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绪论 1

第一节 环境与环境工程面临的问题、可持续发展与微生物 1

第二节 环境工程微生物学的研究对象和任务 3

一、环境工程微生物学的研究对象 3

二、环境工程微生物学的研究任务 4

第三节 微生物的概述 5

一、微生物的分类和命名 5

二、病毒和类病毒 7

三、原核微生物与真核微生物 8

四、微生物的特点 9

思考题 9

第一篇 微生物学基础 13

第一章 非细胞结构的超微生物——病毒 13

第一节 病毒的一般特征及其分类 13

一、病毒的特点 13

二、病毒的分类 13

三、类病毒和朊病毒 14

第二节 病毒的形态和结构 14

一、病毒的形态和大小 14

二、病毒的化学组成及结构 15

第三节 病毒的繁殖 17

一、病毒的繁殖过程 17

二、噬菌体的溶原性 19

第四节 病毒的测定与培养 20

一、病毒的测定 20

二、病毒的培养特征 20

三、病毒的培养基 21

四、病毒的培养 21

第五节 病毒对物理、化学因素、抗生素的抵抗力及在污水处理过程中的去除效果 23

一、病毒对物理因素的抵抗力 23

二、病毒对化学因素的抵抗力 25

三、病毒对抗生素的抵抗力 26

四、病毒在环境中的存活和在污水处理过程中对病毒的去除效果 26

第六节 病毒的危害、对策与应用 27

一、病毒的危害与对策 27

二、病毒的应用 28

思考题 29

第二章 原核微生物 30

第一节 古菌域 30

一、古菌的特点 30

二、古菌的分类 32

三、环境保护和环境工程领域研究古菌的意义 38

第二节 细菌域 39

一、细菌的个体形态与大小 39

二、细菌的细胞结构 41

三、细菌的培养特征 49

四、细菌的物理化学特性 52

五、细菌的物理化学性质与污（废）水生物处理的关系 55

第三节 蓝细菌 56

一、蓝细菌的形态大小 56

二、蓝细菌的细胞结构及其功能 57

三、蓝细菌的繁殖 57

四、蓝细菌的生境 58

五、蓝细菌的代谢 58

六、蓝细菌的分类 58

七、蓝细菌与人类及环境的关系 60

第四节 放线菌 61

一、放线菌的形态、大小和结构 61

二、放线菌的菌落形态 64

三、放线菌的繁殖 64

四、放线菌的分类 65

第五节 其他原核微生物 66

一、立克次氏体 66

二、支原体 67

三、衣原体 68

四、螺旋体 68

思考题 69

第三章 真核微生物 70

第一节 原生动物 70

一、原生动物的一般特征 70

二、原生动物的分类及各纲简介 71

三、原生动物的胞囊 78

第二节 微型后生动物 78

一、轮虫 79

二、线虫 80

三、寡毛类动物 81

四、浮游甲壳动物 82

五、苔藓虫、拟水螅 82

第三节 藻类 84

一、藻类的一般特征 84

二、藻类的分类及各门特征简介 84

三、藻类的分布及用途 90

第四节 真菌 91

一、酵母菌 91

二、霉菌 93

三、伞菌 98

思考题 99

第四章 微生物的生理 100

第一节 微生物的酶 100

一、酶的组成 100

二、酶蛋白的结构 104

三、酶的活性中心 105

四、酶的分类与命名 107

五、酶的催化特性 110

六、影响酶促反应速率（或酶活力）的因素 113

第二节 微生物的营养 119

一、微生物细胞的化学组成 119

二、微生物的营养物及营养类型 120

三、碳氮磷比 126

四、微生物的培养基 127

五、营养物进入微生物细胞的方式 130

第三节 微生物的能量代谢 135

一、微生物的生物氧化和产能 135

二、生物氧化类型与产能代谢 137

三、3种生物氧化类型比较（以葡萄糖为例） 147

四、其他代谢途径 149

五、微生物发光机制与其应用 150

第四节 微生物的合成代谢 151

一、产甲烷菌的合成代谢 151

二、化能自养型微生物的合成代谢 153

三、光合作用 154

四、异养微生物的合成代谢 160

思考题 161

第五章 微生物的生长繁殖与生存因子 163

第一节 微生物的生长繁殖 163

一、生物的生长繁殖的概念 163

二、研究微生物生长的方法 164

三、细菌生长曲线在污（废）水生物处理中的应用 170

四、微生物生长量的测定方法 172

第二节 微生物的生存因子 174

一、温度 174

二、pH 176

三、氧化还原电位 178

四、溶解氧 179

五、太阳辐射 183

六、活度与渗透压 183

七、表面张力 185

第三节 其他不利环境因子对微生物的影响 186

一、紫外辐射和电离辐射对微生物的影响 186

二、超声波对微生物的影响 188

三、重金属对微生物的毒害 189

四、极端温度对微生物的影响 189

五、极端pH对微生物的影响 191

六、干燥对微生物的影响 191

七、一些有机物对微生物的影响 192

八、抗生素对微生物的影响 194

第四节 微生物与微生物之间的关系 195

一、竞争关系 195

二、原始合作关系 196

三、共生关系 196

四、偏害关系 197

五、捕食关系 197

六、寄生关系 197

第五节 菌种的退化、复壮与保藏 198

一、菌种的退化和复壮 198

二、菌种的保藏 199

思考题 200

第六章 微生物的遗传和变异 202

第一节 微生物遗传 203

一、遗传和变异的物质基础——DNA 203

二、DNA的结构与复制 204

三、DNA的变性和复性 209

四、RNA 210

五、遗传密码 212

六、微生物生长与蛋白质合成 213

七、微生物的细胞分裂 218

第二节 微生物的变异 218

一、变异的实质——基因突变 218

二、突变的类型 219

第三节 基因重组 223

一、杂交 223

二、转化 223

三、转导 223

第四节 突变体的检测与筛选 224

一、突变体的检测 224

二、突变体的筛选 225

第五节 分子遗传学新技术在环境工程与环境保护中的应用 226

一、遗传工程在环境保护中的应用 226

二、基因工程技术在环境保护中的应用 228

三、PCR技术在环境工程中的应用 230

四、分子遗传学的综合技术用于环境微生物鉴定和种群动态分析 234

思考题 235

第二篇 微生物生态与环境生态工程中的微生物作用 239

第七章 微生物的生态 239

第一节 生态系统 239

一、生态系统和生物圈 239

二、生态平衡 241

三、生态系统的分类 242

第二节 土壤微生物生态 242

一、土壤的生态条件 242

二、微生物在土壤中的种类、数量与分布 243

三、土壤自净和污染土壤的微生物生态 244

四、土壤污染与土壤生物修复 245

第三节 空气微生物生态 249

一、空气的生态条件 249

二、空气微生物的种类、数量和分布 249

三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术 250

四、空气微生物检测 252

五、军团菌病 254

第四节 水体微生物生态 255

一、水体中微生物的来源 255

二、水体的微生物群落 256

三、水体自净和污染水体的微生物生态 258

四、水体富营养化 264

思考题 266

第八章 微生物在环境物质循环中的作用 267

第一节 氧循环 267

第二节 碳循环 268

一、纤维素的转化 270

二、半纤维素的转化 271

三、果胶质的转化 272

四、淀粉的转化 272

五、脂肪的转化 274

六、木质素的转化 275

七、烃类物质的转化 276

第三节 氮循环 278

一、蛋白质水解与氨基酸转化 279

二、尿素的氨化 280

三、硝化作用 281

四、反硝化作用 281

五、固氮作用 282

六、其他含氮物质的转化 284

第四节 硫循环 285

一、含硫有机物的转化 286

二、无机硫的转化 286

第五节 磷循环 289

一、含磷有机物的转化 290

二、无机磷化合物的转化 290

第六节 铁循环 291

第七节 锰循环 293

第八节 汞循环 294

思考题 296

第九章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 297

第一节 污（废）水生物处理中的生态系统 297

一、好氧活性污泥法 297

二、好氧生物膜法 306

第二节 活性污泥丝状膨胀的成因及控制对策 308

一、活性污泥丝状膨胀的成因 309

二、控制活性污泥丝状膨胀的对策 314

第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物群落 315

一、厌氧消化——甲烷发酵 315

二、光合细菌处理高浓度有机废水 320

三、含硫酸盐废水的厌氧微生物处理 321

思考题 322

第十章 污（废）水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理 323

第一节 污（废）水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理 323

一、污（废）水脱氮、除磷的目的和意义 323

二、天然水体中氮、磷的来源 323

三、微生物脱氮原理、脱氮微生物及脱氮工艺 324

四、微生物除磷原理、除磷微生物及其工艺 331

第二节 微污染水源水预处理中的微生物学原理 337

一、微污染水源水预处理的目的和意义 337

二、水源水污染源和污染物 337

三、微污染水源水微生物预处理及微生物群落 337

第三节 人工湿地中微生物与水生植物净化污（废）水的作用 339

一、人工湿地生态系统 339

二、人工湿地净化污（废）水的基本原理 339

三、人工湿地各组成的功能 340

四、人工湿地生态系统处理污（废）水的效果 342

第四节 饮用水的消毒与其微生物学效应 343

一、水消毒的重要性 343

二、水的消毒方法 343

思考题 346

第十一章 有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落 347

第一节 有机固体废物的微生物处理及其微生物群落 347

一、堆肥法 348

二、垃圾和脱水污泥卫生填埋及其渗滤液处置 353

第二节 废气的生物处理 354

一、废气的处理方法 354

二、几种典型废气的微生物处理方法 355

思考题 359

第十二章 微生物学新技术在环境工程中的应用 360

第一节 固定化酶和固定化细胞在环境工程中的应用 360

一、酶制剂剂型 360

二、酶的提取 361

三、酶的纯化步骤 362

四、固定化酶和固定化微生物的固定化方法 364

五、固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用及前景 365

第二节 微生物细胞外多聚物的开发与应用 367

一、生物表面活性剂和生物乳化剂的开发与应用 368

二、微生物自身絮凝和沉淀作用 369

三、微生物絮凝剂和沉淀剂的开发与应用 369

四、微生物絮凝剂和沉淀剂的作用原理 370

第三节 优势菌种与微生物制剂的开发与应用 370

一、优势菌种 371

二、优势菌种的筛选步骤与菌剂制备 371

三、微生物制剂的应用 371

四、微生物制剂的用法 372

第四节 微生物能源的开发与应用 372

一、微生物能源的种类 372

二、产生氢气的微生物 372

三、微生物产氢燃料电池 375

思考题 375

第三篇 环境工程微生物学实验 379

第十三章 环境工程微生物学实验 379

实验注意事项 379

实验一 光学显微镜的操作及细菌、放线菌和蓝细菌个体形态的观察 380

实验二 酵母菌、霉菌、藻类、原生动物及微型后生动物的个体形态观察 384

实验三 微生物细胞的计数和测量 385

实验四 细菌的简单染色和革兰氏染色 388

实验五 细菌淀粉酶和过氧化氢酶的定性测定 392

实验六 培养基的配制和灭菌 394

实验七 细菌的纯种分离、培养和接种技术 400

实验八 纯培养菌种的菌体、菌落形态的观察 406

实验九 应用API20E细菌鉴定系统鉴定肠杆菌科和其他革兰氏阴性杆菌 408

实验十 总大肠菌群的检验 414

实验十一 细菌菌落总数的测定 421

实验十二 粪大肠杆菌的测定 424

实验十三 噬菌体的分离与纯化 426

实验十四 噬菌体效价的测定 428

实验十五 空气中微生物的测定 431

实验十六 富营养化湖泊中藻量的测定（叶绿素a法） 434

附录 437

附录一 教学用染色液的配制 437

附录二 几种常用染色方法 441

附录三 教学用培养基 442

附录四 关于加压蒸汽灭菌法的注意事项 446

附录五 显微镜的保养 448

附录六 大肠菌群检验表（MPN法） 449

主要参考书目 452