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第1章 绪论1

1.1 微生物的概念1

1.2 微生物学的研究内容1

1.3 人类对微生物的认识及研究1

目录1

1.6 环境工程微生物学的发展及研究现状2

1.6.1 废水生物处理研究进展2

1.5 环境工程微生物学的研究内容和任务2

1.4 环境工程微生物学的概念2

1.6.2 废气的生物治理研究进展3

1.6.3 固体废物的生物治理研究进展3

1.7 环境工程微生物学所涉及的学科5

思考题5

第2章　原核微生物6

2.1 细菌6

2.1.1 细菌的形态与大小6

2.1.2 细菌的细胞结构9

2.1.3 细菌的繁殖方式17

2.1.4 细菌的培养特征18

2.2.1 放线菌的形态结构20

2.2 放线菌（Actinomycetes）20

2.2.2 放线菌的繁殖方式21

2.2.3 放线菌的培养特征23

2.3 蓝细菌（Cyanobacteria）23

2.3.1 蓝细菌的形态23

2.3.2 蓝细菌的结构24

2.3.3 蓝细菌的繁殖25

2.3.4 环境治理中重要的蓝细菌及其作用25

2.4.1 古细菌的一般特征27

2.4 古细菌27

2.4.2 古细菌重要的分类特征28

2.5 其他原核微生物28

2.5.1 鞘细菌28

2.5.2　立克次氏体（Rickettsia）30

2.5.3　支原体（Mycoplasma）30

2.5.4 衣原体（Chlamydia）31

2.5.5 螺旋体（Spirochaete）31

思考题31

第3章 真核微生物32

3.1 真菌（Fungi）33

3.1.1 霉菌（Mould，Mold）33

3.1.2 酵母菌（Yeasts）40

3.2　其他真核微生物46

3.2.1 微型藻类46

3.2.2 原生动物49

3.2.3 微型后生动物53

思考题55

4.1.1 病毒的一般特征56

4.1 病毒的一般特征及其分类56

第4章　非细胞微生物——病毒56

4.1.2 病毒的分类57

4.2 病毒的形态及结构57

4.2.1 病毒的大小和基本形态57

4.2.2 病毒的结构和化学组成57

4.3　病毒的增殖59

4.3.1 吸附59

4.3.2　侵入及脱壳59

4.4.1 病毒的培养60

4.4 病毒的培养和检测60

4.3.3 生物合成60

4.3.4 装配60

4.3.5 释放60

4.4.2 动物病毒的检测61

4.4.3 噬菌体的检测62

4.5 病毒在环境中的存活和在污水处理过程中的去除63

4.5.1 环境因素对病毒存活的影响63

4.5.2 污水处理过程中病毒的去除63

思考题64

5.1.1 微生物细胞的化学组成65

5.1.2 营养物质及其生理功能65

第5章　微生物的营养65

5.1 微生物的营养及类型65

5.1.3 微生物的营养类型68

5.2 培养基70

5.2.1　培养基的概念70

5.2.2 配制培养基的原则70

5.2.3 培养基的类型及应用73

5.3 营养物质的吸收76

5.3.2　促进扩散（facilitated diffusion）77

5.3.1 单纯扩散（diffusion）77

5.3.3 主动运输（active transport）78

思考题80

第6章　微生物的代谢81

6.1 代谢概述81

6.2 微生物的酶及酶促反应82

6.2.1 酶的组成82

6.2.2 酶的结构与功能82

6.2.4 酶的种类87

6.2.3 酶促反应的特点87

6.2.5 酶促反应动力学88

6.3 微生物的分解代谢94

6.3.1 生物氧化概述94

6.3.2 糖的分解代谢95

6.3.3 微生物的呼吸类型101

6.3.4　脂肪的分解代谢103

6.3.5 蛋白质的分解105

6.3.6 自养微生物的产能代谢106

6.4.1 自养微生物的生物合成109

6.4 微生物的合成代谢109

6.4.2 异养微生物的生物合成110

6.5 微生物的代谢调控111

6.5.1 酶活性的调节——控制反应速率111

6.5.2 酶合成的调节——控制反应方向112

思考题112

第7章　微生物的生长繁殖及其控制114

7.1 细菌的群体生长114

7.1.1 细菌的群体生长规律——生长曲线114

7.1.2 微生物生长曲线在废水生物处理中的指导作用115

71.3 不同废水生物处理法生长曲线的特点及意义116

7.2 基质浓度与微生物比生长速率的关系116

7.3 研究微生物生长的培养方法117

7.3.1 微生物的分批培养（bath culture of microorganisms）117

7.3.2 微生物的连续培养（continuous culture of microorganisms）117

7.4 微生物纯培养物的分离及生长的测定117

7.4.1 纯培养物的分离117

7.4.2 微生物生长的测定118

7.5.1 温度119

7.5 环境因素对微生物生长的影响119

7.5.2 pH值120

7.5.3 氧化还原电位（Eh）121

7.5.4 溶解氧（DO）122

7.5.5 重金属及其化合物123

7.6 微生物生长的控制123

7.6.1 物理方法的控制123

7.6.2 化学方法的控制126

思考题128

8.1.1 遗传变异的物质基础130

8.1.2 DNA的结构与复制130

8.1 遗传变异的物质基础130

第8章　微生物的遗传变异和育种130

8.1.3 DNA的变性、复性与杂交132

8.1.4 转录133

8.1.5 翻译134

8.2 质粒结构及类型136

8.2.1 质粒的分子结构136

8.2.2 质粒的主要类型136

8.3.1 DNA的突变138

8.3 DNA的突变和诱变育种138

8.3.2 诱变与育种139

8.4 基因重组141

8.4.1 基因工程工具酶142

8.4.2　基因工程载体143

8.4.3 目的基因的获得144

8.4.4　DNA分子的体外连接145

8.4.5 重组DNA导入宿主菌145

8.4.6 重组体的筛选145

8.4.7 基因工程在环境工程中的应用146

8.5 微生物细胞融合育种147

8.5.1 细胞融合147

8.5.2 微生物原生质体及其制备148

8.5.3 细胞融合的方法149

8.5.4 融合重组的测定149

8.5.5 利用细胞融合技术构建环境工程菌150

思考题150

9.1.3 微生物在生态系统中的作用151

9.1.2 微生物生态学的任务151

9.1 微生物生态学151

9.1.1 什么是微生物生态学151

第9章　微生物的生态151

9.2 自然环境中的微生物152

9.2.1 土壤环境中的微生物152

9.2.2 水环境中的微生物154

9.2.3 空气中的微生物155

9.2.4 极端环境中的微生物156

9.3.1 互生（syntrophism）159

9.3 微生物与微生物之间的关系159

9.3.2 共生（symbiosis）160

9.3.3 寄生（parasitism）160

9.3.4 拮抗（antagonism）161

9.4 微生物群落的发展和演替162

9.4.1 微生物群落演替的概念162

9.4.2 演替的类型162

9.4.3 微生物群落发展和演替162

9.5 微生物在环境物质循环中的作用163

9.5.1 碳素循环（the carbon cycle）163

9.5.2 氮素循环（the nitrogen cycle）170

9.5.3 硫素循环（the sulphur cycle）173

9.5.4 磷素循环（the phosphorus cycle）175

9.5.5 铁素循环（the iron cycle）176

9.5.6 锰素循环（the manganese cycle）176

思考题177

第10章　微生物对环境污染物的降解与转化178

10.1 微生物对环境污染物的降解能力及影响因素178

10.1.1 微生物对环境污染物的适应能力及巨大的降解潜力178

10.1.2 微生物降解污染物的影响因素179

10.2 微生物对污染物的降解181

10.2.1 无毒污染物的降解181

10.2.2 有毒有机污染物的降解181

思考题195

第11章　环境微生物检测196

11.1 空气中微生物的检测与控制196

11.1.1 空气中微生物的检测方法196

11.1.2 空气微生物污染的控制197

11.2.2 水质指示微生物——大肠菌群（coliform group，简称coliform）198

11.2.1 水质的细菌学检测198

11.2 水的微生物检测及控制198

11.2.3 水微生物污染的控制199

11.3 发光细菌的微毒检测199

11.3.1 发光细菌检测的原理200

11.3.2 发光细菌法检测的操作200

11.3.3 发光细菌法的应用200

11.4 污染物致突变性检测（Ames试验）201

11.4.1 Ames试验的原理和方法201

11.4.2 Ames试验的应用203

11.5.2 生物传感器基本结构和工作原理204

11.5 生物传感器204

11.5.1 生物传感器的定义与分类204

11.5.3 生物传感器在环境检测中的应用205

11.6 PCR技术在环境检测中的应用207

11.6.1 PCR反应原理207

11.6.2 PCR反应条件208

11.6.3 PCR技术用于环境微生物检测的方法209

11.6.4 PCR在环境微生物检测中的应用209

11.7.1 用于环境保护的基因工程菌的构建210

11.6.5　小结与展望210

11.7 用于环境保护的工程菌的安全性问题210

11.7.2 基因工程菌存在的问题211

11.7.3 展望211

思考题211

第12章　微生物在水污染控制中的应用212

12.1 废水好氧生物处理中的微生物学原理212

12.1.1 概述212

12.1.2 活性污泥法212

12.1.3 生物膜法218

12.1.4 其他生物处理法223

12.2 废水厌氧生物处理中的微生物学原理225

12.2.1 概述225

12.2.2　废水厌氧降解机理225

12.2.3 废水厌氧生物处理工艺227

12.3 水体的富营养化和氮磷的去除228

12.3.1 水体的富营养化概述228

12.3.2 生物脱氮229

12.3.3 生物除磷232

思考题235

第13章　微生物在固体废物和大气污染治理中的应用236

13.1 固体废物的生物处理236

13.1.1 堆肥法237

13.1.2 卫生填埋法240

13.1.3 厌氧发酵241

13.2 废气的生物处理241

13.2.1 废气生物处理微生物学241

13.2.2 废气生物处理方法242

思考题245

第14章　生物修复技术246

14.1 概述246

14.1.1 基本概念246

14.1.2 应用生物修复技术应具备的条件246

14.1.3　理论及技术来源246

14.1.4 生物修复技术的重点研究方向247

14.1.5 生物修复技术的特点247

14.2 生物修复技术的原理247

14.2.1 在生物修复技术中应用的微生物247

14.2.2 影响生物修复的环境因素249

14.3.1 原位生物处理250

14.3 污染土壤的生物修复250

14.3.2　异位生物修复252

14.4 地下水的生物修复253

14.4.1 原位生物处理254

14.4.2　异位修复技术254

14.4.3 物理拦阻254

14.5 海洋石油污染的生物修复254

思考题255

15.1.1 固定化细胞与酶的特点256

第15章　微生物新技术在环境治理中的应用256

15.1 固定化技术（固定化酶和固定化细胞）256

15.1.2 固定化酶与固定化细胞在环境工程中的应用257

15.2 废物资源化技术257

15.2.1 可生物降解塑料PHAs258

15.2.2 单细胞蛋白的生产259

15.3 污染预防微生物技术260

15.3.1　燃煤脱硫260

15.3.2 微生物湿法冶金技术261

15.4 微生物絮凝剂265

15.5 微生物吸附剂266

思考题267

第16章　微生物的分类命名与保藏268

16.1 微生物的分类与命名268

16.1.1 微生物的分类单位268

16.1.2 微生物的命名原则269

16.1.3 微生物的分类鉴定依据269

16.2 微生物分类检索系统275

16.2.1 原核微生物的分类系统——Bergey氏原核生物分类系统277

16.2.2 真菌的分类系统——Ainsworth等人的菌物分类系统279

16.3 菌种保藏280

16.3.1 菌种保藏的原理280

16.3.2 菌种保藏的常用方法280

思考题281

环境工程微生物学实验283

实验1 光学显微镜的操作、细菌形态的观察及大小的测量286

实验2 放线菌、真菌、藻类及原生动物形态的观察290

实验3 微生物的染色291

实验4 培养基的制备和灭菌293

实验5 细菌纯种的分离及接种技术295

实验6 微生物培养特征及个体形态的观察297

实验7 显微镜微生物计数法298

实验8 大肠菌群生长曲线的测定299

实验9 水中细菌总数的测定301

实验10 大肠菌群数的测定——多管发酵法302

实验11 大肠菌群数的测定——滤膜法306

实验12 空气中微生物的检验307

实验13 活性污泥脱氢酶活性的测定308

实验14 酚降解菌的驯化、分离与筛选310

实验15 有机氯农药降解菌的分离筛选311

实验16 氧化酶试验312

实验17 噬菌体的分离与纯化312

附录315

附录1 教学用染色液的配制315

附录2 特殊结构的染色方法317

附录3 教学用培养基的配制317

附录4 环境工程中用于分离某些特殊污染物降解菌的培养基320

参考文献323