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小球藻(Chlorella vulgairs)在医药卫生、保健品、生物能源等方面具有广阔的应用前景。为优化小球藻大规模科学培养工艺,对现有的光生物反应器进行优化和设计,最终实现小球藻的高产率、高密度培养,本文从以下两个方向对影响小球藻生长的因素进行了研究和分析:1.研究以新型、高效的平板气升环流式光生物反应器为模式反应器培养小球藻,定时检测均匀鼓泡流下小球藻的生长状况和培养液中的氮、钾、钙、镁、磷、铁等几种关键营养元素的浓度,分析小球藻生长过程中的关键营养元素代谢规律。实验结果表明,小球藻的生长呈现前快后慢的规律;溶液的pH随着小球藻的生长逐渐升高至弱碱性;培养过程中小球藻的叶绿素荧光活性保持在相对稳定的状态;钾元素浓度几乎保持不变,最终不被小球藻吸收利用,氮元素代谢发生在70 h之前,钙元素和镁元素代谢发生在80 h之前,铁元素和磷元素代谢发生在96 h之前;96 h之后大部分营养元素几乎耗尽,此时小球藻的生长速率明显下降,但在持续光照和通入CO2条件下,小球藻仍然可以缓慢进行生物量的积累。2.研究使用管式环流光生物反应器培养小球藻,在固定的液速、气流量条件下,通过改变光照强度和光暗循环时间,测定小球藻的比生长速率和叶绿素荧光活性变化,分析小球藻的生长与流动、辐射、光明/光暗之间的耦合关系,为光生物反应器的优化和设计提供理论基础。实验结果表明,光照强度低于370μmol·m-2·s-1时,小球藻的比生长速率随着光照强度的增加和光明时间比例的增加而增大;光照强度高于542μmol·m-2·s-1时,小球藻的比生长速率随着光照强度的增大和光明时间比例的增加而降低。小球藻的叶绿素荧光活性随着光照强度的增大和光明时间比例的增加而降低。小球藻的饱和光强位于200μmol·m-2·s-1附近,抑制光强位于500μmol·m-2·s-1附近;在光限制条件下,增加光照强度和光明时间比例可促进小球藻的生长;在光抑制条件下,增加暗适应时间有助于小球藻叶绿素荧光活性的恢复和比生长速率的增加。