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第一章 绪论1

第一节 生态系统的基本概念1

一、生物圈与生态系统1

二、能量流与食物链1

目录1

三、物质循环3

四、生态平衡3

第二节 微生物在生态系统中的重要地位4

一、微生物在能量流中的作用4

二、微生物在物质循环中的作用4

第三节 环境微生物学的定义、内容与任务5

第四节 环境微生物学的兴起与发展7

一、细菌8

（一）细菌的形态和大小8

第二章 环境中主要的微生物类群8

第一节 原核细胞型微生物8

（二）细菌细胞的构造9

（三）细菌的繁殖与菌落特征13

（四）环境中常见的真细菌代表14

二、放线菌16

（一）放线菌的形态16

（二）放线菌的繁殖与菌落特征16

（三）放线菌的代表属17

三、鞘细菌18

（一）蓝细菌19

五、光合型原核生物19

四、滑动细菌19

（二）光合细菌21

第二节 真核细胞型微生物22

一、真菌22

（一）霉菌22

（二）酵母菌24

（三）真菌常见代表属25

二、藻类28

（一）藻类的形态与构造29

（二）藻类的生理特征29

（三）藻类的常见代表29

（二）原生动物的营养与繁殖31

（一）原生动物的形态与构造31

三、原生动物31

（三）原生动物常见代表32

第三节 非细胞型微生物34

一、病毒的形态与大小34

二、病毒的化学组成与结构34

（一）核酸35

（二）蛋白质36

三、病毒的侵染与增殖37

第三章 微生物的生长代谢与遗传变异38

第一节 微生物的营养38

一、微生物的化学组成与营养物质38

（一）微生物的化学组成38

（二）微生物的营养物质38

（一）光能自养型39

二、微生物的营养类型39

（二）光能异养型40

（三）化能自养型40

（四）化能异养型41

三、营养物质的摄取42

第二节 微生物的代谢42

一、酶42

（一）酶的性质与作用特征42

（二）酶的种类43

二、微生物的呼吸作用44

（一）微生物的呼吸作用类型44

（二）微生物类群45

第三节 微生物的生长繁殖46

一、细菌的生长曲线46

（一）缓慢期46

（二）对数期47

（三）稳定期47

（四）衰亡期47

二、微生物生长的测定方法48

（一）细菌数目的测定48

（二）微生物生长量的测定48

第四节 微生物的生活条件49

一、温度49

四、光线50

五、超声波50

二、氢离子浓度50

三、氧化还原电位50

六、压力51

七、化学药剂51

第五节 微生物的遗传变异52

一、遗传变异的物质基础52

二、微生物的变异53

（一）非遗传型变异53

（二）遗传型变异53

1．基因突变53

2．基因重组53

一、微生物在土壤中的分布55

（一）土壤是微生物生活的良好环境55

第一节 微生物在环境中的分布55

第四章 微生物在环境中的分布及其相互关系55

（二）土壤中微生物的数量与分布56

二、微生物在水体中的分布57

（一）大气水58

（二）江河水58

（三）湖泊与池塘水58

（四）地下水58

（五）海水59

三、微生物在空气中的分布60

四、微生物在食品上的分布60

（一）粮食60

（二）肉类60

（三）鱼类61

（四）乳类61

二、共生关系62

一、互生关系62

第二节 微生物间的相互关系62

三、寄生关系63

四、拮抗关系64

第五章 微生物在自然界物质循环中的作用65

第一节 碳素循环66

一、微生物分解有机质的一般途径66

（一）复杂有机物质分解为简单有机物质66

（二）简单有机物质的有氧分解66

（三）简单有机物质的无氧分解67

二、微生物分解纤维素67

三、微生物分解淀粉69

四、微生物分解半纤维素69

（一）木素70

五、微生物分解脂类物质70

六、微生物分解木素及芳香族物质70

（二）芳香族化合物71

七、微生物分解烃类74

第二节 氮素循环75

一、微生物转化氮素物质的75

一般途径75

二、氨化作用76

（一）蛋白质的分解76

（二）核酸的分解77

（三）其他含氮有机物的分解78

三、硝化作用78

（二）硝化作用79

（一）亚硝化作用79

四、反硝化作用80

五、固氮作用82

第三节 矿物质循环84

一、微生物转化矿物质的一般途径84

二、硫的转化84

（一）有机物分解产生硫化氢84

（二）硫化作用85

（三）反硫化作用86

（三）磷酸盐还原87

（一）高铁化物的还原和溶解87

四、铁的转化87

（二）不溶性磷矿物的溶解87

（一）含磷有机物的分解87

三、磷的转化87

（二）亚铁化物的氧化和沉淀88

（三）含铁有机化合物的形成与分解88

第六章 微生物对污染物质的降解与转化89

第一节 概述89

一、微生物降解与转化物质的巨大潜力89

二、有机污染物的可生物降解性90

（一）可生物降解性90

（二）可生物降解性的测定90

三、影响微生物降解与转化的生态学因素93

（一）物质的化学结构93

（二）共代谢作用93

（四）微生物降解或转化污染物后生成的中间体或终产物94

（三）环境物理化学因素94

第二节 石油95

一、微生物对石油的降解能力95

二、石油降解的生化途径96

三、石油降解微生物96

（一）细菌96

（二）放线菌96

（三）霉菌96

（四）酵母96

（一）油的物理状态97

（二）温度97

（三）营养物质97

四、影响石油降解的生态因素97

（五）藻及蓝细菌97

（四）氧气98

（五）共代谢作用及抑减效应98

五、石油降解微生物的实际应用98

（一）石油探查98

（二）石油精炼脱蜡99

（三）石油微生物的菌体利用99

第三节 农药99

一、微生物对农药的降解能力99

二、微生物降解农药的途径102

（一）酶促的作用102

（二）非酶促的作用103

三、几种农药的生物降解103

（一）2,4-D103

（三）DDT105

（二）666105

（四）有机磷农药107

第四节 合成洗涤剂107

第五节 多氯联苯109

第六节 塑料110

第七节 其他有机污染物111

一、偶氮化合物111

二、氰和腈112

三、亚硝胺类112

四、黄曲霉毒素B1113

第八节 重金属114

一、汞114

（一）甲基化作用114

（二）还原作用115

二、砷116

（一）甲基化作用116

（二）参与As3+及As5+之间的转化116

三、硒117

（一）有机硒化物矿化为无机硒化物117

（二）硒化物甲基化生成二甲基硒化物117

（三）还原成元素硒118

（四）元素硒的氧化118

四、碲118

五、铅118

（五）铊119

（四）锑119

（三）铂119

（二）钚119

（一）镉119

七、其他重金属119

六、锡119

第七章 污水与废渣的生物处理法121

第一节 污水的生物处理121

一、概述121

（一）水体自净121

（二）污水处理概况与类型122

（三）污水生物处理的基本生化原理123

（四）需氧量123

二、活性污泥法124

（一）活性污泥的性质和生物相124

（二）活性污泥法的基本工艺流程及生物学过程126

（三）活性污泥膨胀127

（四）剩余污泥的处理128

（五）评价活性污泥的指标128

三、生物膜法129

（一）生物膜中的生物129

（二）生物膜的净化原理129

（三）生物滤池130

（四）生物转盘130

（五）流化床生物膜法131

四、氧化塘法132

（一）净化原理132

（二）氧化塘的类型133

（三）应用情况133

五、厌氧处理法134

（一）沼气发酵的生物化学135

（二）甲烷细菌136

（三）厌氧处理构筑物136

（四）厌氧处理法的基本要求137

六、土地处理法137

（一）净化原理138

（二）土壤灌溉法注意事项138

七、污水去除氮与磷的微生物学法138

（一）利用微生物反硝化作用脱氮138

（一）菌种139

1．污泥驯化139

八、污水处理中的菌种及其对水质要求139

（二）繁殖藻类以去除氮与磷139

2．筛选高效菌株140

（二）污水生物处理对水质的要求141

九、污水生物处理的发展趋向142

（一）不同生物处理工艺联用142

（二）扩大用于处理的菌种143

（三）诱变产生突变株146

（四）污水处理与综合利用相结合147

（五）生物工程新技术的研究与应用147

第二节 废渣的生物处理147

一、需氧性堆肥法（高温堆肥）148

（一）堆肥材料与堆制方法148

（二）堆肥的微生物学过程149

（三）沼气发酵法150

（二）密封发酵法150

二、厌氧发酵法150

（一）厌氧性堆肥150

三、有机肥料的卫生指标152

四、城市生活垃圾的生物处理法152

（一）我国城市生活垃圾特点152

（二）城市生活垃圾处理途径153

第八章 微生物对环境的污染与危害156

第一节 环境中的病原微生物156

一、空气的微生物污染156

（一）空气中的病原微生物及其传播156

（二）污水处理与污水灌溉引起的空气污染157

（三）空气微生物污染的防治措施158

（一）水中的病原微生物159

二、水体的微生物污染159

（二）医院污水的微生物污染160

（三）水中微生物污染的检测162

（四）饮水消毒问题163

三、土壤的微生物污染166

（一）土壤中的病原微生物及其传播166

（二）土壤生物性污染的预防167

第二节 水体富营养化168

一、富营养化的危害168

二、富营养化的形成及影响因素169

三、优势藻种与固氮作用170

四、光合作用与呼吸作用170

第三节 微生物代谢物与环境污染171

五、富营养化的监测与防治171

二、硝酸与亚硝酸172

三、氮氧化物172

一、氨172

四、硫化氢173

五、酸性矿水173

六、甲基汞174

七、羟胺176

八、亚硝胺类176

九、腐殖质177

十一、细菌毒素178

（一）肉毒中毒178

十、农药代谢的毒性产物178

（二）葡萄球菌肠毒素中毒179

（三）其他179

十二、放线菌毒素179

十三、真菌毒素180

（一）真菌毒素致病特点180

（二）真菌毒素的类群180

（三）产毒真菌概况180

（四）黄曲霉毒素181

（五）黄变米问题183

（六）赤霉病麦毒素183

（七）麦角毒素183

（二）蓝藻（蓝细菌）184

（三）金藻184

十四、藻类毒素184

（一）甲藻184

（四）其他藻类185

十五、气味代谢物185

（一）产生气味代谢物的微生物185

（二）气味代谢物的化学本质186

（三）影响气味生成的环境因素186

（四）气味物质的生物代谢187

（五）气味物的去除187

十六、材料的霉腐与损害187

（一）微生物引起材料破坏的作用与途径188

（二）破坏材料的微生物188

一、细菌总数191

二、粪便污染的指示菌191

第九章 环境监测中的微生物学方法191

第一节 水质的细菌学检验191

（一）指示菌的理想条件192

（二）较适宜的指示菌192

三、大肠菌群193

（一）大肠菌群的特征193

（二）大肠菌群的测定194

（三）大肠菌群数及卫生标准195

（四）水中大肠菌群数与病原微生物数间的比例关系195

四、粪链球菌196

五、产气荚膜梭菌196

第二节 水中病毒的检验197

七、金黄色葡萄球菌197

六、铜绿假单胞菌197

第三节 致突变物与致癌物的微生物检测方法199

一、沙门氏菌／哺乳动物微粒体试验199

（一）原理199

（二）测定方法201

（三）应用与效果202

（四）评价204

二、其他营养缺陷型菌株回变试验205

三、细菌的正向突变试验205

四、聚合酶缺陷型菌株试验205

五、重组缺陷型菌株试验206

六、噬菌体试验（溶原性细菌试验）206

（二）构巢曲霉的回复突变试验207

（一）粗糙脉孢菌的正向突变试验207

七、真核微生物的试验207

第四节 其他微生物检测法208

一、发光细菌208

二、藻类208

第十章 微生物与废物综合利用210

第一节 单细胞蛋白210

一、单细胞蛋白的经济生物学特性211

二、生产单细胞蛋白的微生物214

三、单细胞蛋白生产之一般工艺流程215

四、废物生产单细胞蛋白实例216

（一）亚硫酸纸浆废液217

（二）淀粉废液与废渣217

（五）味精废液219

（四）豆制品废液219

（三）酒精废液219

（六）热作加工业废液220

（七）纤维素220

（八）石油、天然气及甲醇223

（九）无机物224

1．培养藻类蛋白224

2．培养氢细菌蛋白226

五、单细胞蛋白的可接受性与安全性226

（一）核酸问题227

（二）奇数脂肪酸问题227

（三）残留烷烃物的问题227

（五）氢细菌蛋白228

第二节 细菌冶金228

（四）关于致癌问题228

一、细菌冶金的原理229

二、细菌冶金的微生物及培养条件229

三、细菌冶金的方法230

第三节 微生物与能源231

一、微生物产生甲烷231

二、微生物产生醇类232

三、微生物产生氢气232

第十一章 生物工程在治理污染中的应用234

第一节 生物工程234

一、生物工程的定义与内容234

（一）基因工程234

（二）细胞工程234

（三）酶工程234

二、生物工程的发展和前景235

（四）发酵工程235

一、固定化酶236

（一）固定化酶及其特点236

第二节 固定化酶和固定化细胞236

（二）酶的分离提纯237

（三）酶的固定化方法237

（四）固定化酶反应装置238

（五）固定化酶的应用239

二、固定化细胞239

（一）固定化细胞及其特点239

（二）细胞的固定化方法239

（三）固定化细胞的应用240

（一）降解性质粒241

（二）利用天然降解性质粒构建新功能菌株241

一、天然质粒转移的遗传工程241

第三节 遗传工程241

二、质粒分子育种243

三、基因工程244

（一）基因工程的主要操作步骤245

（二）基因工程的应用246

（三）基因工程的安全防护247

附录 环境中常见微生物的分类与检索249

一、细菌的分类与检索249

二、放线菌的分类与检索260

三、土壤中常见真菌的特征与检索261

四、酵母的分类与检索263

主要参考书目267