第1章 绪论 1
1.1 生物技术概论 1
1.1.1 生物技术的定义 1
1.1.2 生物技术的发展 2
1.1.3 现代生物技术研究的内容 3
1.2 环境生物技术 3
1.2.1 环境生物技术的基本特征和研究内容 3
第2章 有机污染物生物降解与转化原理 6
2.1 生物氧化的方式与代谢的基本过程 6
2.1.1 生物氧化的方式 6
2.1.2 有机污染物代谢的基本过程 7
2.2 自然界中生物有机物分解的代谢途径与产能 8
2.2.1 蛋白质的降解 9
2.2.2 脂质物质的转化 12
2.2.3 多糖类的转化 13
2.3 有机污染物生物降解的动力学 21
2.3.1 幂指数定律 22
2.3.2 双曲线定律 23
2.4 共代谢的原理 24
2.4.1 共代谢基质与共代谢微生物 24
2.4.2 共代谢的原理 25
2.4.3 共代谢研究的应用前景 27
2.5 微生物对污染物的去毒与激活作用 27
2.5.1 微生物对污染物的去毒作用 27
2.5.2 微生物的激活作用 31
习题 38
第3章 有机污染物的生物降解途径 39
3.1 烃类污染物的生物降解 39
3.1.1 脂肪烃的生物降解 39
3.1.2 芳香烃化合物的生物降解 44
3.2 烃类衍生物的生物降解 57
3.2.1 卤代烃的生物降解 57
3.2.2 含氮芳香烃类污染物的生物降解 72
3.2.3 有机磷农药的生物降解 78
3.2.4 含氧的烃类污染物的生物降解 80
3.2.5 表面活性剂的生物降解 82
3.3 有机金属的生物降解 85
3.3.1 假单胞菌K62对汞化物的还原作用 85
3.3.2 有机汞分解反应的机制 86
3.3.3 其他抗汞微生物的作用 86
3.3.4 抗汞细菌在消除汞污染中的应用 87
习题 87
第4章 微生物固定化技术 88
4.1 细胞固定化技术 88
4.1.1 细胞固定化方法 88
4.1.2 固定化细胞动力学 92
4.1.3 细胞固定化的影响因素 98
4.1.4 固定化细胞的性能评价 100
4.1.5 细胞固定化技术的应用 101
4.2 固定化生物膜技术 102
4.2.1 生物膜固定化方法 102
4.2.2 生物膜形成机理 104
4.2.3 生物膜的生物相 106
4.2.4 生物膜的除污机理 107
4.2.5 生物膜的性能评价 108
4.2.6 生物膜技术的应用 111
习题 112
第5章 好氧活性污泥法处理废水 113
5.1 好氧活性污泥的生物相 113
5.1.1 活性污泥中的生物相 114
5.1.2 活性污泥的性质 117
5.2 活性污泥菌胶团的净化反应原理 117
5.2.1 活性污泥菌胶团的形成 117
5.2.2 活性污泥的净化反应原理 118
5.2.3 活性污泥性能及数量的评价指标 120
5.3 活性污泥反应动力学 121
5.3.1 劳伦斯-麦卡蒂模式的基础概念 122
5.3.2 劳伦斯-麦卡蒂模式的基本方程式 123
5.3.3 劳伦斯-麦卡蒂基本方程式的应用 123
5.3.4 动力学系数的测定 125
5.4 活性污泥净化反应的影响因素 126
5.4.1 营养物质 126
5.4.2 溶解氧 127
5.4.3 pH值 127
5.4.4 温度 128
5.4.5 有毒物质（抑制物质） 128
5.4.6 有机负荷率 129
5.5 污泥膨胀的原因及对策 129
5.5.1 污泥膨胀的原因 129
5.5.2 污泥膨胀的一般解决办法 131
习题 133
第6章 厌氧活性污泥法生物处理废水 134
6.1 厌氧生物处理废水的生物相 134
6.1.1 产酸菌（非产甲烷菌） 134
6.1.2 产甲烷菌 135
6.1.3 厌氧微生物群体间的关系 139
6.2 厌氧生物处理废水的净化反应原理 140
6.2.1 水解阶段 140
6.2.2 发酵（或酸化）阶段 141
6.2.3 产乙酸阶段 142
6.2.4 产甲烷阶段 144
6.2.5 缺氧条件下的其他生物降解作用 145
6.3 厌氧处理废水的动力学 146
6.3.1 水解阶段不溶性底物的转化速率 147
6.3.2 溶解性底物的转化速率与细胞产率 147
6.4 厌氧处理废水的影响因素 148
6.4.1 温度 148
6.4.2 pH值 150
6.4.3 营养物与微量元素 152
6.4.4 有毒物质 153
6.4.5 氧化还原电位 153
6.5 固定化颗粒污泥的形成机理 153
6.5.1 污泥颗粒化的定义 153
6.5.2 颗粒污泥的性质和基本组成 154
6.5.3 颗粒污泥的微生物相 155
6.5.4 颗粒污泥的结构 156
6.5.5 污泥颗粒化过程 157
6.5.6 影响颗粒污泥形成的因素 159
6.5.7 污泥颗粒化的优点 161
习题 161
第7章 生物脱氮除磷技术 162
7.1 水体中氮、磷的危害性 162
7.1.1 水体中氮的危害 162
7.1.2 水体中磷的危害 163
7.2 废水生物脱氮 164
7.2.1 废水生物脱氮方法 164
7.2.2 生物脱氮原理 166
7.3 废水生物除磷 172
7.3.1 废水生物除磷方法 172
7.3.2 生物除磷原理 174
7.3.3 生物除磷动力学 175
7.3.4 影响生物除磷过程的因素 177
习题 178
第8章 有机固体废物微生物处理技术 179
8.1 有机固体废物好氧堆肥 179
8.1.1 堆肥原料 179
8.1.2 堆肥中的微生物 180
8.1.3 堆肥化过程 182
8.1.4 堆肥腐熟的评价方法——腐熟度 183
8.1.5 好氧堆肥化原理 184
8.1.6 好氧堆肥化过程动力学原理 184
8.1.7 好氧堆肥化工艺及过程参数控制 187
8.2 有机固体废物生物转化沼气 195
8.2.1 沼气发酵的原料和微生物 195
8.2.2 甲烷发酵的生物化学过程 196
8.2.3 产甲烷菌产生甲烷的原理 197
8.2.4 沼气发酵装置 198
8.2.5 沼气发酵的影响因素 198
8.2.6 沼气发酵的应用 199
8.3 有机固体废物发酵制备酒精 200
8.3.1 酒精发酵的原料和微生物 200
8.3.2 酒精发酵的生化过程 201
8.3.3 酒精发酵的原理 201
8.4 有机固体废物发酵制备单细胞蛋白 204
8.4.1 生产单细胞蛋白的原料和微生物 204
8.4.2 生产单细胞蛋白方法 205
8.4.3 单细胞蛋白的应用 206
习题 208
第9章 废气生物处理技术 209
9.1 有机废气生物处理技术 209
9.1.1 有机废气生物处理原理 210
9.1.2 有机废气生物处理方法 210
9.2 无机废气生物处理技术 218
9.2.1 二氧化碳的微生物固定 218
9.2.2 硫化氢的生物处理 223
9.2.3 氮氧化物的生物处理 223
习题 224
第10章 污染场地的生物修复技术 225
10.1 原位生物修复基础 225
10.1.1 现场调查和可行性分析 225
10.1.2 设计和实施生物修复工艺及工艺评价 226
10.1.3 原位生物修复微生物及制剂 226
10.1.4 原位生物修复技术的影响因素 229
10.1.5 原位生物修复过程的物料平衡计算 230
10.1.6 可修复性试验方法 231
10.2 污染地下水的原位生物修复 233
10.2.1 地下水自然生物修复 233
10.2.2 强化自然生物修复技术 234
10.2.3 强化人工生物修复 241
10.3 污染土壤的生物修复 253
10.3.1 原位生物修复工艺 254
10.3.2 非原位生物修复工艺 255
10.3.3 生物反应器修复工艺 257
10.3.4 污染土壤修复的研究趋势与展望 258
10.4 污染河流和湖泊的生物修复 260
10.4.1 污染河流的生物修复 260
10.4.2 污染湖泊的生物修复 264
10.5 污染海洋的生物修复 266
10.5.1 海洋石油污染的修复 266
10.5.2 海洋赤潮污染的修复 269
10.5.3 海洋农药污染的修复 270
习题 270
第11章 酶制剂降解有机污染物的技术 271
11.1 酶制剂的提取与分离纯化 271
11.1.1 酶的原料选择 271
11.1.2 酶生物原料的预处理 272
11.1.3 酶的分离纯化 274
11.2 酶的作用原理 275
11.2.1 酶的催化特性 275
11.2.2 酶催化原理 276
11.3 单、双加氧酶 278
11.3.1 单加氧酶 278
11.3.2 双加氧酶 284
11.3.3 共代谢相关的酶 285
11.4 木素过氧化物酶 287
11.4.1 木素过氧化物酶的生产方法 288
11.4.2 黄孢原毛平革菌降解有机污染物的机理 292
11.4.3 黄孢原毛平革菌降解有机污染物的动力学 296
11.4.4 木素过氧化物酶在有机污染物降解中的应用 296
11.5 漆酶 297
11.5.1 漆酶的产生方法 297
11.5.2 漆酶活力测定方法 298
11.5.3 漆酶结构和性质 299
11.5.4 催化氧化反应机理 299
11.5.5 漆酶在工业中的应用 300
习题 301
第12章 微生物净水剂 302
12.1 微生物絮凝剂 302
12.1.1 微生物絮凝剂的制备 302
12.1.2 微生物絮凝剂絮凝活性影响因素 306
12.1.3 微生物絮凝剂的絮凝机理 307
12.1.4 微生物絮凝剂的应用 311
12.2 微生物吸附剂 313
12.2.1 微生物吸附剂的制备 313
12.2.2 微生物吸附剂的吸附机理 317
12.2.3 微生物吸附剂吸附效果影响因素 321
12.2.4 微生物吸附剂的应用 323
习题 324
第13章 基因工程菌的构建 325
13.1 基因工程菌的构建原理 326
13.1.1 目的基因的获得 326
13.1.2 载体的选择 329
13.1.3 目的基因导入受体细胞 335
13.1.4 重组体的筛选 337
13.2 基因工程菌的构建 340
13.2.1 基因工程菌构建方法 341
13.2.2 构建具有特殊功能的菌株 341
13.2.3 构建降解菌拓宽氧化酶的专一性 342
13.2.4 构建基因工程菌增强无机磷的去除 344
13.3 基因工程菌的应用 345
13.3.1 优化污染物的降解途径 345
13.3.2 利用质粒突变筛选高效降解菌 348
13.3.3 增强细菌的环境适应性 349
习题 351
第14章 PCR技术在环境保护中的应用 352
14.1 PCR技术简介 352
14.2 PCR的反应原理 353
14.2.1 PCR技术的原理 353
14.2.2 PCR的反应动力学 353
14.3 PCR的引物设计和DNA聚合酶 354
14.3.1 引物设计 354
14.3.2 DNA聚合酶 357
14.4 PCR技术的发展 360
14.4.1 PCR技术的改进 360
14.4.2 多重PCR的应用 361
14.5 PCR技术在环境检测中的应用 363
14.5.1 PCR在环境微生物检测中应用的方法 363
14.5.2 PCR在环境微生物检测中的应用 364
习题 365
第15章 生物传感器 366
15.1 生物传感器的分类 366
15.2 酶传感器 367
15.2.1 酶传感器的工作原理 367
15.2.2 酶传感器的分类 367
15.3 微生物传感器 371
15.3.1 工作原理与分类 372
15.3.2 电化学微生物传感器 373
15.4 细胞传感器 379
15.4.1 细胞传感器的工作原理与分类 379
15.4.2 细胞器传感器 381
15.5 生物传感器在环境监测中的应用 382
15.5.1 生物传感器在水环境监测中的应用 382
15.5.2 生物传感器在大气环境监测中的应用 383
15.5.3 生物传感器在其他环境监测方面的应用 383
习题 384
第16章 基因芯片技术及其应用 385
16.1 DNA芯片技术 385
16.1.1 基因芯片的概念 385
16.1.2 基因芯片的特点 385
16.1.3 基因芯片的类型 386
16.2 DNA芯片的构建 386
16.2.1 原位光蚀刻合成法 387
16.2.2 点样法 387
16.2.3 化学喷射法 389
16.2.4 电子芯片法 390
16.2.5 三维芯片法 390
16.2.6 流过式芯片法 390
16.3 DNA芯片的作用原理与性能 390
16.3.1 作用原理 390
16.3.2 DNA芯片的性能 391
16.4 生物芯片的杂交与信号检测系统 391
16.4.1 生物芯片的杂交 391
16.4.2 DNA芯片检测原理 392
16.4.3 荧光标记杂交信号的检测方法 392
16.5 基因芯片技术在环境保护方面的应用 394
16.6 基因芯片技术的发展前景与存在的问题 395
习题 396
参考文献 397