海洋產(chǎn)氫光合細(xì)菌的分離鑒定與光—暗耦聯(lián)制氫的研究.pdf

1、能源危機(jī)席卷全球，尋找替代能源勢(shì)在必行。氫能由于其清潔、高效、可再生的特點(diǎn)而成為備受關(guān)注的新型能源。生物制氫技術(shù)因反應(yīng)條件溫和、能耗低、環(huán)境友好等特點(diǎn)而優(yōu)于傳統(tǒng)制氫方法。發(fā)酵微生物制氫技術(shù)產(chǎn)氫效率高、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、反應(yīng)器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，更適合工業(yè)化生產(chǎn)。但其代謝產(chǎn)物為小分子有機(jī)酸，大量的有機(jī)酸會(huì)使反應(yīng)體系pH值下降，產(chǎn)氫效能降低，同時(shí)廢水得不到完全處理；光合細(xì)菌利用大分子有機(jī)物的能力不強(qiáng)，但可降解多種小分子有機(jī)酸，且能將產(chǎn)氫與光能利用、有機(jī)

2、物的去除有機(jī)地結(jié)合在一起。因此，光合細(xì)菌與發(fā)酵細(xì)菌耦聯(lián)培養(yǎng)，就有可能實(shí)現(xiàn)有機(jī)物完全降解并持續(xù)產(chǎn)氫，提高光能轉(zhuǎn)換效率和底物的利用效率，降低揮發(fā)酸對(duì)細(xì)菌的毒性，提高產(chǎn)氫量，使光-暗耦聯(lián)產(chǎn)氫成為生物制氫技術(shù)中最有前景的方法。
　　 海洋產(chǎn)氫細(xì)菌由于具有較強(qiáng)的鹽耐受性，可適用于高鹽度有機(jī)廢水的處理，同時(shí)獲得氫能，是集污水治理和生物制氫為一體的綜合技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文通過(guò)分離獲得一株海洋產(chǎn)氫光合細(xì)菌Marichromatium

3、sp.LC83，并將其與本實(shí)驗(yàn)室已獲得的產(chǎn)氫發(fā)酵細(xì)菌BH-18進(jìn)行光-暗耦聯(lián)制氫實(shí)驗(yàn)，并分析其提高產(chǎn)氫的理論基礎(chǔ)，主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：
　　 首先，從海洋環(huán)境中篩選到一株生長(zhǎng)迅速、底物利用廣、適應(yīng)性強(qiáng)，并具有一定產(chǎn)氫能力的光合細(xì)菌，采用生理生化和分子生物學(xué)的方法鑒定該菌株屬于Marichromatium屬，將其定名為Marichromatium sp.LC83。通過(guò)單因子試驗(yàn)對(duì)該菌株生長(zhǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，該菌株具有廣泛的適應(yīng)

4、性，在鹽度為10～70‰、pH值為5～11、溫度為15～40℃、光照強(qiáng)度為40～200μmol/m2·s范圍內(nèi)均能良好生長(zhǎng)，并且對(duì)生長(zhǎng)因子不具有依賴性。
　　 其次，以本課題組已獲得的海洋暗發(fā)酵細(xì)菌--成團(tuán)泛菌Pantoea agglomeransBH-18與菌株光合細(xì)菌LC83耦聯(lián)進(jìn)行產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，暗發(fā)酵產(chǎn)氫細(xì)菌與光合細(xì)菌耦聯(lián)產(chǎn)氫能夠極大的提高產(chǎn)氫和有機(jī)物利用率。在暗發(fā)酵細(xì)菌(成團(tuán)泛菌BH-18)發(fā)酵產(chǎn)氫的不同時(shí)期，接入

5、光合細(xì)菌(Marichromatium sp.LC83)進(jìn)行耦聯(lián)產(chǎn)氫，發(fā)現(xiàn)耦聯(lián)后光合細(xì)菌LC83在葡萄糖濃度較低的環(huán)境下還可以生成葡萄糖，同時(shí)使發(fā)酵液的TOC和TNb濃度增加。在耦聯(lián)產(chǎn)氫時(shí)，兩種細(xì)菌可以共同生長(zhǎng)，并且菌株LC83對(duì)耦聯(lián)體系pH值、氧化還原電位、葡萄糖濃度、TOC和TNb的影響都偏向于有利產(chǎn)氫的條件。
　　 最后，將暗發(fā)酵細(xì)菌Pantoea agglomerans BH-18與光合細(xì)菌Marichromatiums