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第一篇 环境微生物学基础 1

第一章　绪论 1

第一节　微生物 1

一、微生物在生物界的地位 1

二、微生物在自然界中的作用 1

三、微生物的特性 2

第二节 环境微生物学的内容、发展及展望 3

一、环境微生物学的内容 3

二、环境微生物学的发展 4

三、21世纪环境微生物学展望 5

四、环境微生物学课的任务 6

思考题 6

第二章　微生物的类群 7

第一节　原核微生物 7

一、原核微生物的细胞结构 7

二、细菌 11

三、放线菌 13

四、蓝细菌 15

一、真菌的细胞结构 17

第二节　真菌 17

二、霉菌 18

三、酵母菌 23

第三节　藻类 25

一、藻类的特征与分布 25

二、环境中重要的藻类 27

第四节　原生动物 29

一、原生动物的形态 29

二、原生动物的结构 29

三、原生动物的生态 30

五、原生动物的主要类群 31

四、原生动物的繁殖及孢囊的形成 31

六、原生动物的代表 33

第五节　病毒 35

一、病毒的形态和结构 36

二、病毒的增殖 37

三、病毒的培养 37

第六节　各类微生物特性比较 38

第七节　微生物的分类 38

四、自然界常见的藻类分类 39

三、真菌的分类 39

二、原核生物的分类 39

一、微生物的分类阶元（单位）和命名法 39

五、原生动物的类群 40

思考题 41

第三章　微生物的营养及代谢 42

第一节 微生物的营养需求及营养类型 42

一、微生物的营养需求 42

二、微生物的营养类型 43

一、酶的合成 44

二、酶的调节 44

第二节　微生物酶的合成及调节 44

第三节　微生物的代谢 47

一、微生物的呼吸类型 48

二、微生物的产能方式 49

三、营养物质的分解 51

四、细胞物质的生物合成 52

第四节　微生物的生长 54

一、微生物生长的测定方法 54

二、微生物的群体生长规律 55

思考题 56

三、生长期之间的过渡期 56

第四章　微生物菌种的选育 58

第一节　微生物遗传和变异 58

一、遗传的物质基础 58

二、DNA的突变及修复 58

三、基因重组 59

第二节　菌种选育 60

一、菌种的分离与筛选 60

二、诱变育种 61

三、基因重组育种 64

四、基因工程育种 65

第三节　菌种的保藏 66

思考题 68

第五章　环境污染的微生物控制 69

第一节　概述 69

一、生物控制术语 69

二、微生物死亡的形式和死亡率 70

三、影响抗微生物剂作用效果的条件 70

四、杀灭和抑制微生物因子的作用方式 71

一、温度 72

第二节　微生物的物理因素控制 72

二、干燥 73

三、渗透压 74

四、辐射 74

五、过滤 75

第三节　微生物的化学因素控制 76

一、杀菌剂的选择 76

二、杀菌剂的使用 77

第四节 消毒剂和防腐剂的评价 82

三、协同消毒 82

思考题 84

第二篇 微生物生态学 85

第六章 微生物生态学研究方法及意义 85

第一节　微生物生态学研究方法 85

一、微生物生态学传统研究方法 85

二、微生物生态学分子生物学研究方法 86

第二节　研究微生物生态学的意义 89

思考题 90

一、微生物的生态系统 91

第一节　微生物生态系统及其特征 91

第七章　微生物与环境的相互关系 91

二、微生物生态系统的特征 92

第二节 自然环境中微生物群落结构及其变化规律 93

一、几个基本概念 93

二、土壤中的微生物群落结构及其变化规律 93

三、水体中的微生物群落结构及其变化规律 95

四、空气中的微生物群落结构及其变化规律 98

第三节　极端自然环境中的微生物 99

一、低温环境中的微生物 99

二、高温环境中的微生物 101

三、强酸环境中的微生物 102

四、强碱环境中的微生物 104

五、低营养环境中的微生物 104

六、高压环境中的微生物 104

第四节　微生物的细胞行为 105

一、主动运动 105

二、微生物的向性生长和趋性运动 106

第五节　微生物的群体增长 107

一、微生物的种群 107

二、微生物的群体增长 107

第六节　微生物群体的相互作用 112

二、协同作用（+,+） 113

三、互惠共生作用（+,+） 113

四、拮抗（-,0） 113

五、寄生（-,+） 113

一、互养共栖（0,+） 113

八、中立生活（0,0） 114

第七节　环境因子与生长抑制 114

一、理化因素的致死作用 114

七、竞争（-,-） 114

六、捕食与被捕食（+,-） 114

二、微生物间的致死作用 115

三、致死作用与环境条件的关系 115

四、理化因素对微生物的抑制作用 115

第八节　微生物群落的发展与演替 116

一、微生物基因组与环境的关系 117

二、微生物对环境的适应 117

三、微生物与环境相互作用的类型 119

四、微生物对环境的适应方式 119

五、微生物群落的演替 120

思考题 121

六、成熟生态系统的特征 121

第八章　微生物与自然界中的物质循环 122

第一节　概述 122

一、物质循环的必要性 122

二、物质生物地球化学循环 122

三、参与物质生物地球化学循环的元素 122

四、物质生物地球化学循环的复杂性 122

第二节　微生物与碳循环 123

一、微生物在CO2还原固定中的作用 123

二、有机物在食物链网中的传递 124

三、微生物在碳循环中所起的特殊作用 125

四、微生物在有机物矿化中的作用 126

第三节　微生物与氮循环 131

一、微生物与N2的生物固定 131

二、硝化作用 132

三、反硝化作用 134

四、氮化合物的微生物同化 134

五、氨化作用 135

六、厌氧氨氧化 135

第四节　微生物与硫的循环 136

一、H2S的产生 136

二、硫及还原性硫化合物的氧化 137

三、硫酸盐的微生物还原 139

第五节　微生物与磷的循环 140

一、磷在自然界的循环 140

二、磷的价态变化和生物同化 141

三、磷污染与水体富营养化 141

第六节　其他元素的微生物转化 141

一、汞的微生物转化 141

二、砷的微生物转化 142

第七节　各种元素循环之间的相互关系 144

四、锡的微生物转化 144

三、碲的微生物转化 144

思考题 145

第三篇 环境微生物监测 146

第九章　生态系统的微生物监测 146

第一节　土壤生态系统微生物的监测 146

一、土壤环境样品采集和处理 146

二、土壤微生物的监测与评价 150

第二节　水生态系统微生物的监测 152

一、水样的采集与处理 152

二、细菌总数的测定 153

第三节　空气微生物的监测 154

一、空气微生物的特点 154

二、样品的采集与监测方法 155

三、空气微生物标准 156

第四节　微生物毒理学检测方法 157

一、原核微生物检测方法 157

二、真核微生物检测方法 159

三、活性污泥毒性检测方法 161

四、环境微生物毒理学检测方法的评价 162

思考题 163

第十章 微生物基因和功能基因组监测 164

第一节　DNA损伤与修复的监测 164

一、微生物的基因和基因组 164

二、从环境样品中提取微生物群落的基因及基因组 164

三、基因扩增技术 164

四、限制性片段长度多态性检测 168

五、随机扩增多态性基因组检测 169

第二节 基因监测微生物群落结构和功能 169

一、FISH技术 169

二、PCR-DGGE技术 174

三、PCR-SSCP技术 177

第三节 微生物传感器和生物芯片在环境监测中的应用 179

一、微生物传感器 179

二、生物芯片 181

思考题 181

第四篇　环境污染微生物控制 182

第十一章　环境污染与自净 182

第一节　污染物、污染源和危害 182

二、水体富营养化的评价 183

一、富营养化水体的特征和危害 183

第二节　水体的富营养化 183

三、湖泊富营养化的防治 188

第三节　污染物对微生物的影响 189

第四节　污染环境的微生物自净 190

一、环境微生物自净的原理 190

二、环境中微生物自净的限制因素 190

思考题 191

三、影响微生物修复的理化因素 192

一、污染环境微生物修复原理 192

二、起作用的微生物 192

第一节　概述 192

第十二章　污染环境微生物修复 192

第二节　土壤污染微生物修复 193

一、有毒有害有机物污染的微生物修复 193

二、重金属污染土壤的微生物修复 194

第三节　污染水体的微生物修复 194

一、海洋污染微生物修复 195

二、湖泊污染微生物修复 195

三、河流污染微生物修复 195

四、地下水体污染微生物修复 195

思考题 196

第十三章　废水生物处理 197

第一节　废水的可生物处理性 197

一、废水的分类 197

二、废水的可生物处理性评价 197

三、废水生物处理对水质的要求 199

四、废水生物处理的流程和方法 200

第二节　废水生物处理的原理 201

一、废水生物处理中的微生物 201

二、生物污泥培养中产生的现象 201

一、稳定塘的类型及特点 204

三、废水净化进程与微生物群落状态 204

第三节　废水稳定塘 204

二、稳定塘的净化机理 205

三、稳定塘的运行管理 206

第四节　活性污泥法 206

一、活性污泥 206

二、活性污泥法的基本工艺过程 207

三、活性污泥的培养驯化 207

四、反应器技术与其微生物学原理 209

五、异常运行条件下的生态特点 213

第五节　生物膜法 214

一、生物膜法原理 215

二、生物滤池法 216

三、生物转盘法 218

四、生物接触氧化法 218

思考题 220

三、固体废物的生物处理 221

一、固体废物的来源和危害 221

二、固体废物生物处理中的微生物 221

第一节　有机固体废物的生物处理 221

第十四章 固体废物和废气生物处理 221

四、堆肥过程的影响因素 223

五、堆肥的腐熟度 223

第二节　废气的生物处理 223

一、废气生物处理原理 223

二、废气生物处理中的微生物 224

三、废气生物处理法 224

思考题 225

四、工业废气生物处理的发展 225

第五篇 资源环境微生物 226

第十五章　资源微生物 226

第一节　微生物脱硫 226

一、脱硫微生物 226

二、微生物脱硫机理 226

三、影响微生物脱硫的环境因素 227

第二节　生物制浆 228

一、生物制浆和漂白 228

二、木质素降解菌及降解酶系 228

第三节　微生物湿法冶金 229

二、湿法冶金的微生物 230

一、微生物湿法冶金的原理 230

三、微生物湿法冶金的基本过程 231

四、微生物湿法冶金的主要影响因素 231

第四节　微生物采油 231

一、地上微生物采油 232

二、地下微生物采油 232

三、微生物采油的影响因素 233

二、产甲烷菌 234

三、甲烷发酵工艺 234

一、甲烷发酵 234

第五节　微生物生产甲烷 234

第六节　微生物生产乙醇 236

一、乙醇发酵微生物 236

二、乙醇发酵工艺 237

思考题 239

第十六章　环境友好微生物制剂 240

第一节　微生物絮凝剂 240

一、微生物絮凝剂的微观结构 240

二、微生物絮凝剂的分类 240

三、微生物絮凝剂的生物合成 240

五、微生物絮凝剂的生产 241

四、微生物絮凝剂产生菌 241

第二节　微生物肥料 242

一、微生物肥料的分类 243

二、微生物肥料的生产 243

第三节　微生物农药 244

一、病毒杀虫剂 244

二、细菌杀虫剂 245

三、真菌杀虫剂 246

四、农用抗生素 247

第四节　生物表面活性剂 248

五、生物除草剂 248

一、生物表面活性剂的种类及其产生菌 249

二、生物表面活性剂的生产与控制 249

第五节　可生物降解塑料 250

一、聚β-羟基烷酸的生物合成 250

二、乳酸聚合物 251

三、乳酸的生产 252

四、聚乳酸的应用及存在的问题 253

思考题 254

参考文献 255