1、毕业论文开题报告 环境科学 产烃葡萄藻在高温环境的生长特征研究 一、选题的背景和意义 近年来,随着化石能源大量使用引起的环境污染和温室效应日益严重,研发可再生、无污染的生物质能源日益迫切。其中,含油微藻具有光合利用效率高、繁殖快、含油量高、易与工程技术结合等优势,同时能能利用各种废弃物缓解和综合治理环境污染,引起了有关专家的广泛关注。微藻生物质能能够解决目前使用植物原料发展生物柴油面临的耕地不足、气候变化对产量影响大和引起农作物价格上涨等突出问题。利用微藻细胞固定 CO2,并进行生物质能生产成为各国发展生物 质能的研究热点。通过转基因技术培育 “工程微藻 ”,繁衍能力高,生长周期短,比陆生植物
2、产油高出几十倍,并且能用养猪废水厌氧发酵后作为其培养基进行工业化生产。 葡萄藻是一种分布广泛,所含烃类与汽油成分相似、生长繁殖速度快,含油率高,平均热值高的产烃微藻 ,也是目前 研究最多 、 被认为最有可能成为固碳产能工业藻种的产烃 微藻 。尽管葡萄藻已经受到广泛关注,相关研究报道也十分丰富,但目前规模和成本问题是仍然是制约其发展的两大瓶颈。为进一步降低葡萄藻固碳产烃的生产成本,很多学者提出可以利用烟道气尾气 作为碳源培 进行葡萄藻的大规模培 养。但是由于烟道气的尾气温度 一般都在 40C 左右,而葡萄藻的生长适温在 23-28C,对于 40C 左右的高温环境下葡萄藻的生长规律尚未见报道 。
3、因此 , 本试验拟重点研究高温环境( 30-40C ) 下产烃葡萄藻的生长代谢规律,以期为利用烟道气陪养葡萄藻产油提供理论及数据支持。 二、研究目标与主要内容 (含论文提纲) 研究目标: 揭示 高温环境( 30-40C ) 下产烃葡萄藻的生长代谢规律,为利用烟道气陪养葡萄藻产油提供理论及数据支持。 主要研究内容 : ( 1) 高温对葡萄藻生长速率和生物量累积的影响; ( 2) 高温对葡萄藻细胞和集落密度 、形态及其烃类、油脂、色素等含量的影响; ( 3) 高温对葡萄藻对培养基氮磷利用效率的影响。 论文提纲: 1. 研究背景 2. 研究方法 2.1 藻种的选取与培养 2.2 研究方法 2.2.1
4、 藻细胞集落数目测定 2.2.2 藻液吸光值测定 2.2.3 藻液叶绿素测定 2.2.4 藻液胡萝卜素测定 2.2.5 藻液 TN 含量变化测定 2.2.6 藻液 TP 含量变化测定 2.2.7 葡萄藻细胞 /集落细胞学特征观察 3. 研究结果及分析 4. 总结 5. 研究展望 三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等 研究方法 : 利用光生物反应器培养葡萄藻,以 BG11 为培 养基, 设置三个温度处理 ( 30C 、 35C、40C),研究葡萄藻整个生长周期内 的 生长代谢情况及其对培养基中氮磷的利用效率。 研究手段: ( 1) 光生物反应器构建:参考文献,自行设计构建; (
5、2) 实验数据测定: 藻液叶绿素浓度:紫外分光光度计分别测量培养基 450nm、 630nm、 647nm、664nm和 730nm下的吸光值,用叶绿素浓度公式计算得到; 葡萄藻生长速率:分别通过测量培养基在 680nm下的吸光值和单位体积培养基内葡萄藻的干重表示; 葡萄藻胡萝卜素、烃类和油脂含量:用有机物萃取称干重的方法得到; 培养基 N、 P 含 量:按照国家标准方法测定。 ( 3) 数据分析:使用 Origin 和 Excel进行数据 统计和画图 。 技术路线: 实验方案: ( 1)光生物反应器构建:光生物反应器作为人工培养葡萄藻的重要手段,具有条件可控、操作简便等优势,因此本实验拟采用
6、自行设计的光生物反应器作为葡萄藻的培养体系。 ( 2) 温度处理:本实验拟设 3 个温度处理,即: 30C 、 35C 和 40C 。 每处理设 3个重复。 ( 3) 在葡萄藻整个生长周期内, 测定 如下 指标: 培养 基 叶绿素 浓度 ; 葡萄藻生长速率( OD680、细胞密度、干重); 葡萄藻胡萝卜素、烃类和油脂含量 ; 培养基 N、 P 含量变化。 四、参考文献 1 夏金兰 , 万民熙 , 王润民等 . 微藻生物柴油的现状与进展 J. 中国生物工程杂志 . 2009, 29 (7): 118-126. 2 马梅 , 王朋云 布朗葡萄藻培养方面的研究概况 J.现代农业科技 . 2008,
7、15:35-38. 3 王修垣 高产烃的丛粒藻研究概况 J. 微生物学报 .1997, 37(5): 405-409. 4 殷大聪 几种主要理化因子对布朗葡萄藻光合作用的影响 D. 中 国科学院研究光生物反应器构建 高温处理实验 培养基叶绿素浓度 葡萄藻生长速率 胡萝卜素、烃类和油脂含量 培养基 N、P 含量 数据统计分析, 撰写毕业论文 生院 . 2007. 5 胡洪营 , 李鑫 利用污水资源生产微藻生物柴油的关键技术及潜力分析 J. 生态环境学报 . 2010, 19(3): 739-744. 6 吴夏芫 , 李环 , 韦萍 能源微藻 葡萄藻培养的研究进展 J. 安徽农业科学 .2008:
8、 8755-8760. 7 王军 , 杨素玲 , 丛威等 营养条件对产烃葡萄藻生长的影响 J. 过程工程学报 . 2003, 4(3): 141-145. 8 胡洪营 , 李鑫 , 杨佳 基于微藻细胞培养的水质深度净化与高价值生物质生产耦合技术 J. 生态环境学 报 . 2009, 18(3): 1122-1127. 9 Wijffels RH, Barbosa MJ An outlook on microalgal biofuelsJ. Science. 2010, 329:796-799. 10唐赢中 , 黄利群 , 严国安 藻类产烃研究进展 . 生物工程进展 J, 1997, 17(2)
9、:23-26. 11王军 , 杨素玲 , 丛威 等 产烃葡萄藻在气升式光生物反应器中的分批补料培养 J. 过程工程学报 , 2003, 3(4): 366-370. 12董庆霖 , 邢向英 , 蔡颖 等 雨生红球藻的新繁殖方式及其藻蓝蛋白的合成 J. 化学工程 , 2008, 36 (10): 55-61. 13Yusuf C Biodiesel from microalgaeJ. Biotechnology Advances, 2007, 25: 294-306. 14 Banerjee A, Sharma R, Chisti Y 等 Botryococcus braunii: a rene
10、wable source of hydrocarbons and other chemicalsJ. Critical Review on Biotechnology, 2002, (3): 245-279. 15 Pittman JK, Dean AP, Osundeko O The potential of sustainable algal biofuel production using wastewater resourcesJ. Bioresource Technology. 2011, 102(1): 17-25 五、研究的整体方案与工作进度安排 (内容、步骤、时间) 时间 内容
11、 2010-11-1 至 2010-11-30 查阅文献,文献综述,外文翻译 2010-12-1 至 2010-12-31 光生物反应器的构建及调试 2011-1-1 至 2011-3-31 温度处理实验,数据采集 2011-4-1 至 2011-5-15 数据整理分析,撰写毕业论文 六、研究的主要特点及创新点 利用烟道气作为大规模微藻培 养的碳源,能够达到降低微藻培养成本、减少温室气体排放的双重目的,这一观点得到当前微藻能源学者的共识和重视。然而,要想利用烟道气为葡萄藻提供碳源还必须考虑高温对微藻的影响,相关研究鲜见报道。本研究 拟 通过自行构建的光生物反应器研究葡萄藻对高温逆境的响应规律, 研究结果将对 葡萄藻微藻燃料的开发具有重要意义。