1绪论 1
1.1环境微生物学的形成和发展 1
1.2环境微生物学的研究对象和任务 2
1.2.1环境微生物学的研究内容 2
1.2.2学习环境微生物学的意义 3
1.3微生物的概述 3
1.3.1微生物的定义 3
1.3.2微生物的特点 4
1.3.3微生物的分类 6
1.3.4微生物的命名 8
2病毒 10
2.1病毒的特征和分类 10
2.1.1病毒的特点 10
2.1.2病毒的分类和命名 10
2.2病毒的形态和结构 11
2.2.1病毒的形态和大小 11
2.2.2病毒的化学组成和结构 12
2.2.3病毒的宿主 13
2.3亚病毒和新兴病毒 14
2.3.1类病毒 14
2.3.2拟病毒 14
2.3.3朊病毒 14
2.3.4新兴病毒 15
2.4病毒的增殖过程 15
2.4.1病毒的增殖过程 15
2.4.2毒性噬菌体和温和噬菌体 16
2.5病毒的培养和计数 17
2.5.1病毒的培养特征 17
2.5.2病毒的培养基 17
2.5.3动物病毒的空斑实验 17
2.5.4噬菌体的培养和测定 18
2.6环境因子对病毒的影响和病毒的存活 18
2.6.1物理因素的影响 18
2.6.2化学因素的影响 19
2.6.3病毒的存活 19
3原核微生物 22
3.1细菌 22
3.1.1细菌的个体形态和大小 22
3.1.2细菌的细胞结构 23
3.1.3细菌的繁殖 29
3.1.4细菌的培养特征 29
3.1.5细菌的物理化学性质 31
3.1.6细菌的分类和鉴定 33
3.2古菌 38
3.2.1古菌的研究 38
3.2.2古菌的特点 38
3.2.3古菌的分类 39
3.2.4古菌在生物界的特殊地位 40
3.3放线菌 41
3.3.1放线菌的形态和大小 41
3.3.2放线菌的菌落形态 41
3.3.3放线菌的生活史和繁殖 42
3.3.4放线菌的主要类群 42
3.3.5放线菌在自然界中的分布和在生产实际中的应用 43
3.4蓝细菌 43
3.4.1蓝细菌的特点 43
3.4.2蓝细菌的分类 43
3.4.3蓝细菌的分布与生态 44
3.5其他原核微生物 44
3.5.1螺旋体 44
3.5.2立克次体 45
3.5.3衣原体 45
3.5.4支原体 45
4真核微生物 48
4.1原生动物 48
4.1.1原生动物的一般特征 48
4.1.2原生动物的分类及各纲简介 49
4.2微型后生动物 54
4.2.1轮虫 54
4.2.2线虫 54
4.2.3寡毛类 55
4.2.4浮游甲壳动物 55
4.3真核藻类 55
4.3.1真核藻类的一般特征 55
4.3.2藻类的分类及各门特征简介 56
4.3.3藻类与环境保护 60
4.4真菌 61
4.4.1真菌的一般特点 61
4.4.2真菌的分类 61
4.4.3酵母菌 61
4.4.4霉菌 62
4.4.5伞菌 66
5微生物的生理 68
5.1生物生命活动的催化剂——酶 68
5.1.1酶的概念 68
5.1.2酶的催化特性 68
5.1.3酶的组成 69
5.1.4酶蛋白的结构 70
5.1.5酶的活性中心和酶与底物结合的机理 71
5.1.6酶的分类与命名 72
5.1.7酶活力和影响酶活力的因素 73
5.2微生物的营养 76
5.2.1微生物的化学组成 76
5.2.2微生物的营养物质和营养类型 77
5.2.3微生物的培养基 79
5.2.4微生物对底物进行代谢的过程 80
5.3微生物的能量代谢 82
5.3.1生物氧化概述 82
5.3.2生物氧化的类型 83
5.3.3发光现象 89
5.4微生物的合成代谢 89
5.4.1合成代谢概述 89
5.4.2产甲烷菌的合成代谢 91
5.4.3化能自养微生物的合成代谢 91
5.4.4光合作用 91
5.4.5异养微生物的合成代谢 93
5.4.6初级代谢与次级代谢 93
6微生物的生长与环境因子的影响 96
6.1微生物的生长 96
6.1.1微生物生长繁殖的概念 96
6.1.2微生物的培养方法和生长曲线 96
6.1.3微生物生长曲线在废水微生物处理中的应用 101
6.1.4微生物生长繁殖的测定 102
6.1.5微生物的死亡及其测定 103
6.2影响微生物生长的环境因子 103
6.2.1温度 103
6.2.2 pH 106
6.2.3氧化还原电位 107
6.2.4溶解氧 107
6.2.5辐射 109
6.2.6水的活度与渗透压 110
6.2.7重金属 111
6.2.8若干有机物 111
6.2.9抗生素 112
6.2.10其他因素 113
7微生物的遗传和变异 116
7.1微生物的遗传和变异现象和意义 116
7.1.1微生物的遗传和变异现象概述 116
7.1.2遗传和变异的意义 117
7.2微生物的遗传 117
7.2.1遗传和变异的物质基础——DNA 117
7.2.2 DNA的结构与复制 121
7.2.3 DNA的变性和复性 123
7.2.4 RNA及其作用 124
7.2.5微生物生长与蛋白质合成 126
7.2.6微生物的细胞分裂 127
7.3微生物的变异 127
7.3.1变异的实质 127
7.3.2基因突变的特点和类型 127
7.3.3基因重组 130
7.3.4基因工程及在环境保护中的应用 132
8微生物生态学 137
8.1生态学原理 137
8.1.1生态学的定义和研究内容 137
8.1.2种群和群落 138
8.1.3生态系统 139
8.1.4生态平衡 141
8.1.5微生物生态系统与微生物生态学 142
8.2土壤中的微生物 142
8.2.1土壤的生态条件 142
8.2.2微生物在土壤中的数量、种类和分布 143
8.2.3土壤自净和污染土壤微生物生态 144
8.3空气中的微生物 145
8.3.1空气的生态条件 145
8.3.2空气微生物的来源、特点和种类 145
8.3.3空气微生物的卫生标准及生物洁净技术 146
8.4水体中的微生物 148
8.4.1水体中的微生物群落 148
8.4.2水体自净和污染水体的微生物生态 150
8.4.3水体富营养化 155
8.5微生物之间及其与动物、植物之间的相互关系 157
8.5.1微生物之间的相互关系 157
8.5.2微生物与高等植物之间的相互关系 158
8.5.3微生物与人类和动物之间的相互关系 159
9微生物在环境物质循环中的作用 163
9.1自然界的物质循环 163
9.1.1物质循环与生物 163
9.1.2水循环是物质循环的核心 164
9.2微生物与碳循环 164
9.2.1碳循环的过程 164
9.2.2微生物在碳循环中的作用 165
9.2.3微生物对主要含碳化合物的转化和分解过程 165
9.3微生物与氮循环 170
9.3.1氮循环的过程 170
9.3.2微生物在氮循环中的作用 171
9.4微生物与硫循环 174
9.4.1硫循环的过程 174
9.4.2微生物在硫循环中的作用 174
9.5微生物与磷循环 176
9.5.1磷循环的过程 176
9.5.2微生物在磷循环中的作用 176
10微生物和环境污染控制与治理 179
10.1废水好氧生物处理中的微生物 179
10.1.1好氧活性污泥法 179
10.1.2好氧生物膜法 185
10.1.3氧化塘 186
10.2厌氧生物处理中的微生物 187
10.2.1厌氧消化——甲烷发酵 188
10.2.2光合细菌处理高浓度有机废水 189
10.2.3含硫酸盐废水的厌氧处理 189
10.3废水的脱氮和除磷 190
10.3.1废水脱氮和除磷的目的与意义 190
10.3.2废水生物脱氮原理及工艺 190
10.3.3废水生物除磷原理及工艺 192
10.4有机固体废物处理中的微生物 194
10.4.1堆肥法 194
10.4.2填埋法及渗滤液 195
10.5废气生物处理中的微生物 195
10.5.1废气的处理方法 195
10.5.2含硫恶臭污染物及NH3、CO2的微生物处理 196
10.6环境监测与微生物 197
10.6.1水体污染的生物检验 197
10.6.2利用微生物检测环境毒性的方法 197
10.7环境生物修复技术与微生物 198
10.7.1环境生物修复技术概述 198
10.7.2环境生物修复技术的类型 199
10.7.3环境生物修复中的微生物 200
10.7.4环境生物修复的发展前景 200
10.8微生物与大气CO2固定 201
10.8.1微生物固定CO2的机理 201
10.8.2固定CO2的微生物种类 202
10.8.3环境中的固碳微生物 202
11微生物学新技术在环境科学领域中的应用 205
11.1固定化技术 205
11.1.1固定化酶和固定化微生物的定义和特点 205
11.1.2酶的分离提纯 206
11.1.3酶的固定化方法 206
11.1.4细胞的固定化方法 207
11.1.5固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用 207
11.2微生物絮凝剂 207
11.2.1微生物絮凝剂的特点 208
11.2.2微生物絮凝剂的结构组成和化学本质 208
11.2.3微生物絮凝剂的絮凝机理 209
11.2.4微生物絮凝剂的合成和应用 210
11.3分子生物技术在环境科学领域中的应用 211
11.3.1核酸探针和PCR技术 211
11.3.2 16S rDNA序列及其同源性的分析 212
11.3.3生物芯片 212
11.3.4高通量测序技术 213
11.4微生物非培养技术的原理与应用 214
11.4.1环境中微生物的多样性和非培养微生物 214
11.4.2微生物非培养技术的原理、特点 214
11.4.3微生物非培养技术的应用 216
12环境微生物学实验 218
12.1实验须知 218
12.2光学显微镜的使用及原核微生物的个体形态观察 218
12.2.1实验目的 218
12.2.2实验材料与器皿 218
12.2.3普通光学显微镜的原理、结构 218
12.2.4显微镜的使用 221
12.2.5实验内容 221
12.2.6思考题 221
12.3真核微生物的个体形态观察 221
12.3.1实验目的 221
12.3.2实验原理 222
12.3.3实验材料与器皿 222
12.3.4实验方法与步骤 222
12.3.5思考题 222
12.4四大类微生物菌落形态的识别 222
12.4.1实验目的 222
12.4.2实验原理 222
12.4.3实验材料与器皿 223
12.4.4实验方法与步骤 223
12.4.5思考题 224
12.5微生物细胞的直接计数和细胞的显微测量 224
12.5.1实验目的 224
12.5.2实验原理 224
12.5.3实验材料与器皿 225
12.5.4实验方法与步骤 225
12.5.5思考题 226
12.6细菌的简单染色和革兰染色 226
12.6.1实验目的 226
12.6.2实验原理 226
12.6.3实验材料与器皿 226
12.6.4实验方法与步骤 226
12.6.5注意事项 227
12.6.6思考题 227
12.7培养基的配制与灭菌 227
12.7.1实验目的 227
12.7.2实验原理 227
12.7.3实验材料与器皿 228
12.7.4实验方法与步骤 228
12.7.5思考题 230
12.8活性污泥中细菌的纯种分离和培养 230
12.8.1实验目的 230
12.8.2实验原理 230
12.8.3实验材料与器皿 231
12.8.4实验方法与步骤 231
12.8.5思考题 233
12.9纯培养菌体和菌落形态的观察 233
12.9.1实验目的 233
12.9.2实验材料与器皿 233
12.9.3实验方法与步骤 233
12.9.4思考题 234
12.10细菌淀粉酶的测定 234
12.10.1实验目的 234
12.10.2实验原理 234
12.10.3实验材料与器皿 234
12.10.4实验方法与步骤 234
12.10.5思考题 235
12.11细菌菌落总数的测定 235
12.11.1实验目的 235
12.11.2实验原理 235
12.11.3实验材料与器皿 235
12.11.4实验方法与步骤 235
12.11.5思考题 237
12.12总大肠菌群的检测 237
12.12.1实验目的 237
12.12.2实验原理 237
12.12.3实验材料与器皿 237
12.12.4实验方法与步骤 238
12.12.5思考题 239
12.13耐热大肠菌群的检测 239
12.13.1实验目的 239
12.13.2实验原理 239
12.13.3实验材料与器皿 240
12.13.4实验方法与步骤 240
12.13.5思考题 241
12.14环境样品中总DNA的提取 241
12.14.1实验目的 241
12.14.2实验原理 241
12.14.3实验材料与器皿 242
12.14.4实验方法与步骤 242
12.14.5思考题 243
12.15 PCR扩增总DNA中16S rDNA基因片段及琼脂糖凝胶电泳 243
12.15.1实验目的 243
12.15.2实验原理 243
12.15.3实验材料与器皿 244
12.15.4实验方法与步骤 244
12.15.5思考题 245
附录 246
附录一 教学常用染色液的配制 246
附录二 常用染色方法 247
附录三 教学用培养基 248
附录四 总大肠菌群检索表（MPN法） 251
参考文献 254