题目：利用螺旋藻处理人类尿液的初步研究

人类在长期航天中，水补给的最现实最经济的途径是实现水的循环利用，即废水的再生，其中尿液的再生是最为困难与关键的。目前尿液的处理多采用物理化学的方法，基于生物再生式生命保障系统（Bio-regenerative Life Support System,, BLSS）利用简单的生态系统实现食物、水以及大气再生的构想，探求利用生物的方法处理尿液受到国内外的广泛关注。本研究利用螺旋藻来处理尿液，研究螺旋藻对尿液的处理机制，研究螺旋藻将尿液中的营养元素转化为生物量，同时净化CO2，产生O2的能力。通过批式实验的结果得出：尿液的最佳稀释倍率为80倍；确定了螺旋藻的最佳的生长条件，在温度为30±0.5℃、pH值在9.92-10.03范围内，螺旋藻的生长速度最快；增加光照强度，螺旋藻生长速率加快，红光10000 lx下生物量的累积是5000 lx下的1.8倍左右；螺旋藻红光照射下生长速度比绿光照射下的生长速度快约2倍；利用尿液培养的螺旋藻氨基酸的含量为46.53%，其中人体必须的氨基酸占总氨基酸含量的40.12%，经过简单的处理完全可以作为未来航天任务的蛋白质来源；分析螺旋藻的元素组成，结合螺旋藻在反应器中的批式生长曲线，确定了连续运行的参数：生物量浓度3.1 g/L；每升营养液含有37 mL的尿液；进液量为37 mL；时间间隔0.5 d（12 h）。螺旋藻对尿液中的营养物质去除效果明显：a、批式培养中：TN浓度降到0.3-0.6mg/L，去除率为99.92%； P的去除率为100%；Cl-的去除率可以达到68.42%；b、在连续的培养处理尿液中螺旋藻对N的去除率可以达到99.9%；P元素可以完全被去除；Cl-的去除率最大为75%，并随时间延长有降低的趋势；K的去除率最大为83.7%；S的去除率最大达到了96.0%。尿液培养基对螺旋藻的光合作用产氧速率没有任何影响，螺旋藻对CO2的净化效果明显，CO2 的处理量约为4.52 g/d，产氧速率快，产生O2 3.29 g/d，空气再生量为1.5m3/d。