本書(shū)分為四篇,分別從環(huán)境微生物學(xué)基礎(chǔ)、微生物生態(tài)學(xué)、環(huán)境污染微生物控制以及資源環(huán)境微生物四大方面,詳細(xì)介紹了微生物的類(lèi)群和結(jié)構(gòu),微生物在自然界中的分布,以及它們的營(yíng)養(yǎng)、代謝、遺傳和變異;探討了微生物與環(huán)境的相互作用及其在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用;闡述了微生物在自然環(huán)境自?xún)簟⑽廴经h(huán)境修復(fù)中的作用及其原理;并介紹了“三廢”處理和廢物資源化的原理及應(yīng)用技術(shù)等內(nèi)容。
本書(shū)在總體內(nèi)容上注重基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論和基本規(guī)律的闡述,精選了具體的內(nèi)容與實(shí)例,反映了該學(xué)科的當(dāng)代成就與發(fā)展趨勢(shì),力求結(jié)合我國(guó)國(guó)情,展現(xiàn)我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的成果,同時(shí)兼具實(shí)用性。本書(shū)內(nèi)容充實(shí)、圖文并茂,具有較高的學(xué)術(shù)和實(shí)用價(jià)值,適合作為環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、生物工程專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生的教材,也可作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)研究生的教學(xué)參考書(shū),亦是相關(guān)科研人員和工程技術(shù)人員的參考讀物。
緒論1
第一節(jié)環(huán)境與微生物1
一、環(huán)境和環(huán)境問(wèn)題1
二、微生物的特性及其在自然界的作用2
三、環(huán)境與微生物的相互關(guān)系4
第二節(jié)環(huán)境微生物學(xué)的形成和發(fā)展5
一、環(huán)境微生物學(xué)的研究對(duì)象5
二、環(huán)境微生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容5
三、環(huán)境微生物學(xué)的發(fā)展歷程7
四、環(huán)境微生物學(xué)的未來(lái)展望8
思考題9
第一篇環(huán)境微生物學(xué)基礎(chǔ)
第一章微生物的類(lèi)群11
第一節(jié)原核微生物11
一、原核微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)11
二、細(xì)菌16
三、放線(xiàn)菌19
四、藍(lán)細(xì)菌21
第二節(jié)真核微生物23
一、真菌23
二、藻類(lèi)33
三、原生動(dòng)物37
第三節(jié)非細(xì)胞型微生物——病毒45
一、病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)46
二、病毒的增殖47
三、病毒的培養(yǎng)48
第四節(jié)各類(lèi)微生物特性比較49
第五節(jié)微生物的分類(lèi)49
一、微生物的分類(lèi)階元(單位)和命名法49
二、原核微生物的分類(lèi)50
三、真核微生物的分類(lèi)51
思考題53
第二章微生物的營(yíng)養(yǎng)及代謝54
第一節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)需求及營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型54
一、微生物的營(yíng)養(yǎng)需求54
二、微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型55
第二節(jié)微生物酶的合成及調(diào)節(jié)56
一、酶的合成56
二、酶的調(diào)節(jié)56
第三節(jié)微生物的代謝60
一、微生物的呼吸類(lèi)型61
二、微生物產(chǎn)能方式62
三、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分解64
四、細(xì)胞物質(zhì)的生物合成66
第四節(jié)微生物的生長(zhǎng)68
一、微生物生長(zhǎng)測(cè)定方法68
二、微生物的群體生長(zhǎng)規(guī)律70
三、生長(zhǎng)期之間的過(guò)渡期71
思考題71
第三章微生物菌種的選育73
第一節(jié)微生物遺傳和變異73
一、遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)73
二、DNA的突變及修復(fù)73
三、基因重組75
第二節(jié)菌種選育76
一、菌種的分離與篩選76
二、誘變育種78
三、基因重組育種81
四、基因工程育種82
第三節(jié)菌種的保藏83
思考題84
第四章污染微生物控制85
第一節(jié)概述85
一、生物控制術(shù)語(yǔ)85
二、微生物死亡的形式和死亡率86
三、影響抗微生物劑作用效果的條件87
四、殺滅和抑制微生物因子的作用方式88
第二節(jié)微生物的物理因素控制89
一、溫度89
二、干燥91
三、滲透壓91
四、輻射91
五、過(guò)濾92
第三節(jié)微生物的化學(xué)因素控制94
一、殺菌劑的選擇94
二、殺菌劑的使用95
三、協(xié)同消毒101
第四節(jié)消毒劑和防腐劑的評(píng)價(jià)102
思考題103
第二篇微生物生態(tài)學(xué)
第五章微生物生態(tài)學(xué)研究方法及意義105
第一節(jié)微生物生態(tài)學(xué)研究方法105
一、微生物生態(tài)學(xué)傳統(tǒng)的研究方法105
二、微生物生態(tài)學(xué)分子生物學(xué)研究方法106
第二節(jié)研究微生物生態(tài)學(xué)的意義109
思考題110
第六章微生物與環(huán)境的相互關(guān)系111
第一節(jié)微生物生態(tài)系統(tǒng)及其特征111
一、微生物生態(tài)系統(tǒng)111
二、微生物生態(tài)系統(tǒng)的特征112
第二節(jié)自然環(huán)境中的微生物群落113
一、土壤中的微生物群落113
二、水體中的微生物群落116
三、空氣中的微生物群落119
第三節(jié)極端自然環(huán)境中的微生物120
一、高溫環(huán)境中的微生物120
二、低溫環(huán)境中的微生物121
三、高鹽極端環(huán)境中的微生物122
四、極端酸堿度環(huán)境中的微生物122
五、高壓環(huán)境中的微生物123
六、其他極端環(huán)境123
第四節(jié)微生物的細(xì)胞行為123
一、主動(dòng)運(yùn)動(dòng)124
二、微生物的向性生長(zhǎng)和趨性運(yùn)動(dòng)125
第五節(jié)微生物的群體增長(zhǎng)126
一、微生物的種群126
二、微生物群體增長(zhǎng)的類(lèi)型與特點(diǎn)126
第六節(jié)微生物群體的相互作用133
一、互養(yǎng)共棲(0,+)133
二、協(xié)同作用(+,+)133
三、互惠共生作用(+,+)134
四、拮抗(-,0)134
五、寄生(-,+)134
六、捕食與被捕食(+,-)134
七、競(jìng)爭(zhēng)(-,-)134
八、中立生活(0,0)135
第七節(jié)環(huán)境因子與生長(zhǎng)抑制135
一、理化因素的致死作用135
二、微生物間的致死作用136
三、致死作用與環(huán)境條件的關(guān)系136
四、理化因素對(duì)微生物的抑制作用137
第八節(jié)微生物群落的發(fā)展與演替138
一、微生物基因組與環(huán)境的關(guān)系138
二、微生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)139
三、微生物與環(huán)境相互作用的類(lèi)型140
四、微生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)方式141
五、微生物群落的演替142
六、一個(gè)成熟生態(tài)系統(tǒng)的特征143
思考題143
第七章生態(tài)系統(tǒng)的微生物監(jiān)測(cè)145
思考題145
第八章微生物與自然界中的物質(zhì)循環(huán)146
第一節(jié)概述146
一、物質(zhì)循環(huán)的必要性146
二、物質(zhì)生物地球化學(xué)循環(huán)146
三、參與物質(zhì)生物地球化學(xué)循環(huán)的元素146
四、物質(zhì)生物地球化學(xué)循環(huán)的復(fù)雜性147
第二節(jié)微生物與碳循環(huán)147
一、微生物在二氧化碳還原固定中的作用148
二、有機(jī)物在食物鏈網(wǎng)中的傳遞149
三、微生物在有機(jī)物礦化中的作用149
第三節(jié)微生物與氮循環(huán)155
一、微生物與N2的生物固定156
二、硝化作用157
三、反硝化作用159
四、氮化合物的微生物同化159
五、氨化作用160
六、厭氧氨氧化160
第四節(jié)微生物與硫的循環(huán)161
一、硫化氫的產(chǎn)生162
二、硫及還原性硫化合物的氧化163
三、硫酸鹽的微生物還原166
四、硫循環(huán)的環(huán)境意義166
第五節(jié)微生物與磷的循環(huán)167
一、磷在自然界的循環(huán)167
二、磷的價(jià)態(tài)變化167
三、磷的生物同化167
四、磷污染與水體富營(yíng)養(yǎng)化168
第六節(jié)其他元素的微生物轉(zhuǎn)化168
一、汞的微生物轉(zhuǎn)化168
二、砷的微生物轉(zhuǎn)化169
三、碲的微生物轉(zhuǎn)化171
四、錫的微生物轉(zhuǎn)化171
思考題172
第三篇環(huán)境污染微生物控制
第九章環(huán)境污染與自?xún)?74
第一節(jié)污染物、污染源和危害174
第二節(jié)水體的富營(yíng)養(yǎng)化176
一、富營(yíng)養(yǎng)化水體的特征和危害176
二、水體富營(yíng)養(yǎng)化的評(píng)價(jià)176
三、湖泊富營(yíng)養(yǎng)化的防治182
第三節(jié)污染物對(duì)微生物的影響183
一、促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)繁殖183
二、改變環(huán)境的理化條件限制微生物生長(zhǎng)183
三、有毒污染物對(duì)微生物的影響184
第四節(jié)污染環(huán)境的微生物自?xún)?84
一、環(huán)境微生物自?xún)舻脑?84
二、環(huán)境中微生物自?xún)舻南拗埔蛩?85
思考題186
第十章污染環(huán)境微生物修復(fù)188
第一節(jié)概述188
一、污染環(huán)境微生物修復(fù)原理188
二、起作用的微生物188
三、影響微生物修復(fù)的理化因素189
第二節(jié)土壤污染微生物修復(fù)189
一、有毒有害有機(jī)物污染的微生物修復(fù)190
二、重金屬污染土壤的微生物修復(fù)191
第三節(jié)污染水體的微生物修復(fù)191
一、海洋有機(jī)污染修復(fù)192
二、湖泊污染微生物修復(fù)192
三、污染河流微生物修復(fù)192
四、地下水體微生物修復(fù)193
思考題193
第十一章廢水生物處理194
第一節(jié)廢水的可生物處理性194
一、廢水的分類(lèi)194
二、廢水可生物處理性評(píng)價(jià)194
三、廢水生物處理對(duì)水質(zhì)的要求197
四、廢水生物處理的流程和方法198
第二節(jié)廢水生物處理的原理199
一、廢水生物處理中的微生物199
二、生物污泥培養(yǎng)中產(chǎn)生的現(xiàn)象200
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207
一、活性污泥207
二、活性污泥法的基本工藝過(guò)程208
三、活性污泥的培養(yǎng)馴化208
四、反應(yīng)器技術(shù)與其微生物學(xué)原理210
五、異常運(yùn)行條件下的生態(tài)特點(diǎn)217
第五節(jié)生物膜法218
一、生物膜法原理219
二、生物濾池法220
三、生物轉(zhuǎn)盤(pán)法222
四、生物接觸氧化法223
思考題224
第十二章固體廢物和廢氣生物處理226
第一節(jié)有機(jī)固體廢物的生物處理226
一、固體廢物的來(lái)源及危害226
二、固體廢物生物處理中的微生物226
三、固體廢物的生物處理227
四、堆肥過(guò)程的影響因素228
五、堆肥的腐熟度229
第二節(jié)廢氣的生物處理229
一、廢氣生物處理原理230
二、廢氣生物處理中的微生物231
三、廢氣生物處理法231
四、工業(yè)廢氣生物處理的發(fā)展232
思考題233
第四篇資源環(huán)境微生物
第十三章資源微生物235
第一節(jié)微生物資源概論235
一、微生物資源及其應(yīng)用235
二、微生物用于生產(chǎn)實(shí)踐的優(yōu)勢(shì)236
第二節(jié)微生物脫硫237
一、脫硫微生物237
二、微生物脫硫機(jī)理238
三、影響微生物脫硫的環(huán)境因素239
四、微生物脫硫的其他應(yīng)用240
第三節(jié)生物制漿240
一、生物制漿工藝與生物漂白240
二、木質(zhì)素降解菌及降解酶系241
第四節(jié)微生物濕法冶金243
一、濕法冶金的微生物學(xué)原理243
二、濕法冶金的微生物244
三、微生物冶金的基本過(guò)程244
四、微生物濕法冶金的主要影響因素246
第五節(jié)微生物采油246
一、地上微生物采油247
二、地下微生物采油248
三、微生物采油的影響因素249
第六節(jié)微生物生產(chǎn)甲烷249
一、甲烷發(fā)酵250
二、產(chǎn)甲烷的細(xì)菌250
三、產(chǎn)甲烷機(jī)理250
四、甲烷發(fā)酵工藝251
五、產(chǎn)甲烷菌的特點(diǎn)251
第七節(jié)微生物生產(chǎn)乙醇251
一、乙醇發(fā)酵微生物252
二、乙醇發(fā)酵工藝253
第八節(jié)微生物產(chǎn)氫255
一、產(chǎn)氫微生物255
二、產(chǎn)氫機(jī)理255
第九節(jié)微生物燃料電池255
一、微生物燃料電池的概念256
二、微生物燃料電池的工作原理256
三、微生物燃料電池的組成257
四、微生物燃料電池的特點(diǎn)258
思考題258
第十四章環(huán)境友好微生物制劑259
第一節(jié)微生物絮凝劑259
一、微生物絮凝劑的微觀結(jié)構(gòu)259
二、微生物絮凝劑的分類(lèi)259
三、微生物絮凝劑的生物合成260
四、微生物絮凝劑產(chǎn)生菌260
五、微生物絮凝劑的生產(chǎn)261
第二節(jié)微生物肥料262
一、微生物肥料的分類(lèi)263
二、微生物肥料的生產(chǎn)263
第三節(jié)微生物農(nóng)藥264
一、病毒殺蟲(chóng)劑264
二、細(xì)菌殺蟲(chóng)劑265
三、真菌殺蟲(chóng)劑267
四、農(nóng)用抗生素268
五、生物除草劑268
第四節(jié)生物表面活性劑269
一、生物表面活性劑產(chǎn)生菌270
二、生物表面活性劑的生產(chǎn)與控制270
第五節(jié)可生物降解塑料271
一、聚β-羥基烷酸的生物合成271
二、乳酸聚合物273
第六節(jié)醫(yī)藥微生物資源與微生物制藥277
一、抗生素277
二、疫苗277
三、醫(yī)用酶制劑278
四、基因工程藥物278
五、甾體激素278
六、發(fā)酵中藥279
第七節(jié)食品微生物資源279
一、發(fā)酵食品279
二、食用菌281
思考題281
參考文獻(xiàn)282