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用等温微量热法研究微藻生物固碳行为和作用

用等温微量热法研究微藻生物固碳行为和作用

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作者：刘长睿大连理工大学

学位级别：硕士

微藻生态体系可用于多种工业活动中回收和固定二氧化碳气体。在培养微藻的自养过程中,需要无机碳源(通常是CO)、光源以及其它养分的供应,以支持微藻的光合作用及其代谢活动。因此,本文设计、研究了一种LED等温微量热法来监测海水藻类和... 详细信息

微藻生态体系可用于多种工业活动中回收和固定二氧化碳气体。在培养微藻的自养过程中,需要无机碳源(通常是CO)、光源以及其它养分的供应,以支持微藻的光合作用及其代谢活动。因此,本文设计、研究了一种LED等温微量热法来监测海水藻类和淡水藻类的热力学行为,以更好的了解其在CO固定过程中所起到的作用。本文分别对Chlorococuum ***-038,*** GIEC-172,*** GIEC-179和*** 4种微藻进行了研究,并且对传统的微量热法进行了优化,研究和比较了这4种微藻类在0,7.48,14.96,29.92,74.8g/L碳源浓度下对CO的封存能力。首先,将LED光源安装在TAMⅢ微量热仪的安瓿瓶内,在体积为4.5ml的不锈钢安瓿瓶的盖子顶端垂直安装,保证输出的光源照射到安瓿瓶内。在这四种微藻中,最终选择了两种热活性较好的菌株并进行了深入的研究。一种是*** GIEC-179(淡水藻类),另一种是***(海水藻类)。监测记录了其power-time曲线,并计算了总发热量(QT),最大输出功率(P),世代时间(TG),生长速率常数(k),抑制率(I)以及每个微藻细胞所产生的热量参数(JQ/N)来表征其热力学行为。其结果为:对于*** GIEC-179微藻,QT,Pmax和JQ/N的最大值和最小值在碳源浓度为74.80g/L和0.00g/L中出现,分别为20.85和2.32 joule;252.17和57.67μW;7.91-06和8.80-07 joule/cell。同时,对于***微藻,其值分别为20.23 and 5.74 joule;307.43 and 108.25μW;3.20-05 and 9.08-06 joule/cell,也在碳源浓度为74.80g/L和0.00g/L中出现。根据QT,Pmax和JQ/N的数值得知两种微藻的热活性顺序皆为74.8g/L>29.92g/L>14.96g/L>7.48g/L>0g/L。除此之外,相比淡水微藻,海水微藻表现出更好的热活性。两种微藻同时在碳源浓度为74.8g/L时,Pmax,QT和J/Q/N表现出最大值。本文还分析了不同热力学参数(QT,TG,Pmax,JQ/N)间的关系,发现总发热量、总输出功率和单个细胞的产热与微藻生物量浓度有直接的关系。这与采用传统方法对微藻的分析(pH变化,光学分析,细胞计数)结果一致。加入的二氧化碳浓度越高,微藻的生物量浓度越高,其对二氧化碳的固定率越高。结果证实该等温微量热法可以用来监测和表征微藻生物固碳,这为解决全球变暖危机的研究提供了新线索。

关键词：微量热仪热力学性质海水和淡水藻生物固碳溶解的碳源

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