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微藻生物能源是最有潜力代替传统化石燃料解决当今能源危机和环境污染问题的可再生能源。目前,微藻生物能源的生产受制于高培养成本、低产能效率,为了促进其产业化的发展,不仅要筛选优良的微藻藻种,还必须降低微藻培养成本、提高产能效率。在培养微藻生产油脂的同时进行烟道气二氧化碳的固定,这是目前国内外公认的提高微藻产能的途径,而烟道气中氮氧化物、硫氧化物的存在为微藻固定烟道气二氧化碳带来了困难。本文一方面研究了模拟烟道气(15% CO2、0.03% SO2、0.03% NO,N2平衡,V/V)对产油微藻蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa XQ-20044)生长和油脂积累的影响,研究了产碳水化合物栅藻(Scenedesmus sp. KM17)室内外培养条件下的生长、固碳特征,另一方面研究了赤霉素(GA3)对产油微藻蛋白核小球藻(C. pyrenoidosa XQ-20044)生长和油脂积累的影响,以期将烟道气净化与微藻产油相耦合,促进微藻生物质积累,降低微藻生物柴油生产成本。主要结果如下：1.通过pH自动反馈方式控制烟道气的补充量,克服了烟道气对小球藻生长的抑制,提高了烟道气的固定效率,初步建立了小球藻产油、固碳、脱硫、除硝一体化模式。分批培养条件下,典型烟道气(15% CO2,0.03% SO2,0.03% NO)中的S02可以作为小球藻生长和油脂积累的硫源,但是只能提供其所需硫源的25.2%,需要在培养基中补充硫源；NO只能提供小球藻正常生长所需氮源的约2%,不能显著促进小球藻的生长和油脂积累,也没有表现出负面效应。经6d模拟烟道气培养,小球藻的总脂含量达到干重的38.0%；中性脂占总脂的81.2%;C16和C18在脂肪酸组成中相对含量最高,共占到脂肪酸总量的99.5%;饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸共占到脂肪酸总量的74.5%；模拟烟道气中CO2、SO2和NO的去除率分别达到95.9%、100%和84.2%。表明小球藻可以高效固定烟道气生产油脂。2.小球藻生长和油脂积累均受到NaNO3初始浓度的影响,2.35 mmol/L是小球藻半连续培养“分批培养阶段”的最适NaNO3初始浓度。不同的NaNO3补充率和培养基更新率组合均能实现小球藻的半连续培养,但不同组合对小球藻生物质产率、油脂含量和油脂产率的影响差异明显。当NaNO3补充率为0.12 mg/(L·d)]、更新率为30.0%时,小球藻的油脂含量(38.0%)显著其他处理(p<0.05),且油脂产率最大[45.5 mg/(L·d)]。利用模拟烟道气培养小球藻,生物质产率、油脂含量和油脂产率分别达到0.17g/(L·d)、30.8%和51.9mg/(L·d),且模拟烟道气中CO2、SO2和NO的去除率分别为94.8%、100%、91.9%。此外,与分批培养相比,半连续培养的脂肪酸组成没有明显变化,但生物质产率、油脂产率和C02固定率分别提高了23.3%、9.6%和28.0%。3.植物生长调节剂GA3通过促进酯酶的活性和调节细胞内碳源的分配提高小球藻的生长和油脂积累。当GA3浓度为20 mg/L时,油脂含量和油脂产率均最大,分别为29.2%和17.1 mg/(L·d)。0.1～20 mg/L GA3处理,C16和C18均为主要的脂肪酸,他们共占到脂肪酸总量的91.5%以上。此外,高浓度的GA3(10和20mg/L)显著提高小球藻不饱和脂肪酸的含量(对照的1.6倍)。4.栅藻在室内柱式光生物反应器中培养8d,生物质干重达到1.53g/L；蛋白质含量、油脂含量和碳水化合物含量分别为干重的8.9%、20.6%和39.8%；生物质产率、二氧化碳固定率和碳水化合物产率分别为172.5 mg/(L·d)、310.5 mg/(L·d)和71.5mg/(L·d)。室外箱式反应器培养12 d,栅藻的蛋白质含量、总脂含量和碳水化合物含量分别达到干重的6.9%、15.5%和48.7%；生物质产率、二氧化碳固定率和碳水化合物产率分别为56.7 mg/(L·d)、102.1 mg/(L·d)和27.8 mg/(L·d)。室外5 m2开放式跑道池培养,栅藻平台末期的蛋白质含量、总脂含量和碳水化合物含量分别达到干重的11.8%,12.7%和45.0%；生物质产率、二氧化碳固定率和碳水化合物产率分别为67.5 mg/(L·d)、121.5 mg/(L·d)和30.5 mg/(L·d)。室内模拟烟道气培养与CO2培养栅藻的生物质干重几乎完全相同,碳水化合物含量也几乎一致。利用模拟烟道气培养栅藻第6天,生物质产率为0.14g/(L·d),碳水化合物含量达到48.7%(干重)。栅藻培养系统对烟道气中CO2、SO2和NO的去除率分别为94.5%、100%和98.5%。结果不仅表明,栅藻生长快、碳水化合物高、抗污染,是一株适合于室外规模化培养的优良产碳水化合物微藻,还表明了利用烟道气培养栅藻生产碳水化合物,为燃料乙醇生产提供原料的巨大潜力。本研究初步建立了小球藻产油、固碳、脱硫、除硝一体化模式(分批培养和半连续培养)和栅藻产糖、固碳、脱硫、除硝一体化模式,解决了利用工业废气C02培养能源微藻所面临的一些关键科学问题和技术难题；通过GA3处理,提高了小球藻的产油能力,为微藻生物能源研发提供了提供了新的技术途径。研究结果对于生物能源生产及环境污染治理具有重要意义。