本研究是在国家自然科学基金项目“光合生物制氢体系的热效应及产氢机理研究”（项目编号:50676029）和国家“863”计划项目“中小型太阳能光合生物制氢系统及生产性运行研究”（项目编号:2006AA05Z119）的资助下完成的。在人类社会经济快速发展的今天,能源短缺成为制约发展的关键性因素。由于化石能源的不可再生性以及对环境造成严重污染等缺点,清洁、可再生能源的研发与应用在各国已被提上日程。光合细菌可以广泛利用太阳光波段进行光合作用并将光能转化为自身需要的能量进行新陈代谢活动,同时释放氢气,并且可以利用的底物范围广泛,在产氢的同时可以分解有机物,在不消耗矿物资源的前提下进行废物处理,因此受到大多数国家的重视。本文依据光合细菌具有可选择的光源和光谱特性,利用课题组筛选的光合产氢菌群,研究了光合细菌在不同单色光源和白炽灯作用下的产氢规律,依据均匀设计试验法进行对比试验,并采用均匀设计软件进行优化组合分析。主要研究内容及结果:1.通过对课题组培育的光合产氢菌群在300nm～900nm范围内的光谱测定,发现光合产氢菌群在390nm、490nm、590nm及红外光区800nm和860nm处有明显吸收峰,与各单种菌株吸收光谱图较为吻合,表明当单种菌株进行混合培养后仍保持自身特性。由吸收峰值可以判断光合产氢菌群细胞内含有细菌叶绿素a,类胡萝卜素等光合色素。2.不同光源下光合产氢菌群生长曲线一致,生长繁殖的4个时期即延滞期,对数期,稳定期,衰亡期较为明显。前36h为延滞期,36h⁷2h为生长期,从72h开始进入稳定期, 96h以后细胞进入衰亡期。从不同光源对细菌生长繁殖快慢影响来看,光源排序为黄光>蓝光>绿光>白炽灯>白光>红光。3.温度、光照强度、初始pH值、PSB初期活性和NH4+浓度单因素实验结果:当温度小于32℃时,各光源下光合细菌产氢速率和产氢量随温度的上升而增加;当温度上升到一定程度时,细菌产氢活性会受到抑制:在LED作用下,光合产氢菌群在32℃以后,产氢速率和产氢量开始下降;白炽灯由于散热效应,在反应过程中环境温度随热量积累而不断上升,是动态变化的,在一定程度上抑制光合细菌产氢活性。光照强度是光合产氢菌群产氢的另一个重要因素,当光照强度小于1600lux时,产氢速率和产氢量随光照强度的增强而上升,当光照强度大于2000lux时可能由于“光饱和效应”导致细菌产氢速率和产氢量开始下降。光合细菌产氢初期环境过酸或者处于碱性环境,都不利于细菌氢气的释放。当初始pH值为4时,各光源下光合细菌产氢均受到抑制,细胞死亡过快,产氢速率非常低,最大产氢速率为9.6 mL/L·h;当pH为8时,细菌产氢前期受到抑制,由于产酸代谢过程,在72h时产氢速率有大幅度的提高,产氢周期增长。光合产氢菌群产氢适宜初始pH值为6～7。接入不同初期活性的菌种对各光源下光合产氢菌群的产氢速率和产氢量并没有太大影响,从总体产氢量来看,初期活性为48h～60h时各光源下细菌产氢量最大。按产氢量大小依次为黄光、绿光、蓝光、白炽灯、白光和红光下的菌液。NH₄⁺浓度对不同菌种的光合细菌有不同的抑制作用。黄光和蓝光下细菌适宜NH₄⁺浓度为0.2g/L和0.4g/L,绿光下细菌适宜NH₄⁺浓度为0.4g/L和0.6g/L,白光和红光下细菌产氢量都较低,最适宜NH₄⁺浓度为0.2g/L,白炽灯下光合细菌适宜NH₄⁺浓度为0.4g/L。3.通过均匀设计试验和软件优化组合分析,光合产氢菌群最佳产氢条件组合为黄光、32℃、1600lux。