随着全球化经济的迅速发展,人类对化石燃料的需求日益增大,导致排放到大气中的CO2浓度逐渐增大,由此引发的环境问题严重影响了人类的生存与发展,因此控制CO2的排放具有重大意义。利用微藻的光合作用固定CO2是一种既经济又可行的技术,但在高效固定CO2的藻种的筛选工作方面,国内外的研究尚处于初级阶段。为解决高效藻种的问题,本文通过对自然环境中的淡水藻类进行驯化、分离后选取了两种微藻进行固定CO2的实验,得以下研究结果:
　　 1.本文从自然环境(池塘、河流、排污塘和稻田)中共采集了5个环境水样和1个土壤样品。在实验室的光照生化培养箱中进行预培养;待到水样中的藻密度足够大时,利用CO2浓度(体积分数,％)依次分别为:0.035％、3％、5％、10％和15％的气体进行反复驯化,结果有两种水样中的微藻不能在高浓度的CO2环境中存活,全部死亡;对剩余的四种水样中的微藻进行平板划线法分离,共获得15种能够在15％CO2环境中生长的淡水藻类,有两种微藻长势较好,因此将这两种微藻作为本文的研究对象。经过初步鉴定,其中一种为小球藻属,根据实验需要将其命名为KX-1藻;另外一种为月牙藻属,命名为KX-2藻。
　　 2.通过分光光度法来测定微藻的生物量,建立了目标微藻吸光度与藻细胞密度/藻细胞干重的相关曲线。采用元素分析仪测定目标微藻的细胞含碳量,其中KX-1藻细胞的平均含碳量为50.064％,KX-2藻细胞的平均含碳量为47.316％。
　　 3.改变不同的培养条件,对目标微藻进行培养特性测定,并对各培养条件下的CO2固定速率做了详细计算。结果如下所示:
　　 (1)在CO2浓度为15％时,KX-1藻和KX-2藻的固碳速率达到最大值,而随着CO2浓度的增大,两者的固碳速率逐渐降低。当CO2浓度增大为100％时,KX-1藻能够5天维持藻细胞浓度不变,而KX-2藻的细胞浓度有所下降。
　　 (2)改变初始接种浓度(吸光度)在0.05-0.55范围之间。在初始接种浓度在0.115左右时,KX-1藻的生长最好,固碳速率最大:KX-2藻则在初始接种浓度吸光度为0.175左右时固碳速率达到最大。
　　 (3)温度控制在20℃-40℃之间,以5℃梯度增加。在25℃-30℃的温度内,KX-1藻的生长情况最好,有较高的固碳速率,在25℃时达到最大值;KX-2藻在温度范围为20℃-25℃时,生长较好,固碳速率较高,并且最大值出现在25℃。
　　 (4)调节培养基的初始pH值在3.0-8.0范围之间。在pH值为5.0-6.0时,KX-1藻生长较好,有较高的固碳速率;KX-2藻在pH值6.0-7.0之间有较高的固碳速率。KX-1藻和KX-2藻均在初始pH值为6.0时固碳速率达到最大值。
　　 (5)控制气体流速在0.2-1.5L,/min之间。KX-1藻和KX-2藻的固碳速率随着气体流速的增大而增大,在1.0L/min时达到最大值。当供气速度继续增大到1.5L/min时,两种微藻的固碳速率开始下降。
　　 (6)改变光照强度在1000-50000 Lux范围内变化。KX-1藻和KX-2藻均在光强为15000-25000 Lux时固碳速率较高,且在25000 Lux时达到最大值。
　　 (7)改变连续式通气方式为3h:1h、2h:1h和1h:1h的间歇式通气。连续式通气时KX-1藻和KX-2藻的固碳速率明显优于间歇式通气时的固碳速率。
　　 (8)在上述最适宜的培养条件下,KX-1藻和KX-2藻的最大固碳速率分别为:1.75gCO2/(L·d)和1.40gCO2/(L·d)。当利用KX-1藻和KX-2藻来固定模拟烟气(CO2:15％;O2:4％;N2:81％)时,其固碳速率高达2.33gCO2/(L·d)和1.82gCO2/(L·d)。实验结果表明,KX-1藻和KX-2藻比较适宜于固定烟道气等工业尾气中的高浓度CO2,其中KX-1藻的固定CO2效果更好一些。