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第1章 绪论 1

1.1 生物技术概论 1

1.1.1 生物技术的定义 1

1.1.2 生物技术的发展 1

1.1.3 生物技术的研究内容 3

1.1.4 生物技术的多学科性 3

1.1.5 生物技术的应用 4

1.2 环境生物技术 6

1.2.1 环境生物技术的定义 6

1.2.2 环境生物技术的研究内容 7

1.2.3 环境生物技术的发展 7

第2章 现代生物技术导论 9

2.1 基因工程 9

2.1.1 基因学说的创立 9

2.1.2 基因工程的诞生和研究内容 15

2.1.3 基因工程的酶学基础 17

2.1.4 基因工程载体 21

2.1.5 目的基因的获取 24

2.1.6 重组 DNA 分子的构建及导入受体细胞 26

2.1.7 重组 DNA 分子的筛选 28

2.1.8 基因工程在环境工程中的应用 29

2.2 细胞工程 33

2.2.1 细胞生物学基础 34

2.2.2 微生物细胞工程 36

2.2.3 植物细胞工程 39

2.2.4 动物细胞工程 44

2.2.5 细胞融合技术在构建环境工程菌中的应用 47

2.3 代酶工程 47

2.3.1 酶工程的研究内容 47

2.3.2 酶的生物学特征 48

2.3.3 酶作用原理 50

2.3.4 酶生产与酶分离纯化 56

2.3.5 酶分子修饰技术 61

2.3.6 酶分子的固定化技术 62

2.3.7 我国酶工程的研究现状 64

2.4 蛋白质工程 65

2.4.1 蛋白质工程的提出 65

2.4.2 蛋白质工程的研究内容和意义 66

2.4.3 定点诱变技术及其在蛋白质工程中的应用 66

2.4.4 利用蛋白质工程改造酶 68

2.5 现代生物技术安全性评价 68

2.5.1 生物技术安全性的争议 68

2.5.2 关于解决生物技术安全性问题的一些途径和措施 71

2.6 人类基因组计划简介 72

2.6.1 HGP 产生的背景和意义 72

2.6.2 HGP 的任务 73

2.6.3 HGP 对医学发展的影响 75

2.6.4 基因资源的保护 75

2.6.5 我国的 HGP 计划 75

第3章 污染物生物去除技术 77

3.1 污水的生物处理技术 77

3.1.1 好氧生物处理 77

3.1.2 厌氧处理技术 88

3.1.3 生物脱氮除磷技术 95

3.2 生物修复技术 102

3.2.1 天然水体的生物修复 102

3.2.2 地下水的生物修复 102

3.2.3 石油污染场地的生物修复 104

3.2.4 土壤生物修复技术 107

3.3 固体废弃物的生物处理与处置技术 112

3.3.1 堆肥化 113

3.3.2 厌氧发酵 116

3.3.3 卫生填埋 116

3.4 大气污染物的生物处理技术 117

3.4.1 废气生物处理的原理 118

3.4.2 废气生物处理的工艺 118

3.4.3 有机废气的生物处理 121

3.4.4 含硫恶臭污染物的生物处理 122

3.4.5 NOx 的生物处理 123

3.4.6 二氧化碳的生物处理 124

3.5 重金属的生物处理技术 125

3.5.1 生物吸附剂的来源与选择 126

3.5.2 生物吸附的机理 127

3.5.3 生物吸附剂的预处理及固定化 129

3.5.4 影响生物吸附剂吸附性能的因素 129

3.5.5 生物吸附动力学研究 130

3.5.6 重金属污染的植物修复 130

3.6 生物增强技术与应用 131

3.6.1 生物增强技术的发展 132

3.6.2 生物增强技术的实现 132

3.6.3 生物增强技术的应用原则 138

3.6.4 生物添加剂应用实例 139

3.6.5 评估生物制剂效益的理论及方法 142

3.6.6 综合评论及建议 144

第4章 生物生产与环境保护 145

4.1 生物生产的特点 145

4.1.1 生化反应及其过程 145

4.1.2 生物生产的特点 146

4.2 生物反应器 146

4.2.1 生物反应器概念 146

4.2.2 生物反应器分类 147

4.2.3 固定化酶(细胞)生物反应器 147

4.2.4 生物反应器生态系统的动力学概论 149

4.3 生物絮凝剂的生产与应用 150

4.3.1 生物絮凝剂及其意义 150

4.3.2 生物絮凝剂发展历史 152

4.3.3 生物絮凝剂产生茵及筛选 152

4.3.4 生物絮凝剂的结构及絮凝机理 153

4.3.5 影响生物絮凝剂絮凝效果的因素 156

4.3.6 生物絮凝剂的遗传学研究 157

4.3.7 生物絮凝剂的发酵生产 158

4.3.8 生物絮凝剂的应用 161

4.3.9 发展与展望 162

4.4 寡果糖的生产 163

4.4.1 寡果糖及其作用 163

4.4.2 寡果糖的生物合成机制 164

4.4.3 寡果糖的工业化生产 165

4.4.4 提高发酵液中寡果糖含量的研究 166

4.4.5 利用废糖蜜生产寡果糖 167

4.5 甲壳素和壳聚糖的生产 167

4.5.1 虾蟹壳制备甲壳素与壳聚糖 169

4.5.2 微生物法生产甲壳素与壳聚糖 169

4.6 微生物生产单细胞蛋白 174

4.6.1 单细胞蛋白简介 174

4.6.2 生产单细胞蛋白的微生物 175

4.6.3 可用于生产单细胞蛋白的原料 177

4.6.4 单细胞蛋白的生产工艺 177

4.6.5 发展单细胞蛋白需注意的问题 179

4.7 微生物肥料 179

4.7.1 微生物肥料的定义及作用 180

4.7.2 微生物肥料的作用机理 180

4.7.3 微生物肥料简介 182

4.8 微生物农药 184

4.8.1 生物农药的概念 185

4.8.2 植物性农药研究与应用简介 185

4.8.3 微生物农药 186

4.9 微生物生产可降解塑料 188

4.9.1 可降解塑料概述 188

4.9.2 PHAs 的结构及理化性质 189

4.9.3 PHAs 的生物合成 190

4.9.4 PHB 的提取技术 191

4.9.5 PHB 的生物降解 193

4.9.6 PHB 生产存在的问题及解决办法 193

第5章 生物技术与能源 194

5.1 概述 194

5.1.1 能源问题及解决途径 194

5.1.2 环境问题与能源 195

5.1.3 生物能源的种类 196

5.2 利用微生物提高石油开采率 197

5.2.1 石油勘探与微生物 197

5.2.2 微生物三次采油 200

5.3 燃料酒精的微生物生产 203

5.3.1 燃料酒精的发展历程及现状 203

5.3.2 燃料乙醇的发酵生产工艺 204

5.3.3 燃料乙醇的脱水工艺 206

5.3.4 燃料酒精的效益分析 210

5.4 清洁能源——氢气的生物生产 212

5.4.1 生物制氢技术的研究及发展现状 212

5.4.2 发酵产氢微生物的产氢机理探讨 215

5.4.3 有机废水发酵法生物制氢技术研究 221

5.4.4 发酵法生物制氢工业化生产工艺研究 222

5.5 微生物发酵生产甲烷 223

5.5.1 甲烷的微生物转化机理 223

5.5.2 甲烷的微生物生产 224

5.6 生物燃料电池 224

5.6.1 燃料电池工作原理 225

5.6.2 燃料电池分类与特点 226

5.6.3 生物燃料电池 226

第6章 污染预防的生物技术 228

6.1 环境污染物的来源及污染预防的意义 228

6.1.1 自然界中化学污染物的来源和种类 228

6.1.2 污染预防的重要性和意义 231

6.2 原油中氮的微生物脱除 231

6.2.1 原油中氮的存在形式 231

6.2.2 应用生物技术进行原油脱氮的研究 232

6.3 煤的生物脱硫 233

6.3.1 煤中硫的存在形态 233

6.3.2 煤中硫的脱除方法比较 233

6.3.3 煤中硫的微生物脱除 233

6.3.4 微生物脱硫工艺研究 235

6.3.5 微生物脱硫存在的问题和发展方向 236

6.4 微生物湿法冶金 236

6.4.1 微生物冶金的发展 236

6.4.2 微生物冶金用浸矿微生物 237

6.4.3 微生物浸矿的影响因素 240

6.4.4 微生物浸矿工艺 240

6.4.5 微生物浸矿原理 241

6.5 有机物的微生物合成 242

第7章 环境生物监测技术 244

7.1 概述 244

7.1.1 生物监测特点 244

7.1.2 生物监测类型 245

7.2 环境污染的生物监测与评价 246

7.2.1 水污染的生物监测与评价 246

7.2.2 大气污染的生物监测与评价 264

7.2.3 土壤污染的生物监测与评价发 276

7.3 生物传感器 281

7.3.1 生物传感器的原理 281

7.3.2 生物传感器的分类 282

7.3.3 生物传感器的发展前景 283

7.4 生态系统和环境遥感 283

7.4.1 生态系统概述 283

7.4.2 环境遥感的基本原理 287

7.4.3 环境遥感的应用 288

参考文献 289