微藻,淨化海洋環境的明星
你知道嗎?在遼闊的蔚藍海洋中生長著一類人們肉眼看不見的微小生物，但在顯微鏡下，我們卻能清晰地看到它們千奇百怪的形態：有的如小球、有的似心形、有的如圓月、有的似銀梭、有的如月牙、有的呈三角形。雖然它們自身的運動能力非常弱，但其特殊的體形能夠很好地適應漂浮生活，可隨波逐流地漂浮或懸浮在有光的表層海水中。
與陸地上的樹木、作物、雜草類似，此類生物具有葉綠素，能夠進行光合作用，將二氧化碳和海水中的氮、磷等營養成分合成為自身所需的有機物，同時釋放氧氣到大氣中。它們大多是單細胞生物，故人們稱其為單細胞藻類(unicellular algae)；因藻體微小(一般只有千分之幾毫米)，人們又稱其為微藻(Microalgae)。在分類學上，研究人員常把具有中央體的某些藍藻類植物(例如螺旋藻等)也歸為微藻。
目前，在中國海記錄到的海洋微藻約有1800多種。由於不同種類的微藻所含的色素成分(葉綠素、類胡蘿蔔素、藻膽素等)及比例各不相同，因而呈現出斑斕的色彩：綠藻因葉綠素a、葉綠素b含量豐富而呈草綠色；藍藻因含較多的葉綠素“藻藍蛋白呈現藍綠色；紅藻主要含有藻紅蛋白而呈現紅色或玫瑰紅色；矽藻和金藻則因含有較多的葉黃素而呈現出黃色、褐色、金褐色或黃褐色。
小微藻大用途
20世紀50年代以來的研究證明，微藻是海洋中的主要初級生產者，是海洋食物鏈的基礎，驅動著整個海洋生態系統的能量流和物質流，直接和間接地養育著幾億噸的海洋動物，因此在海洋生態系統的物質迴圈中起著十分重要的作用。海洋微藻一旦受到破壞，將危及其他海洋生物及整個海洋生態系統。
微藻對人類社會的生產、生活也有著十分重要的作用。目前，海洋微藻的開發利用主要集中於以下幾個方面，有些用途已達到工業化生產水平，比如：作為人類的營養食品和健康食品；作為可再生生物能源，可透過熱解獲得生物質燃油，或透過光合作用及其特有的產氫酶系將水分解為氫氣和氧氣；提取色素、藥物及甘油等化學產品；作為水產動物的餌料和禽畜飼料的新增劑。
然而，微藻的用途遠不止這些，消除入海汙染物、清潔海洋環境便是它們近年來頗受關注的一種新用途。淨化海水養殖業廢水
在當今集約化海水養殖業中，廢水的排放是海水受到汙染的一個重要原因。在魚、蝦、貝、蟹等的工廠化養殖和育苗過程中，由於飼料投餵過多，投放的乾溼飼料只有約20%被養殖動物食用，過剩的飼料則在養殖水體中擴散累積，引起水體中氮、磷含量升高；同時，養殖動物的代謝作用也會造成水體中氨態氮和有機氮濃度升高。這樣的廢水一旦排入近岸海域，海水將因無機氮、磷的濃度增加而發生富營養化或產生赤潮，嚴重威脅到海洋生物的生長。因此，養殖業廢水在排放前必須進行有效處理。小小的微藻就能對養殖業廢水進行有效淨化。
微藻生長期間，各種形式的無機氮和有機氮均可被其所利用，磷則主要以磷酸一氫根和磷酸二氫根的形式被它們吸收。當微藻被引入養殖業廢水中時，藻細胞透過光合作用向水中供氧，增加水中的溶解氧，使好氧菌能夠不斷分解有機質，進而產生二氧化碳，作為藻細胞光合作用的碳源。因此，在淨化水質的過程中，人們常將微藻與細菌聯合使用，也即我們通常所說的“藻菌共生”。同時，微藻吸收利用氮、磷等營養鹽合成複雜的有機質。這就是微藻淨化養殖業廢水的機理。
微藻光能利用效率高、生長繁殖迅速、產量高等特點，決定了其對營養物質的吸收和累積過程迅速；養殖業廢水中的汙染物濃度比工業廢水和生活汙水低得多，所以只要給微藻提供適宜的生長條件(光照、溫度、pH值等)，即可迅速改善廢水的水質。
中國海洋大學的研究人員將一種綠藻——亞心形扁藻
(Platymonas subcordiformis)引入光一膜組合式生物反應器中，用於去除南美白對蝦養殖廢水中的氮磷營養鹽。透過超濾膜元件良好的分離截留效能，使反應器中保持高密度的微藻細胞(藻密度達到2.51×107個細胞/毫升)。連續執行結果表明，廢水中無機氮和無機磷的去除率分別達到83%和95.8%；淨化後的水中，無機氮和無機磷濃度均達到《海水水質標準》(GB3097-1997)的二類標準要求，可以迴圈用於海水養殖，大大減輕了近岸海水的氮、磷汙染負荷。
中國科學院大連化學物理研究所發明的專利——“海綿一微藻”整合系統則是首先在工廠化養殖廢水中接種微藻，吸收轉化海水中無機氮和無機磷為微藻生物量；接種一定時間後，將海綿放到微藻生物量增加的廢水池中，濾食微藻。透過微藻和海綿生物的聯合作用，汙染水體得到淨化，過量無機氮、磷營養鹽排入海水後引發的富營養化問題也大大減輕。
分解海洋中的有機毒物
微藻,淨化海洋環境的明星
你知道嗎?在遼闊的蔚藍海洋中生長著一類人們肉眼看不見的微小生物，但在顯微鏡下，我們卻能清晰地看到它們千奇百怪的形態：有的如小球、有的似心形、有的如圓月、有的似銀梭、有的如月牙、有的呈三角形。雖然它們自身的運動能力非常弱，但其特殊的體形能夠很好地適應漂浮生活，可隨波逐流地漂浮或懸浮在有光的表層海水中。
與陸地上的樹木、作物、雜草類似，此類生物具有葉綠素，能夠進行光合作用，將二氧化碳和海水中的氮、磷等營養成分合成為自身所需的有機物，同時釋放氧氣到大氣中。它們大多是單細胞生物，故人們稱其為單細胞藻類(unicellular algae)；因藻體微小(一般只有千分之幾毫米)，人們又稱其為微藻(Microalgae)。在分類學上，研究人員常把具有中央體的某些藍藻類植物(例如螺旋藻等)也歸為微藻。
目前，在中國海記錄到的海洋微藻約有1800多種。由於不同種類的微藻所含的色素成分(葉綠素、類胡蘿蔔素、藻膽素等)及比例各不相同，因而呈現出斑斕的色彩：綠藻因葉綠素a、葉綠素b含量豐富而呈草綠色；藍藻因含較多的葉綠素“藻藍蛋白呈現藍綠色；紅藻主要含有藻紅蛋白而呈現紅色或玫瑰紅色；矽藻和金藻則因含有較多的葉黃素而呈現出黃色、褐色、金褐色或黃褐色。
小微藻大用途
20世紀50年代以來的研究證明，微藻是海洋中的主要初級生產者，是海洋食物鏈的基礎，驅動著整個海洋生態系統的能量流和物質流，直接和間接地養育著幾億噸的海洋動物，因此在海洋生態系統的物質迴圈中起著十分重要的作用。海洋微藻一旦受到破壞，將危及其他海洋生物及整個海洋生態系統。
微藻對人類社會的生產、生活也有著十分重要的作用。目前，海洋微藻的開發利用主要集中於以下幾個方面，有些用途已達到工業化生產水平，比如：作為人類的營養食品和健康食品；作為可再生生物能源，可透過熱解獲得生物質燃油，或透過光合作用及其特有的產氫酶系將水分解為氫氣和氧氣；提取色素、藥物及甘油等化學產品；作為水產動物的餌料和禽畜飼料的新增劑。
然而，微藻的用途遠不止這些，消除入海汙染物、清潔海洋環境便是它們近年來頗受關注的一種新用途。淨化海水養殖業廢水
在當今集約化海水養殖業中，廢水的排放是海水受到汙染的一個重要原因。在魚、蝦、貝、蟹等的工廠化養殖和育苗過程中，由於飼料投餵過多，投放的乾溼飼料只有約20%被養殖動物食用，過剩的飼料則在養殖水體中擴散累積，引起水體中氮、磷含量升高；同時，養殖動物的代謝作用也會造成水體中氨態氮和有機氮濃度升高。這樣的廢水一旦排入近岸海域，海水將因無機氮、磷的濃度增加而發生富營養化或產生赤潮，嚴重威脅到海洋生物的生長。因此，養殖業廢水在排放前必須進行有效處理。小小的微藻就能對養殖業廢水進行有效淨化。
微藻生長期間，各種形式的無機氮和有機氮均可被其所利用，磷則主要以磷酸一氫根和磷酸二氫根的形式被它們吸收。當微藻被引入養殖業廢水中時，藻細胞透過光合作用向水中供氧，增加水中的溶解氧，使好氧菌能夠不斷分解有機質，進而產生二氧化碳，作為藻細胞光合作用的碳源。因此，在淨化水質的過程中，人們常將微藻與細菌聯合使用，也即我們通常所說的“藻菌共生”。同時，微藻吸收利用氮、磷等營養鹽合成複雜的有機質。這就是微藻淨化養殖業廢水的機理。
微藻光能利用效率高、生長繁殖迅速、產量高等特點，決定了其對營養物質的吸收和累積過程迅速；養殖業廢水中的汙染物濃度比工業廢水和生活汙水低得多，所以只要給微藻提供適宜的生長條件(光照、溫度、pH值等)，即可迅速改善廢水的水質。
中國海洋大學的研究人員將一種綠藻——亞心形扁藻
(Platymonas subcordiformis)引入光一膜組合式生物反應器中，用於去除南美白對蝦養殖廢水中的氮磷營養鹽。透過超濾膜元件良好的分離截留效能，使反應器中保持高密度的微藻細胞(藻密度達到2.51×107個細胞/毫升)。連續執行結果表明，廢水中無機氮和無機磷的去除率分別達到83%和95.8%；淨化後的水中，無機氮和無機磷濃度均達到《海水水質標準》(GB3097-1997)的二類標準要求，可以迴圈用於海水養殖，大大減輕了近岸海水的氮、磷汙染負荷。
中國科學院大連化學物理研究所發明的專利——“海綿一微藻”整合系統則是首先在工廠化養殖廢水中接種微藻，吸收轉化海水中無機氮和無機磷為微藻生物量；接種一定時間後，將海綿放到微藻生物量增加的廢水池中，濾食微藻。透過微藻和海綿生物的聯合作用，汙染水體得到淨化，過量無機氮、磷營養鹽排入海水後引發的富營養化問題也大大減輕。
分解海洋中的有機毒物