微藻是一类形态微小、可以进行光合作用的低等植物,其细胞中含有丰富的蛋白质、多糖、油脂、色素和生物活性物质,被广泛应用于食品、饲料、生物能源和环境修复领域。然而,微藻规模化培养过程中普遍存在生物污染问题,成为制约微藻产业化发展的关键技术难题之一。其中浮游动物和寄生真菌污染发展快、危害大,常导致培养失败,目前还未开发出高效经济的控制技术。本学科组前期通过对多种物理、化学方法进行试验,首次发现阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）可以有效控制真菌感染而对产油微藻的生长和油脂积累不产生显著影响。基于此,本论文以优良藻种雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）和蛋白核小球藻（Chlorella pyrenoidosa）为研究对象,在鉴定关键污染生物的基础上,首次探究表面活性剂对雨生红球藻中壶菌污染和蛋白核小球藻中轮虫污染的控制效果,确定表面活性剂对微藻生长的安全浓度,对表面活性剂控制技术进行优化,并在微藻规模培养中进行验证,同时对表面活性剂应用于微藻规模培养中生物污染控制的安全性进行初步评价,建立了一种高效、经济、安全的微藻生物污染控制技术。研究结果为表面活性剂控制微藻病虫害技术的产业化应用提供了充足的科学依据和安全保障。论文主要结果及结论如下:1.从受感染的雨生红球藻K-0084跑道池成功分离纯化病害真菌EPG02,并鉴定其为类节壶菌Paraphysoderma sedebokerense。在此基础上,选取5种表面活性剂对EPG02进行控制试验。实验室结果表明,7-10 mg/L十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、60 mg/L十二烷基硫酸钠（SDS）和30-40 mg/L脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO-7）均可有效控制壶菌感染。其中,7 mg/L SDBS处理效果最好,不仅可以完全控制壶菌的感染,而且对雨生红球藻的生长和虾青素的积累没有显著影响。研究表明,表面活性剂并非通过破坏壶菌与红球藻细胞表面的识别位点阻止感染,而是通过杀灭壶菌的游动孢子而截断壶菌的感染途径。进一步研究发现,表面活性剂SDBS能够造成壶菌游动孢子细胞膜破裂,细胞内含物降解,而对藻细胞结构没有影响。这可能是因为雨生红球藻不动细胞和壶菌游动孢子具有不同的细胞表面覆盖物和结构。雨生红球藻不动细胞具有多层细胞壁,可能阻碍SDBS穿透到藻类细胞膜,而壶菌游动孢子缺乏保护性细胞壁,这使得SDBS可以直接破坏壶菌游动孢子的细胞膜,从而导致游动孢子解体。2、在5 m2开放式跑道池培养试验中7 mg/L SDBS可以有效控制类节壶菌感染并持续至培养结束,雨生红球藻生物质平均产量和虾青素平均产量分别达到55.3 g/m2和1.41 g/m2。在20 m2开放式跑道池培养试验中,7 mg/L SDBS同样可以有效控制类节壶菌感染并持续至培养结束,雨生红球藻生物质产量和虾青素产量分别达到53.9 g/m2和1.32 g/m2。证明将表面活性剂SDBS应用于雨生红球藻的开放式跑道池培养可完全控制壶菌感染,能够保持雨生红球藻培养的长期稳定运行。处理1000 L藻液所需十二烷基苯磺酸钠的费用仅为0.07元（0.01美元）,成本低廉,操作简单。3、在开放式跑道池培养蛋白核小球藻XQ-20044的过程中,发现萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus）对蛋白核小球藻危害最为严重,能够快速并且大量捕食小球藻,使小球藻培养在72小时内崩溃。在实验室内建立了稳定的蛋白核小球藻-萼花臂尾轮虫共培养体系。在此基础上,选择5种表面活性剂对萼花臂尾轮虫进行控制效果试验,并检测对小球藻的生长影响。实验室结果表明,SDBS、SDS、AES、AEO-7和CDEA均能有效清除小球藻中萼花臂尾轮虫和卵,有效浓度分别为≥10 mg/L、≥15 mg/L、≥10 mg/L、≥7.5 mg/L和≥10 mg/L。其中,10 mg/L SDBS和7.5-10 mg/L AEO-7处理效果最好,不仅可以完全杀灭轮虫,而且对小球藻的生物量无显著影响。综合考虑5种表面活性剂的使用剂量、控制效果、成本和对环境的影响,SDBS更适合于小球藻大规模培养中萼花臂尾轮虫污染的控制。4、在5 m2开放式跑道池试验中,10 mg/L SDBS处理仍然可以快速杀灭轮虫污染并对微藻生长无显著影响,小球藻生物质干重可达到0.74 g/L以上。与已报道的其他化学药剂相比,SDBS具有应用范围广、处理成本低的优点,单次使用10 mg/L SDBS处理5 m2（1000 L）的跑道池,试剂成本仅为0.09元（0.014美元）。因此,SDBS适合于经济微藻和能源微藻大规模培养中轮虫污染的控制。5、建立藻液中及生物质内SDBS检测方法并优化操作流程。优化后的亚甲蓝分光光度法检测SDBS范围0.04～1 mg/L,相对标准偏差4.6%,空白加标的平均回收率96.4%,萃取时间和萃取试剂大幅减少;优化后的高效液相色谱法检测SDBS范围0.5～100 mg/L,相对标准偏差0.3%,空白加标的平均回收率为101.3%。以上两种方法均满足《环境水质监测质量保证手册》（第二版）中的规定要求,且检测区间可以形成互补。6、在实验室无菌条件下研究了藻种、光照强度、温度、通气（空气）对SDBS降解的影响。结果显示,蛋白核小球藻、脂球藻和雨生红球藻均不能降解藻液中的SDBS;光照强度(0、100、200、300μmol·m-2·s-1)和温度（15℃、25℃、35℃）的变化对培养基中SDBS的降解没有显著作用;通入无菌空气96小时,SDBS降解率达到51.8%。在实验室内非无菌条件下进行微藻通气培养,蛋白核小球藻、脂球藻、雨生红球藻藻液中SDBS迅速降解,培养结束时残余浓度分别为0.37mg/L、0.3 mg/L和0.36 mg/L,均低于国家污水排放标准最低限量（GB18918-2002,0.5 mg/L）,不会对环境产生负面影响。同时,雨生红球藻、小球藻和脂球藻生物质中均未检测到SDBS残留,表明在微藻培养中使用SDBS（≤10 mg/L）控制生物污染不会因SDSB在生物质中富集而产生安全隐患。