温度调控对热带聚球藻UMACC 371生物光伏发电与卤代烃排放的双重影响机制研究

《Algal Research》：Effect of increased temperature on halocarbon emission and bioelectricity generation by Synechococcus sp. UMACC 371 in a biophotovoltaics device

本综述系统探讨温度变化（25-37°C）对热带聚球藻（Synechococcus sp. UMACC 371）在生物光伏（BPV）装置中卤代烃排放与生物发电的调控机制。研究发现温度通过影响细胞应激状态（Fv/Fm）差异化调控碘代烃（如CH3I）与溴代烃（如CHBr3）的排放模式，并揭示卤代烃排放与生物电能生成（最高功率密度3.94?mW?m?2）的潜在关联性，为热带微藻能源技术的环境可持续性评估提供关键依据。

　　

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微藻培养

Prov培养基通过将37.5?g人工海盐（Instant Ocean）溶于5?L蒸馏水并过滤制备。添加营养物质后，培养基在121?°C下高压灭菌15分钟。聚球藻（Synechococcus sp. UMACC 371）取自马来大学藻类培养库（UMACC），最初从与马六甲海峡相连的马来西亚 Kuala Selangor 虾池中分离，并在光照下维持培养。

聚球藻UMACC 371的卤代烃排放速率

Kruskal-Wallis H检验显示，实验期间聚球藻UMACC 371排放的六种卤代烃化合物存在显著统计学差异（x²(5)=120.56, p<0.001）。在检测到的卤代烃中，CH₃I和CHBr₃排放速率最高，其次为CH₂I₂、CHBrCl₂、CHBr₂Cl和CH₂Br₂（图2）。尽管CHBr₃单次排放速率最高达383?pmol?mg^?1?day^?1，但其与CH₃I的排放速率无显著差异。

聚球藻UMACC 371的卤代烃排放特征

在聚球藻UMACC 371培养中检测到的卤代烃按排放速率降序排列为：CH₃I、CHBr₃、CH₂I₂、CHBrCl₂、CHBr₂Cl和CH₂Br₂。该结果与Lim等的研究一致，其中CH₃I排放速率最高，其次为CHBr₃、CH₂Br₂和CHBr₂Cl。CH₃I和CHBr₃是海洋大气边界层中最主要的碘化和溴化卤代烃，其平均摩尔分数分别达3.2?ppt和1.3?ppt。

结论

本研究为温度变化对聚球藻UMACC 371在BPV系统中卤代烃排放与生物发电的双重影响提供了重要见解。实验期间CH₃I和CHBr₃排放速率最高，其次为CH₂I₂、CHBrCl₂、CHBr₂Cl和CH₂Br₂。温度变化显著影响卤代烃排放模式：低温促进CHBr₃和CHBr₂Cl排放，而CH₃I和CH₂I₂在高温下排放增加。