1 绪论 1
1．1 环境中的化学污染物 1
1．1．1 化学品的数量 1
1．1．2 环境污染的来源 3
1．1．3 环境污染物的转归 4
1．2 优先污染物 6
1．2．1 优先污染物的特点 6
1．2．2 世界各国公布的优先污染物 6
1．2．3 我国严格控制的环境污染物 7
1．3 污染物的生物降解和生物转化 10
1．3．1 有关术语 10
1．3．2 生物降解和生物转化的特点 11
1．4 污染环境的生物修复 12
1．4．1 污染环境的修复 12
1．4．2 生物修复的概念、优点和局限性 12
1．4．3 生物修复的发展 14
1．4．4 生物修复和生物处理的异同 14
1．4．5 生物修复三原则 14
1．5．1 生物修复技术的分类 15
1．5 生物修复的类型 15
1．5．2 生物修复的形式 16
1．5．2．1 原位生物修复技术 16
1．5．2．2 易位生物修复技术 17
1．6 生物修复项目的可行性研究 20
1．7 有关生物修复的信息源 21
参考文献 24
2．1 微生物的营养 26
2．1．1 微生物的营养类型 26
2 微生物系统 26
2．1．2 微生物的营养要求 27
2．2 微生物的生长 28
2．2．1 碳的同化 28
2．2．2 微生物生长曲线 29
2．2．3 微生物生长的数学表达式 30
2．2．4 影响微生物生长的物理环境条件 32
2．2．5 微生物生长的阈值 33
2．3 有机物分解代谢与产能 35
2．3．1 生物氧化的三种不同方式 35
2．3．2 有机物分解的代谢途径与产能 36
2．4．1 酶的组成 39
2．4 微生物酶 39
2．4．2 酶的特性 40
2．4．3 酶反应动力学——Michaelis-Menten方程 40
2．4．4 抑制剂对酶催化的影响 42
2．4．5 微生物酶的活动 43
2．5 微生物生态 44
2．5．1 微生物种群之间的相互作用 44
2．5．2 相互作用群体生长的数学表达式 46
参考文献 47
3．1．1 降解微生物 48
3 微生物对污染物的作用 48
3．1 微生物的降解作用 48
3．1．2 基质代谢的生理过程 49
3．1．3 污染物生物降解的动力学 51
3．1．3．1 幂指数定律 51
3．1．3．2 双曲线定律 53
3．2 共代谢 53
3．2．1 共代谢基质与共代谢微生物 54
3．2．2 混合菌株作用 55
3．2．3 共代谢的原因 55
3．2．4 与共代谢相关的酶 56
3．2．5 共代谢的环境意义 58
3．3 微生物的去毒作用 59
3．4 微生物的激活作用 61
3．4．1 激活反应 62
3．4．2 激活作用类型 66
3．4．2．1 典型激活 66
3．4．2．2 缓解 66
3．4．2．3 生物毒性谱的变化 67
参考文献 68
4．1．1 一般规律 70
4 化学结构特性与生物降解 70
4．1 化学结构对生物降解性的影响 70
4．1．2 化学品的生物降解性预测 73
4．2 抗生物降解物 75
4．2．1 抗生物降解分子的种类及其来源 75
4．2．2 抗生物降解机制 78
4．3 化学品的生物有效性与生物降解 80
4．3．1 化学品的溶解度和辛醇-水分配系数 80
4．3．2 非水溶相液体的生物降解 82
4．3．2．1 非水溶相液体的微生物降解 83
4．3．2．2 影响非水溶相液体生物降解的因素 85
4．3．2．3 微生物利用非水溶相液体的机制 86
4．3．3 吸着作用 88
4．3．3．1 吸着和吸着化学 88
4．3．3．2 吸着基质的有效性变化 89
4．3．3．3 吸着化合物的利用 91
4．3．3．4 动力学 92
4．3．3．5 刺激效应 92
4．3．4．1 化学品的隔离 93
4．3．4 陈化、隔离和络合 93
4．3．4．2 隔离与陈化 94
4．3．4．3 络合的基质 96
参考文献 97
5 环境条件与生物降解 101
5．1 非生物因子对生物降解的影响 101
5．1．1 物理化学因子 101
5．1．2 养分供应 102
5．1．3 氧气供应 104
5．1．4 多种基质作用 104
5．2．1 协同 106
5．2 生物因子对生物降解的影响 106
5．2．2 捕食 108
参考文献 108
6 典型有机化合物的生物降解 111
6．1 脂烃类的降解 111
6．1．1 链烃的降解 111
6．1．2 环烷烃的降解 114
6．2 苯系物的降解 114
6．2．1 苯的好氧降解 115
6．2．3 苯系物的厌氧降解 116
6．2．2 甲苯、乙苯和二甲苯的好氧降解 116
6．3 多环芳烃的降解 118
6．3．1 多环芳烃的降解途径 119
6．3．2 多环芳烃的好氧微生物代谢 120
6．3．3 多环芳烃的厌氧微生物代谢 124
6．4 卤代脂肪烃的降解 125
6．4．1 卤代脂肪烃作为生长基质利用 125
6．4．2 肋代脂肪烃的好氧和厌氧降解 126
6．4．3 脱卤反应机制 127
6．4．4 典型卤代脂肪烃的降解 128
6．5 卤代芳烃及其衍生物降解 130
6．5．1 氯代苯甲酸的降解 131
6．5．2 氯代苯类的降解 132
6．5．3 多氯联苯的降解 133
6．5．4 氯酚类的降解 134
6．5．5 二苯并二噁英和二苯并呋喃类及其卤代物的降解 136
6．6 含氮芳香烃类的降解 137
6．6．1 硝基芳香烃类的降解 137
6．6．1．1 硝基芳香烃类降解菌 138
6．6．1．2 硝基芳香烃类基质的降解性 138
6．6．1．3 硝基芳香烃的降解途径 138
6．6．1．4 TNT的降解 140
6．6．2 苯胺类的降解 141
6．6．3 偶氮染料的降解 142
6．7 表面活性剂的降解 143
6．8 农药的降解 145
6．8．1 卤代脂肪烃类农药 145
6．8．2 氯代环烷烃类农药 146
6．8．3 卤代芳香烃类农药 146
6．8．4 氯代环戊二烯类农药 147
6．8．5 氯代苯氧羧酸类农药 147
6．8．6 酰胺类农药 148
6．8．7 氨基甲酸酯类农药 149
6．8．8 拟除虫菊酯类农药 150
6．8．9 有机磷类农药 150
6．8．10 其他农药 151
6．9 邻苯二甲降酯类的酸解 152
6．9．1 邻苯二甲酸酯类的生物降解特点 152
6．9．2 邻苯二甲酸脂类的生物降解途径 153
参考文献 154
7．1．1 驯化及其在污染物处理中的应用 157
7．1 微生物的驯化 157
7 微生物系统的人工调控 157
7．1．2 驯化的后效应 158
7．1．3农药加速降解 158
7．1．4 影响驯化的因素 159
7．1．5 产生驯化期的原因 159
7．2 菌株接种 163
7．2．1 接种的目的 163
7．2．2 菌株的富集和分离 163
7．2．2．1 一般降解菌的富集和分离 163
7．2．2．2 异生素降解菌富集和分离的困难及其解决办法 164
7．2．2．3 异生素降解菌富集和分离技术 165
7．2．2．4 共代谢基质降解菌的富集与分离 167
7．2．2．5 同生菌的富集和分离 167
7．2．2．6 “加速进化”与富集分离 168
7．2．3 接种试验的成功案例 170
7．2．3．1 土壤 170
7．2．3．2 其他环境 171
7．2．4 接种失败的原因 171
7．3．1 遗传信息的表达 174
7．3 基因工程菌 174
7．3．2 染色体与质粒 175
7．3．3 基因重组 176
7．3．3．1 多质粒菌株构建 176
7．3．3．2 基因工程菌的构建 177
7．3．3．3 用质粒介导转移染色体基因构建工程菌 178
7．3．3．4 基因工程菌的应用 178
7．3．4 原生质体融合 179
参考文献 180
8．1 环境载体的特性 182
8．1．1 土壤的组成与特性 182
8 环境载体特性和现场评价 182
8．1．1．1 土壤的物理和化学组成 183
8．1．1．2 土训的特性 194
8．1．2 沉积物 196
8．1．3 地下水 197
8．1．3．1 地下水的种类与特征 197
8．1．3．2 地下水运动的基本特征 198
8．2 现场调查与评价 201
8．2．1 现场调查 201
8．2．2 生物过程评价 202
8．2．3 原位生物修复评价 206
8．2．4 过程控制评价 209
参考文献 212
9 生物修复的可处理性研究 214
9．1可处理性研究的总体目标 214
9．2 实验设计 214
9．2．1 设计的基础 214
9．2．2 制订方案 215
9．3 方法学和费用 218
9．3．1 仪器设备 219
9．3．2 方案 220
9．4 试验方案举例 223
参考文献 226
10 原位生物修复 227
10．1 水力学控制 227
10．2 亚表层供给系统 228
10．2．1 重力注入 229
10．2．2 强制注入 230
10．2．3 回收系统 230
10．2．4 注入井和回收井的构造 231
10．3．1 悬浮固体阻塞 233
10．3 阻塞控制 233
10．3．2 生物阻塞 234
10．3．3 化学阻塞 235
10．4 原位氧源 236
10．4．1 井孔通气 237
10．4．2 含氧水的注入 237
10．4．3 过氧化氢的注入 237
10．5 原位共代谢 238
10．6 生物通气 238
10．6．1 应用 239
10．6．2 设计 240
10．6．3 氧源的弗用和选择 241
10． 6．4 现场监测 242
10．7 处理过程各种物料需要量计算 243
10．7．1 电子受体和营养物的需要量 243
10．7．2 平衡氧化还原反应 243
10．7．3 电子受体和营养物的供给速率以及降解速率 246
10．7．4 生物通气的降解速率和供氧速率 247
10．8 我国原位生物修复的研究与实践 248
参考文献 251
11．1．1 传质 253
11．1 设计因素 253
11 易位固相和泥浆相生物修复 253
11．1．2 物料的处置 255
11．2 土地耕作 256
11．2．1 土地耕作的设计和运行 257
11．2．2 应用 258
11．3 堆制处理 259
11．3．1 过程描述 259
11．3．2 堆制系统 260
11．3．3 处理过程控制 261
11．4．1 泥浆相处理的优点 262
11．3．4 应用 262
11．4 泥浆相处理 262
11．4．2 泥浆生物反应器 263
11．5 我国易位生物修复的研究 264
参考文献 267
12 海洋石油污染的生物修复 268
12．1 海洋石油污染 268
12．1．1 石油的组成 268
12．1．2 石油污染的来源 269
12．1．3 海洋石油污染的分布与存在形态 269
12．1．5 海洋石油的转归 270
12．1．4 石油污染的危害 270
12．2 海洋石油污染的微生物作用 273
12．2．1 海洋石油污染环境的微生物区系 273
12．2．2 微生物对石油的摄取 274
12．2．3 石油污染的生物降解 275
12．3 海洋石油污染的生物修复 276
12．3．1 加强生物降解的方法 276
12．3．2 生物修复实例——Valdez油船在阿拉斯加溢油 278
参考文献 279
13．1 无机污染物的修复 280
13 无机污染的生物修复 280
13．2．1 生物积累和生物吸着的作用方式 282
13．2 无机污染物的生物积累和生物吸着 282
13．2．2 生物积累作用的实际应用 285
13．3 生物氧化和还原 286
13．3．1 直接还原——酶作用 286
13．4甲基化和去甲基化 287
13．4．1 金属甲基化 287
13．3．3 氧化作用 287
13．3．2 间接还原——硫化物沉淀 287
13．4．2 去甲基化 288
13．5 金属-有机络合和配位体的降解 289
13．5．1 金属-有机络合作用 290
13．5．2 配位体降解 290
13．6 典型无机污染的生物修复潜力 290
13．6．1 铬 291
13．6．2 汞 291
13．6．3 铀 291
13．6．6 硝酸盐和氰 292
13．6．5 砷 292
13．6．4 硒 292
参考文献 293
14 真菌的降解作用与生物修复 295
14．1 真菌的降解作用 295
14．2 木质素及其降解菌 296
14．2．1 木质素的结构与生物降解特点 296
14．2．2 木质素降解菌 297
14．2．3 白腐菌 298
14．3．1 黄孢原毛平革菌和其他真菌的木质素降解酶 300
14．3 白腐菌的木质素降解酶 300
14．3．2 过氧化物酶的反应机制 301
14．3．3 过氧化物酶产生的调节 303
14．4 白腐菌对有毒化学品的降解 304
14．4．1 多环芳烃 305
14．4．2 氯酚 305
14．4．3 多氯联苯 306
14．4．4 农药 306
14．4．5 炸药 308
14．5．2 土壤处理研究 309
14．5．1 水处理 309
14．5 白腐菌在污染治理中的应用 309
参考文献 310
15 污染土壤的植物修复 311
15．1 植物修复的特点 311
15．2 污染物的植物提取 312
15．3 植物挥发 314
15．4 土壤污染物的植物稳定化 314
15．5 有机污染物的植物降解 315
15．5．2 酶的作用 316
15．5．1 有机污染物的直接吸收和降解 316
15．5．3 根际的生物降解 317
15．6 放射性污染的修复 317
15．7 植物修复实例 318
15．8 结语 319
参考文献 319
附录1 国家危险废物名录 321
附录2 英汉对照化学品商品名和缩略语 331
附录3 拉汉对照微生物名称 336
索引 340
后记 356