油價高企，人們會重燃利用藻類生產(chǎn)生物燃料的熱情嗎？

藻類是海洋和內(nèi)陸水體中最主要的初級生產(chǎn)力，其生產(chǎn)力約占全球植物總生產(chǎn)力的45%。藻類的光合作用不僅為全球水體食物網(wǎng)提供初級營養(yǎng)和能量來源，為維持地球生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)揮著重要作用，也對我國“藍碳計劃”具有重要意義。

藻類學是研究藻類，即淡水和海洋食物鏈中主要的光合生物的學科。Phycology自1981 年第一版出版以來，已成為藻類學研究領(lǐng)域的經(jīng)典教材。針對藻類學、湖沼學和生物海洋學的高年級本科生和研究生，《藻類學（原書第五版）》沿用了前幾版的格式，同時納入了該領(lǐng)域的最新進展，例如，藻類生物燃料的潛力與挑戰(zhàn)，藻毒素的擴散機制，藻類起源、系統(tǒng)發(fā)育和分類學等方面新的分子工具和技術(shù)的開發(fā)。

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《藻類學（原書第五版） 》購買

(美) R. E. 李 (Robert Edward Lee) 著

段德麟 等 譯

北京 : 科學出版社, 2026. 3

ISBN 978-7-03-080013-8

從《藻類學》第四版（2008 年）出版到2015 年，媒體對利用藻類生產(chǎn)生物燃料的關(guān)注度大幅增加。這導致對使用藻類作為生物燃料的研究激增，以及驗證其商業(yè)化可行性的示范性試點工廠的建立。《藻類學（原書第五版） 》中討論了世界上許多石油礦藏的起源是藻類細胞群體演變的結(jié)果，并客觀評估了藻類生物燃料的未來。

藻類與生物燃料

當今開采的大部分原油和天然氣都來源于海洋生物，如藻類和浮游動物（盡管少量可能是非生物來源，或非有機來源）（Service, 2011）。它們的殘留物在高溫和高壓作用下變成油母巖質(zhì)（kerogen）——一種蠟狀物質(zhì)。在更高的溫度下，油母巖質(zhì)會變成液態(tài)和氣態(tài)的烴類化合物。對一些石油礦床，如第三紀的沼澤煤（boghead coal）[如銅鈾云母（torbonite）]和油頁巖進行勘察，發(fā)現(xiàn)存在與現(xiàn)今綠藻叢粒藻（亦稱布朗葡萄藻）Botryococcus braunii 群落相似的遺跡（Blackburn and Temperley, 1936; Cane, 1977; Wolf et al., 1985）。

叢粒藻（Botryococcus braunii）顯微照片及從中分離的碳氫化合物的結(jié)構(gòu)。

伴隨著石油價格的起起落落，人們階段性地對培養(yǎng)藻類細胞來生產(chǎn)石油產(chǎn)生興趣。20 世紀70 年代末，位于科羅拉多州戈爾登市的美國國家可再生能源實驗室（NREL）設(shè)立了一個專注于藻類生物燃料的項目。該項目于1996 年被美國能源部以不經(jīng)濟為由而叫停。1974 年，本文作者在威特沃特斯蘭德大學（金山大學）（University of the Witwatersrand）工作期間，在南非煤炭、石油和天然氣公司SASOL 的資助下進行了藻類生物燃料研究。該項目經(jīng)過多年的不斷完善，也得出這樣的結(jié)論：藻類生物燃料項目要付諸實踐還需要一段時間。

烴類化合物存在于所有藻類中，但其含量通常低于干重的2%。在氮缺乏的情況下，烴類化合物的含量會增加（Qin, 2010）。有些叢粒藻Botryococcus braunii 含有高達干重60%的烴類化合物，其主要存在于細胞外基質(zhì)中。這引發(fā)了關(guān)于每公頃藻田能生產(chǎn)多少生物燃料的奇妙猜測，藻類最多可生產(chǎn)80 000 L/hm2 的生物燃料，相比之下，棕櫚油的產(chǎn)量為5000 L/hm2（Rhodes, 2012; Service, 2011）。然而，從藻類中生產(chǎn)生物燃料面臨重大挑戰(zhàn)。石油的開采和提煉是一項復雜的技術(shù)挑戰(zhàn)，仍需要在經(jīng)濟層面上加以掌控（Moheimani et al., 2013; Georgianna and Mayfield, 2014）。

本文摘編自《藻類學（原書第五版） 》[(美) R. E. 李 (Robert Edward Lee) 著 ; 段德麟等譯. 北京 : 科學出版社, 2026. 3]一書“第23 章 藻類與環(huán)境”，有刪減修改，標題為編者所加。

(生命科學名著)

ISBN 978-7-03-080013-8

責任編輯：朱 瑾 岳漫宇 高璐佳 付麗娜

本書適合海洋生態(tài)學、海洋生物學、海洋植物學（藻類學）、湖泊科學及生物海洋學等研究方向的科研 人員及師生閱讀參考。

（本文編輯：劉四旦）

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