微藻作为一种光合微生物,由于其氮磷利用率高、光合效率高和增殖速度快等优势,被人们所广泛关注并应用于生物电化学体系中。但是,目前对于微藻在电极表面附着的行为过程和机理研究尚不清晰。因此,本文以小球衣藻为研究对象,尝试解析外界环境因素对微藻附着的影响,并探究运动速度和胞外聚合物(Extracellular polymeric substances,EPS)分泌量在微藻附着过程中所扮演的角色,以期为微藻的收集和生物电化学体系的完善提供理论支持和数据支撑。本文通过模拟生物电化学体系中的微藻反应系统,分别研究了营养条件、外加电压和营养条件及外加电压双重胁迫对微藻附着行为的影响,得出的主要结论如下:第一,营养条件的改变可以对小球衣藻的附着产生影响。随着溶液中氮、磷浓度的上升,小球衣藻的附着出现了先增加后降低的趋势,并在1/10 SE N(P)时到达峰值,附着率可达到15.74%和16.59%;同时,微藻的运动速度也发生了变化,小球衣藻的运动速度由初始时刻的13.94μm/s上升至27.56μm/s。对微藻的胞外聚合物的分泌量分析发现,其与微藻的附着也具有较高的相关性;进一步分析发现,营养条件的变化改变了溶液的Zeta电位,使其从初始-20.50 m V增长至-15.20 m V,说明此时微藻细胞间的斥力减小并趋向于聚集。对以上各成分进行主成分分析可知,微藻的运动速度、胞外蛋白的分泌量和溶液Zeta电位都对小球衣藻的附着产生促进作用。第二,外加电压会对小球衣藻的附着产生影响。随着外加电压的增加,小球衣藻的附着率显著上升,并在0.4 V电压下达到峰值,可达到19.67%。此时,外加电压的刺激会加速微藻的运动,使其由23.99μm/s升至54.82μm/s,进而促进了微藻的附着。而适当的外加电压还会促进微藻EPS的分泌,这有助于微藻的附着,进一步加大外加电压则对微藻的运动速度和EPS的分泌起到抑制作用,进而抑制微藻的附着行为。对以上各成分进行主成分分析可知,各因素对微藻附着影响大小分别为:胞外蛋白>多糖>运动速度。第三,限制性营养条件下梯度外加电压对微藻附着行为的影响表明,在限制性营养条件下,微藻附着率在0.4 V电压下达到峰值,可达到20.65%,且各电压下微藻的附着量均高于营养充足时微藻的附着量。此时,微藻不仅增强了其EPS的分泌能力,还加快了其运动速度,最高达到了68.55μm/s,均高于营养充足时微藻的运动速度。比较发现,相较于营养充足时,限制性营养条件下外加电压对碳毡营养物质吸附量、微藻运动速度和EPS分泌量的影响相似,且主成分分析结果相似。以上结果表明,在双重限制条件下更有利于微藻的附着,且在双重限制条件下,外加电压占据主导因素。