光对微藻的影响.docx

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1、光对微藻柴油的影响一、简介生物柴油是以生物体油脂与醇类物质(通常为甲醇、乙醇)为原料，通过酯化反应而得到的长链脂肪酸甲酯。藻类的含油量很高，一般占干重的20%~50%，某些微藻的含油量最高可以达到生物质干重的80%以上。[1]所以，应用微藻生产柴油有很大的发展空间。微藻是一种独特的光合生物，可将太阳能直接转化为化学能并且能够累积高含量的天然油脂，藻类分布广泛，适应环境能力强，在光照和潮湿的环境中几乎都有藻类的存在，有些甚至可以在盐碱环境下生长，与油料植物相比，藻类无需占用耕地资源，不会与农业产生竞争关系，不会造成粮食危机，这一点

2、是我们为什么极力发展微藻柴油的原因，且它克服了植物生长周期长，受季节气候变化影响等不定因素，更使人们对微藻生产柴油充满了希望。国内外研究微藻生产柴油的人很多，方向也不同，大致根据目前微藻柴油面临的问题分为以下四个方面：一是微藻收获的固液分离过程的方法改进，以便适应于工业生产；二是针对地域环境的不同，考虑地区因素来生产，例如光照强度，温度，反应器中水分蒸发等等都应考虑到整个模型中，这些都是影响微藻生长的重要因素。部分微藻反应器建造在沙漠地带就是考虑了光照影响；三是应用基因工程改造的微藻，虽然具有较高的油脂含量，但是对自然生态系统存

3、在潜在的威胁，不适合开放式培养，因此在提高含油量的同时也要考虑如何避免这种危害；四是现在十分热门的利用污水处理厂、发电厂等工厂污水作为微藻基质进行培养，利用微藻对污水的部分净化功能和产柴油功能相结合。所以对于微藻的研究方向很多，藻类属于光能自养型，在这里主要讨论光源对微藻生长以及成产柴油的影响。二、光对与微藻的影响光照是影响微藻生长的最重要的环境因子之一。光照对微藻的生长、繁殖、藻体颜色、细胞形态及胞外多糖积聚都有重要影响。自然界中光照的变化具有一定的规律性和稳定性，在微藻的长期进化过程中，光照对它们的影响使它们对光照的反应具有

4、特异性，不同的微藻都有最适于其生长的最佳光照环境。在微藻培养中，研究光照的作用，应用适当的光照技术加快培养对象的生长繁殖，调节其营养成分，是提高产量和质量的重要途径。光照作为一个复杂的生态因子，作用因素包括光照强度、光照周期和光谱。[2]综观国内外这方面的报道，目前研究尚处于个体情况的资料积累阶段。其中，光强和光周期的调节容易实现，相关研究较多。对于光强的作用规律，一般表现为各种藻类都存在某个最适合生长的光强范围，此范围之内的光强照射能够推动较高的生长速率，此范围之外的光强照射将导致生长速率的下降。光周期一般指一天当中光照时间和

5、黑暗时间的比例，它对微藻生长的影响通常表现为各种微藻都有一个最佳的光暗时间比，并非光照时间越长越好[3]。由于调节光源的光谱结构在实验实现上存在一定的困难，针对光谱方面的相关研究较少，相关文章多针对红蓝绿光对微藻生长影响进行研究，对于不同藻类对光谱结构喜好也有所不同。在目前微藻产生物柴油培养中，通常利用对日光收集提供照明。当然日光的从地域性，稳定性考虑不能作为唯一提供能量的光源，并且基于光强，光周期及光谱对藻类生长的不同影响来看，适当的对光源进行修正是必要的。三、文献阅读1.关于光强及光周期影响对于光源对微藻生长的研究来自荷兰瓦

6、格宁根大学的RenéH.Wijffels教授有很多相关研究。其中一篇关于Luminostat操作是一种最大化一天中光照循环微藻光合效率的光生物反应器的文章，实验中通过模拟户外光线，以评估不同的光线条件光生物反应器luminostat的控制。[4]在一天中，太阳辐射的变化从零到饱和或过饱和水平。户外的微藻生产，因此也受光一天的开始和结束及晚上时间的限制。此外，在阳光水平低或高生物量浓度的细胞相互的阴影会导致负的光合作用率（呼吸作用）的暗区内部的作用形成。这将导致一个较低的生物生产力和降低整体的光合效率。[5]太阳辐照度也各不相同，

7、整个一年在室外种植明显比基于人工光源在连续种植导致更复杂的操作过程。Luminostat条件中，一定光线条件下生物质浓度不断调节，可能会使光合限制减少，提高光合效率。但是luminostat操作应确保光生物反应器中没有黑暗的区域，这自然是要对不断生长的微藻进行稀释等调节。如果这个预期可以实现，是可以得到一个有较高光合效率和生产能力。在人工光源条件下，最佳的光照强度在光生物反应器后面可以轻松，自动，控制引导整个一天在一个最佳的生物量浓度。但是，这种方法没有经过实际的日常光周期测试。因此，主要研究中生物量密度不断适应不断变化的光线条

8、件下，测试所谓的luminostat方法为一种提高光合效率和生产力小球藻体积工具。文章提到2011年Aiche会议关于光影响微藻反应的报告，PBR需要结合随时间变化的过程中截获的太阳能辐射的理论框架，即培养体积内的辐射光能源运输，和当地耦合光合增长建模。PBR生