侯守斌

空氣凈化機(jī)

劉國(guó)棟

微藻是一類在陸地、海洋廣泛分布的低等生物，微藻平均直徑大約只有5微米，在顯微鏡下才能分辨其個(gè)體形態(tài)。但是，別看它們個(gè)頭小，它們也算是地球的土著居民了。從幾十億年前第一個(gè)微藻誕生于地球開始，這群勤勞的小精靈便一直兢兢業(yè)業(yè)地守護(hù)著大自然。

想象一下35億年前的地球，到處充斥著火山和閃電，因無充足的大氣層遮掩，整個(gè)地球暴露在強(qiáng)烈的紫外線之下。那時(shí)的地球環(huán)境可謂極端惡劣，但即便如此，還是孕育出了古老的綠色生物——藍(lán)藻。它們利用太陽(yáng)輻射、水汽和二氧化碳進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生有機(jī)物和自由氧。當(dāng)氧的產(chǎn)生多于消耗時(shí)，自由氧慢慢積累起來，經(jīng)過漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代，才形成了我們可以呼吸的主要由氮和氧所組成的大氣。

時(shí)至今日，由于工業(yè)化的發(fā)展，大量溫室氣體的排放，造成嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。全球氣溫上升繼而引發(fā)海平面上升、土地干旱、沙漠化面積增大等一系列環(huán)境問題，嚴(yán)重威脅了人類的生存和發(fā)展。眾所周知，二氧化碳是造成溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w之一，對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)約占全部溫室氣體的50%。第二次工業(yè)革命之后，煤和石油逐漸成為主要的能源，在其燃燒過程中，大量二氧化碳被排放到大氣中，導(dǎo)致大氣中的二氧化碳濃度逐年增高，根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）估算，2014年全球二氧化碳的排放量已達(dá)到323億噸。

于是，如何降低空氣中的二氧化碳濃度就成了人類面臨的重大問題，越來越多的科學(xué)家將目光集中在了生物固碳領(lǐng)域。20世紀(jì)40年代，美國(guó)科學(xué)家卡爾文探明了光合作用中二氧化碳的固定途徑，即后人所熟知的卡爾文循環(huán)，從而為生物固碳的研究提供了理論基礎(chǔ)。到20世紀(jì)后期，生物固碳技術(shù)已成為二氧化碳減排和可再生能源開發(fā)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，歐洲和美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已投入大量資金開展此項(xiàng)研究。而相比其他植物，微藻作為固定二氧化碳的重要載體主要有以下三方面的優(yōu)勢(shì)：

第一，微藻具有光合作用效率高、生長(zhǎng)周期短、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、生物產(chǎn)量高等特點(diǎn)。每年由微藻光合作用固定的二氧化碳占全球二氧化碳固定量的40%以上。

第二，微藻以水生生活為主，不會(huì)占用農(nóng)田，同時(shí)還可以作為食品原料。

第三，微藻生物質(zhì)富含油脂、多糖等成分，可進(jìn)行后期的能源化資源再利用。通過微藻可制取清潔油氣燃料，有助于實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)微藻在醫(yī)療保健品及美容化妝品等領(lǐng)域也有重要應(yīng)用。

我們知道燃煤電廠和鋼鐵廠等排放的廢氣是導(dǎo)致溫室效應(yīng)和大氣污染的主要原因。我國(guó)擁有299.7萬平方千米的海洋、95.4萬平方千米的沙漠和沙漠化土地及鹽堿地，這些資源可用來開發(fā)養(yǎng)殖微藻，同時(shí)與分布在沿海及沙漠地區(qū)的燃煤電廠相結(jié)合，利用養(yǎng)殖的微藻吸收電廠煙氣的二氧化碳。這樣不但可以避免資源的浪費(fèi)和環(huán)境的破壞，還可以帶動(dòng)沿海和荒漠地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。

但是，電廠燃煤煙氣一般具有煙氣流量大、二氧化碳濃度高（10%、20%）等特點(diǎn)。而自然條件下微藻生長(zhǎng)所需的二氧化碳濃度僅0.03%、0.05%，因此，要得到能耐受高濃度的二氧化碳且在該條件下生長(zhǎng)較快的優(yōu)勢(shì)藻種，是實(shí)現(xiàn)微藻大規(guī)模應(yīng)用于電廠煙氣二氧化碳減排的前提。

我們位于上海交通大學(xué)的微藻生物能源技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，就是利用代謝工程手段對(duì)各類有潛力的藻種進(jìn)行改造，建立快速高通量的藻類篩選體系對(duì)經(jīng)過改造的藻種進(jìn)行選育，從而獲得具有穩(wěn)定遺傳性狀的高效固定二氧化碳且富含油脂的高效能源微藻藻種。我們篩選出的兩株藻，斜生柵藻SJTU-3和蛋白核小球藻SJTU-2，最高可耐受高達(dá)50%濃度的二氧化碳，且在10%濃度的二氧化碳中生物質(zhì)產(chǎn)量最大，固碳效率最高。

高效、低成本的生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)及微藻培養(yǎng)過程中工藝條件的優(yōu)化、高附加值產(chǎn)品的開發(fā)等，都是未來微藻固碳領(lǐng)域研究的主要方向。（選自《科學(xué)畫報(bào)》，2015年第7期）

答案

1.微藻是誕生于幾十年前，在陸地、海洋廣泛分布，平均直徑大約只有5微米的地球土著居民的低等生物。

2.（1）具有光合作用效率高、生長(zhǎng)周期短、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、生物產(chǎn)量高等特點(diǎn)。

（2）不會(huì)占用農(nóng)田，還可以作為食品原料。

（3）可進(jìn)行能源化資源再利用。在醫(yī)療保健品及美容化妝品等領(lǐng)域也應(yīng)用。

3.具體說明了生物固碳的理論依據(jù)，使得讀者對(duì)生物固碳研究有了更深入的理解。

4.突出強(qiáng)調(diào)了了微藻在資源、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)方面的價(jià)值。（共4分，意思對(duì)即可）

5.能夠進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生有機(jī)物和自由氧；固碳效率最高；藻種可帶來高附加值產(chǎn)品。

閱讀回答下列問題

1.請(qǐng)給微藻下個(gè)定義。

2.簡(jiǎn)要說明微藻在固定二氧化碳方面的優(yōu)勢(shì)。

3.文中舉了美國(guó)科學(xué)家卡爾文的例子意在說明說明？

4.下面句子中，加點(diǎn)詞語(yǔ)有什么表達(dá)效果？

這樣不但可以避免資源的浪費(fèi)和環(huán)境的破壞，還可以帶動(dòng)沿海和荒漠地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。

5.為什么說微藻是“空氣凈化機(jī)”？

快樂的學(xué)問

佚名

你改變不了環(huán)境，但你可以改變自己；你改變不了事實(shí)，但你可以改變態(tài)度；你改變不了過去，但你可以改變現(xiàn)在；你不能控制他人，但你可以掌握自己；你不能預(yù)知明天，但你可以把握今天；你不可以樣樣順利，但你可以事事盡心；你不能延伸生命的長(zhǎng)度，但你可以決定生命的寬度；你不能左右天氣，但你可以改變心情；你不能選擇容貌，但你可以展現(xiàn)笑容。