1 绪论 1
1.1 环境生物技术 1
1.2 环境生物技术在环境科学与工程中的应用 2
1.2.1 环境生物技术在水污染治理中的应用 2
1.2.2 环境生物技术在废气及大气污染治理中的应用 4
1.2.3 环境生物技术在固体废物处理中的应用 4
1.2.4 环境生物技术在污染土壤修复中的应用 5
1.2.5 环境生物技术在污染监测中的应用 6
1.3 环境生物技术的发展 6
1.3.1 微生物脱硫技术的开发 6
1.3.2 水污染治理工艺的完善 6
1.3.3 难降解污染物的处理 7
1.3.4 生物传感器的研制 7
1.3.5 与其他技术的结合 7
1.3.6 分子生物学技术监测环境污染物的降解研究 7
参考文献 7
2 培养基及制备 10
2.1 微生物的营养 10
2.1.1 碳源（carbon source） 10
2.1.2 氮源（nitrogen source） 11
2.1.3 无机盐（inorganic salt） 11
2.1.4 生长因子（growth factor） 12
2.1.5 水（water） 12
2.1.6 能源（energy source） 13
2.2 微生物的培养基 14
2.2.1 培养基的分类 14
2.2.2 培养基的选择 16
2.2.3 培养基的设计 17
2.2.4 培养基碳源的添加 17
2.3 培养基的灭菌 18
2.3.1 灭菌的原理和方法 18
2.3.2 培养基灭菌 21
参考文献 23
3 微生物分离及培养技术 25
3.1 含微生物样品的采集 25
3.1.1 从土壤中采样 25
3.1.2 从水体中采样 26
3.2 含微生物样品的富集培养 26
3.2.1 控制培养基的营养成分 26
3.2.2 控制培养条件 27
3.2.3 抑制不需要的菌类 27
3.3 微生物的分离与纯化 28
3.3.1 倾注平板法（pour plate method） 28
3.3.2 涂布平板法（spread plate method） 28
3.3.3 平板划线法（streak plate technique） 28
3.3.4 富集培养法（enrichment culture） 29
3.3.5 厌氧法（anaerobic culture） 29
3.4 微生物接种与培养 29
3.4.1 接种工具 30
3.4.2 常用的接种方法 30
3.4.3 无菌操作 31
3.4.4 微生物培养 31
3.4.5 培养条件的控制 31
3.5 微生物菌种保藏 33
3.5.1 菌种保藏方法 33
3.5.2 国内外主要菌种保藏机构 35
参考文献 36
4 微生物菌种鉴定 37
4.1 微生物的分类和命名 37
4.1.1 微生物的分类 37
4.1.2 微生物的命名 38
4.1.3 微生物系统发育分析 38
4.2 微生物的形态学鉴定 39
4.2.1 微生物的显微形态鉴定 40
4.2.2 微生物的培养特征 49
4.3 微生物的生理生化鉴定 50
4.3.1 微生物生长条件的测定 50
4.3.2 微生物酶的测定 51
4.3.3 微生物糖代谢的测定 52
4.3.4 微生物其他代谢的测定 54
4.4 微生物的分子生物学鉴定 55
4.4.1 DNA中（G+C）摩尔分数分析 55
4.4.2 核酸杂交 56
4.4.3 仪器自动化鉴定 57
4.4.4 16S rRNA（16S rDNA）寡核苷酸的序列分析 57
4.5 微生物数据库检索 58
4.5.1 分子生物信息数据库 58
4.5.2 GenBank数据库 59
4.5.3 微生物数据检索 61
4.5.4 系统发育树构建 61
参考文献 61
5 微生物生长与代谢 63
5.1 微生物的生长和繁殖 63
5.1.1 微生物的个体生长与繁殖 63
5.1.2 微生物的群体生长规律 65
5.2 微生物生长的影响因素 68
5.2.1 温度 69
5.2.2 氢离子浓度（pH） 70
5.2.3 湿度、渗透压与水活度 72
5.2.4 氧和氧化还原电位 72
5.2.5 氧以外的其他气体 74
5.2.6 辐射 74
5.2.7 超声波 74
5.2.8 消毒剂、杀菌剂与化学疗剂 75
5.3 微生物生长量的测定 77
5.3.1 直接计数法（又称全数法） 77
5.3.2 活菌计数法（又称间接计数法） 78
5.3.3 细胞物质量测定法 79
5.4 微生物代谢与有机物降解 80
5.4.1 微生物的代谢 80
5.4.2 微生物有氧呼吸与有机物降解 81
5.4.3 微生物无氧呼吸与有机物降解 83
5.5 微生物代谢产物的测定 85
5.5.1 分析样品制备 85
5.5.2 薄层色谱分析 86
5.5.3 气相色谱分析 87
5.5.4 高效液相色谱分析 89
5.5.5 质谱分析 90
参考文献 90
6 微生物大分子制备技术 92
6.1 核酸的提取与制备 92
6.1.1 核酸的理化性质 92
6.1.2 核酸的提取与制备 96
6.1.3 DNA浓度的测定 100
6.2 蛋白质的提取与制备 100
6.2.1 蛋白质的理化性质 100
6.2.2 蛋白质的提取与制备 101
6.3 离心技术 106
6.3.1 基本原理 106
6.3.2 离心分离方法 106
6.3.3 密度梯度离心与差速离心比较 108
6.4 电泳技术 109
6.4.1 电泳槽和电源 109
6.4.2 琼脂糖电泳（agarose gel electrophoresis,AE） 109
6.4.3 聚丙烯酰胺凝胶电泳（polyacrylamide gel electrophoresis,PAGE） 111
6.4.4 SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-polyacrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE） 113
6.4.5 等电聚焦电泳（isoelectric focusing electrophoresis,IFE） 114
6.5 色谱技术 114
6.5.1 凝胶色谱（gel chromatography） 115
6.5.2 离子交换色谱（ion exchange chromatography） 117
6.5.3 吸附色谱（adsorption chromatography） 118
6.5.4 分配色谱（partition chromtography） 119
6.5.5 亲和色谱（affinity chromatography） 120
参考文献 120
7 微生物核酸分子生物学技术 122
7.1 核酸的扩增——PCR技术 122
7.1.1 DNA复制 123
7.1.2 聚合酶链式反应（PCR） 127
7.1.3 PCR相关技术 130
7.1.4 PCR技术在环境领域中的应用 131
7.2 DNA测序及分析 132
7.2.1 核酸的分子结构 132
7.2.2 DNA一级结构的测定 135
7.3 基因克隆技术 140
7.3.1 基因重组 141
7.3.2 基因克隆的主要工具 141
7.3.3 基因工程的基本操作 145
参考文献 149
8 微生物生态 150
8.1 微生物生态系统 150
8.1.1 微生物生态系统的构成 150
8.1.2 微生物生态系统的种群多样性 151
8.1.3 微生物生态系统的功能 151
8.2 微生物群落结构分析 154
8.2.1 传统培养分离法 154
8.2.2 群落水平生理学指纹法（CLPP） 155
8.2.3 生物标记物法（biomakers） 155
8.2.4 现代分子生物学方法 156
8.3 聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE） 160
8.3.1 16S rDNA-V3区的PCR扩增 161
8.3.2 变性梯度凝胶电泳 161
8.4 随机扩增的多态性DNA（RAPD） 163
8.4.1 环境DNA的制备 163
8.4.2 RAPD扩增 163
参考文献 164
9 环境激素的生物降解 167
9.1 环境激素受体的作用机理 168
9.1.1 受体 168
9.1.2 环境激素受体的作用机理 168
9.2 双酚A的生物降解 169
9.2.1 细菌对双酚A的降解 170
9.2.2 真菌及其产生的酶对双酚A的降解 170
9.3 壬基酚的生物降解 170
9.3.1 壬基酚的降解途径 170
9.3.2 壬基酚在环境中的生物降解及影响因素 171
9.4 多氯联苯的生物降解 172
9.4.1 多氯联苯的生物转化 172
9.4.2 PCBs的厌氧脱氯反应 172
9.4.3 PCBs的好氧生物处理 174
9.4.4 厌氧-好氧的联合反应 176
9.4.5 氯原子的取代反应与生物降解的关系 176
参考文献 176
10 阻燃剂对环境影响的持久性及生物降解性 180
10.1 溴系阻燃剂 181
10.2 溴系阻燃剂的环境归宿 182
10.3 生物降解和生物修复 182
10.3.1 生物好氧降解 183
10.3.2 生物厌氧降解 184
10.4 发展前景 185
参考文献 185
11 生物法降解偶氮染料 186
11.1 偶氮染料对环境及人体的危害 186
11.1.1 偶氮染料 186
11.1.2 偶氮染料对环境的危害 186
11.1.3 偶氮染料对人体的毒性作用 187
11.2 偶氮染料生物处理方法 187
11.2.1 常规生物处理法 187
11.2.2 微生物技术 189
11.3 偶氮染料降解的好氧和厌氧机制 191
11.4 偶氮染料降解涉及的生物氧化酶 191
11.5 发展前景 192
参考文献 192
12 农药的微生物降解 195
12.1 农药的分类 195
12.2 农药污染的现状、危害及原因 196
12.2.1 农药污染的现状 196
12.2.2 农药污染的危害 196
12.3 农药的微生物降解 198
12.3.1 降解农药污染的微生物 198
12.3.2 微生物降解农药污染的机理 199
12.3.3 影响微生物降解农药污染的因素 199
12.3.4 微生物降解农药污染存在的问题 200
12.3.5 微生物降解农药污染的新技术和新方法 201
12.3.6 微生物降解农药污染的应用 202
参考文献 202
13 微生物絮凝剂 203
13.1 微生物絮凝剂的概述 203
13.1.1 微生物絮凝的优点 203
13.1.2 微生物絮凝剂的发展史 203
13.2 微生物絮凝剂的分类 204
13.3 微生物絮凝剂产生菌 204
13.4 微生物絮凝剂的化学成分及结构 205
13.5 微生物絮凝剂的絮凝机理 207
13.5.1 “桥联作用”机理 207
13.5.2 “电性中和”机理 207
13.5.3 “化学反应”机理 207
13.6 影响微生物絮凝剂的絮凝作用的因素 207
13.6.1 物化因素对絮凝剂的絮凝作用的影响 208
13.6.2 微生物高聚物絮凝剂分子量和分子结构对絮凝活性的影响 208
13.6.3 pH对微生物高聚物絮凝剂絮凝活性的影响 208
13.6.4 温度对微生物高聚物絮凝剂絮凝活性的影响 208
13.6.5 金属离子对微生物高聚物絮凝剂絮凝活性的影响 208
13.7 生物因素对絮凝剂絮凝作用的影响 208
13.7.1 微生物高聚物絮凝剂产生菌的培养条件 209
13.7.2 培养基组成对微生物高聚物絮凝剂产生的影响 209
13.7.3 培养基pH对微生物高聚物絮凝剂产生的影响 210
13.7.4 培养基温度对微生物高聚物絮凝剂产生的影响 210
13.7.5 通气量对微生物高聚物絮凝剂产生的影响 210
13.7.6 其他因素对微生物高聚物絮凝剂产生的影响 210
13.8 微生物絮凝剂的应用 210
13.8.1 回收废水中有效成分及去除污染物 210
13.8.2 活性污泥性能改善和污泥脱水处理 211
13.8.3 发酵液后处理及对生物细胞的絮凝 211
13.8.4 橡胶产业用于提高脱脂橡胶的产量 211
13.9 微生物絮凝剂的研究动向和新的研究方法 211
13.10 微生物絮凝剂的开发和存在的问题 211
参考文献 212
14 生物表面活性剂及其在重金属污染修复中的应用 214
14.1 生物表面活性剂 214
14.1.1 生物表面活性剂的定义及分类 214
14.1.2 生物表面活性剂的结构和性能 214
14.1.3 生物表面活性剂的生产 215
14.1.4 生物表面活性剂的制备条件优化 215
14.2 生物表面活性剂在重金属污染修复中的应用 216
14.2.1 鼠李糖脂（rhamnolipid） 216
14.2.2 皂角苷（saponin） 217
14.2.3 槐糖脂（sophorolipid） 217
14.2.4 枯草杆菌表面活性剂（surfactin） 218
14.3 生物表面活性剂去除重金属作用机制的研究和影响因素 218
14.3.1 生物表面活性剂去除重金属作用机制 218
14.3.2 影响重金属去除效率的因素 218
14.4 发展前景 219
参考文献 219
15 有效微生物菌群技术及在环保中的应用 222
15.1 有效微生物菌群（EM）技术的基本机理 222
15.2 EM在污水处理中的应用 223
15.2.1 EM在城市生活污水治理中的应用 223
15.2.2 EM在工业废水治理中的应用 225
15.3 EM技术在净化空气、生物技术除臭方面的应用 226
15.4 EM在土壤净化中的应用 226
15.5 EM在垃圾处理中的应用 227
15.6 发展前景 227
参考文献 227
16 固定化微生物技术 229
16.1 固定化方法及其载体的选择 229
16.1.1 固定化的方法 229
16.1.2 载体的选择 231
16.2 固定化微生物技术在废水处理中的应用 231
16.2.1 难降解有机废水的处理 231
16.2.2 重金属废水的处理 232
16.2.3 高浓度有机废水的处理 232
16.2.4 含氮含磷废水的处理 232
16.3 发展前景 232
参考文献 233
17 酶制剂处理污染物技术 234
17.1 酶制剂在污染物处理中的应用 234
17.1.1 过氧化物酶对酚类废水的处理 234
17.1.2 有机磷农药降解酶 235
17.2 酶制剂在废水处理中的应用 236
17.3 酶制剂的固定化 237
17.4 酶制剂在废弃物处理中的应用 237
17.4.1 脂肪酶 237
17.4.2 角蛋白酶 238
17.4.3 纤维素酶 238
17.4.4 其他酶制剂 238
参考文献 239
18 同步硝化反硝化生物脱氮技术 240
18.1 生物脱氮原理 240
18.1.1 生物脱氮过程 240
18.1.2 除氮细菌的种类 240
18.1.3 生物脱氮 241
18.2 同步硝化反硝化脱氮技术 242
18.2.1 含义 242
18.2.2 优点 243
18.2.3 可行性 243
18.2.4 特点 243
18.3 MBBR同步硝化反硝化脱氮技术 243
18.3.1 移动床生物膜反应器 243
18.3.2 主要控制因素 243
18.4 发展前景 244
参考文献 244
19 共代谢技术处理难降解有机物 246
19.1 难降解污染物的来源 246
19.2 共代谢技术研究 247
19.3 共代谢作用的特点 247
19.4 共代谢的影响因素 247
19.4.1 生长基质的选择 247
19.4.2 生长基质和非生长基质浓度的比例 248
19.4.3 能量物质 248
19.4.4 营养物质 248
19.4.5 菌种的影响 248
19.5 共代谢作用处理难降解性污染物的工艺研究 248
19.5.1 共代谢中的厌氧与好氧工艺选择 248
19.5.2 好氧工艺中溶解氧浓度的选择 249
19.5.3 生物膜反应器在共代谢反应的应用 249
19.5.4 序批式生物膜反应器（SBMR）开发与应用 250
19.6 发展前景 251
参考文献 252
20 荧光定量PCR技术在环境中的应用 253
20.1 实时荧光定量PCR技术的定量原理 253
20.2 荧光定量PCR的荧光化学基础 253
20.2.1 荧光基团原理 253
20.2.2 荧光定量PCR的分类方法 254
20.3 实时荧光定量PCR的优点与不足 254
20.3.1 优点 254
20.3.2 不足 254
20.4 荧光定量PCR的应用 254
20.4.1 国外应用现状 255
20.4.2 国内应用现状 255
参考文献 256
21 污染环境的生物修复技术 258
21.1 环境生物修复机理 258
21.1.1 生物修复的特点及类型 258
21.1.2 生物修复微生物 258
21.1.3 多环芳烃的生物修复 259
21.1.4 重金属的生物修复 259
21.1.5 微生物修复的影响因素 260
21.2 微生物对有机污染物的修复 260
21.2.1 有机污染物修复机理 261
21.2.2 影响微生物降解有机污染物的因素 261
21.3 污染土壤的微生物修复 261
21.3.1 重金属污染土壤的微生物修复机理 261
21.3.2 有机污染土壤的微生物修复机理 262
21.4 地下水污染修复中的生物化学原理 262
21.4.1 地下水污染的迁移 262
21.4.2 地下水环境的修复技术 263
21.4.3 地下水的微生物修复 263
21.5 含硫废气微生物处理 263
21.5.1 传统废气脱硫方法 263
21.5.2 微生物烟气脱硫原理 263
21.6 固体废物生物修复 263
21.6.1 固体废物分类 263
21.6.2 生物处理 264
参考文献 264
22 高效功能性浸矿菌群及其应用 265
22.1 浸矿微生物 265
22.1.1 浸矿高温菌 265
22.1.2 中等高温菌 266
22.1.3 极端高温菌 266
22.2 培养与鉴定方法 267
22.2.1 培养基 267
22.2.2 基于分子生物学鉴定方法 267
22.3 发展前景 270
参考文献 270
23 细菌纤维素及其在燃料电池中的应用 272
23.1 细菌纤维素的生物合成 272
23.1.1 细菌纤维素生产菌种 272
23.1.2 细菌纤维素的生物合成途径及调控 272
23.2 细菌纤维素的结构和理化特性 275
23.2.1 细菌纤维素的结构 275
23.2.2 细菌纤维素的理化特性 276
23.3 细菌纤维素的应用 277
23.3.1 在食品工业中的应用 277
23.3.2 在造纸工业中的应用 278
23.3.3 在音响振动膜上的应用 278
23.3.4 在生物医学材料上的应用 278
23.3.5 在固定化载体上的应用 278
23.3.6 在渗透汽化膜上的应用 279
23.4 燃料电池及BC在燃料电池中的应用 279
23.4.1 燃料电池概述 279
23.4.2 纤维素及其衍生物在燃料电池中应用 280
23.4.3 细菌纤维素在燃料电池上的应用 281
参考文献 282
24 微藻微生物燃料电池技术 285
24.1 微藻制取生物柴油 285
24.1.1 微藻生产生物柴油 285
24.1.2 富油微藻的筛选 286
24.1.3 构建富油微藻工程菌 286
24.2 微生物燃料电池技术 287
24.2.1 微藻阳极型微生物燃料电池 287
24.2.2 高效微藻阴极型微生物燃料电池 288
24.2.3 微生物燃料电池的应用 288
24.3 发展前景 289
参考文献 290