理和利用烟道气培养微藻的研究与实践,基于微藻细胞具有高效吸收、转化CO2、SO2和NOx的能力,提出了建立微藻产油、固碳、脱硫、除硝一体化模式来帮助解决当前能源和环境问题的设想。