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第一章 绪论 1

第一节 生态系统的基本概念 1

一、生物圈与生态系统 1

二、能量流与食物链 1

目录 1

三、物质循环 3

四、生态平衡 3

第二节 微生物在生态系统中的重要地位 4

一、微生物在能量流中的作用 4

二、微生物在物质循环中的作用 4

第三节 环境微生物学的定义、内容与任务 5

第四节 环境微生物学的兴起与发展 7

一、细菌 8

（一）细菌的形态和大小 8

第二章 环境中主要的微生物类群 8

第一节 原核细胞型微生物 8

（二）细菌细胞的构造 9

（三）细菌的繁殖与菌落特征 13

（四）环境中常见的真细菌代表 14

二、放线菌 16

（一）放线菌的形态 16

（二）放线菌的繁殖与菌落特征 16

（三）放线菌的代表属 17

三、鞘细菌 18

（一）蓝细菌 19

五、光合型原核生物 19

四、滑动细菌 19

（二）光合细菌 21

第二节 真核细胞型微生物 22

一、真菌 22

（一）霉菌 22

（二）酵母菌 24

（三）真菌常见代表属 25

二、藻类 28

（一）藻类的形态与构造 29

（二）藻类的生理特征 29

（三）藻类的常见代表 29

（二）原生动物的营养与繁殖 31

（一）原生动物的形态与构造 31

三、原生动物 31

（三）原生动物常见代表 32

第三节 非细胞型微生物 34

一、病毒的形态与大小 34

二、病毒的化学组成与结构 34

（一）核酸 35

（二）蛋白质 36

三、病毒的侵染与增殖 37

第三章 微生物的生长代谢与遗传变异 38

第一节 微生物的营养 38

一、微生物的化学组成与营养物质 38

（一）微生物的化学组成 38

（二）微生物的营养物质 38

（一）光能自养型 39

二、微生物的营养类型 39

（二）光能异养型 40

（三）化能自养型 40

（四）化能异养型 41

三、营养物质的摄取 42

第二节 微生物的代谢 42

一、酶 42

（一）酶的性质与作用特征 42

（二）酶的种类 43

二、微生物的呼吸作用 44

（一）微生物的呼吸作用类型 44

（二）微生物类群 45

第三节 微生物的生长繁殖 46

一、细菌的生长曲线 46

（一）缓慢期 46

（二）对数期 47

（三）稳定期 47

（四）衰亡期 47

二、微生物生长的测定方法 48

（一）细菌数目的测定 48

（二）微生物生长量的测定 48

第四节 微生物的生活条件 49

一、温度 49

四、光线 50

五、超声波 50

二、氢离子浓度 50

三、氧化还原电位 50

六、压力 51

七、化学药剂 51

第五节 微生物的遗传变异 52

一、遗传变异的物质基础 52

二、微生物的变异 53

（一）非遗传型变异 53

（二）遗传型变异 53

1．基因突变 53

2．基因重组 53

一、微生物在土壤中的分布 55

（一）土壤是微生物生活的良好环境 55

第一节 微生物在环境中的分布 55

第四章 微生物在环境中的分布及其相互关系 55

（二）土壤中微生物的数量与分布 56

二、微生物在水体中的分布 57

（一）大气水 58

（二）江河水 58

（三）湖泊与池塘水 58

（四）地下水 58

（五）海水 59

三、微生物在空气中的分布 60

四、微生物在食品上的分布 60

（一）粮食 60

（二）肉类 60

（三）鱼类 61

（四）乳类 61

二、共生关系 62

一、互生关系 62

第二节 微生物间的相互关系 62

三、寄生关系 63

四、拮抗关系 64

第五章 微生物在自然界物质循环中的作用 65

第一节 碳素循环 66

一、微生物分解有机质的一般途径 66

（一）复杂有机物质分解为简单有机物质 66

（二）简单有机物质的有氧分解 66

（三）简单有机物质的无氧分解 67

二、微生物分解纤维素 67

三、微生物分解淀粉 69

四、微生物分解半纤维素 69

（一）木素 70

五、微生物分解脂类物质 70

六、微生物分解木素及芳香族物质 70

（二）芳香族化合物 71

七、微生物分解烃类 74

第二节 氮素循环 75

一、微生物转化氮素物质的 75

一般途径 75

二、氨化作用 76

（一）蛋白质的分解 76

（二）核酸的分解 77

（三）其他含氮有机物的分解 78

三、硝化作用 78

（二）硝化作用 79

（一）亚硝化作用 79

四、反硝化作用 80

五、固氮作用 82

第三节 矿物质循环 84

一、微生物转化矿物质的一般途径 84

二、硫的转化 84

（一）有机物分解产生硫化氢 84

（二）硫化作用 85

（三）反硫化作用 86

（三）磷酸盐还原 87

（一）高铁化物的还原和溶解 87

四、铁的转化 87

（二）不溶性磷矿物的溶解 87

（一）含磷有机物的分解 87

三、磷的转化 87

（二）亚铁化物的氧化和沉淀 88

（三）含铁有机化合物的形成与分解 88

第六章 微生物对污染物质的降解与转化 89

第一节 概述 89

一、微生物降解与转化物质的巨大潜力 89

二、有机污染物的可生物降解性 90

（一）可生物降解性 90

（二）可生物降解性的测定 90

三、影响微生物降解与转化的生态学因素 93

（一）物质的化学结构 93

（二）共代谢作用 93

（四）微生物降解或转化污染物后生成的中间体或终产物 94

（三）环境物理化学因素 94

第二节 石油 95

一、微生物对石油的降解能力 95

二、石油降解的生化途径 96

三、石油降解微生物 96

（一）细菌 96

（二）放线菌 96

（三）霉菌 96

（四）酵母 96

（一）油的物理状态 97

（二）温度 97

（三）营养物质 97

四、影响石油降解的生态因素 97

（五）藻及蓝细菌 97

（四）氧气 98

（五）共代谢作用及抑减效应 98

五、石油降解微生物的实际应用 98

（一）石油探查 98

（二）石油精炼脱蜡 99

（三）石油微生物的菌体利用 99

第三节 农药 99

一、微生物对农药的降解能力 99

二、微生物降解农药的途径 102

（一）酶促的作用 102

（二）非酶促的作用 103

三、几种农药的生物降解 103

（一）2,4-D 103

（三）DDT 105

（二）666 105

（四）有机磷农药 107

第四节 合成洗涤剂 107

第五节 多氯联苯 109

第六节 塑料 110

第七节 其他有机污染物 111

一、偶氮化合物 111

二、氰和腈 112

三、亚硝胺类 112

四、黄曲霉毒素B1 113

第八节 重金属 114

一、汞 114

（一）甲基化作用 114

（二）还原作用 115

二、砷 116

（一）甲基化作用 116

（二）参与As3+及As5+之间的转化 116

三、硒 117

（一）有机硒化物矿化为无机硒化物 117

（二）硒化物甲基化生成二甲基硒化物 117

（三）还原成元素硒 118

（四）元素硒的氧化 118

四、碲 118

五、铅 118

（五）铊 119

（四）锑 119

（三）铂 119

（二）钚 119

（一）镉 119

七、其他重金属 119

六、锡 119

第七章 污水与废渣的生物处理法 121

第一节 污水的生物处理 121

一、概述 121

（一）水体自净 121

（二）污水处理概况与类型 122

（三）污水生物处理的基本生化原理 123

（四）需氧量 123

二、活性污泥法 124

（一）活性污泥的性质和生物相 124

（二）活性污泥法的基本工艺流程及生物学过程 126

（三）活性污泥膨胀 127

（四）剩余污泥的处理 128

（五）评价活性污泥的指标 128

三、生物膜法 129

（一）生物膜中的生物 129

（二）生物膜的净化原理 129

（三）生物滤池 130

（四）生物转盘 130

（五）流化床生物膜法 131

四、氧化塘法 132

（一）净化原理 132

（二）氧化塘的类型 133

（三）应用情况 133

五、厌氧处理法 134

（一）沼气发酵的生物化学 135

（二）甲烷细菌 136

（三）厌氧处理构筑物 136

（四）厌氧处理法的基本要求 137

六、土地处理法 137

（一）净化原理 138

（二）土壤灌溉法注意事项 138

七、污水去除氮与磷的微生物学法 138

（一）利用微生物反硝化作用脱氮 138

（一）菌种 139

1．污泥驯化 139

八、污水处理中的菌种及其对水质要求 139

（二）繁殖藻类以去除氮与磷 139

2．筛选高效菌株 140

（二）污水生物处理对水质的要求 141

九、污水生物处理的发展趋向 142

（一）不同生物处理工艺联用 142

（二）扩大用于处理的菌种 143

（三）诱变产生突变株 146

（四）污水处理与综合利用相结合 147

（五）生物工程新技术的研究与应用 147

第二节 废渣的生物处理 147

一、需氧性堆肥法（高温堆肥） 148

（一）堆肥材料与堆制方法 148

（二）堆肥的微生物学过程 149

（三）沼气发酵法 150

（二）密封发酵法 150

二、厌氧发酵法 150

（一）厌氧性堆肥 150

三、有机肥料的卫生指标 152

四、城市生活垃圾的生物处理法 152

（一）我国城市生活垃圾特点 152

（二）城市生活垃圾处理途径 153

第八章 微生物对环境的污染与危害 156

第一节 环境中的病原微生物 156

一、空气的微生物污染 156

（一）空气中的病原微生物及其传播 156

（二）污水处理与污水灌溉引起的空气污染 157

（三）空气微生物污染的防治措施 158

（一）水中的病原微生物 159

二、水体的微生物污染 159

（二）医院污水的微生物污染 160

（三）水中微生物污染的检测 162

（四）饮水消毒问题 163

三、土壤的微生物污染 166

（一）土壤中的病原微生物及其传播 166

（二）土壤生物性污染的预防 167

第二节 水体富营养化 168

一、富营养化的危害 168

二、富营养化的形成及影响因素 169

三、优势藻种与固氮作用 170

四、光合作用与呼吸作用 170

第三节 微生物代谢物与环境污染 171

五、富营养化的监测与防治 171

二、硝酸与亚硝酸 172

三、氮氧化物 172

一、氨 172

四、硫化氢 173

五、酸性矿水 173

六、甲基汞 174

七、羟胺 176

八、亚硝胺类 176

九、腐殖质 177

十一、细菌毒素 178

（一）肉毒中毒 178

十、农药代谢的毒性产物 178

（二）葡萄球菌肠毒素中毒 179

（三）其他 179

十二、放线菌毒素 179

十三、真菌毒素 180

（一）真菌毒素致病特点 180

（二）真菌毒素的类群 180

（三）产毒真菌概况 180

（四）黄曲霉毒素 181

（五）黄变米问题 183

（六）赤霉病麦毒素 183

（七）麦角毒素 183

（二）蓝藻（蓝细菌） 184

（三）金藻 184

十四、藻类毒素 184

（一）甲藻 184

（四）其他藻类 185

十五、气味代谢物 185

（一）产生气味代谢物的微生物 185

（二）气味代谢物的化学本质 186

（三）影响气味生成的环境因素 186

（四）气味物质的生物代谢 187

（五）气味物的去除 187

十六、材料的霉腐与损害 187

（一）微生物引起材料破坏的作用与途径 188

（二）破坏材料的微生物 188

一、细菌总数 191

二、粪便污染的指示菌 191

第九章 环境监测中的微生物学方法 191

第一节 水质的细菌学检验 191

（一）指示菌的理想条件 192

（二）较适宜的指示菌 192

三、大肠菌群 193

（一）大肠菌群的特征 193

（二）大肠菌群的测定 194

（三）大肠菌群数及卫生标准 195

（四）水中大肠菌群数与病原微生物数间的比例关系 195

四、粪链球菌 196

五、产气荚膜梭菌 196

第二节 水中病毒的检验 197

七、金黄色葡萄球菌 197

六、铜绿假单胞菌 197

第三节 致突变物与致癌物的微生物检测方法 199

一、沙门氏菌／哺乳动物微粒体试验 199

（一）原理 199

（二）测定方法 201

（三）应用与效果 202

（四）评价 204

二、其他营养缺陷型菌株回变试验 205

三、细菌的正向突变试验 205

四、聚合酶缺陷型菌株试验 205

五、重组缺陷型菌株试验 206

六、噬菌体试验（溶原性细菌试验） 206

（二）构巢曲霉的回复突变试验 207

（一）粗糙脉孢菌的正向突变试验 207

七、真核微生物的试验 207

第四节 其他微生物检测法 208

一、发光细菌 208

二、藻类 208

第十章 微生物与废物综合利用 210

第一节 单细胞蛋白 210

一、单细胞蛋白的经济生物学特性 211

二、生产单细胞蛋白的微生物 214

三、单细胞蛋白生产之一般工艺流程 215

四、废物生产单细胞蛋白实例 216

（一）亚硫酸纸浆废液 217

（二）淀粉废液与废渣 217

（五）味精废液 219

（四）豆制品废液 219

（三）酒精废液 219

（六）热作加工业废液 220

（七）纤维素 220

（八）石油、天然气及甲醇 223

（九）无机物 224

1．培养藻类蛋白 224

2．培养氢细菌蛋白 226

五、单细胞蛋白的可接受性与安全性 226

（一）核酸问题 227

（二）奇数脂肪酸问题 227

（三）残留烷烃物的问题 227

（五）氢细菌蛋白 228

第二节 细菌冶金 228

（四）关于致癌问题 228

一、细菌冶金的原理 229

二、细菌冶金的微生物及培养条件 229

三、细菌冶金的方法 230

第三节 微生物与能源 231

一、微生物产生甲烷 231

二、微生物产生醇类 232

三、微生物产生氢气 232

第十一章 生物工程在治理污染中的应用 234

第一节 生物工程 234

一、生物工程的定义与内容 234

（一）基因工程 234

（二）细胞工程 234

（三）酶工程 234

二、生物工程的发展和前景 235

（四）发酵工程 235

一、固定化酶 236

（一）固定化酶及其特点 236

第二节 固定化酶和固定化细胞 236

（二）酶的分离提纯 237

（三）酶的固定化方法 237

（四）固定化酶反应装置 238

（五）固定化酶的应用 239

二、固定化细胞 239

（一）固定化细胞及其特点 239

（二）细胞的固定化方法 239

（三）固定化细胞的应用 240

（一）降解性质粒 241

（二）利用天然降解性质粒构建新功能菌株 241

一、天然质粒转移的遗传工程 241

第三节 遗传工程 241

二、质粒分子育种 243

三、基因工程 244

（一）基因工程的主要操作步骤 245

（二）基因工程的应用 246

（三）基因工程的安全防护 247

附录 环境中常见微生物的分类与检索 249

一、细菌的分类与检索 249

二、放线菌的分类与检索 260

三、土壤中常见真菌的特征与检索 261

四、酵母的分类与检索 263

主要参考书目 267