现代环境生物工程PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1生物技术 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现代生物技术的应用 3

1.2环境生物技术 5

1.2.1环境生物技术的定义 6

1.2.2污染控制技术 6

1.2.3环境生物技术的发展 7

第2章 生物及其代谢 9

2.1生物 9

2.1.1微生物 9

2.1.2植物 9

2.1.3动物 10

2.2新陈代谢 11

2.3与环境生物技术密切相关的代谢途径 12

2.3.1糖酵解 12

2.3.2 TCA循环 13

2.3.3乙醛酸循环 14

2.3.4脂类代谢 15

2.3.5蛋白质代谢 15

2.3.6能量代谢 16

2.4主要元素循环 17

2.4.1氧循环 17

2.4.2碳循环 18

2.4.3氮循环 19

2.4.4硫循环 20

2.4.5磷循环 20

2.4.6铁循环和锰循环 21

第3章 基因工程 23

3.1概述 23

3.2基因工程技术 23

3.2.1工具酶 23

3.2.2目的基因 26

3.2.3载体技术 29

3.2.4目的基因导入技术 32

3.2.5重组体的筛选技术 34

3.3基因工程技术在环境污染治理中的应用 37

3.3.1微生物基因改造 38

3.3.2基因工程技术与污染治理 40

3.3.3基因工程安全性问题 41

第4章 酶工程 42

4.1酶及酶工程 42

4.2酶的催化特性及作用原理 42

4.2.1酶的催化特性 42

4.2.2酶催化反应原理 44

4.3酶催化反应动力学 45

4.3.1浓度 46

4.3.2温度 47

4.3.3 pH 47

4.3.4激活剂 48

4.4酶的抑制作用 48

4.4.1可逆性抑制作用 48

4.4.2不可逆性抑制作用 50

4.5酶的生产 51

4.5.1微生物发酵产酶 51

4.5.2动植物细胞产酶 52

4.6酶的分离纯化 52

4.6.1沉淀技术 53

4.6.2离心技术 55

4.6.3色谱分离技术 55

4.6.4电泳技术 58

4.7酶分子修饰 59

4.7.1化学修饰 59

4.7.2生物修饰 61

4.8酶的固定化技术 61

4.8.1酶的固定化方法 62

4.8.2固定化酶的性质 64

4.9酶在环境污染治理中的应用 65

4.9.1几种重要的降解酶 65

4.9.2酶在废水处理中的应用 68

4.9.3酶在土壤修复中的应用 69

4.9.4酶在环境监测中的应用 70

第5章 细胞工程 72

5.1细胞及细胞工程 72

5.1.1细胞 72

5.1.2细胞工程 74

5.2细胞工程技术 74

5.2.1微生物细胞工程 75

5.2.2植物细胞工程 76

5.2.3动物细胞工程 77

5.3细胞工程在环境污染治理中的应用 79

5.3.1细胞融合技术的应用 79

5.3.2抗性植物的应用 80

5.3.3微生物表面展示技术的应用 81

第6章 发酵工程 84

6.1概述 84

6.2工业发酵菌种 84

6.2.1微生物代谢产物类型 85

6.2.2常见微生物及其代谢产物 85

6.2.3工业发酵菌种的选育 87

6.3发酵工艺及其控制 91

6.3.1发酵类型 91

6.3.2发酵工艺 92

6.3.3发酵方式 92

6.3.4发酵过程控制 93

6.4发酵设备 98

6.4.1机械搅拌式发酵罐 98

6.4.2通风搅拌式发酵罐 99

6.4.3厌氧发酵设备 100

6.5发酵工程在环境保护中的应用 100

6.5.1利用废渣液生产单细胞蛋白 101

6.5.2利用废渣液生产颗粒复混肥料 102

6.5.3亚硫酸盐纸浆废液乙醇发酵 102

6.5.4酵母循环系统 102

第7章 废水生物处理 103

7.1废水生物处理特性 103

7.1.1概述 103

7.1.2废水生物处理原理 103

7.1.3废水生物处理中的微生物生长特性 104

7.1.4废水生物处理中的动力学 105

7.1.5影响废水生物处理的因素 106

7.2废水生物处理工艺 108

7.2.1活性污泥法 108

7.2.2生物膜法 111

7.2.3厌氧生物处理工艺 115

7.2.4其他废水生物处理工艺 120

7.3现代生物处理技术在废水处理工程的应用 122

7.3.1生物强化技术 123

7.3.2废水生物脱氮除磷新技术 124

7.3.3生物絮凝剂 129

第8章 废气生物处理 137

8.1废气生物处理原理 137

8.1.1概述 137

8.1.2废气生物净化原理 137

8.1.3废气生物处理的微生物 138

8.1.4废气生物处理的填料 139

8.2废气生物处理工艺 139

8.2.1生物吸收法 140

8.2.2生物洗涤法 140

8.2.3生物过滤法 141

8.2.4生物滴滤法 142

8.2.5新型废气生物处理法 142

8.3废气生物处理的影响因素 144

8.3.1温度 144

8.3.2 pH 145

8.3.3湿度 145

8.4有机废气生物处理发展 145

8.4.1微生物净化有机废气 145

8.4.2植物净化有机废气 147

8.4.3有机废气生物净化的研究热点 147

8.5含硫废气的生物处理 149

8.5.1脱硫微生物 149

8.5.2含硫污染物的脱硫机制 150

8.5.3生物脱硫技术 150

8.6 CO2的生物处理 151

8.6.1植物固定CO2 151

8.6.2微生物固定CO2 152

8.6.3生物固定CO2的发展趋势 152

8.7 NOx的生物处理 154

8.7.1生物法处理NOx的原理 154

8.7.2降解NOx的主要微生物 154

8.7.3生物法处理NOx的研究现状及发展趋势 155

第9章 固体废物的生物处理 157

9.1固体废物 157

9.2固体废物堆肥化处理 157

9.2.1堆肥的基本原理 158

9.2.2好氧堆肥技术 160

9.2.3厌氧堆肥技术 163

9.3固体废物填埋 166

9.3.1填埋的基本原理 166

9.3.2填埋渗滤液处理 168

9.3.3填埋气体产生、收集与利用 169

9.4固体废物的其他生物处理技术 171

9.4.1有机固体废物的蚯蚓处理技术 171

9.4.2蚯蚓处理的主要影响因素 172

9.4.3利用蚯蚓处理固体废物的优势及局限性 172

第10章 生物修复基础 174

10.1生物修复的概念 174

10.2生物修复特点及原则 175

10.2.1生物修复特点 175

10.2.2生物修复原则 176

10.3生物修复原理 176

10.3.1微生物修复 176

10.3.2植物修复 178

10.3.3动物修复 179

10.4生物修复的主要方法 179

10.4.1原位生物修复 179

10.4.2异位生物修复 180

10.5生物修复的影响因素 182

10.5.1受体特性 182

10.5.2污染物特性 187

10.5.3环境条件 188

第11章 生物修复技术的应用 189

11.1污染土壤的生物修复 189

11.1.1微生物修复技术 189

11.1.2植物修复技术 190

11.2污染水体的生物修复 191

11.2.1污染地表水的生物修复 191

11.2.2污染海洋的生物修复 193

11.2.3污染地下水的生物修复 193

11.3污染大气的植物修复 194

11.3.1绿色植物对气态污染物的修复 194

11.3.2绿色植物对降尘的修复 195

11.3.3绿色植物对生物性污染物的修复 196

11.3.4绿色植物的释氧修复 196

11.4固体废物污染的生物修复 197

11.4.1矿山的生物修复 197

11.4.2垃圾场的生物修复 198

第12章 恢复生态学与技术 200

12.1恢复生态学形成及发展 200

12.1.1恢复生态学概念 200

12.1.2恢复生态学的发展历程 200

12.1.3恢复生态学的研究内容 201

12.2恢复生态工程技术 202

12.2.1生态恢复的目标与原则 202

12.2.2生态恢复的方式和一般操作程序 203

12.2.3生态恢复的技术体系 204

12.2.4生态工程技术 204

12.3湿地生态恢复 206

12.3.1相关概念 206

12.3.2湿地生态恢复的指导理论 207

12.3.3湿地生态恢复的关键技术 209

12.3.4湿地生态恢复的常用模式 213

第13章 生物质能源 215

13.1能源 215

13.1.1能源的类型 215

13.1.2能源发展 215

13.2生物质能 217

13.2.1生物质能的分类及特点 217

13.2.2生物质能的发展 218

13.3生物质能源利用技术 220

13.3.1物理转化 221

13.3.2化学转化 221

13.3.3生物转化 223

13.4生物技术在生物质能源利用中的应用 224

13.4.1生物制沼气 224

13.4.2生物制燃料乙醇 224

13.4.3生物制氢 225

13.4.4生物柴油 226

第14章 生物制烷 227

14.1概述 227

14.2产甲烷的生化机制 227

14.2.1产甲烷菌 227

14.2.2产甲烷的生化机制及途径 228

14.3产甲烷过程的过程化学和微生物学 230

14.3.1过程化学 230

14.3.2微生物学 233

14.4产甲烷过程的热力学分析 234

14.5产甲烷过程的工艺和反应器 235

14.6影响产甲烷过程的因素 236

14.6.1有机负荷 236

14.6.2混合方式 236

14.6.3加热方式 236

14.6.4气体收集 237

14.6.5反应器运行 237

第15章 生物制氢 238

15.1氢能源 238

15.2制氢技术 238

15.2.1热化学制氢 238

15.2.2裂解水制氢 239

15.2.3生物制氢 240

15.3制氢微生物及制氢机制 241

15.3.1光解水制氢 241

15.3.2光发酵制氢 243

15.3.3暗发酵制氢 244

15.3.4光发酵和暗发酵耦合制氢 246

15.4生物制氢反应器 247

15.4.1光生物反应器 247

15.4.2厌氧发酵制氢反应器 249

15.5生物制氢研究展望 250

第16章 生物制醇 251

16.1概述 251

16.1.1生物燃料乙醇特点 251

16.1.2生物燃料乙醇的生产 252

16.2纤维素生物质生产燃料乙醇 253

16.2.1纤维素生物质原料 253

16.2.2纤维素生物质的预处理技术 254

16.2.3纤维素的水解 256

16.2.4纤维素的发酵 257

16.3生物燃料丁醇 260

16.3.1主要菌株及代谢过程 260

16.3.2生产工艺 261

第17章 生物采油与生物制油 263

17.1生物采油 263

17.1.1石油开采 263

17.1.2微生物采油原理 263

17.1.3油藏微生物 264

17.1.4微生物采油工艺 266

17.2生物制油 267

17.2.1微藻制油 268

17.2.2微生物制油 271

第18章 生物燃料电池 276

18.1燃料电池 276

18.2生物燃料电池 276

18.2.1工作原理 276

18.2.2生物燃料电池构型 277

18.3影响生物燃料电池性能的因素 279

18.3.1阳极室的操作条件 279

18.3.2阴极室的操作条件 280

18.3.3电池的外电阻 280

18.4生物燃料电池的应用 280

第19章 环境友好材料生物技术 282

19.1概述 282

19.2环境友好材料分类 282

19.2.1可再生天然材料 282

19.2.2仿生材料 284

19.2.3生物质材料 285

19.3可降解塑料 286

19.3.1可降解塑料定义 286

19.3.2光降解塑料 287

19.3.3生物降解塑料 288

19.3.4光-生物双降解塑料 291

19.4微生物农药 292

19.4.1微生物农药定义 292

19.4.2活体微生物杀虫剂 293

19.4.3微生物杀菌剂 296

19.4.4微生物除草剂 299

19.5微生物肥料 301

19.5.1微生物肥料定义 301

19.5.2微生物肥料的作用机制 301

19.5.3重要的微生物肥料 303

第20章 环境生物监测 307

20.1概述 307

20.1.1生物监测原理和方法 307

20.1.2生物监测特点 308

20.1.3指示生物 308

20.2水环境污染生物监测 309

20.2.1监测原理 309

20.2.2水污染的生物监测手段和方法 309

20.2.3生物群落监测法 311

20.2.4细菌学检验法 313

20.2.5生物测试法 314

20.2.6发光细菌毒性检测法 314

20.2.7其他方法 315

20.3空气污染生物监测 315

20.3.1植物监测 316

20.3.2动物监测 318

20.3.3微生物监测 319

20.4土壤污染的生物监测 319

20.4.1植物监测 319

20.4.2动物监测 320

20.4.3微生物监测 320

20.5生物污染监测 321

20.5.1基本概念 321

20.5.2生物对污染物的吸收及在体内分布 321

20.5.3生物样品的采集和制备 323

20.5.4生物样品的预处理 324

20.6生态监测 325

20.6.1生态监测定义 325

20.6.2生态监测的类型及方法 325

20.6.3生态监测指标体系 326

20.6.4生态监测方案 328

20.7生物传感器 329

20.7.1生物传感器的原理 329

20.7.2生物传感器的分类 330

20.7.3生物传感器在环境监测中的应用 330

20.7.4生物传感器的发展前景 334