現(xiàn)代環(huán)境微生物學(xué)

第一篇環(huán)境微生物學(xué)基礎(chǔ)1 第一章緒論1 第一節(jié)微生物1 一、微生物在生物界的地位1 二、微生物在自然界中的作用1 三、微生物的特性2 第二節(jié)環(huán)境微生物學(xué)的內(nèi)容、發(fā)展及展望3 一、環(huán)境微生物學(xué)的內(nèi)容3 二、環(huán)境微生物學(xué)的發(fā)展4 三、21世紀(jì)環(huán)境微生物學(xué)展望5 四、環(huán)境微生物學(xué)課的任務(wù)6 思考題6 第二章微生物的類(lèi)群7 第一節(jié)原核微生物7 一、原核微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)7 二、細(xì)菌11 三、放線菌13 四、藍(lán)細(xì)菌15 第二節(jié)真菌17 一、真菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)17 二、霉菌18 三、酵母菌23 第三節(jié)藻類(lèi)25 一、藻類(lèi)的特征與分布25 二、環(huán)境中重要的藻類(lèi)27 第四節(jié)原生動(dòng)物29 一、原生動(dòng)物的形態(tài)29 二、原生動(dòng)物的結(jié)構(gòu)29 三、原生動(dòng)物的生態(tài)30 四、原生動(dòng)物的繁殖及孢囊的形成31 五、原生動(dòng)物的主要類(lèi)群31 六、原生動(dòng)物的代表33 第五節(jié)病毒35 一、病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)36 二、病毒的增殖37 三、病毒的培養(yǎng)37 第六節(jié)各類(lèi)微生物特性比較38 第七節(jié)微生物的分類(lèi)38 一、微生物的分類(lèi)階元（單位）和命名法39 二、原核生物的分類(lèi)39 三、真菌的分類(lèi)39 四、自然界常見(jiàn)的藻類(lèi)分類(lèi)39 五、原生動(dòng)物的類(lèi)群40 思考題41 第三章微生物的營(yíng)養(yǎng)及代謝42 第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)需求及營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型42 一、微生物的營(yíng)養(yǎng)需求42 二、微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型43 第二節(jié)微生物酶的合成及調(diào)節(jié)44 一、酶的合成44 二、酶的調(diào)節(jié)44 第三節(jié)微生物的代謝47 一、微生物的呼吸類(lèi)型48 二、微生物的產(chǎn)能方式49 三、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解51 四、細(xì)胞物質(zhì)的生物合成52 第四節(jié)微生物的生長(zhǎng)54 一、微生物生長(zhǎng)的測(cè)定方法54 二、微生物的群體生長(zhǎng)規(guī)律55 三、生長(zhǎng)期之間的過(guò)渡期56 思考題56 第四章微生物菌種的選育58 第一節(jié)微生物遺傳和變異58 一、遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)58 二、DNA的突變及修復(fù)58 三、基因重組59 第二節(jié)菌種選育60 一、菌種的分離與篩選60 二、誘變育種61 三、基因重組育種64 四、基因工程育種65 第三節(jié)菌種的保藏66 思考題68 第五章環(huán)境污染的微生物控制69 第一節(jié)概述69 一、生物控制術(shù)語(yǔ)69 二、微生物死亡的形式和死亡率70 三、影響抗微生物劑作用效果的條件70 四、殺滅和抑制微生物因子的作用方式71 第二節(jié)微生物的物理因素控制72 一、溫度72 二、干燥73 三、滲透壓74 四、輻射74 五、過(guò)濾75 第三節(jié)微生物的化學(xué)因素控制76 一、殺菌劑的選擇76 二、殺菌劑的使用77 三、協(xié)同消毒82 第四節(jié)消毒劑和防腐劑的評(píng)價(jià)82 思考題84第二篇微生物生態(tài)學(xué)85 第六章微生物生態(tài)學(xué)研究方法及意義85 第一節(jié)微生物生態(tài)學(xué)研究方法85 一、微生物生態(tài)學(xué)傳統(tǒng)研究方法85 二、微生物生態(tài)學(xué)分子生物學(xué)研究方法86 第二節(jié)研究微生物生態(tài)學(xué)的意義89 思考題90 第七章微生物與環(huán)境的相互關(guān)系91 第一節(jié)微生物生態(tài)系統(tǒng)及其特征91 一、微生物的生態(tài)系統(tǒng)91 二、微生物生態(tài)系統(tǒng)的特征92 第二節(jié)自然環(huán)境中微生物群落結(jié)構(gòu)及其 變化規(guī)律93 一、幾個(gè)基本概念93 二、土壤中的微生物群落結(jié)構(gòu)及其變化 規(guī)律93 三、水體中的微生物群落結(jié)構(gòu)及其變化 規(guī)律95 四、空氣中的微生物群落結(jié)構(gòu)及其變化 規(guī)律98 第三節(jié)極端自然環(huán)境中的微生物99 一、低溫環(huán)境中的微生物99 二、高溫環(huán)境中的微生物101 三、強(qiáng)酸環(huán)境中的微生物102 四、強(qiáng)堿環(huán)境中的微生物104 五、低營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中的微生物104 六、高壓環(huán)境中的微生物104 第四節(jié)微生物的細(xì)胞行為105 一、主動(dòng)運(yùn)動(dòng)105 二、微生物的向性生長(zhǎng)和趨性運(yùn)動(dòng)106 第五節(jié)微生物的群體增長(zhǎng)107 一、微生物的種群107 二、微生物的群體增長(zhǎng)107 第六節(jié)微生物群體的相互作用112 一、互養(yǎng)共棲(0，+)113 二、協(xié)同作用(+，+)113 三、互惠共生作用(+，+)113 四、拮抗(-，0)113 五、寄生(-，+)113 六、捕食與被捕食(+，-)114 七、競(jìng)爭(zhēng)(-，-)114 八、中立生活(0,0)114 第七節(jié)環(huán)境因子與生長(zhǎng)抑制114 一、理化因素的致死作用114 二、微生物間的致死作用115 三、致死作用與環(huán)境條件的關(guān)系115 四、理化因素對(duì)微生物的抑制作用115 第八節(jié)微生物群落的發(fā)展與演替116 一、微生物基因組與環(huán)境的關(guān)系117 二、微生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)117 三、微生物與環(huán)境相互作用的類(lèi)型119 四、微生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)方式119 五、微生物群落的演替120 六、成熟生態(tài)系統(tǒng)的特征121 思考題121 第八章微生物與自然界中的物質(zhì)循環(huán)122 第一節(jié)概述122 一、物質(zhì)循環(huán)的必要性122 二、物質(zhì)生物地球化學(xué)循環(huán)122 三、參與物質(zhì)生物地球化學(xué)循環(huán)的 元素122 四、物質(zhì)生物地球化學(xué)循環(huán)的復(fù)雜性122 第二節(jié)微生物與碳循環(huán)123 一、微生物在CO2還原固定中的作用123 二、有機(jī)物在食物鏈網(wǎng)中的傳遞124 三、微生物在碳循環(huán)中所起的特殊作用125 四、微生物在有機(jī)物礦化中的作用126 第三節(jié)微生物與氮循環(huán)131 一、微生物與N2的生物固定131 二、硝化作用132 三、反硝化作用134 四、氮化合物的微生物同化134 五、氨化作用135 六、厭氧氨氧化135 第四節(jié)微生物與硫的循環(huán)136 一、H2S的產(chǎn)生136 二、硫及還原性硫化合物的氧化137 三、硫酸鹽的微生物還原139 第五節(jié)微生物與磷的循環(huán)140 一、磷在自然界的循環(huán)140 二、磷的價(jià)態(tài)變化和生物同化141 三、磷污染與水體富營(yíng)養(yǎng)化141 第六節(jié)其他元素的微生物轉(zhuǎn)化141 一、汞的微生物轉(zhuǎn)化141 二、砷的微生物轉(zhuǎn)化142 三、碲的微生物轉(zhuǎn)化144 四、錫的微生物轉(zhuǎn)化144 第七節(jié)各種元素循環(huán)之間的相互關(guān)系144 思考題145第三篇環(huán)境微生物監(jiān)測(cè)146 第九章生態(tài)系統(tǒng)的微生物監(jiān)測(cè)146 第一節(jié)土壤生態(tài)系統(tǒng)微生物的監(jiān)測(cè)146 一、土壤環(huán)境樣品采集和處理146 二、土壤微生物的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)150 第二節(jié)水生態(tài)系統(tǒng)微生物的監(jiān)測(cè)152 一、水樣的采集與處理152 二、細(xì)菌總數(shù)的測(cè)定153 第三節(jié)空氣微生物的監(jiān)測(cè)154 一、空氣微生物的特點(diǎn)154 二、樣品的采集與監(jiān)測(cè)方法155 三、空氣微生物標(biāo)準(zhǔn)156 第四節(jié)微生物毒理學(xué)檢測(cè)方法157 一、原核微生物檢測(cè)方法157 二、真核微生物檢測(cè)方法159 三、活性污泥毒性檢測(cè)方法161 四、環(huán)境微生物毒理學(xué)檢測(cè)方法的評(píng)價(jià)162 思考題163 第十章微生物基因和功能基因組監(jiān)測(cè)164 第一節(jié)DNA損傷與修復(fù)的監(jiān)測(cè)164 一、微生物的基因和基因組164 二、從環(huán)境樣品中提取微生物群落的基因 及基因組164 三、基因擴(kuò)增技術(shù)164 四、限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性檢測(cè)168 五、隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性基因組檢測(cè)169 第二節(jié)基因監(jiān)測(cè)微生物群落結(jié)構(gòu)和功能169 一、FISH技術(shù)169 二、PCRDGGE技術(shù)174 三、PCRSSCP技術(shù)177 第三節(jié)微生物傳感器和生物芯片在環(huán)境 監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用179 一、微生物傳感器179 二、生物芯片181 思考題181第四篇環(huán)境污染微生物控制182 第十一章環(huán)境污染與自凈182 第一節(jié)污染物、污染源和危害182 第二節(jié)水體的富營(yíng)養(yǎng)化183 一、富營(yíng)養(yǎng)化水體的特征和危害183 二、水體富營(yíng)養(yǎng)化的評(píng)價(jià)183 三、湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的防治188 第三節(jié)污染物對(duì)微生物的影響189 第四節(jié)污染環(huán)境的微生物自凈190 一、環(huán)境微生物自凈的原理190 二、環(huán)境中微生物自凈的限制因素190 思考題191 第十二章污染環(huán)境微生物修復(fù)192 第一節(jié)概述192 一、污染環(huán)境微生物修復(fù)原理192 二、起作用的微生物192 三、影響微生物修復(fù)的理化因素192 第二節(jié)土壤污染微生物修復(fù)193 一、有毒有害有機(jī)物污染的微生物修復(fù)193 二、重金屬污染土壤的微生物修復(fù)194 第三節(jié)污染水體的微生物修復(fù)194 一、海洋污染微生物修復(fù)195 二、湖泊污染微生物修復(fù)195 三、河流污染微生物修復(fù)195 四、地下水體污染微生物修復(fù)195 思考題196 第十三章廢水生物處理197 第一節(jié)廢水的可生物處理性197 一、廢水的分類(lèi)197 二、廢水的可生物處理性評(píng)價(jià)197 三、廢水生物處理對(duì)水質(zhì)的要求199 四、廢水生物處理的流程和方法200 第二節(jié)廢水生物處理的原理201 一、廢水生物處理中的微生物201 二、生物污泥培養(yǎng)中產(chǎn)生的現(xiàn)象201 三、廢水凈化進(jìn)程與微生物群落狀態(tài)204 第三節(jié)廢水穩(wěn)定塘204 一、穩(wěn)定塘的類(lèi)型及特點(diǎn)204 二、穩(wěn)定塘的凈化機(jī)理205 三、穩(wěn)定塘的運(yùn)行管理206 第四節(jié)活性污泥法206 一、活性污泥206 二、活性污泥法的基本工藝過(guò)程207 三、活性污泥的培養(yǎng)馴化207 四、反應(yīng)器技術(shù)與其微生物學(xué)原理209 五、異常運(yùn)行條件下的生態(tài)特點(diǎn)213 第五節(jié)生物膜法214 一、生物膜法原理215 二、生物濾池法216 三、生物轉(zhuǎn)盤(pán)法218 四、生物接觸氧化法218 思考題220 第十四章固體廢物和廢氣生物處理221 第一節(jié)有機(jī)固體廢物的生物處理221 一、固體廢物的來(lái)源和危害221 二、固體廢物生物處理中的微生物221 三、固體廢物的生物處理221 四、堆肥過(guò)程的影響因素223 五、堆肥的腐熟度223 第二節(jié)廢氣的生物處理223 一、廢氣生物處理原理223 二、廢氣生物處理中的微生物224 三、廢氣生物處理法224 四、工業(yè)廢氣生物處理的發(fā)展225 思考題225第五篇資源環(huán)境微生物226 第十五章資源微生物226 第一節(jié)微生物脫硫226 一、脫硫微生物226 二、微生物脫硫機(jī)理226 三、影響微生物脫硫的環(huán)境因素227 第二節(jié)生物制漿228 一、生物制漿和漂白228 二、木質(zhì)素降解菌及降解酶系228 第三節(jié)微生物濕法冶金229 一、微生物濕法冶金的原理230 二、濕法冶金的微生物230 三、微生物濕法冶金的基本過(guò)程231 四、微生物濕法冶金的主要影響因素231 第四節(jié)微生物采油231 一、地上微生物采油232 二、地下微生物采油232 三、微生物采油的影響因素233 第五節(jié)微生物生產(chǎn)甲烷234 一、甲烷發(fā)酵234 二、產(chǎn)甲烷菌234 三、甲烷發(fā)酵工藝234 第六節(jié)微生物生產(chǎn)乙醇236 一、乙醇發(fā)酵微生物236 二、乙醇發(fā)酵工藝237 思考題239 第十六章環(huán)境友好微生物制劑240 第一節(jié)微生物絮凝劑240 一、微生物絮凝劑的微觀結(jié)構(gòu)240 二、微生物絮凝劑的分類(lèi)240 三、微生物絮凝劑的生物合成240 四、微生物絮凝劑產(chǎn)生菌241 五、微生物絮凝劑的生產(chǎn)241 第二節(jié)微生物肥料242 一、微生物肥料的分類(lèi)243 二、微生物肥料的生產(chǎn)243 第三節(jié)微生物農(nóng)藥244 一、病毒殺蟲(chóng)劑244 二、細(xì)菌殺蟲(chóng)劑245 三、真菌殺蟲(chóng)劑246 四、農(nóng)用抗生素247 五、生物除草劑248 第四節(jié)生物表面活性劑248 一、生物表面活性劑的種類(lèi)及其產(chǎn)生菌249 二、生物表面活性劑的生產(chǎn)與控制249 第五節(jié)可生物降解塑料250 一、聚β羥基烷酸的生物合成250 二、乳酸聚合物251 三、乳酸的生產(chǎn)252 四、聚乳酸的應(yīng)用及存在的問(wèn)題253 思考題254參考文獻(xiàn)255