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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 环境工程微生物学的概念1

1.4 环境工程微生物学的研究内容和任务1

1.5 环境工程微生物学的发展及研究现状2

1.5.1 废水生物处理研究进展2

1.5.2 废气的生物治理研究进展2

1.5.3 固体废物的生物治理研究进展3

1.6 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 细菌细胞的大小6

2.1.2 细菌细胞的形态6

2.1.3 细菌的细胞构造10

2.1.4 细菌的繁殖方式20

2.1.5 细菌的群体特征20

2.2 放线菌（Actinomycetes）22

2.2.1 放线菌的形态与结构22

2.2.2 放线菌的繁殖方式23

2.2.3 放线菌的培养特征25

2.3 蓝细菌（Cyanobacteria）26

2.3.1 蓝细菌的大小及形态27

2.3.2 蓝细菌的细胞结构27

2.3.3 蓝细菌的存在方式28

2.3.4 蓝细菌的繁殖28

2.4 古细菌29

2.4.1 古细菌的主要类型29

2.4.2 古细菌的特征29

2.4.3 古细菌的细胞结构30

2.5 鞘细菌30

2.5.1 丝状铁细菌31

2.5.2 丝状硫细菌32

思考题32

第3章 真核微生物33

3.1 真菌34

3.1.1 酵母菌（Yeasts）34

3.1.2 霉菌（Mould,Mold）38

3.2 微型藻类44

3.2.1 微型藻类的一般特征44

3.2.2 环境工程中主要的微型藻45

3.2.3 原生动物47

3.2.4 微型后生动物51

思考题53

第4章 非细胞微生物——病毒54

4.1 （真）病毒54

4.1.1 病毒的概念54

4.1.2 病毒的特点54

4.1.3 病毒的大小与形态54

4.1.4 病毒的结构55

4.1.5 病毒的化学组成58

4.1.6 病毒的类群61

4.2 亚病毒62

4.2.1 类病毒62

4.2.2 拟病毒62

4.2.3 朊病毒62

4.3 噬菌体（phage）62

4.3.1 烈性噬菌体63

4.3.2 温和噬菌体66

4.4 环境因素对病毒存活的影响67

4.4.1 物理因素67

4.4.2 化学因素67

4.4.3 抗生素和抗病毒药物68

4.5 污水处理过程中病毒的去除68

思考题68

第5章 微生物的营养69

5.1 微生物的营养及类型69

5.1.1 微生物细胞的化学组成69

5.1.2 营养物质及其生理功能69

5.1.3 微生物的营养类型72

5.2 培养基74

5.2.1 培养基的概念74

5.2.2 配制培养基的原则74

5.2.3 培养基的类型及应用77

5.3 营养物质的吸收81

5.3.1 单纯扩散（diffusion）81

5.3.2 促进扩散（facilitated diffusion）81

5.3.3 主动运输（active transport）82

思考题84

第6章 微生物的代谢85

6.1 代谢概述85

6.2 微生物的酶及酶促反应86

6.2.1 酶的组成86

6.2.2 酶的结构与功能86

6.2.3 酶促反应的特点91

6.2.4 酶的种类91

6.2.5 酶促反应动力学92

6.3 微生物的分解代谢98

6.3.1 生物氧化概述98

6.3.2 异养微生物的生物氧化99

6.3.3 微生物的呼吸类型105

6.3.4 脂肪的分解代谢107

6.3.5 蛋白质的分解109

6.3.6 自养微生物的生物氧化110

6.4 微生物的合成代谢113

6.4.1 自养微生物的生物合成113

6.4.2 异养微生物的生物合成115

6.5 微生物的代谢调控115

6.5.1 酶活性的调节——控制反应速率115

6.5.2 酶合成的调节——控制反应方向116

思考题116

第7章 微生物的生长繁殖及其控制118

7.1 细菌的群体生长118

7.1.1 细菌的群体生长规律——生长曲线118

7.1.2 微生物生长曲线在废水生物处理中的指导作用119

7.1.3 不同废水生物处理法生长曲线的特点及意义120

7.2 基质浓度与微生物比生长速率的关系120

7.3 研究微生物生长的培养方法121

7.3.1 微生物的分批培养（bath culture of microorganisms）121

7.3.2 微生物的连续培养（continuous culture of microorganisms）121

7.4 微生物纯培养物的分离及生长的测定121

7.4.1 纯培养物的分离122

7.4.2 微生物生长的测定122

7.5 环境因素对微生物生长的影响123

7.5.1 温度123

7.5.2 pH值125

7.5.3 氧化还原电位（Eh）126

7.5.4 溶解氧（DO）126

7.5.5 重金属及其化合物127

7.6 微生物生长的控制127

7.6.1 物理方法的控制127

7.6.2 化学方法的控制130

思考题133

第8章 微生物遗传与变异134

8.1 遗传变异的物质基础134

8.1.1 遗传变异的基础134

8.1.2 DNA的结构与复制135

8.1.3 DNA的变性、复性与杂交136

8.1.4 转录137

8.1.5 翻译138

8.2 质粒结构及类型140

8.2.1 质粒的分子结构140

8.2.2 质粒的主要类型140

8.3 DNA的突变和诱变育种142

8.3.1 DNA的突变142

8.3.2 诱变与育种143

8.4 基因重组145

8.4.1 基因工程工具酶146

8.4.2 基因工程载体147

8.4.3 目的基因的获得148

8.4.4 DNA分子的体外连接149

8.4.5 重组DNA导入宿主菌149

8.4.6 重组体的筛选149

8.4.7 基因工程在环境工程中的应用150

8.5 微生物细胞融合育种151

8.5.1 细胞融合151

8.5.2 微生物原生质体及其制备152

8.5.3 细胞融合的方法153

8.5.4 融合重组的测定153

8.5.5 利用细胞融合技术构建环境工程菌154

8.6 分子生物学技术及其在环境工程中的应用154

8.6.1 聚合酶链反应（polymerase chain reaction,PCR）技术及其在环境工程中的应用154

8.6.2 核酸分子杂交技术157

8.6.3 电泳技术及其在环境工程中的应用160

8.6.4 以rRNA基因为基础的细菌同源性分析技术及其在环境工程中的应用161

思考题162

第9章 微生物的生态163

9.1 微生物生态学163

9.1.1 什么是微生物生态学163

9.1.2 微生物生态学的任务163

9.1.3 微生物在生态系统中的作用163

9.2 自然环境中的微生物164

9.2.1 土壤环境中的微生物164

9.2.2 水环境中的微生物166

9.2.3 空气中的微生物167

9.2.4 极端环境中的微生物168

9.3 微生物与微生物之间的关系171

9.3.1 互生（syntrophism）172

9.3.2 共生（symbiosis）172

9.3.3 寄生（parasitism）173

9.3.4 拮抗（antagonism）173

9.4 微生物群落的发展和演替174

9.4.1 微生物群落演替的概念174

9.4.2 演替的类型174

9.4.3 微生物群落发展和演替（以可溶性有机物进入水体时发生的演替为例）175

9.5 微生物在环境物质循环中的作用175

9.5.1 碳素循环（the carbon cycle）176

9.5.2 氮素循环（the nitrogen cycle）181

9.5.3 硫素循环（the sulphur cycle）185

9.5.4 磷素循环（the phosphorus cycle）186

9.5.5 铁素循环（the iron cycle）187

9.5.6 锰素循环（the manganese cycle）188

思考题188

第10章 微生物对污染物的降解与转化190

10.1 微生物对污染物的降解能力及影响因素190

10.1.1 微生物对污染物的适应能力及巨大的降解潜力190

10.1.2 微生物降解污染物的影响因素191

10.2 微生物对污染物的降解193

10.2.1 无毒污染物的降解193

10.2.2 有毒有机污染物的降解193

思考题207

第11章 环境微生物检测208

11.1 空气中微生物的检测与控制208

11.1.1 空气中微生物的检测方法208

11.1.2 空气微生物污染的控制209

11.2 水的微生物检测及控制210

11.2.1 水质的细菌学检测210

11.2.2 水质指示微生物——大肠菌群（coliform group，简称coliform）210

11.2.3 水微生物污染的控制211

11.3 发光细菌的微毒检测211

11.3.1 发光细菌检测的原理212

11.3.2 发光细菌法检测的操作212

11.3.3 发光细菌法的应用212

11.4 污染物致突变性检测（Ames试验）213

11.4.1 Ames试验的原理和方法213

11.4.2 Ames试验的应用215

11.5 生物传感器216

11.5.1 生物传感器的定义与分类216

11.5.2 生物传感器基本结构和工作原理216

11.5.3 生物传感器在环境检测中的应用217

11.6 PCR技术在环境检测中的应用219

11.6.1 PCR反应原理219

11.6.2 PCR反应条件220

11.6.3 PCR技术用于环境微生物检测的方法221

11.6.4 PCR在环境微生物检测中的应用221

11.6.5 小结与展望222

11.7 用于环境保护的工程菌的安全性问题222

11.7.1 用于环境保护的基因工程菌的构建222

11.7.2 基因工程菌存在的问题223

11.7.3 展望223

思考题223

第12章 微生物在水污染控制中的应用224

12.1 废水好氧生物处理中的微生物学原理224

12.1.1 概述224

12.1.2 活性污泥法224

12.1.3 生物膜法230

12.1.4 其他生物处理法235

12.2 废水厌氧生物处理中的微生物学原理237

12.2.1 概述237

12.2.2 废水厌氧降解机理237

12.2.3 废水厌氧生物处理工艺239

12.3 水体的富营养化和氮磷的去除240

12.3.1 水体的富营养化概述240

12.3.2 生物脱氮241

12.3.3 生物除磷244

思考题247

第13章 微生物在固体废物和大气污染治理中的应用248

13.1 固体废物的生物处理248

13.1.1 堆肥法249

13.1.2 卫生填埋法252

13.1.3 厌氧发酵253

13.2 废气的生物处理253

13.2.1 废气生物处理微生物学254

13.2.2 废气生物处理方法254

思考题257

第14章 生物修复技术258

14.1 概述258

14.1.1 基本概念258

14.1.2 应用生物修复技术应具备的条件258

14.1.3 理论及技术来源258

14.1.4 生物修复技术的重点研究方向259

14.1.5 生物修复技术的特点259

14.2 生物修复技术的原理259

14.2.1 在生物修复技术中应用的微生物259

14.2.2 影响生物修复的环境因素261

14.3 污染土壤的生物修复262

14.3.1 原位生物处理262

14.3.2 异位生物修复264

14.4 地下水的生物修复265

14.4.1 原位生物处理266

14.4.2 异位修复技术266

14.4.3 物理拦阻266

14.5 海洋石油污染的生物修复266

思考题267

第15章 微生物新技术在环境治理中的应用268

15.1 固定化技术（固定化酶和固定化细胞）268

15.1.1 固定化细胞与酶的特点268

15.1.2 固定化酶与固定化细胞在环境工程中的应用269

15.2 废物资源化技术269

15.2.1 可生物降解塑料PHAs270

15.2.2 单细胞蛋白的生产271

15.3 污染预防微生物技术272

15.3.1 燃煤脱硫272

15.3.2 微生物湿法冶金技术274

15.4 微生物絮凝剂277

15.5 微生物吸附剂278

思考题279

第16章 微生物的分类命名与保藏280

16.1 微生物的分类与命名280

16.1.1 微生物的分类单位280

16.1.2 微生物的命名原则281

16.1.3 微生物的分类鉴定依据281

16.2 微生物分类检索系统287

16.2.1 原核微生物的分类系统——Bergey氏原核生物分类系统289

16.2.2 真菌的分类系统——Ainsworth等人的菌物分类系统290

16.3 菌种保藏291

16.3.1 菌种保藏的原理291

16.3.2 菌种保藏的常用方法292

思考题293

参考文献294