地区：上海市 宝山区
关键词：中国科学院海洋研究所;湖南大学;中国海洋大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000001151
成果描述：
| 中国淡水资源匮缺，在发达的沿海地区尤为突出。直接利用海水作为沿海城市冲厕用水是必然趋势，香港地区已大规模应用，内地部分沿海城市（如青岛和大连等）也开始推广，由此将产生大量海水高浓有机物。同时，中国的海水养殖模式正逐步工厂化和集约化，也会集中排放高浓有机物。尽管淡水体系有机废物的处理技术已经非常成熟，但其并不适用于高渗的海水系统。因此，开展海水高浓有机物的生物处理及其资源化利用研究极具前瞻性。在国家自然科学基金及国家高技术研究发展计划（863计划）等项目的资助下，该项目聚焦海水高浓有机物，构建了高效处理及其资源化利用的技术体系。一方面，暗发酵细菌降解大分子有机物，释放氢气，产生有机酸，导致体系酸化，反馈抑制暗发酵产氢过程；光发酵将有机酸转化为氢气，同时也解除了对暗发酵细菌的抑制，因而该项目创新性地将暗发酵和光发酵耦联在一起。另一方面，暗-光耦联处理海水高浓有机物时会产生大量的NH<,4><'+>,反馈抑制光发酵，因此选育优良的单细胞真核小球藻藻株，吸收利用发酵液中NH<,4><'+>以及残留的有机物等营养元素，解除对光发酵的抑制，实现了菌藻协同高效处理有机海水。此外，在细菌暗发酵后添加废铁屑，用以去除反应体系中的磷酸盐，不仅可确保固定化小球藻胶体的强度，也为后续小球藻的生长和脂类代谢创造了有利的环境，真正达到了菌-藻协同的目的。该项目的主要发现点包括：（1)采用转座子突变技术，培育了可高效利用海洋有机物的暗发酵产氢菌株；发现了嗜热菌和暗发酵产氢菌可协同高效转化海水高浓有机物，产氢效率明显提高；揭示了高浓度的重金属离子和挥发性脂肪酸可显著抑制暗发酵产氢菌株对海水高浓有机物的转化利用，发展了重金属离子的高效去除技术。（2)针对暗发酵体系的反馈抑制问题，引入光合细菌用以消耗体系中产生的有机酸，构建了暗-光发酵耦联系统；筛选了具有特殊生物学功能的小球藻，研发其固定化技术，阐释了小球藻吸收利用发酵体系中的铵盐离子和小分子有机酸后可显著提高暗-光发酵耦联系统的效率，实现了菌-藻协同;发现了体系中的铁离子可同时正向调控小球藻生长和中性脂代谢。相关研究提高了高浓度有机海水生物处理的效率，实现了废水处理和资源化利用的双重目的。经教育部查新中心的检索，该项目的8篇代表性论文SCI他引518次，他引总次数586次；20篇主要论文SCI他引790次，他引总次数919次。 |
