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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 人类对微生物的认识及研究 1

目录 1

1.6 环境工程微生物学的发展及研究现状 2

1.6.1 废水生物处理研究进展 2

1.5 环境工程微生物学的研究内容和任务 2

1.4 环境工程微生物学的概念 2

1.6.2 废气的生物治理研究进展 3

1.6.3 固体废物的生物治理研究进展 3

1.7 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 细菌的形态与大小 6

2.1.2 细菌的细胞结构 9

2.1.3 细菌的繁殖方式 17

2.1.4 细菌的培养特征 18

2.2.1 放线菌的形态结构 20

2.2 放线菌（Actinomycetes） 20

2.2.2 放线菌的繁殖方式 21

2.2.3 放线菌的培养特征 23

2.3 蓝细菌（Cyanobacteria） 23

2.3.1 蓝细菌的形态 23

2.3.2 蓝细菌的结构 24

2.3.3 蓝细菌的繁殖 25

2.3.4 环境治理中重要的蓝细菌及其作用 25

2.4.1 古细菌的一般特征 27

2.4 古细菌 27

2.4.2 古细菌重要的分类特征 28

2.5 其他原核微生物 28

2.5.1 鞘细菌 28

2.5.2　立克次氏体（Rickettsia） 30

2.5.3　支原体（Mycoplasma） 30

2.5.4 衣原体（Chlamydia） 31

2.5.5 螺旋体（Spirochaete） 31

思考题 31

第3章 真核微生物 32

3.1 真菌（Fungi） 33

3.1.1 霉菌（Mould，Mold） 33

3.1.2 酵母菌（Yeasts） 40

3.2　其他真核微生物 46

3.2.1 微型藻类 46

3.2.2 原生动物 49

3.2.3 微型后生动物 53

思考题 55

4.1.1 病毒的一般特征 56

4.1 病毒的一般特征及其分类 56

第4章　非细胞微生物——病毒 56

4.1.2 病毒的分类 57

4.2 病毒的形态及结构 57

4.2.1 病毒的大小和基本形态 57

4.2.2 病毒的结构和化学组成 57

4.3　病毒的增殖 59

4.3.1 吸附 59

4.3.2　侵入及脱壳 59

4.4.1 病毒的培养 60

4.4 病毒的培养和检测 60

4.3.3 生物合成 60

4.3.4 装配 60

4.3.5 释放 60

4.4.2 动物病毒的检测 61

4.4.3 噬菌体的检测 62

4.5 病毒在环境中的存活和在污水处理过程中的去除 63

4.5.1 环境因素对病毒存活的影响 63

4.5.2 污水处理过程中病毒的去除 63

思考题 64

5.1.1 微生物细胞的化学组成 65

5.1.2 营养物质及其生理功能 65

第5章　微生物的营养 65

5.1 微生物的营养及类型 65

5.1.3 微生物的营养类型 68

5.2 培养基 70

5.2.1　培养基的概念 70

5.2.2 配制培养基的原则 70

5.2.3 培养基的类型及应用 73

5.3 营养物质的吸收 76

5.3.2　促进扩散（facilitated diffusion） 77

5.3.1 单纯扩散（diffusion） 77

5.3.3 主动运输（active transport） 78

思考题 80

第6章　微生物的代谢 81

6.1 代谢概述 81

6.2 微生物的酶及酶促反应 82

6.2.1 酶的组成 82

6.2.2 酶的结构与功能 82

6.2.4 酶的种类 87

6.2.3 酶促反应的特点 87

6.2.5 酶促反应动力学 88

6.3 微生物的分解代谢 94

6.3.1 生物氧化概述 94

6.3.2 糖的分解代谢 95

6.3.3 微生物的呼吸类型 101

6.3.4　脂肪的分解代谢 103

6.3.5 蛋白质的分解 105

6.3.6 自养微生物的产能代谢 106

6.4.1 自养微生物的生物合成 109

6.4 微生物的合成代谢 109

6.4.2 异养微生物的生物合成 110

6.5 微生物的代谢调控 111

6.5.1 酶活性的调节——控制反应速率 111

6.5.2 酶合成的调节——控制反应方向 112

思考题 112

第7章　微生物的生长繁殖及其控制 114

7.1 细菌的群体生长 114

7.1.1 细菌的群体生长规律——生长曲线 114

7.1.2 微生物生长曲线在废水生物处理中的指导作用 115

71.3 不同废水生物处理法生长曲线的特点及意义 116

7.2 基质浓度与微生物比生长速率的关系 116

7.3 研究微生物生长的培养方法 117

7.3.1 微生物的分批培养（bath culture of microorganisms） 117

7.3.2 微生物的连续培养（continuous culture of microorganisms） 117

7.4 微生物纯培养物的分离及生长的测定 117

7.4.1 纯培养物的分离 117

7.4.2 微生物生长的测定 118

7.5.1 温度 119

7.5 环境因素对微生物生长的影响 119

7.5.2 pH值 120

7.5.3 氧化还原电位（Eh） 121

7.5.4 溶解氧（DO） 122

7.5.5 重金属及其化合物 123

7.6 微生物生长的控制 123

7.6.1 物理方法的控制 123

7.6.2 化学方法的控制 126

思考题 128

8.1.1 遗传变异的物质基础 130

8.1.2 DNA的结构与复制 130

8.1 遗传变异的物质基础 130

第8章　微生物的遗传变异和育种 130

8.1.3 DNA的变性、复性与杂交 132

8.1.4 转录 133

8.1.5 翻译 134

8.2 质粒结构及类型 136

8.2.1 质粒的分子结构 136

8.2.2 质粒的主要类型 136

8.3.1 DNA的突变 138

8.3 DNA的突变和诱变育种 138

8.3.2 诱变与育种 139

8.4 基因重组 141

8.4.1 基因工程工具酶 142

8.4.2　基因工程载体 143

8.4.3 目的基因的获得 144

8.4.4　DNA分子的体外连接 145

8.4.5 重组DNA导入宿主菌 145

8.4.6 重组体的筛选 145

8.4.7 基因工程在环境工程中的应用 146

8.5 微生物细胞融合育种 147

8.5.1 细胞融合 147

8.5.2 微生物原生质体及其制备 148

8.5.3 细胞融合的方法 149

8.5.4 融合重组的测定 149

8.5.5 利用细胞融合技术构建环境工程菌 150

思考题 150

9.1.3 微生物在生态系统中的作用 151

9.1.2 微生物生态学的任务 151

9.1 微生物生态学 151

9.1.1 什么是微生物生态学 151

第9章　微生物的生态 151

9.2 自然环境中的微生物 152

9.2.1 土壤环境中的微生物 152

9.2.2 水环境中的微生物 154

9.2.3 空气中的微生物 155

9.2.4 极端环境中的微生物 156

9.3.1 互生（syntrophism） 159

9.3 微生物与微生物之间的关系 159

9.3.2 共生（symbiosis） 160

9.3.3 寄生（parasitism） 160

9.3.4 拮抗（antagonism） 161

9.4 微生物群落的发展和演替 162

9.4.1 微生物群落演替的概念 162

9.4.2 演替的类型 162

9.4.3 微生物群落发展和演替 162

9.5 微生物在环境物质循环中的作用 163

9.5.1 碳素循环（the carbon cycle） 163

9.5.2 氮素循环（the nitrogen cycle） 170

9.5.3 硫素循环（the sulphur cycle） 173

9.5.4 磷素循环（the phosphorus cycle） 175

9.5.5 铁素循环（the iron cycle） 176

9.5.6 锰素循环（the manganese cycle） 176

思考题 177

第10章　微生物对环境污染物的降解与转化 178

10.1 微生物对环境污染物的降解能力及影响因素 178

10.1.1 微生物对环境污染物的适应能力及巨大的降解潜力 178

10.1.2 微生物降解污染物的影响因素 179

10.2 微生物对污染物的降解 181

10.2.1 无毒污染物的降解 181

10.2.2 有毒有机污染物的降解 181

思考题 195

第11章　环境微生物检测 196

11.1 空气中微生物的检测与控制 196

11.1.1 空气中微生物的检测方法 196

11.1.2 空气微生物污染的控制 197

11.2.2 水质指示微生物——大肠菌群（coliform group，简称coliform） 198

11.2.1 水质的细菌学检测 198

11.2 水的微生物检测及控制 198

11.2.3 水微生物污染的控制 199

11.3 发光细菌的微毒检测 199

11.3.1 发光细菌检测的原理 200

11.3.2 发光细菌法检测的操作 200

11.3.3 发光细菌法的应用 200

11.4 污染物致突变性检测（Ames试验） 201

11.4.1 Ames试验的原理和方法 201

11.4.2 Ames试验的应用 203

11.5.2 生物传感器基本结构和工作原理 204

11.5 生物传感器 204

11.5.1 生物传感器的定义与分类 204

11.5.3 生物传感器在环境检测中的应用 205

11.6 PCR技术在环境检测中的应用 207

11.6.1 PCR反应原理 207

11.6.2 PCR反应条件 208

11.6.3 PCR技术用于环境微生物检测的方法 209

11.6.4 PCR在环境微生物检测中的应用 209

11.7.1 用于环境保护的基因工程菌的构建 210

11.6.5　小结与展望 210

11.7 用于环境保护的工程菌的安全性问题 210

11.7.2 基因工程菌存在的问题 211

11.7.3 展望 211

思考题 211

第12章　微生物在水污染控制中的应用 212

12.1 废水好氧生物处理中的微生物学原理 212

12.1.1 概述 212

12.1.2 活性污泥法 212

12.1.3 生物膜法 218

12.1.4 其他生物处理法 223

12.2 废水厌氧生物处理中的微生物学原理 225

12.2.1 概述 225

12.2.2　废水厌氧降解机理 225

12.2.3 废水厌氧生物处理工艺 227

12.3 水体的富营养化和氮磷的去除 228

12.3.1 水体的富营养化概述 228

12.3.2 生物脱氮 229

12.3.3 生物除磷 232

思考题 235

第13章　微生物在固体废物和大气污染治理中的应用 236

13.1 固体废物的生物处理 236

13.1.1 堆肥法 237

13.1.2 卫生填埋法 240

13.1.3 厌氧发酵 241

13.2 废气的生物处理 241

13.2.1 废气生物处理微生物学 241

13.2.2 废气生物处理方法 242

思考题 245

第14章　生物修复技术 246

14.1 概述 246

14.1.1 基本概念 246

14.1.2 应用生物修复技术应具备的条件 246

14.1.3　理论及技术来源 246

14.1.4 生物修复技术的重点研究方向 247

14.1.5 生物修复技术的特点 247

14.2 生物修复技术的原理 247

14.2.1 在生物修复技术中应用的微生物 247

14.2.2 影响生物修复的环境因素 249

14.3.1 原位生物处理 250

14.3 污染土壤的生物修复 250

14.3.2　异位生物修复 252

14.4 地下水的生物修复 253

14.4.1 原位生物处理 254

14.4.2　异位修复技术 254

14.4.3 物理拦阻 254

14.5 海洋石油污染的生物修复 254

思考题 255

15.1.1 固定化细胞与酶的特点 256

第15章　微生物新技术在环境治理中的应用 256

15.1 固定化技术（固定化酶和固定化细胞） 256

15.1.2 固定化酶与固定化细胞在环境工程中的应用 257

15.2 废物资源化技术 257

15.2.1 可生物降解塑料PHAs 258

15.2.2 单细胞蛋白的生产 259

15.3 污染预防微生物技术 260

15.3.1　燃煤脱硫 260

15.3.2 微生物湿法冶金技术 261

15.4 微生物絮凝剂 265

15.5 微生物吸附剂 266

思考题 267

第16章　微生物的分类命名与保藏 268

16.1 微生物的分类与命名 268

16.1.1 微生物的分类单位 268

16.1.2 微生物的命名原则 269

16.1.3 微生物的分类鉴定依据 269

16.2 微生物分类检索系统 275

16.2.1 原核微生物的分类系统——Bergey氏原核生物分类系统 277

16.2.2 真菌的分类系统——Ainsworth等人的菌物分类系统 279

16.3 菌种保藏 280

16.3.1 菌种保藏的原理 280

16.3.2 菌种保藏的常用方法 280

思考题 281

环境工程微生物学实验 283

实验1 光学显微镜的操作、细菌形态的观察及大小的测量 286

实验2 放线菌、真菌、藻类及原生动物形态的观察 290

实验3 微生物的染色 291

实验4 培养基的制备和灭菌 293

实验5 细菌纯种的分离及接种技术 295

实验6 微生物培养特征及个体形态的观察 297

实验7 显微镜微生物计数法 298

实验8 大肠菌群生长曲线的测定 299

实验9 水中细菌总数的测定 301

实验10 大肠菌群数的测定——多管发酵法 302

实验11 大肠菌群数的测定——滤膜法 306

实验12 空气中微生物的检验 307

实验13 活性污泥脱氢酶活性的测定 308

实验14 酚降解菌的驯化、分离与筛选 310

实验15 有机氯农药降解菌的分离筛选 311

实验16 氧化酶试验 312

实验17 噬菌体的分离与纯化 312

附录 315

附录1 教学用染色液的配制 315

附录2 特殊结构的染色方法 317

附录3 教学用培养基的配制 317

附录4 环境工程中用于分离某些特殊污染物降解菌的培养基 320

参考文献 323