سيؤدي دمج زراعة الطحالب الدقيقة مع غاز المداخن الصناعي في النهاية إلى إدخال المعادن الثقيلة والمركبات غير العضوية الأخرى في وسط النمو. تقدم هذه الدراسة إجراء يستخدم لتحديد المصير النهائي وتأثير المعادن الثقيلة والملوثات غير العضوية على نمو نانوكلوروبسيس سالينا المزروعة في المفاعلات الحيوية الضوئية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
الكمي من المعادن الثقيلة والملوثات غير العضوية الأخرى على الإنتاجية من الطحالب
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
زيادة الطلب على مصادر الطاقة المتجددة لديها الباحثين التحقيق في جدوى المواد الأولية البديلة، مثل الطحالب. وتشمل المزايا الكامنة ارتفاع العائد المحتمل، واستخدام الأراضي غير الصالحة للزراعة والتكامل مع مجاري النفايات. فإن الاحتياجات الغذائية للنظام إنتاج الطحالب على نطاق واسع يتطلب اقتران نظم زراعة بموارد النفايات الصناعية، مثل ثاني أكسيد الكربون من غاز المداخن والمغذيات من مياه الصرف الصحي. الملوثات غير العضوية الموجودة في هذه النفايات يمكن أن تؤدي إلى التراكم في الكتلة الحيوية الطحالب الدقيقة تؤثر سلبا على الإنتاجية والحد من الاستخدام النهائي. وتركز هذه الدراسة على تقييم تجريبي لأثر ومصير 14 الملوثات غير العضوية (باسم، الكادميوم، الكوبالت، النحاس والزئبق والمنجنيز والنيكل، والرصاص، بينالي الشارقة، سي، القصدير، V والزنك) على Nannochloropsis النمو سالينا . تم الانتهاء من زراعة الطحالب في photobioreactors مضيئة في 984 ميكرومول م -2 ثانية -1 والحفاظ على درجة الحموضة 7 في نمو مالقانونين الملوثة مع الملوثات غير العضوية في المستويات المتوقعة استنادا إلى تكوين وجدت في النظم التجارية غازات المداخن الفحم. الملوثات الموجودة في الكتلة الحيوية والمتوسطة في نهاية فترة النمو 7 أيام وتم قياس كمية تحليلي من خلال بخار بارد الامتصاص الذري الطيفي للزئبق وعن طريق إضافة بالحث البلازما الطيفي للو، الكادميوم، الكوبالت، النحاس، المنغنيز، ني، برميل، بينالي الشارقة، سي، القصدير، V والزنك. أظهرت النتائج N. سالينا هو سلالة حساسة للبيئة المتعددة المعادن مع انخفاض الإحصائي في الكتلة الحيوية yieldwith إدخال هذه الملوثات. التقنيات المعروضة هنا هي كافية لقياس نمو الطحالب وتحديد مصير الملوثات غير العضوية.
المقدمة
مقارنة مع المحاصيل الأرضية التقليدية وقد ثبت الطحالب لتحقيق أعلى العوائد الكتلة الحيوية والدهن بسبب الكامنة أعلى كفاءة تحويل الطاقة الشمسية 1،2. زراعة الطحالب في معدلات إنتاجية عالية تتطلب المعروض من المواد الغذائية المختلفة بما في ذلك مصدر الكربون الخارجي. ومن المتوقع أن مرافق نمو واسع النطاق وستدمج مع مجاري النفايات الصناعية مثل غازات المداخن الصناعية من أجل تقليل تكاليف الإنتاج، وفي الوقت نفسه توفير المعالجة البيئية. الكربون النفايات الصناعية عادة في شكل ثاني أكسيد الكربون الغازي ويمكن أن تحتوي على الملوثات التي لها القدرة على التأثير سلبا على إنتاج الطحالب. على وجه التحديد، وغازات المداخن المستمدة من الفحم لديها ....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
نظام 1. النمو
الشكل 1. الطحالب النظام النمو. (A) rotometer الهواء، (B) CO 2 rotometer، (C) وحدة تحكم الحموضة مع الملف اللولبي، (D) مسجل بيانات، (E) في خط مرشحات الهواء، (F) رأس توزيع الهواء، (G) بنك ضوء الفلورسنت، (H) متر الرقم الهيدرو....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
غلة الكتلة الحيوية
إنتاج N. سالينا في النظام PBR المستخدمة في هذه الدراسة نمت من 1 جرام / لتر -1 إلى 8.5 ± 0.19 جرام / لتر -1 (N = 12) للمفاعلات السيطرة و 4.0 ± 0.3 جم / لتر -1 (N = 12) ل المتعددة المعادن الملوثة في 7 أيام. التجارب أنتجت بيانات قابلة للتكرار في جميع أنحاء المفاعلات ثلاث نسخ ودفعات متعددة. ويبين الشكل 2A متوسط كثافة الثقافة مع الخطأ المع.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
المالحة الطحالب N. سالينا يمكن زراعتها بنجاح في النظام النمو مصممة مع نتائج قابلة للتكرار وغلة الكتلة الحيوية العالية. النقل الجوي الاختلاط المسموح به للثقافة مع وقف التنفيذ مختلطة بشكل جيد مع الحد الأدنى من تسوية أو biofouling خلال فترات النمو 7 أيام. يظهر التباين ضوء الحد الأدنى في الضفة ضوء الفلورسنت أيضا لا ينتج اختلافات ملحوظة في النمو.
الدراسة معارض المعادن الثقيلة الملوثة وسائل الإعلام في ممثل ترك.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.
شكر وتقدير
يود المؤلفون أن يحظوا بتقدير التمويل المقدم من المؤسسة الوطنية للعلوم (الجائزة # 1335550) ومختبر أبحاث المياه في يوتا والبروفيسور جوان ماكلين جاي لمساعدتهم أثناء تحليل المعادن / الفلزات. كما يشكر المؤلفون لورا بيركهولد على دعمها في جمع البيانات ودانا أولبرايت.
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| المواد الكيميائية | |||
| كلوريد الصوديوم | فيشر Scientific | S271-3 | |
| كلوريد الكالسيوم ثنائي هيدرات | فيشر Scientific | C79-500 | |
| كلوريد البوتاسيوم | فيشر Scientific | P217-500 | |
| ميتا سيليكات الصوديوم nonahydrate | فيشر ساينتفيك | S408-500 | |
| كبريتات المغنيسيوم سباعي الهيدرات | فيشر ساينتفيك | M63-500 | |
| نترات البوتاسيوم | EMD الكيميائية | PX1520-5 | |
| فوسفات البوتاسيوم أحادي القاعدة ؛ | فيشر Scientific | P285-500 | |
| سترات الحديديك الأمونيوم | فيشر Scientific | I72-500 | |
| حمض البوريك | فيشر Scientific | A73-500 | |
| موليبدات الصوديوم ، ثنائي الهيدرات | EMD الكيميائية | SX0650-2 | |
| كلوريد المنغنيز رباعي الهيدرات | فيشر Scientific | M87-500 | |
| كبريتات الزنك هيبتاهيدرات | فيشر ساينتفيك | Z68-500 | |
| كبريتات النحاسية خماسي هيدرات | فيشر Scientific | C489-500 | |
| البيوتين | Acros Organics | 230090010 | |
| Thiamine | أكروس أورجانيكس | 148990100 | |
| فيتامين ب 12 ؛ | Acros Organics | 405920010 | |
| ثنائي هيدرات كلوريد النحاس (II) | سيجما ألدريتش | 221783-100G | مهيج ، خطير على البيئة |
| كلوريد الرصاص (II) ؛ | سيجما ألدريتش | 268690-250G | سامة وخطيرة على البيئة |
| ثنائي كرومات الصوديوم ثنائي هيدرات ؛ | سيجما ألدريتش | 398063-100G | الأكسدة ، شديدة السمية ، خطرة على البيئة |
| الكوبالت (II) كلوريد سداسي هيدرات ؛ | سيجما ألدريتش | 255599-100G | سامة وخطيرة على البيئة |
| سداسي هيدرات كلوريد النيكل (II) | سيجما ألدريتش | 223387-500G | سامة وخطيرة على البيئة |
| الصوديوم (ميتا) الزرنيخ | سيجما ألدريتش | 71287 | سامة وخطيرة على البيئة |
| كلوريد الكادميوم | سيجما ألدريتش | 202908-10G | شديد السمية ، خطير على البيئة |
| كلوريد الزئبق (II) ؛ | سيجما ألدريتش | 215465-100G | سامة وخطيرة على البيئة |
| القصدير (II) كلوريد ثنائي هيدرات | فيشر Scientific | T142-500 | أكالة. مناسبة لتحليل الزئبق. خطير جدا. |
| كلوريد المنغنيز رباعي هيدرات | فيشر Scientific | M87-500 | |
| أكسيد الفاناديوم (V) | أكروس العضوية | 206422500 | خطير على البيئة |
| ثاني أكسيد الكربون ؛ | Air Liquide | I2301S-1 | |
| بيروكسيد الهيدروجين | H325-500 | فيشر العلمي | 30٪ في الماء |
| معيار ICP-MS | معايير | العالية | |
| معيار الزئبق | CGHG1-1 | Inorganic Ventures | 1000 & plusmn ؛ 6 وميكرو ؛ جم / مل في 5٪ حمض النيتريك |
| Argon | Air Liquide | مضغوط | |
| من هواء الهيليوم | المضغوط ، | ||
| سائل | الهيدروجين | مضغوط ، | |
| حمض النيتريك | Fisher Scientific | A509-P212 | 67-70٪ حمض النيتريك ، درجة المعادن النزرة. تحذير: التلاعب تحت غطاء الدخان. |
| حمض الهيدروكلوريك | فيشر Scientific | A508-P212 | 35٪ حمض الهيدروكلوريك ، درجة المعادن النزرة. تحذير: التلاعب تحت غطاء الدخان. |
| معدات | |||
| معقم الفراغ العلمي | Steris | 31626A | SV-120 |
| جهاز طرد مركزي | ثيرمو فيشر | 46910 | RC-6 Plus |
| مقياس الطيف الضوئي | Shimadzu | 1867 | UV-1800 |
| وحدة تحكم الأس الهيدروجيني | Hanna | BL981411 | X4 |
| Rotometer ، X5 | Dwyer | RMA-151-SSV | T31Y |
| مقياس الدوران ، X5 | Dwyer | RMA-26-SSV | T35Y |
| تدوير حمام مائي | فيشر ساينتفيك | 13-873-45A | |
| مبرد مدمج | VWR | 13270-120 | |
| مجفف التجميد | Labconco | 7752020 | |
| لوحة تحريك | لوحة فيشر Scientific 11-100-49S | ||
| القطب الكهربائي المختبر | Phidgets Inc | 3550 | |
| مطياف كتلة البلازما المقترن بالحث | Agilent Technologies | 7700 Series ICP-MS | المرفقة بجهاز أخذ العينات الآلي CETAC ASX-520 |
| FIAS 100 | Perkin Elmer Instruments | B0506520 | |
| مطياف الامتصاص الذري | Perkin Elmer Instruments | AAnalyst 800 | |
| سخان الخلية (الكوارتز) | Perkin Elmer Instruments | B3120397 | |
| الميكروويف | Milestone | قابل للبرمجة ، الطاقة القصوى 1,200 واط | |
| دوار الميكروويف | Milestone | Rotor مع أوعية تفلون 24-75 مل للهضم بمساعدة الميكروويف المغلق. | |
| المواد | |||
| 0.2 &# 956; مرشح حقنة م | واتمان | 6713-0425 | |
| 0.2 &# 956 ؛ مرشح المحقنة م | واتمان | 6713-1650 | |
| 0.45 &# 956 ؛ م حقنة فلتر | ثيرمو فيشر | F2500-3 | |
| أنابيب البوليسترين | دائمة الخضرة | 222-2094-050 | 17 × 100 مم ث / غطاء ، 16 مل ، بوليستيرين |
| ثماني المغناطيسي ؛ حرك قضبان | فيشر العلمية | 14-513-60 | مغناطيس مغلف بالبوليمر الفلوري PTFE |
المراجع
- Dismukes, G. C., Carrieri, D., Bennette, N., Ananyev, G. M., Posewitz, M. C. Aquatic phototrophs: efficient alternatives to land-based crops for biofuels. Curr Opin Biotechnol. 19 (3), 235-240 (2008).
- Moody, J. W., McGinty, C. M., Quinn, J. C.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
