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1 绪论1

1.1 生命保障系统2

1.2 物／化再生式生命保障系统3

1.2.1 大气控制与供应4

1.2.2 大气再生4

1.2.3 水回收与管理5

1.2.4 其他6

1.3 受控生态生命保障系统6

1.3.1 俄罗斯和BIOS-37

1.3.2 美国和生物圈Ⅱ号10

1.4 螺旋藻概论13

1.4.1 螺旋藻的生物学特征13

1.4.2 螺旋藻的营养14

1.4.3 螺旋藻的毒理学17

1.4.4 螺旋藻在生命保障系统中的应用18

1.5 研究内容和目的21

参考文献23

2 螺旋藻在未处理尿液中的培养31

2.1 藻种、培养基和光源31

2.2 光生物反应器32

2.3 分析方法33

2.3.1 生物量浓度33

2.3.2 线性生长速率（υ）34

2.3.3 最大生物量浓度（Pmax）34

2.3.4 NH？-N34

2.3.5 pH值35

2.3.6 光强度35

2.3.7 蛋白质35

2.3.8 脂肪35

2.3.9 金属含量36

2.3.10 水分36

2.3.11 干重36

2.3.12 灰分36

2.3.13 叶绿素含量36

2.4 螺旋藻在尿液中的培养37

2.5 稀释倍数的影响39

2.6 光强的影响40

2.7 光照时间的影响42

2.8 曝气速率的影响43

2.9 温度的影响44

2.10 不同接种量的影响45

2.11 N源间歇投加培养螺旋藻46

2.12 螺旋藻的主要组分48

2.13 本章小结49

参考文献49

3 营养组分对螺旋藻生长的影响54

3.1 分析方法54

3.1.1 NO？-N54

3.1.2 TN55

3.1.3 螺旋藻吸收光谱55

3.2 N源对螺旋藻生长的影响56

3.2.1 NO？-N对螺旋藻生长的影响56

3.2.2 NO？-N对螺旋藻生长的影响58

3.2.3 NO？-N含量对螺旋藻生长的影响59

3.3 有机物对螺旋藻生长的影响61

3.4 微量元素对螺旋藻生长的影响62

3.5 螺旋藻培养时pH值的变化64

3.6 本章小结66

参考文献67

4 光生物反应器中的光强分布模型70

4.1 平行光源的光衰减实验71

4.2 内置光源的光衰减实验72

4.3 平行光源照射时的光强分布72

4.4 内置线光源照射时的光强分布74

4.4.1 单光源75

4.4.2 对称四光源79

4.5 螺旋藻的生长动力学模型81

4.6 本章小结85

参考文献86

5 尿液的硝化90

5.1 尿液硝化影响因素92

5.1.1 进水NH？-N浓度和负荷92

5.1.2 DO浓度92

5.1.3 pH值93

5.1.4 抑制剂93

5.2 尿液完全硝化控制策略93

5.3 硝化反应器94

5.4 硝化培养基的硝化95

5.5 尿液的硝化96

5.6 pH值和DO浓度对尿液硝化的影响99

5.7 尿液硝化历程101

5.8 硝化尿液中螺旋藻的培养结果103

5.9 本章小结105

参考文献105

6 尿液中螺旋藻的吸收CO2和释放O2行为112

6.1 螺旋藻吸收CO2和释放O2的实验112

6.1.1 螺旋藻吸收CO2的实验112

6.1.2 螺旋藻释放O2的实验113

6.1.3 密闭体系中螺旋藻吸收CO2和释放O2的实验113

6.2 痕量挥发性有机物的固相微萃取检测114

6.3 螺旋藻吸收CO2的研究115

6.4 螺旋藻释放O2的研究115

6.5 密闭体系中螺旋藻吸收CO2和释放O2的研究116

6.6 密闭体系中的痕量挥发性有机物118

6.7 理论循环率120

6.8 本章小结122

参考文献123

7 结论和未来工作展望125

7.1 结论125

7.2 未来工作展望126

附录 符号说明128