高产油脂能源微藻的脱氮除磷效果及其环境适应机制

利用藻类处理污水能够实现高效、低成本地去除氮、磷等营养物质，对解决水体富营养化问题具有重要的意义。收获后的藻类能否有效利用是决定藻类处理污水是否产生二次污染以及藻类资源利用的关键问题。本项目拟从利用藻类处理污水的源头入手，筛选油脂含量高、具有生产中低碳脂链能力的优势能源微藻，研究环境因素对其脱氮除磷性能和产油特性的影响，探索高产油脂能源微藻高效脂类积累，同时实现高效脱氮除磷的环境条件；揭示高产油脂能源微藻生长速率与氮磷去除效果和脂类物质积累之间的关系，阐明其在脱氮除磷过程中的环境适应机制，为实现藻类脱氮除磷和利用藻类生产生物燃料提供科学技术理论支撑。项目的研究成功将实现能源藻类处理污水、污水生产能源藻类的有机统一，实现污水治理和获得生物能源的双赢，具有重要的理论及实际意义。

微藻以其生长周期短、光合作用强、不占用农业耕地等优点被视为新型生物柴油的首选原料。然而产油效率低和生产成本高是制约微藻生物柴油大规模生产的关键问题。同时随着日益提高的环境要求，污水处理中的氮磷去除及资源的合理利用也已成为重要目标。因此，本课题以高产油率和低成本为立足点，筛选出高产油脂微藻在模拟污水的基质中培养，以期实现高产油脂微藻污水治理和生物柴油生产的统一。. 本项目完善了高产油脂微藻的筛选过程，从20株分离获得和中国淡水藻种库购得的备选藻株中，筛选出8株优势能源微藻（Chlorella vulgaris, Phaeodactylum tricornutum, Chlorella SDEC-6，Scenedesmus SDEC-8，Chlorella SDEC-10，Chlorella SDEC-11, Scenedesmus SDEC-12，Scenedesmus SDEC-13）。分别从生长、油脂积累及氮磷处理能力三方面对这8株高产油脂微藻进行考查，掌握了它们的生长、产油的特征和脱氮除磷的特点并对其培养条件进行了优化。结果表明，在适当的环境因素下，8株高产油脂微藻均有较高的生物质生产和油脂积累能力（18～65 mg•L-1•d-1的油脂产率），并获得满足《地表水水质标准》（GB3838-2002）一级A类TN、TP限值的出水。揭示了高产油脂微藻氮磷去除效果、生长速率和油脂积累三者之间的关系：氮的去除依赖于微藻生物质合成的同化吸收，而磷的去除是多种作用的结果；氮磷的缺乏促进油脂的积累。阐明了高产油脂微藻同时实现高效油脂积累和脱氮除磷的环境适应机制，并摸索出该环境适应机制的运行条件：藻种（高产油脂能源微藻）、氮磷条件（TN 40 mg•L-1, TP 8 mg•L-1），培养时间（环境胁迫24 h），为实现藻类脱氮除磷和利用藻类生产生物燃料提供科学技术理论支撑。. 本项目共投入2名教授、6名博士研究生、3名硕士研究生。为快速筛选高产油脂微藻建立了一种快速评价优势能源微藻的方法，为大量培养微藻研发了一种能源微藻培养设备，并为建立良好的藻类研究基础实验条件建立了一处人工气候室。目前，已发表论文6篇，审稿中6篇，整理完善中2篇。已授权专利1项，受理中1项。