第一章 绪论 1
第一节 环境科学与环境微生物学 1
一、环境科学的研究对象 1
二、环境科学的任务 1
目 录 1
三、环境科学与环境微生物学 2
四、环境微生物学的内容 3
第二节 微生物生态学的基本原理 3
（二）消费者 4
（三）分解者 4
一、生物圈及其组成 4
（一）初级生产者 4
二、生态系统的概念 5
三、生态系统中发生的几个重要变化 7
（一）能量与能量流 7
（二）食物链和生物放大 7
（三）元素的氧化－还原循环 10
四、生态学金字塔 11
（四）元素的迁移循环 11
五、群落及其演替 12
六、微生物对生态系统的重要影响 13
七、生态系统的内平衡与反馈调节机制 13
八、生态系统的管理 14
第三节 学习环境微生物学的意义 15
第二章 微生物在生物圈内生物地球化学变化中的作用 16
第一节 生物圈及其作用 16
一、生物圈的能量来源 16
二、生物圈内的矿化作用 16
三、生物圈中的物质循环 18
第二节 自然环境中微生物的生态学特点 18
一、微环境 18
二、表面环境 20
三、营养 21
四、微生物在自然环境中的生长速度 21
第三节 土壤的形成和微生物的关系 22
一、土壤的形成 22
五、影响生态系统的群体水平 22
二、土壤是微生物的理想定居处 23
第四节 水生环境中微生物的生长特点 24
一、水生环境中占优势的微生物 24
二、初级生产者与食物链 24
第五节 有机物的微生物降解和碳素循环 25
一、有机物降解的重要性 25
二、含碳化合物的主要来源 25
三、碳素循环 25
四、自然水域中的分层变化和碳素循环 27
五、含碳化合物的好氧分解 28
六、含碳化合物的厌氧分解 29
（一）甲烷形成和沼气发酵 29
（二）沼气发酵的步骤 30
（三）沼气发酵中甲烷形成的机制 30
（四）甲烷细菌的种类 32
（五）甲烷形成细菌的分离和保存 34
（六）甲烷形成细菌在瘤胃内的生态学 36
（一）甲烷循环 37
七、甲烷的微生物代谢 37
（二）甲烷的氧化 38
第六节 氧循环 42
一、水体中的氧循环 42
二、碳氧循环的偶合 43
（一）二氧化碳的还原和氧的生成 43
（二）有机碳化合物的氧化和氧的还原 43
三、生化需氧量（BOD）的概念 43
四、CO，在大气中的平衡 44
一、氮素的同化作用 46
第七节 自然界的氮循环 46
二、氮素的矿化作用（或称氨化作用） 47
三、硝化作用 47
（一）硝化作用过程 47
（二）进行硝化作用的微生物 49
（三）硝化作用与环境的关系 49
四、反硝化作用 50
（一）自养反硝化细菌的作用 51
（二）异养反硝化细菌的作用 51
五、硝酸盐的毒性 53
（三）反硝化作用发生的生境条件 53
六、亚硝胺的毒性 54
七、固氮作用 54
（一）生物固氮的效率 55
（二）各种生态环境中的固氮微生物 55
第八节 微生物在硫素循环中的作用 57
一、生物圈中硫的重要性 57
（一）同化无机硫化物 58
（二）矿化有机硫化物 58
二、硫转化的四种形式 58
（三）还原态无机硫化物的微生物氧化 59
（四）氧化态无机硫化物的还原 63
（五）硫化氢对环境的影响 65
三、由微生物形成的其他硫化物 65
第九节 微生物在自然界磷素循环中的作用 66
一、磷在自然界的存在状态 66
二、自然界磷循环中的几个重要作用 66
（一）有机磷的矿化作用 66
（二）磷的有效化（可溶化）作用 67
三、磷与水体污染 68
（三）磷的同化作用 68
第三章 污染环境下的微生物生态学 69
第一节 污染环境下微生物生态学的研究内容 69
第二节 无机污染物的微生物学转化 69
一、铁和锰的转化与酸矿水 69
（一）铁和锰对生物体的重要作用 69
（二）微生物对铁、锰转化的重要影响 70
（三）进行铁、锰氧化的微生物 71
（四）铁和锰的生物学氧化机制 74
（五）铁和锰的转化与实践的关系 79
二、汞在自然界的转化与汞中毒 81
（一）汞存在的形态 81
（二）汞的甲基化 82
（三）甲基汞的还原作用（解汞作用） 83
（四）汞的生物放大 84
（五）汞的污染源和防治措施 85
三、其他重金属和痕量元素的微生物转化 87
（一）砷 87
（四）铅 89
（二）镉 89
（三）硒和碲 89
四、无机污染物的检测标准和控制 90
第三节 工业石油微生物学 90
一、碳氢化合物在自然界的分布 91
二、碳氢化合物的人为污染及其危害 91
三、碳氢化合物的微生物降解与实践的关系 91
（一）石油蛋白的开发研究 92
（二）微生物在石油勘探中的应用 92
（四）微生物在海面油污治理中的作用 93
（三）微生物生长对石油质量的影响 93
四、环境条件对烃氧化微生物活动的影响 94
五、石油微生物的研究方法 96
六、石油污染的生物学控制 96
第四节 微生物形成的污染物 96
一、霉菌产生的有毒污染物 97
二、细菌产生的毒素 101
第五节 有机污染物的生物降解性 101
一、有机污染物生物降解性研究的意义 101
（一）多样性 102
二、有机污染物生物可降解性的特点 102
（二）结构与可降解性的相关性 103
（三）共代谢 104
三、微生物分解有机物质的巨大潜力 105
四、有机物生物可降解性的测定方法 108
（一）用华氏呼吸仪测定有机物生物降解性的原理和方法 108
（二）测定有机物生物降解性的其他方法 110
第六节 重要有机污染物的生物降解途径 112
一、生物降解的一些基本反应 112
二、糖类、脂肪、蛋白质的生物降解 113
三、碳氢化合物的生物降解 116
（一）烷烃类化合物的降解 116
（二）烯烃类化合物的降解 117
（三）芳烃类化合物的生物降解 117
四、氰（腈）化合物的降解 120
五、合成洗涤剂的降解 121
六、农药的生物降解 122
（一）苯氧乙酸的微生物降解 122
（三）DDT的生物降解 124
（二）氟乐灵的生物降解 124
第七节 非天然合成有机物降解的可能性 126
一、超级细菌与浮油消除 127
二、高抗汞菌的选育 127
三、抗药性在农药降解中的应用 128
第八节 环境污染的微生物测定 128
一、评价水质的污水生物体系 128
（一）污水生物带体系 128
（二）污水优势群落生物体系 129
（三）根据物质代谢及能量流建立污水生物体系 131
二、利用微生物检测环境中致突变污染物 132
（一）Ames试验的基本原理 132
（二）测试步骤 132
（三）Ames法的检测效果 133
第四章 水体的富营养化 134
第一节 水体富营养化的概念 134
第二节 引起水体富营养化的原因 134
一、富营养化水体中的生物种类及生物结构特征 134
（一）藻类需要的营养成分 135
二、藻类生长需要的营养和营养来源 135
（二）藻类的营养来源 136
三、光与温度对藻类生长的影响 138
（一）光 138
（二）温度与水的分层现象 138
四、评价水体富营养化的指标 140
（一）测定水域中光合作用强度与呼吸作用强度之比 140
（二）藻类生产潜在能力测定 141
（四）其他评价富营养化的方法 142
（三）光合作用产氧能力测定（即水中原初产量测定） 142
五、富营养化造成的危害 143
六、水体富营养化的控制措施 143
（一）加强水体的生态学管理 143
（二）化学除藻 144
（三）生物学控制 144
（四）解层作用（破坏分层现象） 145
（五）在生化处理过的排放水中进行脱磷、脱氮处理 145
（六）采收藻类，综合利用 146
一、无机营养引起的压抑现象 147
第五章 微生物群落生态学 147
第一节压抑因子对微生物群落的影响 147
二、有机基质引起的压抑现象 149
三、毒物的影响 149
（一）生物浓缩的影响 149
（二）选择毒性作用的影响 149
（三）对化学信号或受体的干扰 150
四、热干扰 150
五、放射性物质的影响 151
第二节 微生物群落的多样性和稳定性 151
二、原始合作 152
第三节 生物界的互惠现象 152
一、共栖现象 152
三、共生现象 153
第四节 微生物群落中的拮抗现象 154
一、营养竞争与空间竞争 154
二、抗生素和毒物 154
三、捕食作用 155
（一）捕食细菌 155
（三）捕食病毒 156
（二）捕食藻类 156
第五节 化学信号 157
第六章 废水生物学处理的微生物学原理 159
第一节 废水生物学处理的概况 159
一、废水的性质和来源 159
二、废水处理的方法 160
（一）物理法 160
（一）BOD(Biochemical Oxygen Demand)——生物化学需氧量 161
三、废水的浓度指标和净化度指标 161
（三）生物法 161
（二）化学法 161
（二）COD(Chemical Oxygen Demand)——化学需氧量 163
（三）悬浮固体——SS(Suspended Solid) 163
（四）含氮化合物 165
四、废水生物可降解性的测定方法 165
（一）测定BOD与COD之比 165
（二）通过呼吸线的测定来判定废水的可生化性 166
（四）进行微生物培养试验，观察有机物对微生物生长繁殖的影响 167
五、废水生物学处理法的发展概况 167
（三）进行摇床试验及模型试验，直接测定微生物去除有机物的效果 167
第二节 废水生物学处理的基本原理 168
一、天然水体的自净现象 168
二、废水生物处理的作用机理 170
第三节 废水生物处理的类型 171
一、活性污泥法 172
（一）活性污泥法的主要类型及其特点 172
（二）活性污泥在废水处理中的作用 174
二、生物滤池 175
（一）洒滴池的结构及作用原理 176
（二）生物滤池中微生物区系的特点 180
（三）生物滤池的应用效果 182
（四）塔式生物滤池和生物转盘 182
三、厌气消化法（即甲烷发酵） 183
四、氧化塘 184
（一）氧化塘净化污水的原理 185
（二）氧化塘中的微生物 186
（三）氧化塘的管理与实践 187
一、废水处理微生物生态学研究的重要性 189
五、废水处理方法的选择 189
第四节 废水生物学处理中的微生物生态学研究 189
二、废水输送系统中的微生物生态特点 190
三、活性污泥中的微生物生态学研究 190
（一）活性污泥中的菌胶团细菌 191
（二）活性污泥中的丝状细菌 206
（三）活性污泥中的真菌 224
（四）活性污泥中丝状微生物检索 224
（五）活性污泥中的动物 224
（六）活性污泥中的藻类 240
（七）活性污泥中出现的微生物生态演替现象 242
（八）指示生物及其在活性污泥法处理废水中的应用 244
四、活性污泥的膨胀现象 248
（一）污泥膨胀的类型 248
（二）引起活性污泥膨胀的微生物种类 249
（三）活性污泥膨胀原因的探讨 250
（四）活性污泥膨胀的控制 253
五、活性污泥代谢的研究 255
（一）活性污泥中异化活力的研究 255
（二）活性污泥中同化活力的研究 257
（三）活性污泥细菌的营养特点 258
（四）废水处理中微生物脱磷的原理与应用 259
（五）废水微生物脱氮的原理和应用 269
第五节 与活性污泥法废水处理有关的其他微生物学问题 270
一、营养问题 270
二、污泥驯化－适应选择作用的应用 271
三、非降解性物质的干扰 272
四、废水处理中的消毒问题 272
五、活性污泥的上浮现象 272
（二）小颗粒污泥上浮 273
（一）大块污泥上浮 273
（三）污泥丝状菌膨胀引起的上浮 274
第六节选育高效菌株处理特定废水 274
一、氰（腈）化合物分解微生物的分离选育与应用 274
二、酚分解微生物的分离和应用 276
三、利用红螺菌科（Rhodospirillaceae）细菌处理高浓度有机废水的原理和应用 276
（一）光合细菌的分类 277
（二）光合细菌的形态和大小 277
（三）光合反应的供氢体和能量获得的方式 277
（四）光合细菌的营养要求 279
（五）光合细菌的生态分布 280
（六）红螺菌科细菌的分离培养 281
（七）光合细菌净化废水的作用原理 282
（八）利用光合细菌净化废水的实例 283
第七章 微生物与空气污染 287
第一节 微生物与空气污染的关系 287
第二节 空气污染物及微生物学过程对空气污染的影响 287
一、几种主要的空气污染物 287
二、微生物学过程对空气污染的影响 288
第三节 空气污染对人类的影响 289
第四节 空气污染的生物指示作用 290
一、空气污染对植物的损害 290
二、附生植物对空气污染的指示作用 291
（一）地衣对空气污染的指示作用 291
（二）苔藓植物对大气污染的指示作用 293
三、微生物对空气污染的指示作用 293
四、利用微生物指示致癌物的污染 295
参考文献 296
微生物学名索引 299