第一篇 微生物学原理 1
第1章 绪论 1
1.1 环境问题 1
1.2 环境微生物工程 1
1.2.1 环境微生物工程的研究内容 2
1.2.2 环境微生物工程的研究任务 2
1.3 微生物 3
1.3.1 微生物的分类 3
1.3.2 微生物的生物学特点 4
1.4 环境微生物工程涉及的学科 5
1.5 环境微生物工程的进展 6
第2章 病毒 7
2.1 概论 7
2.1.1 病毒的概念及分类 7
2.1.2 病毒的结构与特征 7
2.1.3 病毒的培养 9
2.2 噬菌体 10
2.2.1 噬菌体的概念及分类 10
2.2.2 噬菌体侵染细菌的过程 11
2.3 真核生物的病毒 14
2.3.1 动物病毒 14
2.3.2 植物病毒 16
2.3.3 其他病毒 17
第3章 古生菌 20
3.1 概述 20
3.1.1 古生菌的发现 20
3.1.2 古生菌的简介 20
3.1.3 古生菌的分布 21
3.1.4 古生菌的系统发育 21
3.2 古生菌的主要类群 21
3.2.1 超嗜热古生菌 22
3.2.2 嗜酸古生菌 23
3.2.3 嗜盐古生菌 24
3.2.4 嗜碱古生菌 25
3.2.5 近期分类方法 25
3.3 古生菌的生理特征 30
3.3.1 古生菌的大小和细胞形态 30
3.3.2 古生菌的细胞结构 31
3.3.3 古生菌的细胞核和基因组结构 33
3.3.4 古生菌的微生态学 33
3.3.5 代谢 34
3.3.6 主要古生物群类的特征 34
3.4 古生菌目前的研究与应用 36
3.4.1 古生菌适应机理的研究与应用 36
3.4.2 古生菌极端酶资源的研究与开发利用 36
3.4.3 古生菌资源的研究与药物的开发 37
第4章 细菌 38
4.1 概述 38
4.1.1 细菌的形态与大小 38
4.1.2 细菌的细胞结构 39
4.2 细菌的培养特征 45
4.2.1 细菌在固体培养基中的培养特征 45
4.2.2 细菌在半固体培养基中的培养特征 45
4.2.3 细菌在明胶培养基中的培养特征 46
4.2.4 细菌在液体培养基中的培养特征 46
4.3 细菌的理化性质 46
4.3.1 细菌的表面电荷和等电点 46
4.3.2 细菌的染色原理及方法 47
4.3.3 细菌悬液的稳定性 47
4.3.4 细菌的趋化性 47
4.3.5 细菌悬液的浑浊度 47
4.3.6 细菌的比表面积 47
4.4 几种较重要的细菌类群 48
4.4.1 产液菌门 48
4.4.2 栖热袍菌门 48
4.4.3 蓝细菌门 48
4.4.4 绿硫杆菌门 51
4.4.5 绿屈挠菌门 51
4.4.6 衣原体门 51
4.4.7 螺旋体门 52
4.4.8 拟杆菌门 53
4.4.9 异常球菌 54
4.4.10 浮霉状菌门 55
4.5 细菌的致病性 55
第5章 真菌 56
5.1 概述 56
5.1.1 真菌的重要性 56
5.1.2 真菌的营养和代谢 56
5.1.3 真菌的繁殖 56
5.1.4 真菌的二型性 58
5.2 真菌门的特征 59
5.2.1 接合菌门 59
5.2.2 子囊菌门 60
5.2.3 担子菌门 61
5.2.4 半知菌门 63
5.2.5 壶菌门 63
5.3 真菌的细胞结构 63
5.3.1 真核细胞与原核细胞的比较 63
5.3.2 真核细胞的结构 65
5.3.3 真核细胞器的功能 69
5.4 几种重要的真菌 70
5.4.1 酵母菌 70
5.4.2 霉菌 71
5.4.3 伞菌 73
5.5 真菌的致病性 74
第6章 藻类 76
6.1 概述 76
6.2 藻的分布 78
6.3 藻细胞的超微结构 78
6.4 藻的营养 79
6.5 藻的原植体（营养型）的结构 79
6.6 藻的繁殖 79
6.7 藻门的特征 79
6.7.1 绿藻门 79
6.7.2 轮藻门 80
6.7.3 眼虫藻门 81
6.7.4 金藻门 81
6.7.5 褐藻门 82
6.7.6 红藻门 82
6.7.7 甲藻门 83
第7章 原生动物 84
7.1 原生动物的概念 84
7.2 原生动物的分布及形态 84
7.2.1 原生动物的分布 84
7.2.2 原生动物的形态学 85
7.3 鞭毛纲 86
7.3.1 代表动物——绿眼虫 86
7.3.2 鞭毛纲的主要特征 87
7.3.3 鞭毛纲的重要类群 88
7.3.4 群体鞭毛虫的生殖和进化 89
7.4 肉足纲 89
7.4.1 代表动物——大变形虫 89
7.4.2 肉足纲的主要特点 90
7.4.3 肉足纲的重要类群 91
7.5 孢子纲 91
7.5.1 代表动物——间日疟原虫 92
7.5.2 孢子纲的主要特征 94
7.5.3 孢子纲的分类 94
7.6 纤毛纲 94
7.6.1 代表动物——大草履虫 95
7.6.2 纤毛纲的主要特征 96
7.6.3 纤毛虫的重要种类 97
7.7 原生动物门的主要特征 98
7.7.1 概述 98
7.7.2 原生动物的生理特点 98
7.7.3 原生动物的生殖方式 99
7.7.4 包囊和卵囊的构造 99
7.8 原生动物门的系统发展 100
7.8.1 单细胞动物的起源 100
7.8.2 各纲的亲缘关系 100
第二篇 微生物分支学科 101
第8章 微生物的营养与生长 101
8.1 微生物的营养 101
8.1.1 微生物的营养物质 101
8.1.2 微生物生长所需的主要营养物质 102
8.1.3 微生物对营养物质的吸收 103
8.1.4 微生物的营养类型 104
8.2 微生物的生长 105
8.2.1 概述 105
8.2.2 生长曲线 105
8.2.3 环境因子对微生物生长的影响 106
第9章 微生物的生理与代谢 110
9.1 微生物的生理 110
9.1.1 微生物细胞的结构 110
9.1.2 微生物的营养及类型 112
9.1.3 微生物的酶 113
9.2 微生物的代谢 115
9.2.1 生物体的能量 115
9.2.2 能量代谢 116
第10章 微生物的生态与分布 130
10.1 土壤中的微生物 130
10.1.1 土壤中微生物的种类和分布 130
10.1.2 微生物在土壤中的作用 131
10.1.3 细菌、放线菌和藻类的作用 131
10.1.4 影响土壤中微生物数量的因素 132
10.1.5 研究土壤微生物多样性的方法 133
10.2 水中的微生物 134
10.2.1 水中微生物的种类和分布 134
10.2.2 海洋微生物 134
10.2.3 影响海洋中微生物数量的因素 135
10.2.4 水中微生物的作用 136
10.3 空气中的微生物 137
10.3.1 空气中微生物的种类和分布 137
10.3.2 空气中的病原微生物及其传播 138
10.3.3 空气中的细菌学检验 138
10.4 正常动物体内的细菌 138
10.4.1 正常动物体内的细菌分布 139
10.4.2 正常动物体内细菌的生态关系 140
10.5 细菌在自然界物质转化中的作用 140
10.5.1 碳素循环 140
10.5.2 氮素循环 140
第11章 物质循环与地球生物化学过程 141
11.1 物质循环 141
11.2 气体型循环 142
11.2.1 氧循环 142
11.2.2 碳循环 142
11.2.3 氮循环 146
11.3 沉积型循环 155
11.3.1 硫循环 155
11.3.2 磷循环 157
11.3.3 钾循环 158
11.3.4 铁和锰的循环 158
第12章 微生物的遗传与变异 161
12.1 微生物的遗传 161
12.1.1 遗传和变异的物质基础——DNA 161
12.1.2 DNA的结构与复制 162
12.1.3 微生物生长与蛋白质合成 166
12.2 微生物的变异 167
12.2.1 非遗传型变异 167
12.2.2 遗传型变异 167
12.3 基因工程及其在环境保护中的应用 171
12.3.1 基因工程 171
12.3.2 基因工程在环境保护中的应用 173
第13章 环境分子微生物学 175
13.1 环境分子微生物学的基础 175
13.1.1 分子生物学基础 175
13.1.2 基因工程原理 178
13.1.3 微生物学基础 180
13.2 环境分子微生物学技术 181
13.2.1 核酸探针检测技术 181
13.2.2 聚合酶链式反应技术 181
13.2.3 DAPI染色法检测微生物 184
13.3 分子微生物生物学技术在环境中的应用 184
13.3.1 检测基因工程菌 184
13.3.2 微生物酶检测 184
13.3.3 生物膜法处理工艺 185
第14章 环境与生态 186
14.1 环境与生态 186
14.1.1 环境系统 186
14.1.2 生态系统 186
14.1.3 环境与生态的关系 188
14.2 微生物环境基因组学——以宏基因组学角度讨论 188
14.2.1 微生物基因组研究 188
14.2.2 宏基因组 191
14.3 微生物环境蛋白质组学——以宏蛋白质组学角度讨论 193
14.3.1 微生物的蛋白质组学 194
14.3.2 宏蛋白质组学 197
第三篇 污染控制系统微生物工程第15章 水污染控制系统的混合培养微生物系统 199
15.1 废水好氧生物处理混合培养微生物系统 199
15.1.1 废水的好氧生物处理 199
15.1.2 好氧生物处理系统的微生物 200
15.2 废水厌氧生物处理混合培养微生物系统 204
15.2.1 厌氧生物处理系统的微生物 204
15.2.2 不同厌氧生物处理阶段的微生物 205
15.2.3 其他厌氧生物处理过程 208
第16章 水源地污染源的生物处理系统 210
16.1 概述 210
16.2 生物预处理 212
16.2.1 生物接触氧化法 212
16.2.2 曝气生物滤池 213
16.3 移动床生物膜反应器 216
16.3.1 概述 216
16.3.2 原理 216
16.3.3 填料的选择 216
16.3.4 工艺特点 217
16.3.5 MBBR在污水处理中的应用 217
16.3.6 发展情况 218
16.4 臭氧生物活性炭深度处理 218
16.4.1 臭氧 218
16.4.2 生物活性炭 219
16.4.3 臭氧-生物活性炭 220
第17章 固体废弃物的微生物工程 222
17.1 城市生活垃圾 222
17.1.1 堆肥化 222
17.1.2 卫生填埋 223
17.1.3 城市生活垃圾的资源化利用 225
17.2 城市污泥的综合利用 228
17.2.1 污泥的分类与性质 228
17.2.2 污泥的综合利用 229
17.3 农业废弃物的资源化利用 231
17.3.1 农业废弃物的概述 231
17.3.2 沼气发酵 233
17.4 工业固体废物 235
17.4.1 工业固体废物厌氧消化处理技术 235
17.4.2 工业固体废物的资源化利用 237
第18章 大气污染物的微生物处理技术 241
18.1 废气生物处理的原理 241
18.2 废气的处理方法 242
18.3 废气生物处理的工艺 242
18.3.1 生物滴滤塔 242
18.3.2 生物滤池 243
18.3.3 生物洗涤器 244
18.4 有机废气的生物处理 244
18.5 含硫恶臭污染物的生物处理 245
18.5.1 脱硫微生物 246
18.5.2 微生物法脱硫的机理 246
18.5.3 含硫工业废气的生物处理法 247
18.6 CO2的生物处理 247
18.6.1 固定CO2的微生物 247
18.6.2 微生物固定CO2的机理 248
18.6.3 固定CO2的植物 249
18.6.4 国内外处理CO2的进展 249
18.7 NOx的生物处理 249
18.7.1 生物法净化含NOx废气的机理 249
18.7.2 生物法净化含NOx废气的工艺 250
18.7.3 生物处理NOx面临的问题 250
18.7.4 国内外生物处理NOx的进展 250
第19章 生态工程与生物修复工程 251
19.1 生态工程 251
19.1.1 生态工程概念的起源 251
19.1.2 生态工程产生的背景 251
19.1.3 生态工程的原则 252
19.1.4 生态工程的基本原理 252
19.1.5 生态工程的特点 253
19.1.6 生态工程的规划与评价 253
19.1.7 生态工程的应用 254
19.2 生物修复技术 255
19.2.1 生物修复的基本内容与原理 255
19.2.2 生物修复的优缺点 255
19.2.3 生物修复的主要方法 256
19.2.4 影响生物修复的环境因素 256
19.2.5 生物修复的原则 257
19.2.6 生物修复和生物处理的异同 258
19.2.7 生物修复技术的应用 258
19.2.8 生物修复技术的进展 261
第20章 生物能源工程 263
20.1 概论 263
20.1.1 能源与环境问题 263
20.1.2 生物能源的种类 264
20.2 微生物生产燃料酒精 265
20.2.1 燃料酒精的发展历程及现状 265
20.2.2 燃料酒精的发酵生产工艺 266
20.3 微生物发酵生产甲烷 268
20.3.1 甲烷的微生物转化机理 268
20.3.2 甲烷的微生物生产 269
20.4 利用微生物提高石油开采率 269
20.4.1 石油勘探与微生物 269
20.4.2 微生物三次采油 273
第21章 生物脱氮除磷去硫技术及其微生物原理 277
21.1 污水的生物脱氮除磷技术 277
21.1.1 生物脱氮除磷的原理 277
21.1.2 生物脱氮除磷工艺 278
21.2 大气污染物的生物脱硫脱氮技术 285
21.2.1 废气生物脱硫脱氮的原理 285
21.2.2 废气生物处理的工艺 285
附录 环境微生物工程实验 288
实验1 细菌的纯种分离、培养和接种 288
实验2 微生物细胞通过显微镜直接计数 289
实验3 从自然环境中分离和纯化噬菌体及噬菌效价测定 291
实验4 质粒DNA的分离、纯化和鉴定 294
实验5 利用16S rDNA方法分析不同污染土壤中微生物种群的变化 296
实验6 废水硝化-反硝化生物脱氮 298
实验7 餐厨垃圾厌氧制氢实验 302
实验8 固体废弃物的固体发酵 304
实验9 微生物吸附法去除重金属 305
实验10 甲基对硫磷降解基因的克隆和基因工程菌的构建 307
参考文献 311