绪论 1
第一节 环境问题与微生物的作用 1
第二节 环境工程微生物学的研究对象和任务 3
一、环境工程微生物学的研究对象 3
二、环境工程微生物学的研究任务 4
第三节 微生物的概述 5
一、微生物的分类和命名 5
二、病毒和类病毒 7
三、原核微生物与真核微生物 7
四、微生物的特点 8
思考题 8
第一篇 微生物学基础 11
第一章 非细胞结构的超微生物——病毒 11
第一节 病毒的一般特征及其分类 11
一、病毒的特点 11
二、病毒的分类 11
三、类病毒和朊病毒 12
第二节 病毒的形态和结构 12
一、病毒的形态和大小 12
二、病毒的化学组成及结构 12
第三节 病毒的繁殖 14
一、病毒的繁殖过程 14
二、噬菌体的溶原性 16
第四节 病毒的测定与培养 16
一、病毒的测定 16
二、病毒的培养特征 17
三、病毒的培养基 17
四、病毒的培养 18
第五节 病毒对物理、化学因素的抵抗力及污水处理过程对病毒的去除效果 19
一、病毒对物理因素的抵抗力 19
二、病毒对化学因素的抵抗力 21
三、病毒对抗生索的抵抗力 21
四、病毒的存活时间和污水处理过程对病毒的去除效果 22
第六节 病毒的危害、对策与应用 23
一、病毒的危害与对策 23
二、病毒的应用 23
思考题 24
第二章 原核微生物 25
第一节 古菌域 25
一、古菌的特点 25
二、古菌的分类 26
三、古菌研究对环境工程的意义 33
第二节 细菌域 33
一、细菌的个体形态与大小 33
二、细菌的细胞结构 36
三、细菌的培养特征 44
四、细菌的物理化学特性 46
五、细菌的物理化学性质与污（废）水生物处理的关系 49
第三节 蓝细菌 49
一、蓝细菌的形态与大小 49
二、蓝细菌的细胞结构及其功能 51
三、蓝细菌的繁殖 51
四、蓝细菌的生境 51
五、蓝细菌的代谢 51
六、蓝细菌的分类 51
七、蓝细菌与人类及环境的关系 53
第四节 放线菌 54
一、放线菌的形态、大小和结构 54
二、放线菌的菌落形态 56
三、放线菌的繁殖 56
四、放线菌的分类 58
第五节 其他原核微生物 59
一、立克次氏体 59
二、支原体 59
三、衣原体 60
四、螺旋体 60
思考题 60
第三章 真核微生物 62
第一节 原生动物 62
一、原生动物的一般特征 62
二、原生动物的分类及各纲简介 63
三、原生动物的胞囊 70
第二节 微型后生动物 70
一、轮虫 70
二、线虫 72
三、寡毛类动物 72
四、甲壳动物 73
五、苔藓虫、拟水螅 73
第三节 藻类 74
一、藻类的一般特征 74
二、藻类的分类及各门特征简介 75
三、藻类的分布及用途 80
第四节 真菌 81
一、酵母菌 81
二、霉菌 83
三、伞菌 87
思考题 87
第四章 微生物的生理 89
第一节 微生物的酶 89
一、酶的组成 89
二、酶蛋白的结构 92
三、酶的活性中心 93
四、酶的分类与命名 95
五、酶的催化特性 97
六、影响酶促反应速率（或酶活力）的因素 100
第二节 微生物的营养 105
一、微生物细胞的化学组成 105
二、微生物的营养物及营养类型 106
三、碳氮磷比 111
四、微生物的培养基 111
五、营养物进入微生物细胞的方式 113
第三节 微生物的能量代谢 118
一、微生物的生物氧化和产能 119
二、生物氧化类型与产能代谢 120
三、3种生物氧化类型比较（以葡萄糖为例） 129
四、其他代谢途径 130
五、微生物发光机制与其应用 131
第四节 微生物的合成代谢 132
一、产甲烷菌的合成代谢 132
二、化能自养微生物的合成代谢 134
三、光合作用 135
四、异养微生物的合成代谢 141
思考题 141
第五章 微生物的生长繁殖与生存因子 143
第一节 微生物的生长繁殖 143
一、微生物生长繁殖的概念 143
二、研究微生物生长的方法 144
三、细菌生长曲线在污（废）水生物处理中的应用 149
四、微生物生长量的测定方法 150
第二节 微生物的生存因子 152
一、温度 152
二、pH 155
三、氧化还原电位 157
四、溶解氧 157
五、太阳辐射 161
六、活度与渗透压 161
七、表面张力 163
第三节 影响微生物生长繁殖的不利因素 163
一、紫外辐射和电离辐射对微生物的影响 163
二、超声波对微生物的影响 167
三、重金属对微生物的影响 167
四、极端温度对微生物的影响 168
五、极端pH对微生物的影响 169
六、干燥对微生物的影响 169
七、一些有机物对微生物的影响 170
八、抗生素对微生物的影响 171
第四节 微生物与其他生物之间的关系 172
一、竞争关系 173
二、原始合作关系 173
三、共生关系 173
四、偏害关系 174
五、捕食关系 174
六、寄生关系 174
第五节 菌种的退化、复壮与保藏 175
一、菌种的退化和复壮 175
二、菌种的保藏 176
思考题 177
第六章 微生物的遗传和变异 178
第一节 微生物的遗传 179
一、遗传和变异的物质基础——DNA 179
二、DNA的结构与复制 180
三、DNA的变性和复性 183
四、RNA 185
五、遗传密码 186
六、微生物生长与蛋白质合成 187
七、微生物的细胞分裂 191
第二节 微生物的变异 191
一、变异的实质——基因突变 191
二、突变的类型 192
第三节 基因重组 195
一、杂交 195
二、转化 195
三、转导 195
第四节 突变体的检测与筛选 196
一、突变体的检测 196
二、突变体的筛选 197
第五节 分子遗传学新技术在环境工程中的应用 198
一、遗传工程在环境工程中的应用 198
二、基因工程技术在环境工程中的应用 199
三、PCR技术在环境工程中的应用 201
四、分子遗传学的综合技术用于环境微生物鉴定和种群动态分析 205
思考题 206
第二篇 微生物生态与环境生态工程中的微生物作用 211
第七章 微生物的生态 211
第一节 生态系统概述 211
一、生态系统和生物圈 211
二、生态平衡 213
三、生态系统的分类 213
第二节 土壤微生物生态 214
一、土壤的生态条件 214
二、微生物在土壤中的种类、数量与分布 214
三、土壤自净和污染土壤的微生物生态 215
四、土壤污染与土壤生物修复 216
第三节 空气微生物生态 220
一、空气的生态条件 220
二、空气微生物的种类、数量、来源与分布 220
三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术 220
四、空气微生物的检测 222
五、军团菌 225
第四节 水体微生物生态 225
一、水体中微生物的来源 226
二、水体的微生物群落 226
三、水体自净和污染水体的微生物生态 228
四、水体富营养化 233
思考题 236
第八章 微生物在环境物质循环中的作用 237
第一节 氧循环 237
第二节 碳循环 237
一、纤维素的转化 239
二、半纤维素的转化 240
三、果胶质的转化 241
四、淀粉的转化 241
五、脂肪的转化 243
六、木质素的转化 244
七、烃类物质的转化 244
第三节 氮循环 246
一、蛋白质水解与氨基酸转化 247
二、尿素的氨化 249
三、硝化作用 249
四、反硝化作用 250
五、固氮作用 257
六、其他含氮物质的转化 258
第四节 硫循环 259
一、含硫有机物的转化 260
二、无机硫的转化 260
第五节 磷循环 263
一、含磷有机物的转化 263
二、无机磷化合物的转化 263
第六节 铁循环 264
第七节 锰循环 266
第八节 汞循环 267
思考题 268
第九章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 269
第一节 污（废）水生物处理中的生态系统 269
一、好氧活性污泥法 269
二、好氧生物膜法 276
第二节 活性污泥丝状膨胀的成因及控制对策 279
一、活性污泥丝状膨胀的成因 279
二、控制活性污泥丝状膨胀的对策 283
第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物群落 284
一、厌氧消化——甲烷发酵 284
二、光合细菌处理高浓度有机废水 289
三、含硫酸盐废水的厌氧微生物处理 289
思考题 291
第十章 污（废）水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理 292
第一节 污（废）水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理 292
一、污（废）水脱氮、除磷的目的和意义 292
二、天然水体中氮、磷的来源 292
三、微生物脱氮原理、脱氮微生物及脱氮工艺 293
四、微生物除磷原理、除磷微生物及其工艺 304
第二节 微污染水源水预处理中的微生物学原理 308
一、微污染水源水预处理的目的和意义 308
二、水源水污染源和污染物 308
三、微污染水源水微生物预处理及微生物群落 308
第三节 人工湿地中微生物与水生植物净化污（废）水的作用 310
一、人工湿地生态系统 310
二、人工湿地净化污（废）水的基本原理 311
三、人工湿地各组成的功能 312
四、人工湿地生态系统处理污（废）水的效果 314
第四节 饮用水的消毒及其微生物学效应 314
一、水消毒的重要性 314
二、水的消毒方法 315
思考题 317
第十一章 有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落 318
第一节 有机固体废物的微生物处理及其微生物群落 318
一、堆肥法 318
二、垃圾和脱水污泥的卫生填埋及其渗滤液处置 323
第二节 废气的生物处理 323
一、废气的处理方法 324
二、几种典型废气的微生物处理方法 325
思考题 328
第十二章 微生物学新技术在环境工程中的应用 329
第一节 固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用 329
一、酶制剂剂型 329
二、酶的提取 330
三、酶的纯化步骤 331
四、固定化酶和固定化微生物的固定化方法 332
五、固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用及前景 334
第二节 微生物细胞外多聚物的开发与应用 336
一、生物表面活性剂和生物乳化剂的开发与应用 336
二、微生物自身絮凝和沉淀作用 337
三、微生物絮凝剂和沉淀剂的开发与应用 337
四、微生物絮凝剂和沉淀剂的作用原理 338
第三节 优势菌种与微生物制剂的开发与应用 338
一、优势菌种 339
二、优势菌种的筛选步骤与菌剂制备 339
三、微生物制剂的应用 339
四、微生物制剂的用法 340
第四节 微生物产生的能源 340
一、微生物产生的能源种类 340
二、产生氢气的微生物 340
三、微生物产氢燃料电池 342
思考题 343
第三篇 环境工程微生物学实验 347
第十三章 环境工程微生物学实验 347
实验注意事项 347
一、实验须知 347
二、实验规则 347
实验一 细菌、放线菌和蓝细菌个体形态的观察及富营养化水体中微生物的观察与分析 348
一、实验目的 348
二、显微镜的结构、光学原理及其操作方法 348
三、显微镜的保养 351
四、细菌、放线菌及蓝细菌的个体形态观察 351
实验二 酵母菌、霉菌、藻类的个体形态观察及活性污泥中生物相的观察与分析 351
一、实验目的 351
二、实验器材 352
三、实验内容和操作方法 352
实验三微生物细胞的计数和测量 353
一、实验目的 353
二、实验器材 353
三、微生物细胞的直接计数 353
四、微生物细胞大小的测量 354
实验四 细菌的简单染色和革兰氏染色 355
一、实验目的 356
二、染色原理 356
三、实验器材 356
四、实验内容和操作步骤 356
实验五细菌淀粉酶和过氧化氢酶的定性测定 358
一、实验目的 358
二、实验原理 358
三、实验器材 358
四、实验内容和操作方法 359
实验六培养基的配制和灭菌 360
一、实验目的 360
二、实验原理 360
三、实验器材 360
四、实验内容及操作步骤 360
实验七细菌的纯种分离、培养和接种技术 365
一、实验目的 365
二、实验器材 365
三、细菌纯种分离的操作方法 365
四、几种接种技术 368
实验八纯培养菌种的菌体、菌落形态的观察 370
一、实验目的 370
二、实验器材 370
三、实验内容与方法 371
实验九总大肠菌群的检验 372
一、实验目的 372
二、实验原理和方法 372
三、实验器材 373
四、实验前准备工作 373
五、测定方法与步骤 375
实验十细菌菌落总数的测定 378
一、实验目的 378
二、实验原理 378
三、实验器材 378
四、实验内容与操作步骤 378
五、菌落计数及报告方法 379
实验十一耐热大肠菌群的测定 380
一、实验目的 380
二、实验原理 380
三、测试方法 380
实验十二水体（生活污水）中的生物检测与水体水质评述 383
一、实验目的 383
二、方案与步骤 383
三、综合分析和评述 385
实验十三 应用API 20E细菌鉴定系统鉴定肠杆菌科和其他革兰氏阴性杆菌 385
一、实验目的 385
二、实验原理 386
三、实验器材 386
四、操作步骤 386
五、实验结果 389
六、注意事项 390
实验十四噬菌体的分离与纯化 391
一、实验目的 391
二、实验原理 391
三、实验器材 391
四、操作步骤 392
实验十五噬菌体效价的测定 393
一、实验目的 393
二、实验原理 393
三、实验器材 393
四、操作步骤 393
五、实验结果 395
实验十六 空气中微生物的测定 396
一、实验目的 396
二、实验器材 396
三、操作步骤 396
实验十七 富营养化湖泊中藻量的测定（叶绿素a法） 398
一、实验目的 398
二、实验原理 398
三、实验器材 398
四、方法和步骤 398
五、实验结果 399
附录 400
附录一 教学用染色液的配制 400
一、普通染色法常用染液 400
二、革兰氏（Gram）染液 400
三、芽孢染色液 401
四、荚膜染色液 401
五、鞭毛染色液（方法之一） 401
六、鞭毛染色液（方法之二） 401
七、乳酸石炭酸棉蓝染色液（观察霉菌形态用） 402
八、聚β-羟基丁酸染色液 402
九、异染颗粒染色液 402
附录二 几种常用染色方法 403
一、简单染色法 403
二、革兰氏染色法 403
三、芽孢染色法 403
四、荚膜染色法（墨汁背景染色法） 403
五、鞭毛染色法 403
六、聚β-羟基丁酸（类脂粒、脂肪球）染色 404
七、异染颗粒染色 404
附录三 教学用培养基 404
一、肉膏蛋白胨琼脂培养基 404
二、LB培养基 404
三、查氏（蔗糖琼脂）培养基 404
四、马铃薯培养基 404
五、高氏1号培养基（淀粉琼脂培养基） 405
六、麦芽汁培养基 405
七、明胶培养基 405
八、蛋白胨培养基 405
九、肉膏胨淀粉琼脂培养基 405
十、亚硝化细菌培养基 405
十一、硝化细菌培养基 406
十二、反硝化（硝酸盐还原）细菌培养基 406
十三、反硫化（硫酸盐还原）细菌培养基 406
十四、浮游球衣菌培养基 406
十五、培养红串红球菌NOC-1的适宜培养基 407
十六、红螺菌科细菌分离培养基 407
十七、无氮培养基（培养自身固氮细菌用） 407
十八、油脂培养基 407
十九、CMC培养基（培养纤维分解菌用） 407
二十、分离、扩增噬菌体试验用培养基 408
二十一、发光细菌培养基 408
附录四 关于加压蒸汽灭菌法的注意事项 408
一、常用灭菌压力、温度与时间 408
二、空气排除程度与温度的关系 409
三、灭菌温度和时间的设置 409
附录五 显微镜的保养 410
附录六 大肠菌群检索表（MPN法） 410
主要参考书目 413