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第一章 概述1

第一节 环境生物技术基本概念1

一、生物技术和生物工程1

二、环境生物技术层次2

第二节 环境生物技术范围及特征3

第三节 环境生物技术的研究与应用3

一、防治污染基因工程3

二、防治污染细胞工程4

三、生物处理发酵工程5

四、生物净化酶学工程14

五、生化处理强化技术14

六、生物反应技术应用16

七、大气净化生物技术18

八、生物絮凝剂的开发23

九、生物净化与生态工程26

十、海洋开发生物技术30

第四节 环境生物技术发展趋势31

一、环境生物技术面临的重大任务31

二、我国的环境生物技术32

三、环境生物技术前景33

第二章 基因工程与污染防治34

第一节 基因工程分子生物学基础34

一、DNA一级结构和命名34

二、DNA二级结构37

三、DNA变性与复性39

四、遗传密码41

第二节 质粒与遗传工程45

一、基因工程载体45

二、质粒的发现46

三、质粒的类型46

四、载体质粒的条件47

五、质粒的复制48

六、质粒育种49

第三节 基因工程工具酶51

一、限制性核酸内切酶53

二、DNA聚合酶56

三、T4DNA多聚酶和DNA连接酶56

四、Taq DNA聚合酶57

五、逆转录酶57

六、末端脱氧核苷酰转移酶58

七、脱氧核糖核酸酶Ⅰ58

八、T4多核苷酸激酶58

九、碱性磷酸化酶58

第四节 分子克隆与基因工程59

一、提取DNA59

二、目的基因DNA与载体DNA的连接61

三、重组DNA转化原核细胞64

四、外源基因在原核细胞中的表达66

第五节 治理污染基因工程实例66

一、降解卤代芳烃基因工程菌67

二、除草剂降解与防治基因工程67

三、杀虫剂降解与防治基因工程68

四、分解尼龙寡聚物基因工程菌69

五、抗金属基因工程70

六、分解多糖基因工程菌71

第六节 小结71

第三章 原生质体融合工程菌与抗性植物73

第一节 概述73

一、发展简史73

二、原生质体基本概念与特点74

三、原生质体融合步骤与条件74

第二节 原生质体或细胞融合类型80

一、好氧菌原生质体融合89

二、厌氧菌原生质体融合84

三、植物原生质体融合86

四、电融合技术94

五、单亲株灭活法97

第三节 原生质体融合构建环境工程菌实例101

一、纤维素降解菌原生质体融合101

二、苯环化合物降解菌原生质体融合102

三、原生质体融合制备细菌杀虫剂102

第四节 小结106

第四章 生物治理酶学工程107

第一节 酶工程基本概念107

一、酶制剂生产和应用的现状107

二、新酶种和酶新用途的开发110

三、基因工程技术在酶制剂生产中的应用111

第二节 固定化酶和固定化细胞111

一、固定化酶111

二、固定化细胞114

三、固定化技术处理废水115

第三节 废水净化生物试剂添加技术136

一、概述136

二、LLMO生物活液144

三、投菌法净化印染废水148

第四节 活性污泥系统中的酶153

一、城市污水中的酶153

二、消化池污泥中的酶154

三、活性污泥中的酶及功用154

四、有毒物质对活性污泥酶活性的影响155

第五节 小结157

第五章 废物乙醇化发酵工程158

第一节 概述158

一、发酵基本概念与原理158

二、乙醇发酵微生物159

三、微生物菌株选育与构建164

四、乙醇发酵菌的代谢途径164

第二节 乙醇发酵反应器167

一、糖化罐167

二、乙醇发酵罐168

三、与乙醇发酵有关的新型生物反应器172

第三节 连续发酵工艺176

一、发酵动力学及模型176

二、连续发酵参数设计与流程179

三、发酵工程中生物传感器的应用183

第四节 可乙醇发酵废物类型及其发酵工艺185

一、乙醇发酵的废物类型185

二、废物乙醇发酵工艺流程188

三、乙醇蒸馏和糟液再处理196

四、生物处理发酵工程设计199

第五节 生物处理发酵工程应用实例199

一、亚硫酸纸浆废液乙醇发酵199

二、木材下脚料乙醇发酵203

第六节 小结206

第六章 环境DNA扩增技术（PCR）208

第一节 PCR技术基本原理208

一、加热变性209

二、退火209

三、延伸209

第二节 PCR技术操作210

一、建立反应体系210

二、变性反应210

三、循环反应210

四、产物的分离鉴定211

第三节 PCR参数设计211

一、引物211

二、变温循环参数212

三、Taq耐热性DNA多聚酶212

四、dNTP与其他反应条件214

第四节 PCR技术的发展216

一、反向PCR216

二、不对称PCR217

三、锚定PCR218

四、连接PCR218

五、RNA扩增219

六、PCR技术的自动化219

第五节 环境PCR技术应用例证221

一、环境样品DNA制备222

二、检测环境微生物和病原菌222

三、PCR用于环境微生物学的特点224

第六节 小结224

第七章 废物甲烷化与产氢工程226

第一节 概述226

一、能源基本概念226

二、能源消耗227

三、生物能源229

第二节 废物能源化229

一、废物能源化类型229

二、废物能源化发展趋势233

三、废物能源化生物技术的应用233

第三节 厌氧发酵与厌氧处理240

一、厌氧发酵基本原理240

二、厌氧发酵工艺及反应器类型244

三、厌氧工艺选择及控制258

四、高浓度有机废水厌氧处理的经济分析260

第四节 厌氧反应动力学模型264

一、模型设计原理264

二、研究实例266

三、模型结果分析269

第五节 小结270

第八章 废物资源化单细胞蛋白工程271

第一节 概述271

一、单细胞蛋白工程发展过程271

二、单细胞蛋白的营养价值273

三、单细胞蛋白工程的应用范围280

第二节 单细胞蛋白工艺过程283

一、SCP生产的一般工艺流程283

二、SCP工程发酵条件及控制285

三、SCP发酵反应器286

第三节 废物资源化SCP工程实例294

一、亚硫酸纸浆废液294

二、酒精生产和丙酮丁醇蒸馏废液295

三、淀粉废液与废渣298

四、味精生产废液299

五、豆制品废液及味精、豆腐和面包酵母混合液300

六、柠檬酸和金霉素废液301

七、热带作物加工废液301

八、合脂酸生产废水301

九、石油、天然气及甲醇302

十、纤维素废物生产SCP304

十一、利用藻类生产SCP307

第四节 小结308

第九章 废水好氧生物处理工程311

第一节 废水生物处理指标与应用311

一、有机污染物指标311

二、无机污染物指标321

三、废水的生物指标322

四、工业废水生物处理的可行性323

第二节 有机污染物去除生化反应动力学基础325

一、反应速度325

二、反应级数326

三、动力学方程应用329

第三节 活性污泥处理法345

一、活性污泥法的基本原理345

二、活性污泥法工艺类型349

三、氧传递与反应器结构354

四、活性污泥法设计实例359

第四节 生物膜处理法363

一、生物膜法原理364

二、生物膜反应器类型367

三、生物膜法处理工艺设计372

第五节 小结374

第十章 生物净化系统与生态工程376

第一节 污水土地处理系统376

一、概述376

二、污水土地处理系统的组成与类型376

三、污水土地处理系统的发展与现状378

四、土地处理系统经济效益379

五、土地处理系统废水参数与系统约束380

六、慢速渗滤污水土地处理系统实例386

七、快速渗滤污水土地处理系统实例390

第二节 废水处理稳定塘392

一、稳定塘概述592

二、稳定塘的分类与功能393

三、稳定塘的规划与设计398

四、综合生物塘401

第三节 水生植物塘404

一、以水生大型植物为基础的处理系统404

二、实现AMATS全年运转的途径405

三、AMATS的强化技术406

第四节 人工湿地处理系统407

一、人工湿地生态系统407

二、芦苇湿地处理系统实例408

第五节 生态工程412

一、生态工程类型412

二、持续农业与生态工程413

三、生态工程实例416

第六节 小结421