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绪论1

第一节 环境与环境工程面临的问题、可持续发展与微生物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8

四、微生物的特点9

思考题9

第一篇 微生物学基础13

第一章 非细胞结构的超微生物——病毒13

第一节 病毒的一般特征及其分类13

一、病毒的特点13

二、病毒的分类13

三、类病毒和朊病毒14

第二节 病毒的形态和结构14

一、病毒的形态和大小14

二、病毒的化学组成及结构15

第三节 病毒的繁殖17

一、病毒的繁殖过程17

二、噬菌体的溶原性19

第四节 病毒的测定与培养20

一、病毒的测定20

二、病毒的培养特征20

三、病毒的培养基21

四、病毒的培养21

第五节 病毒对物理、化学因素、抗生素的抵抗力及在污水处理过程中的去除效果23

一、病毒对物理因素的抵抗力23

二、病毒对化学因素的抵抗力25

三、病毒对抗生素的抵抗力26

四、病毒在环境中的存活和在污水处理过程中对病毒的去除效果26

第六节 病毒的危害、对策与应用27

一、病毒的危害与对策27

二、病毒的应用28

思考题29

第二章 原核微生物30

第一节 古菌域30

一、古菌的特点30

二、古菌的分类32

三、环境保护和环境工程领域研究古菌的意义38

第二节 细菌域39

一、细菌的个体形态与大小39

二、细菌的细胞结构41

三、细菌的培养特征49

四、细菌的物理化学特性52

五、细菌的物理化学性质与污（废）水生物处理的关系55

第三节 蓝细菌56

一、蓝细菌的形态大小56

二、蓝细菌的细胞结构及其功能57

三、蓝细菌的繁殖57

四、蓝细菌的生境58

五、蓝细菌的代谢58

六、蓝细菌的分类58

七、蓝细菌与人类及环境的关系60

第四节 放线菌61

一、放线菌的形态、大小和结构61

二、放线菌的菌落形态64

三、放线菌的繁殖64

四、放线菌的分类65

第五节 其他原核微生物66

一、立克次氏体66

二、支原体67

三、衣原体68

四、螺旋体68

思考题69

第三章 真核微生物70

第一节 原生动物70

一、原生动物的一般特征70

二、原生动物的分类及各纲简介71

三、原生动物的胞囊78

第二节 微型后生动物78

一、轮虫79

二、线虫80

三、寡毛类动物81

四、浮游甲壳动物82

五、苔藓虫、拟水螅82

第三节 藻类84

一、藻类的一般特征84

二、藻类的分类及各门特征简介84

三、藻类的分布及用途90

第四节 真菌91

一、酵母菌91

二、霉菌93

三、伞菌98

思考题99

第四章 微生物的生理100

第一节 微生物的酶100

一、酶的组成100

二、酶蛋白的结构104

三、酶的活性中心105

四、酶的分类与命名107

五、酶的催化特性110

六、影响酶促反应速率（或酶活力）的因素113

第二节 微生物的营养119

一、微生物细胞的化学组成119

二、微生物的营养物及营养类型120

三、碳氮磷比126

四、微生物的培养基127

五、营养物进入微生物细胞的方式130

第三节 微生物的能量代谢135

一、微生物的生物氧化和产能135

二、生物氧化类型与产能代谢137

三、3种生物氧化类型比较（以葡萄糖为例）147

四、其他代谢途径149

五、微生物发光机制与其应用150

第四节 微生物的合成代谢151

一、产甲烷菌的合成代谢151

二、化能自养型微生物的合成代谢153

三、光合作用154

四、异养微生物的合成代谢160

思考题161

第五章 微生物的生长繁殖与生存因子163

第一节 微生物的生长繁殖163

一、生物的生长繁殖的概念163

二、研究微生物生长的方法164

三、细菌生长曲线在污（废）水生物处理中的应用170

四、微生物生长量的测定方法172

第二节 微生物的生存因子174

一、温度174

二、pH176

三、氧化还原电位178

四、溶解氧179

五、太阳辐射183

六、活度与渗透压183

七、表面张力185

第三节 其他不利环境因子对微生物的影响186

一、紫外辐射和电离辐射对微生物的影响186

二、超声波对微生物的影响188

三、重金属对微生物的毒害189

四、极端温度对微生物的影响189

五、极端pH对微生物的影响191

六、干燥对微生物的影响191

七、一些有机物对微生物的影响192

八、抗生素对微生物的影响194

第四节 微生物与微生物之间的关系195

一、竞争关系195

二、原始合作关系196

三、共生关系196

四、偏害关系197

五、捕食关系197

六、寄生关系197

第五节 菌种的退化、复壮与保藏198

一、菌种的退化和复壮198

二、菌种的保藏199

思考题200

第六章 微生物的遗传和变异202

第一节 微生物遗传203

一、遗传和变异的物质基础——DNA203

二、DNA的结构与复制204

三、DNA的变性和复性209

四、RNA210

五、遗传密码212

六、微生物生长与蛋白质合成213

七、微生物的细胞分裂218

第二节 微生物的变异218

一、变异的实质——基因突变218

二、突变的类型219

第三节 基因重组223

一、杂交223

二、转化223

三、转导223

第四节 突变体的检测与筛选224

一、突变体的检测224

二、突变体的筛选225

第五节 分子遗传学新技术在环境工程与环境保护中的应用226

一、遗传工程在环境保护中的应用226

二、基因工程技术在环境保护中的应用228

三、PCR技术在环境工程中的应用230

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234

思考题235

第二篇 微生物生态与环境生态工程中的微生物作用239

第七章 微生物的生态239

第一节 生态系统239

一、生态系统和生物圈239

二、生态平衡241

三、生态系统的分类242

第二节 土壤微生物生态242

一、土壤的生态条件242

二、微生物在土壤中的种类、数量与分布243

三、土壤自净和污染土壤的微生物生态244

四、土壤污染与土壤生物修复245

第三节 空气微生物生态249

一、空气的生态条件249

二、空气微生物的种类、数量和分布249

三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术250

四、空气微生物检测252

五、军团菌病254

第四节 水体微生物生态255

一、水体中微生物的来源255

二、水体的微生物群落256

三、水体自净和污染水体的微生物生态258

四、水体富营养化264

思考题266

第八章 微生物在环境物质循环中的作用267

第一节 氧循环267

第二节 碳循环268

一、纤维素的转化270

二、半纤维素的转化271

三、果胶质的转化272

四、淀粉的转化272

五、脂肪的转化274

六、木质素的转化275

七、烃类物质的转化276

第三节 氮循环278

一、蛋白质水解与氨基酸转化279

二、尿素的氨化280

三、硝化作用281

四、反硝化作用281

五、固氮作用282

六、其他含氮物质的转化284

第四节 硫循环285

一、含硫有机物的转化286

二、无机硫的转化286

第五节 磷循环289

一、含磷有机物的转化290

二、无机磷化合物的转化290

第六节 铁循环291

第七节 锰循环293

第八节 汞循环294

思考题296

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297

第一节 污（废）水生物处理中的生态系统297

一、好氧活性污泥法297

二、好氧生物膜法306

第二节 活性污泥丝状膨胀的成因及控制对策308

一、活性污泥丝状膨胀的成因309

二、控制活性污泥丝状膨胀的对策314

第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物群落315

一、厌氧消化——甲烷发酵315

二、光合细菌处理高浓度有机废水320

三、含硫酸盐废水的厌氧微生物处理321

思考题322

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323

第一节 污（废）水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理323

一、污（废）水脱氮、除磷的目的和意义323

二、天然水体中氮、磷的来源323

三、微生物脱氮原理、脱氮微生物及脱氮工艺324

四、微生物除磷原理、除磷微生物及其工艺331

第二节 微污染水源水预处理中的微生物学原理337

一、微污染水源水预处理的目的和意义337

二、水源水污染源和污染物337

三、微污染水源水微生物预处理及微生物群落337

第三节 人工湿地中微生物与水生植物净化污（废）水的作用339

一、人工湿地生态系统339

二、人工湿地净化污（废）水的基本原理339

三、人工湿地各组成的功能340

四、人工湿地生态系统处理污（废）水的效果342

第四节 饮用水的消毒与其微生物学效应343

一、水消毒的重要性343

二、水的消毒方法343

思考题346

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347

第一节 有机固体废物的微生物处理及其微生物群落347

一、堆肥法348

二、垃圾和脱水污泥卫生填埋及其渗滤液处置353

第二节 废气的生物处理354

一、废气的处理方法354

二、几种典型废气的微生物处理方法355

思考题359

第十二章 微生物学新技术在环境工程中的应用360

第一节 固定化酶和固定化细胞在环境工程中的应用360

一、酶制剂剂型360

二、酶的提取361

三、酶的纯化步骤362

四、固定化酶和固定化微生物的固定化方法364

五、固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用及前景365

第二节 微生物细胞外多聚物的开发与应用367

一、生物表面活性剂和生物乳化剂的开发与应用368

二、微生物自身絮凝和沉淀作用369

三、微生物絮凝剂和沉淀剂的开发与应用369

四、微生物絮凝剂和沉淀剂的作用原理370

第三节 优势菌种与微生物制剂的开发与应用370

一、优势菌种371

二、优势菌种的筛选步骤与菌剂制备371

三、微生物制剂的应用371

四、微生物制剂的用法372

第四节 微生物能源的开发与应用372

一、微生物能源的种类372

二、产生氢气的微生物372

三、微生物产氢燃料电池375

思考题375

第三篇 环境工程微生物学实验379

第十三章 环境工程微生物学实验379

实验注意事项379

实验一 光学显微镜的操作及细菌、放线菌和蓝细菌个体形态的观察380

实验二 酵母菌、霉菌、藻类、原生动物及微型后生动物的个体形态观察384

实验三 微生物细胞的计数和测量385

实验四 细菌的简单染色和革兰氏染色388

实验五 细菌淀粉酶和过氧化氢酶的定性测定392

实验六 培养基的配制和灭菌394

实验七 细菌的纯种分离、培养和接种技术400

实验八 纯培养菌种的菌体、菌落形态的观察406

实验九 应用API20E细菌鉴定系统鉴定肠杆菌科和其他革兰氏阴性杆菌408

实验十 总大肠菌群的检验414

实验十一 细菌菌落总数的测定421

实验十二 粪大肠杆菌的测定424

实验十三 噬菌体的分离与纯化426

实验十四 噬菌体效价的测定428

实验十五 空气中微生物的测定431

实验十六 富营养化湖泊中藻量的测定（叶绿素a法）434

附录437

附录一 教学用染色液的配制437

附录二 几种常用染色方法441

附录三 教学用培养基442

附录四 关于加压蒸汽灭菌法的注意事项446

附录五 显微镜的保养448

附录六 大肠菌群检验表（MPN法）449

主要参考书目452