高效固碳優(yōu)勢(shì)微藻突變株應(yīng)用于污水處理，去污效果好，成本低
微藻生長(zhǎng)速度快，世代周期短，其光合作用系統(tǒng)在吸收無(wú)機(jī)碳并改善溫室氣體方面發(fā)揮重要作用。在當(dāng)前碳減排大趨勢(shì)下，國(guó)內(nèi)外眾多研究者開(kāi)展微藻處理廢水的研究。微藻可以用于生活污水、禽畜廢水、餐廚污水、重金屬?gòu)U水和淀粉廢水等不同濃度污水，具有凈化水質(zhì)和同化有機(jī)碳為高價(jià)值產(chǎn)物的功能，其豐富的高價(jià)值副產(chǎn)品可應(yīng)用于能源、飼料、肥料、食品、醫(yī)藥和化妝品等領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，各類污水排放量逐年增加，其處理過(guò)程中系統(tǒng)碳排放占社會(huì)總碳排放約1-2％。微藻由于其較高的光合效率，處理污水脫氮除磷的同時(shí)可光合固碳產(chǎn)氧等特性受到廣泛關(guān)注。
微藻固碳具有天然優(yōu)勢(shì)，目前研究者們從自然界分離出大量藻種用于污水處理，自然分離純化費(fèi)時(shí)費(fèi)力且往往效果不及突變株。運(yùn)用工程策略和特定環(huán)境馴化可以有效提高微藻固碳性能，但世代周期長(zhǎng)且遺傳特性不穩(wěn)定，易產(chǎn)生藻種退化。誘變育種可改變其遺傳特性，物理誘變快速靈活，且突變頻率高，但不定向突變需耗費(fèi)大量人力物力篩選。本專利申請(qǐng)輔助以有機(jī)碳馴化能夠定向篩選高效固碳藻種突變株。污水有機(jī)碳含量高，通常富含大量土著細(xì)菌能進(jìn)行自我吸收轉(zhuǎn)化。高效固碳微藻突變株結(jié)合污水中優(yōu)勢(shì)菌種，構(gòu)成藻菌共生系統(tǒng)，菌釋放CO2供給藻，而藻產(chǎn)生氧補(bǔ)給菌，不但污染物去除效果好，成本低，還兼具環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。鑒于此，本領(lǐng)域中需要高效固碳優(yōu)勢(shì)微藻突變株用于實(shí)際污水處理。
具體操作步驟如下：
1)取小球藻(Cholorella sp.HQ)藻液轉(zhuǎn)移至BG-11中，使得藻液濃度為5×106
個(gè)/mL，取3mL上述藻液置于6孔板中，于254nm，30W紫外燈下進(jìn)行誘變，輻照距離25cm，輻照時(shí)間為30min，經(jīng)過(guò)暗培養(yǎng)1d和光恢復(fù)后進(jìn)行致死率檢測(cè)；
2)將經(jīng)過(guò)步驟1)致死率達(dá)到70-80％的藻液置于0.15g/L葡萄糖溶液中馴化，采用平板涂布的方式接種于含糖BG11培養(yǎng)基平板表面，放入培養(yǎng)箱中，培養(yǎng)條件為穩(wěn)定25±2℃，光照(熒光白光)3000Lux，暗周期12h/12h；
3)在無(wú)菌操作臺(tái)用接種針從平板上刮取藻落在含糖BG11液體培養(yǎng)基中，然后通過(guò)測(cè)量吸光度確定微藻生長(zhǎng)情況，如圖1所示，計(jì)算平均生長(zhǎng)速率和比生長(zhǎng)速率，通過(guò)生物質(zhì)干重和油脂等指標(biāo)篩選出高效固碳藻種Cholorella sp.MHQ2。
4)采集污水，采用重鉻酸鉀法測(cè)試污水中的COD含量為902mg/L。經(jīng)檢測(cè)，微藻生長(zhǎng)速度遠(yuǎn)高于COD含量為402mg/L的污水。在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)去除方面，微藻同化氮磷和有機(jī)物進(jìn)行自身生物合成，氨氮去除效果一直優(yōu)于COD含量為402mg/L的污水，表明較高的C/N有利于微藻細(xì)胞進(jìn)行生命活動(dòng)。如圖所示，在第2d微藻降解COD的濃度幾乎追平COD含量為402mg/L污水的培養(yǎng)基濃度。在污水中磷的去除方面更是表現(xiàn)出了極強(qiáng)的去除能力，越過(guò)停滯期，在對(duì)數(shù)期吸收大量的磷用于細(xì)胞合成與生長(zhǎng)代謝。
5)經(jīng)過(guò)步驟4)測(cè)試后的污水作為培養(yǎng)基，接種步驟3)篩選出高效固碳藻種Cholorellasp.MHQ2，藻液濃度為5×106個(gè)/mL，使污水中的氮、磷和有機(jī)物得到去除。
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