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绪论1

0.1 微生物与环境概述1

0.1.1 微生物的概念与特点1

0.1.2 微生物的分类和细菌命名法2

0.2 环境微生物学的研究对象与任务4

0.2.1 环境微生物学的研究对象和微生物作用4

0.2.2 环境微生物学及其研究任务5

0.3 微生物学的发展与环境微生物学研究现状8

0.3.1 微生物学的发展历史8

0.3.2 环境微生物学的发展及研究热点11

习题与思考12

第一篇 环境微生物学基础13

第1章 原核细胞型微生物13

1.1 细菌13

1.1.1 细菌的个体形态与大小14

1.1.2 细菌的结构15

1.1.3 细菌的培养与繁殖25

1.1.4 环境中常见的细菌27

1.2 放线菌31

1.2.1 放线菌的形态与结构32

1.2.2 放线菌的生长与繁殖33

1.2.3 放线菌的培养特征34

1.2.4 放线菌代表属及在环境中的作用35

1.3 蓝细菌36

1.3.1 蓝细菌的特点36

1.3.2 蓝细菌的主要类群37

1.4 鞘细菌37

1.5 古细菌38

1.5.1 古细菌的特点38

1.5.2 古细菌的细胞结构39

1.5.3 古细菌的主要类型39

习题与思考41

第2章 真核细胞型微生物42

2.1 真菌42

2.1.1 酵母菌43

2.1.2 霉菌48

2.1.3 大型真菌58

2.2 藻类和原生动物59

2.2.1 藻类的一般特征59

2.2.2 原生动物60

2.3 微型后生动物65

2.3.1 轮虫65

2.3.2 线虫66

习题与思考67

第3章 非细胞型微生物68

3.1 病毒68

3.1.1 病毒的概念与分类68

3.1.2 病毒的特点69

3.1.3 病毒的大小与形态70

3.1.4 病毒的结构与化学组成71

3.1.5 病毒的增殖74

3.1.6 病毒的培养与检测82

3.2 亚病毒85

3.2.1 类病毒85

3.2.2 拟病毒86

3.2.3 朊病毒86

习题与思考88

第4章 微生物的营养89

4.1 微生物的营养与营养物质89

4.1.1 微生物细胞的化学组成89

4.1.2 营养要素及主要作用91

4.1.3 微生物的营养类型94

4.2 培养基96

4.2.1 培养基的概念96

4.2.2 配制培养基的原则97

4.2.3 培养基的类型与应用99

4.3 微生物对营养物质的吸收及利用102

习题与思考107

第5章 微生物代谢108

5.1 概述108

5.1.1 酶及产生方式108

5.1.2 几种重要的辅基和辅酶109

5.1.3 酶蛋白的结构110

5.1.4 酶的活性中心110

5.1.5 酶作用的基本原理110

5.1.6 酶的命名与分类111

5.1.7 酶的催化特性113

5.2 微生物的分解代谢113

5.2.1 生物氧化概述114

5.2.2 异养型微生物的产能代谢114

5.3 微生物的合成代谢118

5.3.1 产甲烷菌的合成代谢119

5.3.2 化能自养型微生物的合成代谢120

习题与思考122

第6章 微生物的生长繁殖与控制123

6.1 微生物的培养方法123

6.1.1 分批培养123

6.1.2 连续培养124

6.1.3 同步培养124

6.2 微生物的群体生长126

6.2.1 纯培养的分离126

6.2.2 微生物群体生长的测定方法128

6.3 细菌群体生长的规律——生长曲线132

6.3.1 细菌生长曲线的特点132

6.3.2 生长曲线对废水生物处理的指导意义134

6.4 环境因素对微生物生长的影响136

6.4.1 温度136

6.4.2 pH值137

6.4.3 氧化还原电位137

6.4.4 水的活度138

6.4.5 溶解氧138

6.5 微生物生长的控制139

6.5.1 物理方法140

6.5.2 化学因素对微生物的影响143

习题与思考146

第7章 微生物的遗传与变异147

7.1 微生物遗传变异的物质基础147

7.1.1 证明核酸是遗传物质的经典实验147

7.1.2 遗传物质在细胞中的存在方式149

7.1.3 细胞中DNA的复制152

7.2 微生物的变异154

7.2.1 微生物的变异与基因突变154

7.3 微生物的基因重组162

7.3.1 原核微生物的基因重组162

7.3.2 真核微生物的基因重组166

7.4 微生物育种168

7.4.1 诱变育种169

7.4.2 其他微生物育种方法170

习题与思考173

第8章 微生物生态174

8.1 微生物在环境中的分布174

8.1.1 土壤中的微生物174

8.1.2 水环境中的微生物176

8.1.3 空气中的微生物176

8.1.4 极端环境中的微生物177

8.2 微生物间的相互关系178

8.2.1 互生179

8.2.2 共生179

8.2.3 寄生180

8.2.3 拮抗180

8.3 微生物在物质循环中的作用180

8.3.1 微生物与碳素循环181

8.3.2 微生物与氮素循环182

8.3.3 微生物与硫元素循环183

8.3.4 微生物与磷元素循环183

习题与思考184

第二篇 微生物与环境污染治理185

第9章 微生物对污染物的降解与转化185

9.1 概述185

9.1.1 生物转化与微生物降解186

9.1.2 微生物降解污染物的一般途径187

9.2 微生物对有机污染物的降解与影响因素190

9.2.1 微生物对有机污染物的降解190

9.2.2 微生物降解有机污染物的影响因素198

9.2.3 常见有机污染物生物可降解性测定201

9.3 微生物对重金属的转化202

9.3.1 重金属的危害202

9.3.2 微生物对重金属的转化203

习题与思考207

第10章 污水处理的微生物学原理208

10.1 概述208

10.2 有机污水的好氧生物处理208

10.2.1 活性污泥法208

10.2.2 生物膜法218

10.2.3 其他生物处理方法225

10.3 有机污水的厌氧生物处理229

10.3.1 废水厌氧生物处理原理229

10.3.2 废水厌氧生物处理工艺236

习题与思考248

第11章 水体富营养化与氮磷的去除249

11.1 水体富营养化概述249

11.2 富营养化水体微生物的动态变化249

11.3 水体富营养化的危害与成因分析251

11.3.1 水体富营养化的危害251

11.3.2 水体富营养化的成因分析252

11.4 水体富营养化的监测指标与评价254

11.4.1 水体富营养化的监测指标254

11.4.2 水体富营养化的评价255

11.5 水体氮磷的去除257

11.5.1 生物脱氮257

11.5.2 生物除磷265

习题与思考273

第12章 环境污染的生物修复技术274

12.1 概述274

12.2 生物修复的原理275

12.2.1 在生物修复中应用的微生物275

12.2.2 影响生物修复的因素277

12.3 生物修复的类型与应用280

12.3.1 原位生物修复280

12.3.2 异位生物修复技术284

12.3.3 生物修复的应用实例287

习题与思考288

第13章 固体废物和废气的微生物处理289

13.1 固体废物的微生物处理289

13.1.1 固体废物的危害289

13.1.2 固体废物的微生物处理方法290

13.2 废气的生物处理293

13.2.1 废气生物处理原理293

13.2.2 废气生物处理微生物294

13.2.3 废气生物处理方法295

13.2.4 废气生物处理技术存在的问题及发展趋势298

习题与思考299

第三篇 微生物学技术在环境中的应用300

第14章 环境微生物检测300

14.1 环境微生物检测方法与控制300

14.1.1 空气中微生物的检测与控制300

14.1.2 水体中微生物的检测与控制301

14.1.3 污染物致突变检测306

14.2 PCR技术在环境检测中的应用309

14.2.1 基本原理309

14.2.2 操作程序311

14.2.3 PCR技术的发展312

14.2.4 PCR技术的应用312

14.3 微生物传感器在环境监测中的作用313

14.3.1 微生物传感器的结构与组成313

14.3.2 微生物传感器的类型313

14.3.3 微生物传感器在环境监测中的应用314

习题与思考316

第15章 微生物学新技术在环境治理中的应用317

15.1 环境处理中基因工程菌的构建与生物安全性317

15.1.1 用于环境保护的基因工程菌的构建317

15.1.2 基因工程菌存在的问题318

15.2 固定化技术319

15.2.1 固定化酶和固定化微生物319

15.2.2 固定化酶和固定化微生物在环境治理中的应用322

15.3 废物资源化技术323

15.3.1 可降解性材料的开发323

15.3.2 单细胞蛋白324

15.3.3 微生物絮凝剂和吸附剂326

习题与思考328

附录329

参考文献331