CN107460126B - 一种养殖微藻的方法和微藻养殖系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微藻养殖领域，公开了一种养殖微藻的方法和微藻养殖系统，该方法包括：养殖过程中，测定同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度；将二者之间的对应关系与无污染时的对应关系进行比较，以此判断微藻养殖系统的污染程度；根据微藻养殖系统的污染程度，采取或不采取污染防治措施。本发明的方法能够快速、简单、准确的检测微藻养殖系统的污染情况，并能够在发生污染后视污染危害程度采取适当控制和补救措施，有利于降低污染，提高微藻养殖的质量，降低养殖风险，减小经济损失。

Description

一种养殖微藻的方法和微藻养殖系统
技术领域
本发明涉及微藻养殖领域，具体地，涉及一种养殖微藻的方法和微藻养殖系统。
背景技术
微藻是一类在水中生长的种类繁多且分布极其广泛的低等植物，它是由阳光驱动的细胞工厂，通过微藻细胞高效的光合作用，吸收CO2，将光能转化为脂肪或淀粉等碳水化合物的化学能，并放出O2。微藻一方面可用于生产生物能源与化学品，实现替代化石能源、减少CO2排放等目的；另一方面，微藻营养丰富，其代谢产生的不饱和脂肪酸、多糖、蛋白质等具有较高的应用价值，在食品、保健品、饲料等方面具有广阔的开发潜力。
然而，迄今为止世界各国在微藻规模养殖方面的研发工作还停留在实验研究和中试论证的起步阶段，虽然在微藻选育、代谢机理、培养技术、加工技术等方面进行了大量的研究，但最终却未能建立起有效的微藻规模养殖产业化示范体系，其中一个重要原因就是未能解决大规模培养条件下的污染预防控制问题。开放式跑道池是开发最早、应用比较成熟的大规模培养系统，具有造价和操作成本低且能够进行户外大规模养殖等优势。目前开放式跑道池仍在美国、日本、中国和印度尼西亚广泛使用。由于跑道池里的藻液和外界环境是直接接触，因此防止天敌侵害和杂藻污染是利用跑道池培养需要解决的关键问题。危害微藻培养的敌害生物很多，主要有4类：浮游动物、杂藻、细菌和真菌侵染。
随着微藻的养殖规模日益增大，以及养殖过程中养殖周期和养殖批次的增多，微藻养殖过程中难免会受到污染，其中细菌和浮游动物的危害最为严重，不但会影响微藻的质量而且严重时可能导致养殖失败，造成严重的经济损失。为了减小损失、降低污染对微藻养殖带来的风险，需要有快速、简单、准确的检测方法，判断微藻养殖液中的污染情况。由于敌害生物污染严重阻碍微藻的大规模培养，许多研究机构和企业积极探索控制污染的可行性方法。
专利申请CN 104630067A公开了一种微藻养殖污染防治方法，其包括检测待处理的微藻养殖系统中藻液的离心清液的OD II值，并与已经检测好的不同污染状态的OD I值进行比较，从而判断待处理的微藻养殖系统中藻液的污染程度。然而，该方法较适用于细菌的浓度较低时藻液污染程度的判断，在细菌浓度较高时，由于细菌过多、结团、易被离心下来等因素的干扰，往往会导致OD II值与OD I值的比较出现失衡，从而导致藻液污染程度的判断不准确，进而影响微藻养殖的质量。因此，在微藻养殖时，对微藻规模培养的污染控制，除了操作流程上的控制外，研发一种能够方便、准确、快速的判断藻液受污染的情况，并在发生污染后视污染危害程度采取适当控制和补救措施的微藻养殖方法，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的上述缺陷，提供一种养殖微藻的方法和微藻养殖系统，该方法能够快速、简单、准确的检测微藻养殖系统的污染情况，并能够在发生污染后视污染危害程度采取适当控制和补救措施，有利于降低污染，提高微藻养殖的质量，降低养殖风险，减小经济损失。
为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种养殖微藻的方法，该方法包括：养殖过程中，测定同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度；将二者之间的对应关系与无污染时的对应关系进行比较，以此判断微藻养殖系统的污染程度；根据微藻养殖系统的污染程度，采取或不采取污染防治措施。
第二方面，本发明提供了一种养殖微藻的方法，该方法包括：养殖过程中，测定同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度；将二者的比值与无污染时的比值进行比较，以此判断微藻养殖系统的污染程度；根据微藻养殖系统的污染程度，采取或不采取污染防治措施。
第三方面，本发明提供了一种微藻养殖系统，该系统包括：微藻培养装置、藻液生物质含量测定装置、藻液吸光度测定装置、可选的化学试剂添加装置和可选的藻液采收装置，
其中，所述藻液生物质含量测定装置和所述藻液吸光度测定装置分别用于在设定时间点测定取自所述微藻培养装置的藻液的生物质含量和藻液的吸光度，
所述可选的化学试剂添加装置用于根据实际判断的污染程度选择性地添加用于杀害微藻敌害生物的化学试剂，
所述可选的藻液采收装置用于根据实际判断的污染程度选择性地采收藻液。
本发明的养殖微藻的方法，能够在微藻养殖尤其大规模微藻养殖时准确、快速、及时、简单的判断微藻养殖系统受污染的情况，降低养殖风险，是保证微藻养殖成功的关键因素之一。该方法操作简单快速，不需要昂贵的高端仪器，只要能测量藻液生物质含量和藻液吸光度即可，将二者的对应关系(优选比值)与无污染养殖状态下的对应关系(优选比值)进行比较，即可获得微藻养殖系统的污染程度。该方法准确性高，避免了细菌过多、结团等因素的干扰，能够准确快速的反应微藻养殖系统受污染的情况，尤其是受细菌污染的情况，为养殖方案提供依据，使得能够在发生污染后视污染危害程度采取适当控制和补救措施，有利于降低污染，提高微藻养殖的质量，降低养殖风险，减小经济损失。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例1中小球藻无污染养殖时的生长曲线。
图2是本发明实施例1中小球藻无污染养殖时藻液生物质含量与OD680的关系图。
图3是本发明实施例1中小球藻在小规模养殖时的生物质含量曲线。
图4是本发明实施例1中小球藻在小规模养殖时的生长曲线。
图5是本发明对比例1中小球藻在小规模养殖时藻液中细菌数量的变化图。
图6是本发明对比例1中小球藻在小规模养殖时藻液中细菌数量/OD离心液的变化图。
图7是本发明实施例2中小球藻在大规模养殖时的生物质含量曲线。
图8是本发明实施例2中小球藻在大规模养殖时的生长曲线。
图9是本发明实施例3中栅藻无污染养殖时的生长曲线。
图10是本发明实施例3中栅藻无污染养殖时藻液生物质含量与OD680的关系图。
图11是本发明实施例3中栅藻在小规模养殖时的生物质含量曲线。
图12是本发明实施例3中栅藻在小规模养殖时的生长曲线。
图13是本发明实施例4中栅藻在大规模养殖时的生物质含量曲线。
图14是本发明实施例4中栅藻在大规模养殖时的生长曲线。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种养殖微藻的方法，该方法包括：养殖过程中，测定同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度；将二者之间的对应关系与无污染时的对应关系进行比较，以此判断微藻养殖系统的污染程度；根据微藻养殖系统的污染程度，采取或不采取污染防治措施。
本发明的方法中，微藻养殖系统在无污染时，任意同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度之间的对应关系为恒定关系，具体地，任意同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度之间的比值为定值；当微藻养殖系统出现污染时，藻液生物质含量与藻液吸光度之间的对应关系呈动态变化，具体地，不同时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度之间的比值发生变化，且与无污染时相比，在相同的OD值时的藻液生物质含量不同，或者在相同的藻液生物质含量时的OD值不同。
本发明的方法中，同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度之间的对应关系可以是比值，可以是乘积，也可以是函数，优选为比值。因此，优选情况下，本发明还提供了一种养殖微藻的方法，该方法包括：养殖过程中，测定同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度；将二者的比值与无污染时的比值进行比较，以此判断微藻养殖系统的污染程度；根据微藻养殖系统的污染程度，采取或不采取污染防治措施。
具体地，养殖微藻的方法包括：
(1)进行微藻无污染养殖，建立藻液生物质含量与藻液吸光度之间的标准曲线，获得同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度的比值，记为I0；
(2)进行微藻养殖，建立微藻养殖系统中藻液生物质含量与藻液吸光度之间的曲线，获得同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度的比值，记为I1；
(3)将I1与I0进行比较，判断微藻养殖系统的污染程度；
(4)根据步骤(3)中判断的污染程度，对微藻养殖系统采取或不采取污染防治措施。
本发明的方法中，可以取适量藻液(如100ml)，采用合适的方法收集其中的生物质。其中，藻液中的生物质可以采用多种方式进行收集，包括离心、过滤、超滤以及静止沉淀的方式，然后进行处理。藻液中的生物质可以是采集后的湿藻，可以是经过干燥后的干藻，也可以是经过特殊处理后的微藻生物质。微藻干燥处理可以采用多种方式，包括烘烤干燥、冷冻干燥以及自然干燥。可针对不同微藻藻种采用不同的方法，也可针对同一株藻种采用不同的处理方法，但须保证微藻养殖过程中对藻液的处理方法与微藻无污染养殖时的处理方法相同。优选情况下，所述藻液生物质含量为单位体积藻液中微藻的质量，或者为单位体积藻液中微藻与部分或全部细菌的质量之和，进一步优选地，所述质量为湿重或干重，更进一步优选为干重。具体地，藻液中的生物质干重的测定方法可以包括：取适量藻液离心后收集微藻生物质，冷冻干燥(如72h)至恒重后测定其干重，然后计算藻液生物质含量(g/L)。其中，本领域技术人员应该理解的是，收集的藻液中的生物质除了绝大部分的微藻之外，还有极少量的细菌，经干燥处理后，在测定干重时，收集到的极少量的细菌的干重几乎可以忽略不计。
本发明的方法中，优选情况下，吸光度对应的光波长为该微藻藻种在全波长扫描下最大吸收峰处的波长，可以在养殖前对微藻藻种的全波长进行测定，也可以直接采用文献报道中的波长。
本发明的方法中，对于微藻养殖的条件没有特别的限定，可以为本领域常用的各种条件，例如可以包括：温度为15-40℃，光强为2000-200000lux。
对于培养液没有特别的限定，可以为本领域常用的培养液，例如可以为BG11培养液，能够提供微藻生长所需的氮、磷、钾等营养元素。
本发明的方法中，养殖过程中微藻养殖系统受污染的程度可以分为：无污染、轻度污染、中度污染和重度污染，其中，中度污染可分为中度污染I、中度污染II和中度污染III。
优选情况下，判断污染程度的方法包括：将I1与I0的比值记为k，k＝I1/I0，当k≥0.95时为无污染；当0.8≤k<0.95时为轻度污染；当0.4≤k<0.8时为中度污染；当k<0.4时为重度污染。
进一步优选地，当0.7≤k<0.8时为中度污染I；当0.5≤k<0.7时为中度污染II；当0.4≤k<0.5时为中度污染III；
其中，I0表示无污染时同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度的比值(即I0＝藻液生物质含量/藻液吸光度)，I1表示养殖过程中同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度的比值(即I1＝微藻养殖系统中藻液生物质含量/藻液吸光度)。
本发明的方法中，根据判断的微藻养殖液受污染的程度，采用不同的处理措施。
优选情况下，当判断污染程度为无污染、轻度污染或中度污染I时，可以不用处理，即继续养殖而不采取污染防治措施。
具体地，当判断污染程度为轻度污染时，继续养殖且定期检测、判断微藻养殖系统的污染程度，优选地，每12-36h检测、判断微藻养殖系统的污染程度。
当判断污染程度为中度污染I时，继续养殖且加大检测频率，即继续养殖每6-18h进一步优选6-12h检测、判断微藻养殖系统的污染程度。
优选情况下，当判断污染程度为中度污染II或中度污染III时，采取的污染防治措施包括：向藻液中添加用于杀害微藻敌害生物的化学试剂，和/或采收至少部分藻液并补加新鲜培养液或由采收的至少部分藻液处理得到的循环水。
其中，微藻养殖过程中，针对藻液受污染程度，应根据微藻的养殖规模采取相应的措施，如上所述，可采取的措施包括向藻液中添加用于杀害微藻敌害生物的化学试剂，和/或采收至少部分藻液并补加等量新鲜培养液或由采收的至少部分藻液处理得到的循环水。具体的，当微藻养殖规模较小时，采取的污染防治措施包括：向藻液中添加用于杀害微藻敌害生物的化学试剂，和/或全部采收藻液；当微藻进行大规模养殖时，多采用连续养殖方式，采取的污染防治措施包括：采收至少部分藻液并补加等量新鲜培养液或由采收的至少部分藻液处理得到的循环水，和/或向藻液中添加用于杀害微藻敌害生物的化学试剂进行控制。对于用于杀害微藻敌害生物的化学试剂没有特别的限定，只要能够毒杀危害微藻培养的敌害生物(主要有4类：浮游动物、杂藻、细菌和真菌)即可，优选情况下，用于杀害微藻敌害生物的化学试剂选自抗生素、漂白粉、双氧水、三氯异氰脲酸、乙酸和乙醇中的至少一种。具体的用于杀害微藻敌害生物的化学试剂的种类选择和用量，可以根据具体的微藻藻种进行选择和调整，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。优选地，采收的至少部分藻液为微藻养殖系统中占总藻液量20-60体积％的藻液，具体的采收的藻液量可以根据实际污染程度进行调节，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。其中，采收方法对养殖液中的污染物起到稀释的作用，能有效的控制污染物的滋生繁殖，可实现微藻连续大规模养殖。
优选情况下，当判断污染程度为重度污染时，全部采收藻液。
本发明的方法中，对于微藻的种类没有特别的限定，可以为本领域常见的各种蓝藻、绿藻和硅藻中的至少一种，优选情况下，微藻选自小球藻、栅藻、螺旋藻和三角褐指藻中的至少一种。
本发明提供了一种微藻养殖系统，该系统包括：微藻培养装置、藻液生物质含量测定装置、藻液吸光度测定装置、可选的化学试剂添加装置和可选的藻液采收装置，
其中，所述藻液生物质含量测定装置和所述藻液吸光度测定装置分别用于在设定时间点测定取自所述微藻培养装置的藻液的生物质含量和藻液的吸光度，
所述可选的化学试剂添加装置用于根据实际判断的污染程度选择性地添加用于杀害微藻敌害生物的化学试剂，
所述可选的藻液采收装置用于根据实际判断的污染程度选择性地采收藻液。
本发明的微藻养殖系统，优选情况下，该系统包括：微藻培养装置、藻液生物质含量测定装置、藻液吸光度测定装置、化学试剂添加装置和藻液采收装置。
本发明的微藻养殖系统，优选情况下，该微藻养殖系统还包括自动控制装置；所述藻液生物质含量测定装置和所述藻液吸光度测定装置均可自动测量并将测量结果传输至所述自动控制装置；所述自动控制装置接收测量结果，计算并判断微藻养殖系统的污染程度，并根据污染程度控制化学试剂添加装置和藻液采收装置，采取或不采取污染防治措施。
本发明的微藻养殖系统，优选情况下，藻液生物质含量测定装置包括离心装置、干燥装置和称重装置，进一步优选地，所述干燥装置为烘烤干燥装置或冷冻干燥装置。
本发明的微藻养殖系统，对于其包括的各种具体装置没有特别的限定，均分别为本领域常见的相应装置，此为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。利用本发明的微藻养殖系统进行本发明的微藻养殖的方法，也为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
实施例
以下将通过实施例和对比例对本发明进行详细描述，但并不因此限制此发明。
以下实施例和对比例中：
小球藻和栅藻购自中国科学院水生生物研究所。
培养液为BG11。
藻液的吸光度(OD值)测定：采用分光光度计测定，以蒸馏水作对照，然后在最大吸收峰波长处测定藻液的吸光值，作为微藻浓度的指标。
藻液的生物质含量(干重)的测定方法包括：取适量藻液，3000r/min，离心10min，冷冻干燥72h，恒重后称其重量，单位为g/L。
实施例1
本实施例用于说明养殖小球藻的方法。
(1)在无污染条件下养殖小球藻，小球藻养殖条件包括：在5L发酵罐中培养，控制温度为25℃，通入2％(v/v)的CO2通气培养。小球藻的最大吸收峰在680nm处，以OD680作为其吸光值。在不同的时间点测定藻液的生物质含量和吸光度OD680值。小球藻无污染养殖时的生长曲线如图1所示，小球藻无污染养殖时藻液生物质含量与OD680的关系图如图2所示，从图2可以看出，无污染条件下藻液生物质含量与OD680的比值I0＝0.3075。
(2)小规模养殖条件下养殖小球藻，小球藻养殖条件包括：1m2跑道池中养殖200L藻液，控制温度为25℃，通入2％(v/v)的CO2通气培养。小球藻在小规模养殖时的生物质含量曲线和生长曲线分别如图3和图4所示，从图3和图4中可以看出，小球藻的生物质含量和OD680随着时间的增加而增加，计算藻液生物质含量与藻液吸光度OD680的比值I1。
(3)在小球藻的养殖过程中，通过计算I1和I1/I0值，可以得出，养殖前3天为无污染(I1分别为0.302、0.299和0.295，I1/I0分别为0.982、0.972和0.959)；第4天为轻度污染(I1为0.270，I1/I0为0.878)；第5天为中度污染I(I1为0.238，I1/I0为0.774)，加大检测频率，每12h检测、判断一次污染程度，第6天仍为中度污染I(I1为0.216，I1/I0为0.702)；第7天达到中度污染II级的程度(I1为0.195，I1/I0为0.634)，此时加入终浓度为25mg/L的卡那霉素；第8天时转为轻度污染(I1为0.275，I1/I0为0.894)。
第7天虽然OD680值有所下降，但小球藻的生物质含量一直处于升高状态，说明抗生素有效的抑制了细菌的滋生，没有出现细菌爆发，而且对小球藻的生长没有影响，可以使该养殖过程一直持续到第13天，养殖结束时，获得藻液的生物质含量为1.22g/L。
对比例1
小球藻的养殖条件同实施例1，不同的是，养殖过程中不对污染采取任何措施。小球藻在小规模养殖时的生物质含量曲线和生长曲线分别如图3和4所示，从图3-4中可以得出，小球藻养殖第7天时出现中度污染II，没有对细菌采取任何措施，虽然小球藻的生长曲线一直处于增加的状态，但其藻液生物质含量增加减缓，在第11天时出现显著下降，这是由于细菌大量繁殖使藻液OD680值保持较高的增加速率，但小球藻的生长受到严重影响，生物质增加缓慢并出现了下降，如不及时采取措施，小球藻会逐渐衰亡，导致养殖失败。
具体地，小球藻在上述小规模养殖过程中藻液中细菌数量的变化如图5所示，细菌数量(×106)与离心后的上清液的OD值的变化结果如图6所示。从图5中可以看出，养殖过程中细菌的数量一直处于增加的趋势；从图6中可以看出，细菌数量/OD离心液的值一直处于波动状态，尤其是在第9天时，细菌数量剧增，但该比值反而下降，分析可能的原因是细菌数过高，离心过程中将上清液中的部分细菌离心到微藻生物质中，进而导致微藻养殖液离心后的上清液无法准确的反映微藻受污染(尤其是受细菌污染)的程度，如不及时采取措施，小球藻会逐渐衰亡，导致养殖失败。
实施例2
本实施例用于说明养殖小球藻的方法。
(1)在无污染条件下养殖小球藻，方法同实施例1。
(2)大规模养殖条件下养殖小球藻，小球藻养殖条件包括：10m2跑道池中养殖2000L藻液，控制温度为25℃，通入2％(v/v)的CO2通气培养。小球藻在大规模养殖时的生物质含量曲线和生长曲线分别如图7和图8所示，从图7和图8中可以看出，小球藻的生物质含量和OD680随着时间的增加而增加，计算藻液生物质含量与藻液吸光度OD680的比值I1。
(3)在小球藻的养殖过程中，通过计算I1和I1/I0值，可以得出，养殖前3天为无污染(I1分别为0.302、0.299和0.293，I1/I0分别为0.982、0.972和0.953)；第4天为轻度污染(I1为0.270，I1/I0为0.878)；第5天为中度污染I(I1为0.238，I1/I0为0.774)，加大检测频率，每12h检测、判断一次污染程度，第7天仍为中度污染I(I1为0.216，I1/I0为0.702)；第8天达到中度污染II级的程度(I1为0.160，I1/I0为0.520)，第9天达到中度污染III级的程度(I1为0.153，I1/I0为0.498)，此时采收一半藻液，并加入等量的新鲜培养基；第10天时转为轻度污染(I1为0.25，I1/I0为0.813)，小球藻又开始了新一轮的生长，可实现微藻大规模连续养殖。
对比例2
小球藻的养殖条件同实施例2，不同的是，养殖过程中不对污染采取任何措施。小球藻在大规模养殖时的生物质含量曲线和生长曲线分别如图7和8所示，从图7-8中可以看出，小球藻养殖第8天时出现中度污染II，没有对细菌采取任何措施，虽然小球藻的生长曲线一直处于增加的状态，但其藻液生物质含量增加减缓，在第10天时出现下降，第12天时藻液的生物质含量与吸光度OD680的比值I1为0.090，I1/I0为0.293，出现重度污染。这是由于细菌大量繁殖使藻液OD680值保持较高的增加速率，但小球藻的生长受到严重影响，生物质增加缓慢并出现了下降，养殖结束时养殖液中污染物数量极高，微藻含量较少，养殖失败。
实施例3
本实施例用于说明养殖栅藻的方法。
(1)在无污染条件下养殖栅藻，栅藻养殖条件包括：在5L发酵罐中培养，控制温度为25℃，通入2％(v/v)的CO2通气培养。栅藻的最大吸收峰在680nm处，以OD680作为其吸光值。在不同的时间点测定藻液的生物质含量和吸光度OD680值。栅藻无污染养殖时的生长曲线如图9所示，栅藻无污染养殖时藻液生物质含量与OD680的关系图如图10所示，从图10中可以看出，无污染条件下藻液生物质含量与OD680的比值I0＝0.3515。
(2)小规模养殖条件下养殖栅藻，栅藻养殖条件包括：1m2跑道池中养殖200L藻液，控制温度为25℃，通入2％(v/v)的CO2通气培养。栅藻在小规模养殖时的生物质含量曲线和生长曲线分别如图11和图12所示，从图11和图12中可以看出，栅藻的生物质含量和OD680随着时间的增加而增加，，计算藻液生物质含量与藻液吸光度OD680的比值I1。
(3)在栅藻的养殖过程中，通过计算I1和I1/I0值，可以得出，养殖前2天为无污染(I1分别为0.334和0.350，I1/I0分别为0.950和0.996)；第3天和第4天为轻度污染(I1分别为0.330和0.300，I1/I0分别为0.939和0.853)；第5天为中度污染I(I1为0.280，I1/I0为0.797)，加大检测频率，每12h检测、判断一次污染程度，第6天仍为中度污染I(I1为0.250，I1/I0为0.711)；第7天达到中度污染II级的程度(I1为0.220，I1/I0为0.626)，此时加入终浓度为25mg/L的卡那霉素；第8天时转为轻度污染(I1为0.288，I1/I0为0.819)。
第7天虽然OD680值有短暂下降，但栅藻的生物质含量一直处于升高状态，说明抗生素有效的抑制了细菌的滋生，没有出现细菌爆发，而且对栅藻的生长没有影响，可以使该养殖过程一直持续到第13天，养殖结束时，获得藻液的生物质含量为1.16g/L。
对比例3
栅藻的养殖条件同实施例3，不同的是，养殖过程中不对污染采取任何措施。栅藻在小规模养殖时的生物质含量曲线和生长曲线分别如图11和图12所示，从图11-12中可以得出，栅藻养殖第7天时出现中度污染II，没有对细菌采取任何措施，虽然栅藻的生长曲线一直处于增加的状态，但其藻液生物质含量增加减缓，这是由于细菌大量繁殖使藻液OD680值保持较高的增加速率，但栅藻的生长受到严重影响，生物质增加缓慢并出现了下降，如不及时采取措施，栅藻会逐渐衰亡，导致养殖失败。
实施例4
本实施例用于说明养殖栅藻的方法。
(1)在无污染条件下养殖栅藻，方法同实施例3。
(2)大规模养殖条件下养殖栅藻，栅藻养殖条件包括：10m2跑道池中养殖2000L藻液，控制温度为25℃，通入2％(v/v)的CO2通气培养。栅藻在大规模养殖时的生物质含量曲线和生长曲线分别如图13和图14所示，从图13和图14中可以看出，栅藻的生物质含量和OD680随着时间的增加而增加，计算藻液生物质含量与藻液吸光度OD680的比值I1。
(3)在栅藻的养殖过程中，通过计算I1和I1/I0值，可以得出，养殖前2天为无污染(I1分别为0.339和0.345，I1/I0分别为0.964和0.982)；第3天和第4天为轻度污染(I1分别为0.328和0.300，I1/I0分别为0.933和0.853)；第5天为中度污染I(I1为0.280，I1/I0为0.797)，加大检测频率，每12h检测、判断一次污染程度，第7天仍为中度污染I(I1为0.260，I1/I0为0.740)；第8天达到中度污染II级的程度(I1为0.230，I1/I0为0.654)，第9天达到中度污染III级的程度(I1为0.167，I1/I0为0.475)，此时采收一半藻液，并加入等量的新鲜培养基；第10天时转为轻度污染(I1为0.285，I1/I0为0.811)，栅藻又开始了新一轮的生长，可实现微藻大规模连续养殖。
对比例4
栅藻的养殖条件同实施例4，不同的是，养殖过程中不对污染采取任何措施。栅藻在大规模养殖时的生物质含量曲线和生长曲线分别如图13和图14所示，从图13-14中可以看出，栅藻养殖第8天时出现中度污染II，没有对细菌采取任何措施，虽然栅藻的生长曲线一直处于增加的状态，但其藻液生物质含量增加减缓，然后出现下降，第10天时藻液的生物质含量与吸光度OD680的比值I1为0.133，I1/I0为0.378，出现重度污染。这是由于细菌大量繁殖使藻液OD680值保持较高的增加速率，但栅藻的生长受到严重影响，生物质增加缓慢并出现了下降，养殖结束时养殖液中污染物数量极高，微藻含量较少，养殖失败。
本发明的方法能够快速、简单、准确的检测微藻养殖系统的污染情况，并能够在发生污染后视污染危害程度采取适当控制和补救措施，有利于降低污染，提高微藻养殖的质量，降低养殖风险，减小经济损失。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种养殖微藻的方法，其特征在于，包括：养殖过程中，测定同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度；将二者的比值与无污染时的比值进行比较，以此判断微藻养殖系统的污染程度；根据微藻养殖系统的污染程度，采取或不采取污染防治措施；
判断污染程度的方法包括：将I1与I0的比值记为k，k=I1/I0，当k≥0.95时为无污染；当0.8≤k<0.95时为轻度污染；当0.4≤k<0.8时为中度污染；当k<0.4时为重度污染；
其中，I0表示无污染时同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度的比值，I1表示养殖过程中同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度的比值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的藻液生物质含量为单位体积藻液中微藻的质量。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述质量为湿重或干重。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述质量为干重。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述吸光度对应的光波长为所述微藻在全波长扫描下最大吸收峰处的波长。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，判断污染程度的方法包括：将I1与I0的比值记为k，k=I1/I0，当0.7≤k<0.8时为中度污染I；当0.5≤k<0.7时为中度污染II；当0.4≤k<0.5时为中度污染III；
其中，I0表示无污染时同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度的比值，I1表示养殖过程中同一时刻下的藻液生物质含量与藻液吸光度的比值。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，当判断所述污染程度为无污染、轻度污染或中度污染I时，继续养殖而不采取污染防治措施。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，当判断所述污染程度为中度污染II或中度污染III时，采取的污染防治措施包括：向藻液中添加用于杀害微藻敌害生物的化学试剂，采收至少部分藻液并补加新鲜培养液和/或由采收的至少部分藻液处理得到的循环水。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述用于杀害微藻敌害生物的化学试剂选自抗生素、漂白粉、双氧水、三氯异氰尿酸、乙酸和乙醇中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，当判断所述污染程度为重度污染时，全部采收藻液。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，当判断所述污染程度为轻度污染时，每12-36h检测、判断微藻养殖系统的污染程度；
当判断所述污染程度为中度污染I时，每6-18h检测、判断微藻养殖系统的污染程度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，当判断所述污染程度为中度污染I时，每6-12h检测、判断微藻养殖系统的污染程度。
13.根据权利要求1-5和7-12中任意一项所述的方法，其中，所述微藻选自蓝藻、绿藻和硅藻中的至少一种。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述微藻选自小球藻、栅藻、螺旋藻和三角褐指藻中的至少一种。
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