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1 绪论1

1．1 环境中的化学污染物1

1．1．1 化学品的数量1

1．1．2 环境污染的来源3

1．1．3 环境污染物的转归4

1．2 优先污染物6

1．2．1 优先污染物的特点6

1．2．2 世界各国公布的优先污染物6

1．2．3 我国严格控制的环境污染物7

1．3 污染物的生物降解和生物转化10

1．3．1 有关术语10

1．3．2 生物降解和生物转化的特点11

1．4 污染环境的生物修复12

1．4．1 污染环境的修复12

1．4．2 生物修复的概念、优点和局限性12

1．4．3 生物修复的发展14

1．4．4 生物修复和生物处理的异同14

1．4．5 生物修复三原则14

1．5．1 生物修复技术的分类15

1．5 生物修复的类型15

1．5．2 生物修复的形式16

1．5．2．1 原位生物修复技术16

1．5．2．2 易位生物修复技术17

1．6 生物修复项目的可行性研究20

1．7 有关生物修复的信息源21

参考文献24

2．1 微生物的营养26

2．1．1 微生物的营养类型26

2 微生物系统26

2．1．2 微生物的营养要求27

2．2 微生物的生长28

2．2．1 碳的同化28

2．2．2 微生物生长曲线29

2．2．3 微生物生长的数学表达式30

2．2．4 影响微生物生长的物理环境条件32

2．2．5 微生物生长的阈值33

2．3 有机物分解代谢与产能35

2．3．1 生物氧化的三种不同方式35

2．3．2 有机物分解的代谢途径与产能36

2．4．1 酶的组成39

2．4 微生物酶39

2．4．2 酶的特性40

2．4．3 酶反应动力学——Michaelis-Menten方程40

2．4．4 抑制剂对酶催化的影响42

2．4．5 微生物酶的活动43

2．5 微生物生态44

2．5．1 微生物种群之间的相互作用44

2．5．2 相互作用群体生长的数学表达式46

参考文献47

3．1．1 降解微生物48

3 微生物对污染物的作用48

3．1 微生物的降解作用48

3．1．2 基质代谢的生理过程49

3．1．3 污染物生物降解的动力学51

3．1．3．1 幂指数定律51

3．1．3．2 双曲线定律53

3．2 共代谢53

3．2．1 共代谢基质与共代谢微生物54

3．2．2 混合菌株作用55

3．2．3 共代谢的原因55

3．2．4 与共代谢相关的酶56

3．2．5 共代谢的环境意义58

3．3 微生物的去毒作用59

3．4 微生物的激活作用61

3．4．1 激活反应62

3．4．2 激活作用类型66

3．4．2．1 典型激活66

3．4．2．2 缓解66

3．4．2．3 生物毒性谱的变化67

参考文献68

4．1．1 一般规律70

4 化学结构特性与生物降解70

4．1 化学结构对生物降解性的影响70

4．1．2 化学品的生物降解性预测73

4．2 抗生物降解物75

4．2．1 抗生物降解分子的种类及其来源75

4．2．2 抗生物降解机制78

4．3 化学品的生物有效性与生物降解80

4．3．1 化学品的溶解度和辛醇-水分配系数80

4．3．2 非水溶相液体的生物降解82

4．3．2．1 非水溶相液体的微生物降解83

4．3．2．2 影响非水溶相液体生物降解的因素85

4．3．2．3 微生物利用非水溶相液体的机制86

4．3．3 吸着作用88

4．3．3．1 吸着和吸着化学88

4．3．3．2 吸着基质的有效性变化89

4．3．3．3 吸着化合物的利用91

4．3．3．4 动力学92

4．3．3．5 刺激效应92

4．3．4．1 化学品的隔离93

4．3．4 陈化、隔离和络合93

4．3．4．2 隔离与陈化94

4．3．4．3 络合的基质96

参考文献97

5 环境条件与生物降解101

5．1 非生物因子对生物降解的影响101

5．1．1 物理化学因子101

5．1．2 养分供应102

5．1．3 氧气供应104

5．1．4 多种基质作用104

5．2．1 协同106

5．2 生物因子对生物降解的影响106

5．2．2 捕食108

参考文献108

6 典型有机化合物的生物降解111

6．1 脂烃类的降解111

6．1．1 链烃的降解111

6．1．2 环烷烃的降解114

6．2 苯系物的降解114

6．2．1 苯的好氧降解115

6．2．3 苯系物的厌氧降解116

6．2．2 甲苯、乙苯和二甲苯的好氧降解116

6．3 多环芳烃的降解118

6．3．1 多环芳烃的降解途径119

6．3．2 多环芳烃的好氧微生物代谢120

6．3．3 多环芳烃的厌氧微生物代谢124

6．4 卤代脂肪烃的降解125

6．4．1 卤代脂肪烃作为生长基质利用125

6．4．2 肋代脂肪烃的好氧和厌氧降解126

6．4．3 脱卤反应机制127

6．4．4 典型卤代脂肪烃的降解128

6．5 卤代芳烃及其衍生物降解130

6．5．1 氯代苯甲酸的降解131

6．5．2 氯代苯类的降解132

6．5．3 多氯联苯的降解133

6．5．4 氯酚类的降解134

6．5．5 二苯并二噁英和二苯并呋喃类及其卤代物的降解136

6．6 含氮芳香烃类的降解137

6．6．1 硝基芳香烃类的降解137

6．6．1．1 硝基芳香烃类降解菌138

6．6．1．2 硝基芳香烃类基质的降解性138

6．6．1．3 硝基芳香烃的降解途径138

6．6．1．4 TNT的降解140

6．6．2 苯胺类的降解141

6．6．3 偶氮染料的降解142

6．7 表面活性剂的降解143

6．8 农药的降解145

6．8．1 卤代脂肪烃类农药145

6．8．2 氯代环烷烃类农药146

6．8．3 卤代芳香烃类农药146

6．8．4 氯代环戊二烯类农药147

6．8．5 氯代苯氧羧酸类农药147

6．8．6 酰胺类农药148

6．8．7 氨基甲酸酯类农药149

6．8．8 拟除虫菊酯类农药150

6．8．9 有机磷类农药150

6．8．10 其他农药151

6．9 邻苯二甲降酯类的酸解152

6．9．1 邻苯二甲酸酯类的生物降解特点152

6．9．2 邻苯二甲酸脂类的生物降解途径153

参考文献154

7．1．1 驯化及其在污染物处理中的应用157

7．1 微生物的驯化157

7 微生物系统的人工调控157

7．1．2 驯化的后效应158

7．1．3农药加速降解158

7．1．4 影响驯化的因素159

7．1．5 产生驯化期的原因159

7．2 菌株接种163

7．2．1 接种的目的163

7．2．2 菌株的富集和分离163

7．2．2．1 一般降解菌的富集和分离163

7．2．2．2 异生素降解菌富集和分离的困难及其解决办法164

7．2．2．3 异生素降解菌富集和分离技术165

7．2．2．4 共代谢基质降解菌的富集与分离167

7．2．2．5 同生菌的富集和分离167

7．2．2．6 “加速进化”与富集分离168

7．2．3 接种试验的成功案例170

7．2．3．1 土壤170

7．2．3．2 其他环境171

7．2．4 接种失败的原因171

7．3．1 遗传信息的表达174

7．3 基因工程菌174

7．3．2 染色体与质粒175

7．3．3 基因重组176

7．3．3．1 多质粒菌株构建176

7．3．3．2 基因工程菌的构建177

7．3．3．3 用质粒介导转移染色体基因构建工程菌178

7．3．3．4 基因工程菌的应用178

7．3．4 原生质体融合179

参考文献180

8．1 环境载体的特性182

8．1．1 土壤的组成与特性182

8 环境载体特性和现场评价182

8．1．1．1 土壤的物理和化学组成183

8．1．1．2 土训的特性194

8．1．2 沉积物196

8．1．3 地下水197

8．1．3．1 地下水的种类与特征197

8．1．3．2 地下水运动的基本特征198

8．2 现场调查与评价201

8．2．1 现场调查201

8．2．2 生物过程评价202

8．2．3 原位生物修复评价206

8．2．4 过程控制评价209

参考文献212

9 生物修复的可处理性研究214

9．1可处理性研究的总体目标214

9．2 实验设计214

9．2．1 设计的基础214

9．2．2 制订方案215

9．3 方法学和费用218

9．3．1 仪器设备219

9．3．2 方案220

9．4 试验方案举例223

参考文献226

10 原位生物修复227

10．1 水力学控制227

10．2 亚表层供给系统228

10．2．1 重力注入229

10．2．2 强制注入230

10．2．3 回收系统230

10．2．4 注入井和回收井的构造231

10．3．1 悬浮固体阻塞233

10．3 阻塞控制233

10．3．2 生物阻塞234

10．3．3 化学阻塞235

10．4 原位氧源236

10．4．1 井孔通气237

10．4．2 含氧水的注入237

10．4．3 过氧化氢的注入237

10．5 原位共代谢238

10．6 生物通气238

10．6．1 应用239

10．6．2 设计240

10．6．3 氧源的弗用和选择241

10． 6．4 现场监测242

10．7 处理过程各种物料需要量计算243

10．7．1 电子受体和营养物的需要量243

10．7．2 平衡氧化还原反应243

10．7．3 电子受体和营养物的供给速率以及降解速率246

10．7．4 生物通气的降解速率和供氧速率247

10．8 我国原位生物修复的研究与实践248

参考文献251

11．1．1 传质253

11．1 设计因素253

11 易位固相和泥浆相生物修复253

11．1．2 物料的处置255

11．2 土地耕作256

11．2．1 土地耕作的设计和运行257

11．2．2 应用258

11．3 堆制处理259

11．3．1 过程描述259

11．3．2 堆制系统260

11．3．3 处理过程控制261

11．4．1 泥浆相处理的优点262

11．3．4 应用262

11．4 泥浆相处理262

11．4．2 泥浆生物反应器263

11．5 我国易位生物修复的研究264

参考文献267

12 海洋石油污染的生物修复268

12．1 海洋石油污染268

12．1．1 石油的组成268

12．1．2 石油污染的来源269

12．1．3 海洋石油污染的分布与存在形态269

12．1．5 海洋石油的转归270

12．1．4 石油污染的危害270

12．2 海洋石油污染的微生物作用273

12．2．1 海洋石油污染环境的微生物区系273

12．2．2 微生物对石油的摄取274

12．2．3 石油污染的生物降解275

12．3 海洋石油污染的生物修复276

12．3．1 加强生物降解的方法276

12．3．2 生物修复实例——Valdez油船在阿拉斯加溢油278

参考文献279

13．1 无机污染物的修复280

13 无机污染的生物修复280

13．2．1 生物积累和生物吸着的作用方式282

13．2 无机污染物的生物积累和生物吸着282

13．2．2 生物积累作用的实际应用285

13．3 生物氧化和还原286

13．3．1 直接还原——酶作用286

13．4甲基化和去甲基化287

13．4．1 金属甲基化287

13．3．3 氧化作用287

13．3．2 间接还原——硫化物沉淀287

13．4．2 去甲基化288

13．5 金属-有机络合和配位体的降解289

13．5．1 金属-有机络合作用290

13．5．2 配位体降解290

13．6 典型无机污染的生物修复潜力290

13．6．1 铬291

13．6．2 汞291

13．6．3 铀291

13．6．6 硝酸盐和氰292

13．6．5 砷292

13．6．4 硒292

参考文献293

14 真菌的降解作用与生物修复295

14．1 真菌的降解作用295

14．2 木质素及其降解菌296

14．2．1 木质素的结构与生物降解特点296

14．2．2 木质素降解菌297

14．2．3 白腐菌298

14．3．1 黄孢原毛平革菌和其他真菌的木质素降解酶300

14．3 白腐菌的木质素降解酶300

14．3．2 过氧化物酶的反应机制301

14．3．3 过氧化物酶产生的调节303

14．4 白腐菌对有毒化学品的降解304

14．4．1 多环芳烃305

14．4．2 氯酚305

14．4．3 多氯联苯306

14．4．4 农药306

14．4．5 炸药308

14．5．2 土壤处理研究309

14．5．1 水处理309

14．5 白腐菌在污染治理中的应用309

参考文献310

15 污染土壤的植物修复311

15．1 植物修复的特点311

15．2 污染物的植物提取312

15．3 植物挥发314

15．4 土壤污染物的植物稳定化314

15．5 有机污染物的植物降解315

15．5．2 酶的作用316

15．5．1 有机污染物的直接吸收和降解316

15．5．3 根际的生物降解317

15．6 放射性污染的修复317

15．7 植物修复实例318

15．8 结语319

参考文献319

附录1 国家危险废物名录321

附录2 英汉对照化学品商品名和缩略语331

附录3 拉汉对照微生物名称336

索引340

后记356