目录 1
第1章 生态系统 1
1.1 生态系统的概念与功能 1
1.1.1 生态系统的概念 1
1.1.2 生态系统的组成结构和基本特征 2
1.1.3 生态系统的功能 4
1.1.4 生态系统的分类 7
1.2 生态学金字塔 8
1.2.1 食物链与生物放大 8
1.2.2 生态学金字塔及其类型 9
1.3 生态系统的平衡及其调节机制 10
1.3.1 生态平衡的概念 10
1.3.2 生态平衡的基本特征 11
1.3.3 生态平衡的调节机制 11
1.3.4 生态平衡失调 13
1.4 微生物在生态系统中的重要作用 15
第2章 种群生态学 16
2.1 种群与种群生态学 16
2.1.1 种群的概念与种群生态学 16
2.1.2 种群的基本特征 16
2.2 种群增长的基本模式 24
2.2.1 种群在无限环境中的指数增长 25
2.2.2 种群在有限环境中的逻辑斯谛增长 26
2.3 种间关系 27
2.3.1 相互作用类型 27
2.3.2 种间竞争 28
2.4 环境污染的种群动态 32
2.5 种群调节 33
2.5.1 密度制约因素和非密度制约因素 33
2.5.2 密度调节 33
2.6.2 r-选择和K-选择 35
2.6.1 生态对策的概念 35
2.6 种群对环境变化的生态对策 35
2.5.3 非密度调节 35
第3章 群落生态学 37
3.1 群落的概念与基本特征 37
3.1.1 群落的概念 37
3.1.2 群落的基本特征 37
3.2 生物群落对污染环境的指示作用 38
3.2.1 植物群落的指示作用 38
3.2.2 动物群落的指示作用 39
3.2.3 微生物群落的指示作用 39
3.3 群落演替 40
3.3.1 群落演替的概念 40
3.3.2 群落的形成与发育 41
3.3.3 外因生态演替和内因生态演替 43
3.4 顶极群落学说 44
3.4.1 演替顶极的概念 44
3.4.2 顶极群落学说 45
3.5 微生物群落中的种群关系 46
3.5.1 互惠关系 46
3.5.2 拮抗关系 49
第4章 环境因子对微生物的生态作用 52
4.1 非生物因子对微生物的影响 52
4.1.1 温度 52
4.1.2 pH值 55
4.1.3 氧化还原电位 56
4.1.4 辐射 58
4.1.5 有害化学物质 61
4.1.6 渗透压 63
4.1.7 其他环境因子 65
4.2 生态因子与生物相互作用的基本规律 66
4.2.1 生态因子的综合作用 66
4.2.3 限制因子定律 67
4.2.4 最小因子定律 67
4.2.2 生态因子的不可替代性和补偿作用 67
4.2.5 耐性定律 68
4.2.6 生态因子的拮抗作用 69
4.2.7 生态因子的叠加作用、增强作用和减效作用 69
4.3 微生物的微环境和表面环境 70
4.3.1 微环境 70
4.3.2 表面环境 70
第5章 微生物在生物圈地球化学变化中的作用 72
5.1 微生物的特点与有机物的矿化作用 72
5.1.1 微生物分布的普遍性 72
5.1.2 微生物具有惊人的繁殖速度 73
5.1.3 微生物具有很高的代谢强度 73
5.1.4 微生物代谢类型的多样性 73
5.2 碳素循环 74
5.2.1 生物圈中的碳素循环 74
5.2.3 甲烷的微生物代谢 82
5.2.2 有机物的好氧分解和厌氧分解 82
5.3 氧素循环 85
5.4 氮素循环 87
5.4.1 生物圈中的氮素循环 87
5.4.2 微生物的固氮作用 87
5.4.3 氮素的同化 89
5.4.4 氨化作用 90
5.4.5 硝化作用 91
5.4.6 反硝化作用 95
5.5 硫素循环 96
5.5.1 生物圈中的硫素循环 96
5.5.2 无机硫化物的同化 97
5.5.3 有机硫化物的矿化 97
5.5.4 还原态无机硫化物的微生物氧化 98
5.5.5 氧化态无机硫化物的还原 99
5.6.2 有机磷的矿化 101
5.6.1 生物圈中的磷素循环 101
5.6 磷素循环 101
5.5.6 微生物代谢形成的其他硫化物 101
5.6.3 磷的有效化 102
5.6.4 磷的同化 102
5.6.5 磷与水体污染 103
第6章 污染环境微生物生态学 104
6.1 概述 104
6.2 环境污染与环境污染物 104
6.2.1 环境污染与污染源 104
6.2.2 污染物与优先污染物 105
6.3 环境污染的生态学效应 107
6.3.1 污染生态效应的内涵 107
6.3.2 污染生态效应发生的机制 107
6.3.3 环境污染对微生物个体的影响 109
6.3.4 环境污染对微生物群落及其生态系统的影响 111
6.3.5 微生物对环境污染的抗性 111
6.4 微生物代谢造成的环境污染 114
6.4.1 微生物形成的污染物 115
6.4.2 微生物代谢含氮化合物产生的环境污染 119
6.4.3 微生物代谢含硫化合物产生的环境污染 121
6.5 金属污染物及其微生物转化 122
6.5.1 铁和锰的生物转化 122
6.5.2 汞污染及其生物转化 126
6.5.3 砷污染及其微生物转化 127
6.5.4 镉和铅的生物转化 128
6.6.1 有机污染物的生物降解性 129
6.6 有机污染物的生物降解 129
6.6.2 重要有机污染物的微生物降解 134
6.6.3 质粒与污染物的微生物降解 145
第7章 水土污染与自净的生态学原理 150
7.1 水体的微生物生态特征 150
7.1.1 微生物的水域环境 150
7.1.2 水体中的微生物 151
7.1.3 水生微生物在生态系统中的作用 154
7.2.1 水体污染与水体自净的概念 155
7.2 水体污染与水体的自净 155
7.2.2 水体的自净过程及其生态学特征变化 156
7.2.3 水体自净的评价指标 157
7.3 河流污化带系统及其生态学特征 158
7.3.1 多污带 158
7.3.2 中污带 158
7.3.3 寡污带 159
7.4 土壤微生物生态 161
7.4.1 微生物与土壤的形成 161
7.4.2 土壤的生态条件 161
7.4.3 土壤中的微生物及其分布 162
7.5 植物-微生物生态系统 166
7.5.1 根际微生物生态 166
7.5.2 植物与微生物共生体 168
7.6 污染土壤的微生物生态 168
7.6.1 土壤环境污染的概念 168
7.6.2 土壤主要污染源及污染物 169
7.6.3 土壤污染的主要途径 170
7.6.4 土壤污染的危害 171
7.7 土壤净化的生态学原理 171
7.7.1 土壤自净的概念 171
7.7.2 土壤自净的机理 171
7.8 环境自净容量的合理利用 174
第8章 废水生物处理生态工程 175
8.1 好氧活性污泥处理系统 175
8.1.1 好氧活性污泥系统净化污水的机制和过程 175
8.1.2 活性污泥中的微生物 176
8.1.3 活性污泥中的微生物生态演替 177
8.1.4 微型动物在废水处理系统中的作用 178
8.1.5 污泥膨胀的生物学原因及其控制对策 179
8.1.6 好氧活性污泥处理系统的类型及其特点 183
8.2 生物膜处理系统 186
8.2.1 普通生物滤池 186
8.2.2 塔式生物滤池 187
8.2.3 生物转盘 188
8.2.4 生物接触氧化工艺系统 189
8.2.5 生物流化床 189
8.3 厌氧生物处理系统 190
8.3.1 厌氧消化的阶段性 191
8.3.2 厌氧消化的主要微生物菌群及其生理生态特性 192
8.3.3 厌氧消化主要微生物菌群的相互关系 194
8.3.4 厌氧消化过程中微生物优势种群的演替 195
8.3.5 厌氧颗粒污泥的形成及其微生物生理生态特性 195
8.3.6 影响厌氧生物处理的环境因素 202
8.3.7 废水厌氧生物处理工程技术 203
8.4 光合细菌在高浓度有机废水处理中的应用 207
8.5 废水生物脱氮工艺系统 208
8.5.1 废水脱氮的生物学原理 208
8.5.2 废水生物脱氮工程技术 209
8.6.1 废水除磷微生物学原理 212
8.6 废水生物除磷系统 212
8.6.2 废水除磷工程技术 213
8.7 废水稳定塘处理系统 214
8.7.1 稳定塘中的生物 214
8.7.2 稳定塘生态系统的结构 217
8.7.3 稳定塘生态系统中的种群关系 217
8.7.4 稳定塘内物质的迁移与转化 218
8.7.5 稳定塘净化污水的生态学机制 222
8.7.6 稳定塘生态系统的影响因素 223
8.7.7 稳定塘的类型及其生态学特点 225
第9章 水体富营养化及其生物学控制 230
9.1 水体的富营养化及其危害 230
9.1.1 水体富营养化的概念 230
9.1.2 水体富营养化的危害 230
9.1.3 水体富营养化的机理 232
9.2 富营养化水体中的优势微生物 232
9.3.1 营养物质及其来源 235
9.3 藻类生长的环境条件 235
9.3.2 光与温度对藻类生长的影响 236
9.3.3 溶解氧和pH值 237
9.4 评价水体富营养化的生物学指标 238
9.4.1 光合作用强度与呼吸作用强度的比值 238
9.4.2 藻类生产潜在能力 238
9.4.3 光合作用产氧能力 239
9.4.4 生物性指标 239
9.4.5 其他指标 239
9.5 富营养化水体的控制措施 240
9.5.1 化学药剂控制法 240
9.5.2 破坏水体的分层 241
9.5.3 藻类的生物学控制 241
9.5.4 藻类的生态学控制 241
9.5.5 工程控制措施 242
第10章 处理有机固体废弃物的生态工程 243
10.1 堆肥 244
10.1.1 堆肥的微生物学过程 245
10.1.2 堆肥的基本材料 249
10.1.3 影响堆肥的环境因素 249
10.1.4 堆肥化生态工程技术 254
10.2 沼气发酵 256
10.2.1 沼气发酵的微生物学原理 256
10.2.2 影响沼气发酵的因素 260
10.2.3 沼气发酵的实用性 263
10.3 卫生填埋 264
10.3.1 卫生填埋工程技术 265
10.3.2 填埋坑中的微生物活动过程 269
10.3.3 卫生填埋场的管理 270
第11章 工业废气生物处理工程技术 273
11.1 工业废气生物处理系统的原理与分类 273
11.1.1 工业废气生物处理系统的原理 273
11.1.3 工业废气生物处理系统中的微生物 274
11.1.2 工业废气生物处理工程技术的分类 274
11.2 生物吸收法 276
11.3 微生物过滤法 277
11.3.1 生物过滤法净化废气的机理和工艺过程 277
11.3.2 影响生物过滤器性能的因素 278
11.3.3 废气微生物过滤法的生态工程技术 280
11.4.1 活性污泥法净化废气的机理和工艺过程 283
11.4.2 废气对废水生物处理系统的影响 283
11.4 活性污泥法 283
11.4.3 活性污泥法处理废气的优点 284
第12章 污染土壤生态的生物修复技术 286
12.1 土壤中的主要污染物质 286
12.2 土壤生物修复的概念及优点 288
12.2.1 土壤生物修复的概念 288
12.2.2 土壤生物修复的优点和局限性 289
12.2.3 土壤生物修复的产生和发展 290
12.3.1 土壤生物修复技术的原理 291
12.3 土壤生物修复技术的原理与类型 291
12.3.2 土壤生物修复技术的类型 294
12.4 用于生物修复的微生物 294
12.4.1 土著微生物 294
12.4.2 外来微生物 295
12.4.3 基因工程菌 296
12.5 修复土壤的生物生态控制措施 296
12.5.1 接种微生物 296
12.5.2 添加营养物 297
12.5.3 提供电子受体 297
12.5.4 共代谢底物与共代谢酶的诱导 298
12.5.5 添加表面活性剂 299
12.6 污染土壤生物修复的生态工程技术 299
12.6.1 原位处理工艺 299
12.6.2 异位处理工艺 302
12.6.3 反应器处理工艺 303
参考文献 306