微藻固定CO2对于缓解温室效应和能源危机及发展低碳经济具有重要意义。但目前微藻固碳产业尚处于起步阶段,存在固碳效率低和产品成本高等技术瓶颈。本文以微拟球藻（Nannochloropsis oceanica）作为研究藻种,使用柱形光生物反应器进行培养考察,光照强度为4000 Lux,光暗比为12 h:12 h,使用15%CO2+85%N2模拟烟气作为碳源,优化的BG-11培养基作为微藻培养液。探索多种均相化学吸收剂以及分相物理有机溶剂对微藻固碳及其资源化强化效果和作用机理,本文的主要研究内容包括以下两部分:（1）以均相化学吸收剂作为微藻固碳强化剂。本文考察的化学吸收剂包括:单乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、三乙醇胺（TEA）、二乙烯三胺（DETA）、2-氨基-2-甲基-1-丙醇（AMP）和羟乙基乙二胺（AEEA）六种胺类吸收剂。微藻固碳参数包括:生物质浓度、固碳效率、附加值产物、超氧化物歧化酶（SOD）活性。结果表明,所考察的六种化学吸收剂均能在一定程度上提高生物质浓度,强化顺序为:AMP＞TEA＞MEA＞DETA＞AEEA＞DEA＞空白。其中添加50 mg·L-1 AMP,取得最大生物质浓度为1.20 g·L-1,其所对应的固碳效率为292.8 mg·L-1·d-1,相较于未添加强化剂的空白对照组分别提高13.0%及44.5%。同时,化学吸收剂的加入可以提高微藻油脂含量,其中DETA、AMP、TEA的油脂积累效果最为明显,分别为0.494 g·g-1Algae、0.477 g·g-1Algae、0.476 g·g-1Algae,相较于空白对照组分别提高了25.1%、19.5%和19.1%。使用转录组学在基因水平分析AMP强化机理,根据Blank vs AMP转录组数据分析结果显示,添加AMP条件下,鉴定出380个上调差异表达基因（DEGs）和240个下调DEGs,说明AMP的添加对微拟球藻的基因表达产生了显著影响。大部分参与光合作用、糖酵解、氮代谢等过程的基因显著上调,上调倍数在1～2.8之间。其中,磷酸甘油酸激酶（PGK）和二氢二醇脱氢酶（DHDH）的上调使微拟球藻获得更高的捕光效率和CO2固定效率,PGK的上调表达可以促进脂肪酸的合成。因此,AMP是通过强化PGK和DHDH酶的活性而实现固碳效率和油脂产率的提高。但是,化学吸收剂与微藻培养体系呈现均相状态,难分离,影响附加值产品纯度等缺陷。因此,开发可分离的新型分相强化剂是本文的第二个主要研究内容。（2）以分相物理有机溶剂作为微藻固碳强化剂。本文提出以不溶于水的有机溶剂正庚烷（HEP）作为强化剂,充当―碳池‖和―萃取剂‖的作用,可实现CO2固碳强化及油脂提取一体化。分别将体积分数为4%、8%、12%、25%及42%的正庚烷加入微拟球藻培养液中。实验结果表明,正庚烷体积分数为12%时,获得最大的生物量浓度(0.84 g·L-1)和生长比速率(0.23 d-1),相较于空白对照组分别提高12.3%和56.9%。固碳速率随着正庚烷体积分数的增加而增加,最高值为220.2 mg·L-1·d-1,比空白对照组提高64.7%。同时,该耦合体系具有生产生物燃料的潜力,脂质提取率随着正庚烷添加量的增多而增大并逐渐趋于稳定,最大脂质提取量为2.82 g·g-1Algae。该强化技术实现了固碳和油脂提取的一体化,大大降低了工艺复杂性和操作成本,具有一定的应用潜力。根据Blank vs HEP转录组数据分析结果显示,添加12%正庚烷条件下,有491个上调DEGs和241个下调DEGs,说明正庚烷的添加对微拟球藻的基因表达产生了显著影响。光合作用、糖酵解和氮代谢等代谢通路中的大部分基因显著上调,上调倍数在1～1.8之间;其中脂质代谢中的3-羟基酰基辅酶A脱氢酶（fab N）显著增加,上调倍数为8.616,该酶与脂肪酸的β氧化密切相关,可促进微藻油脂积累。以上过程的共同作用使得微藻固碳及油脂提取过程得以强化。因此,HEP是通过强化fab N酶的活性而实现油脂产率的明显提高。综上所述,均相醇胺溶剂及分相物理溶剂正庚烷均对微藻固碳和附加值产物产量有强化效果。其固碳强化效果主要体现在生物质浓度、生长比速率和固碳效率等参数的提高;资源化强化效果主要体现在油脂提取量的提高,其中添加正庚烷所构建的固碳和油脂提取一体化技术在不影响微藻固有油脂含量的基础之上,正庚烷相可额外提取油脂,提取量约是微藻固有油脂量的3倍。该研究内容对微藻CO2捕集及低成本微藻生物柴油的生产具有重要意义,为微藻减排CO2的规模化推广提供了理论基础。