《環(huán)境工程微生物學(xué)》

課程負(fù)責(zé)人：林海

授課教師：董穎博、李冰、賀銀海

第1章緒論1

11微生物的概念1

12微生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容1

13環(huán)境工程微生物學(xué)的概念1

14環(huán)境工程微生物學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)1

15環(huán)境工程微生物學(xué)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀2

151廢水生物處理研究進(jìn)展2

152廢氣的生物治理研究進(jìn)展2

153固體廢物的生物治理研究進(jìn)展3

16環(huán)境工程微生物學(xué)所涉及的學(xué)科5

思考題5

第2章原核微生物6

21細(xì)菌6

211細(xì)菌細(xì)胞的大小6

212細(xì)菌細(xì)胞的形態(tài)6

213細(xì)菌的細(xì)胞構(gòu)造10

214細(xì)菌的繁殖方式20

215細(xì)菌的群體特征20

22放線菌（Actinomycetes）22

221放線菌的形態(tài)與結(jié)構(gòu)22

222放線菌的繁殖方式23

223放線菌的培養(yǎng)特征25

23藍(lán)細(xì)菌（Cyanobacteria）26

231藍(lán)細(xì)菌的大小及形態(tài)27

232藍(lán)細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)27

233藍(lán)細(xì)菌的存在方式28

234藍(lán)細(xì)菌的繁殖28

24古細(xì)菌29

241古細(xì)菌的主要類型29

242古細(xì)菌的特征29

243古細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)30

25鞘細(xì)菌30

251絲狀鐵細(xì)菌31

252絲狀硫細(xì)菌32

思考題32

第3章真核微生物33

31真菌34

311酵母菌（Yeasts）34

312霉菌（Mould，Mold）38

32微型藻類44

321微型藻類的一般特征44

322環(huán)境工程中主要的微型藻45

323原生動(dòng)物47

324微型后生動(dòng)物51

思考題53

43噬菌體(phage)62

431烈性噬菌體63

432溫和噬菌體66

44環(huán)境因素對(duì)病毒存活的影響67

441物理因素67

442化學(xué)因素67

443抗生素和抗病毒藥物68

45污水處理過程中病毒的去除68

思考題68第5章微生物的營(yíng)養(yǎng)69

51微生物的營(yíng)養(yǎng)及類型69

511微生物細(xì)胞的化學(xué)組成69

512營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及其生理功能69

513微生物的營(yíng)養(yǎng)類型72

52培養(yǎng)基74

521培養(yǎng)基的概念74

522配制培養(yǎng)基的原則74

523培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用77

53營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收81

531單純擴(kuò)散（diffusion）81

532促進(jìn)擴(kuò)散（facilitated diffusion）81

533主動(dòng)運(yùn)輸（active transport）82

思考題84

第6章微生物的代謝85

61代謝概述85

62微生物的酶及酶促反應(yīng)86

621酶的組成86

622酶的結(jié)構(gòu)與功能86

623酶促反應(yīng)的特點(diǎn)91

624酶的種類91

625酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)92

63微生物的分解代謝98

631生物氧化概述98

632異養(yǎng)微生物的生物氧化99

633微生物的呼吸類型105

634脂肪的分解代謝107

635蛋白質(zhì)的分解109

636自養(yǎng)微生物的生物氧化110

64微生物的合成代謝113

641自養(yǎng)微生物的生物合成113

642異養(yǎng)微生物的生物合成115

65微生物的代謝調(diào)控115

651酶活性的調(diào)節(jié)——控制反應(yīng)速率115

652酶合成的調(diào)節(jié)——控制反應(yīng)方向116

思考題116

第7章微生物的生長(zhǎng)繁殖及其控制118

71細(xì)菌的群體生長(zhǎng)118

711細(xì)菌的群體生長(zhǎng)規(guī)律——生長(zhǎng)曲線118

712微生物生長(zhǎng)曲線在廢水生物處理中的指導(dǎo)作用119

713不同廢水生物處理法生長(zhǎng)曲線的特點(diǎn)及意義120

72基質(zhì)濃度與微生物比生長(zhǎng)速率的關(guān)系120

73研究微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)方法121

731微生物的分批培養(yǎng)（bath cultureof microorganisms）121

732微生物的連續(xù)培養(yǎng)（continuousculture of microorganisms）121

74微生物純培養(yǎng)物的分離及生長(zhǎng)的測(cè)定121

741純培養(yǎng)物的分離122

742微生物生長(zhǎng)的測(cè)定122

75環(huán)境因素對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響123

751溫度123

752pH值125

753氧化還原電位（Eh）126

754溶解氧（DO）126

755重金屬及其化合物127

76微生物生長(zhǎng)的控制127

761物理方法的控制127

762化學(xué)方法的控制130

思考題133

第8章微生物遺傳與變異134

81遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)134

811遺傳變異的基礎(chǔ)134

812DNA的結(jié)構(gòu)與復(fù)制135

813DNA的變性、復(fù)性與雜交136

814轉(zhuǎn)錄137

815翻譯138

82質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及類型140

821質(zhì)粒的分子結(jié)構(gòu)140

822質(zhì)粒的主要類型140

83DNA的突變和誘變育種142

831DNA的突變142

832誘變與育種143

84基因重組145

841基因工程工具酶146

842基因工程載體147

843目的基因的獲得148

844DNA分子的體外連接149

845重組DNA導(dǎo)入宿主菌149

846重組體的篩選149

847基因工程在環(huán)境工程中的應(yīng)用150

85微生物細(xì)胞融合育種151

851細(xì)胞融合151

852微生物原生質(zhì)體及其制備152

853細(xì)胞融合的方法153

854融合重組的測(cè)定153

855利用細(xì)胞融合技術(shù)構(gòu)建環(huán)境工程菌154

86分子生物學(xué)技術(shù)及其在環(huán)境工程中的應(yīng)用154

861聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain

reaction,PCR)技術(shù)及其在環(huán)境工程中的應(yīng)用154

862核酸分子雜交技術(shù)157

863電泳技術(shù)及其在環(huán)境工程中的應(yīng)用160

864以rRNA基因?yàn)榛A(chǔ)的細(xì)菌同源

性分析技術(shù)及其在環(huán)境工程中的應(yīng)用161

思考題162

第9章微生物的生態(tài)163

91微生物生態(tài)學(xué)163

911什么是微生物生態(tài)學(xué)163

912微生物生態(tài)學(xué)的任務(wù)163

913微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用163

92自然環(huán)境中的微生物164

921土壤環(huán)境中的微生物164

922水環(huán)境中的微生物166

923空氣中的微生物167

924極端環(huán)境中的微生物168

93微生物與微生物之間的關(guān)系171

931互生（syntrophism）172

932共生（symbiosis）172

933寄生（parasitism）173

934拮抗（antagonism）173

94微生物群落的發(fā)展和演替174

941微生物群落演替的概念174

942演替的類型174

943微生物群落發(fā)展和演替（以可溶

性有機(jī)物進(jìn)入水體時(shí)發(fā)生的演替

為例）175

95微生物在環(huán)境物質(zhì)循環(huán)中的作用175

951碳素循環(huán)（the carbon cycle）176

952氮素循環(huán)（the nitrogen cycle）181

953硫素循環(huán)（the sulphur cycle）185

954磷素循環(huán)（the phosphorus

cycle）186

955鐵素循環(huán)（the iron cycle）187

956錳素循環(huán)（the manganese

cycle）188

思考題188

第10章微生物對(duì)污染物的降解與轉(zhuǎn)化190

101微生物對(duì)污染物的降解能力及影響

因素190

1011微生物對(duì)污染物的適應(yīng)能力及

巨大的降解潛力190

1012微生物降解污染物的影響因素191

102微生物對(duì)污染物的降解193

1021無毒污染物的降解193

1022有毒有機(jī)污染物的降解193

思考題207

第11章環(huán)境微生物檢測(cè)208

111空氣中微生物的檢測(cè)與控制208

1111空氣中微生物的檢測(cè)方法208

1112空氣微生物污染的控制209

112水的微生物檢測(cè)及控制210

1121水質(zhì)的細(xì)菌學(xué)檢測(cè)210

1122水質(zhì)指示微生物——大腸菌群

（coliform group，簡(jiǎn)稱

coliform）210

1123水微生物污染的控制211

113發(fā)光細(xì)菌的微毒檢測(cè)211

1131發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)的原理212

1132發(fā)光細(xì)菌法檢測(cè)的操作212

1133發(fā)光細(xì)菌法的應(yīng)用212

114污染物致突變性檢測(cè)（Ames

試驗(yàn)）213

1141Ames試驗(yàn)的原理和方法213

1142Ames試驗(yàn)的應(yīng)用215

115生物傳感器216

1151生物傳感器的定義與分類216

1152生物傳感器基本結(jié)構(gòu)和工作

原理216

1153生物傳感器在環(huán)境檢測(cè)中的

應(yīng)用217

116PCR技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用219

1161PCR反應(yīng)原理219

1162PCR反應(yīng)條件220

1163PCR技術(shù)用于環(huán)境微生物檢

測(cè)的方法221

1164PCR在環(huán)境微生物檢測(cè)中的

應(yīng)用221

1165小結(jié)與展望222

117用于環(huán)境保護(hù)的工程菌的安全性

問題222

1171用于環(huán)境保護(hù)的基因工程菌

的構(gòu)建222

1172基因工程菌存在的問題223

1173展望223

思考題223

第12章微生物在水污染控制中的應(yīng)用224

121廢水好氧生物處理中的微生物學(xué)

原理224

1211概述224

1212活性污泥法224

1213生物膜法230

1214其他生物處理法235

122廢水厭氧生物處理中的微生物學(xué)

原理237

1221概述237

1222廢水厭氧降解機(jī)理237

1223廢水厭氧生物處理工藝239

123水體的富營(yíng)養(yǎng)化和氮磷的去除240

1231水體的富營(yíng)養(yǎng)化概述240

1232生物脫氮241

1233生物除磷244

思考題247

第13章微生物在固體廢物和大氣污染治理中的應(yīng)用248

131固體廢物的生物處理248

1311堆肥法249

1312衛(wèi)生填埋法252

1313厭氧發(fā)酵253

132廢氣的生物處理253

1321廢氣生物處理微生物學(xué)254

1322廢氣生物處理方法254

思考題257第14章生物修復(fù)技術(shù)258

141概述258

1411基本概念258

1412應(yīng)用生物修復(fù)技術(shù)應(yīng)具備

的條件258

1413理論及技術(shù)來源258

1414生物修復(fù)技術(shù)的重點(diǎn)研究

方向259

1415生物修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)259

142生物修復(fù)技術(shù)的原理259

1421在生物修復(fù)技術(shù)中應(yīng)用的

微生物259

1422影響生物修復(fù)的環(huán)境因素261

143污染土壤的生物修復(fù)262

1431原位生物處理262

1432異位生物修復(fù)264

144地下水的生物修復(fù)265

1441原位生物處理266

1442異位修復(fù)技術(shù)266

1443物理攔阻266

145海洋石油污染的生物修復(fù)266

思考題267第15章微生物新技術(shù)在環(huán)境治理中的應(yīng)用268

151固定化技術(shù)（固定化酶和固定化

細(xì)胞）268

1511固定化細(xì)胞與酶的特點(diǎn)268

1512固定化酶與固定化細(xì)胞在環(huán)境

工程中的應(yīng)用269

152廢物資源化技術(shù)269

1521可生物降解塑料PHAs270

1522單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)271

153污染預(yù)防微生物技術(shù)272

1531燃煤脫硫272

1532微生物濕法冶金技術(shù)274

154微生物絮凝劑277

155微生物吸附劑278

思考題279第16章微生物的分類命名與保藏280

161微生物的分類與命名280

1611微生物的分類單位280

1612微生物的命名原則281

1613微生物的分類鑒定依據(jù)281

162微生物分類檢索系統(tǒng)287

1621原核微生物的分類系統(tǒng)——Bergey

氏原核生物分類系統(tǒng)289

1622真菌的分類系統(tǒng)——Ainsworth

等人的菌物分類系統(tǒng)290

163菌種保藏291

1631菌種保藏的原理291

1632菌種保藏的常用方法292

思考題293參考文獻(xiàn)294 2100433B

1 緒論

1.1 微生物概述

1.1.1 微生物的概念

1.1.2 微生物的特點(diǎn)

1.2 微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的重要作用

1.2.1 生產(chǎn)者

1.2.2 消費(fèi)者

1.2.3 分解者

1.3 環(huán)境工程微生物學(xué)的內(nèi)容

1.3.1 微生物學(xué)的基本知識(shí)

1.3.2 微生物對(duì)污染物的降解和轉(zhuǎn)化

1.3.3 微生物污染的檢測(cè)與防治、

1.3.4 微生物在治理環(huán)境污染中的應(yīng)用

1.3.5 發(fā)展前景

思考題

2 環(huán)境中微生物的主要類群

2.1 原核細(xì)胞型微生物

2.1.1 細(xì)菌

2.1.2 放線茵

2.1.3 藍(lán)細(xì)菌

2.2 真核細(xì)胞型微生物

2.2.1 真茵

2.2.2 微型藻類

2.2.3 原生動(dòng)物

2.2.4 微型后生動(dòng)物

2.3 非細(xì)胞型微生物——病毒

2.3.1 病毒的主要特征

2.3.2 病毒的形態(tài)與大小

2.3.3 病毒的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成

2.3.4 病毒的繁殖

2.3.5 病毒的分類

2.3.6 影響病毒存活的因素

思考題

3 微生物的營(yíng)養(yǎng)

3.1 微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

3.1.1 微生物細(xì)胞的化學(xué)組成

3.1.2 微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

3.2 微生物的營(yíng)養(yǎng)類型

3.2.1 光能自養(yǎng)型

3.2.2 光能異養(yǎng)型

3.2.3 化能自養(yǎng)型

3.2.4 化能異養(yǎng)型

3.3 培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件

3.3.1 配制培養(yǎng)基的原則

3.3.2 培養(yǎng)基類型及應(yīng)用

3.3.3 微生物的培養(yǎng)條件

3.4 營(yíng)養(yǎng)物的吸收

思考題

4 微生物生長(zhǎng)代謝與遺傳變異

4.1 微生物的代謝

4.1.1 酶

4.1.2 微生物的呼吸作用

4.2 微生物的生長(zhǎng)、繁殖

4.2.1 微生物生長(zhǎng)、繁殖的測(cè)定

4.2.2 群體生長(zhǎng)規(guī)律——生長(zhǎng)曲線

4.2.3 細(xì)菌生長(zhǎng)曲線在污水生物處理中的應(yīng)用

4.3 微生物的遺傳與變異

4.3.1 遺傳與變異的物質(zhì)基礎(chǔ)

4.3.2 微生物的變異

4.4 菌種的保藏

4.4.1 菌種的保藏

4.4.2 菌種的退化

4.4.3 菌種的復(fù)壯

思考題

5 環(huán)境因子對(duì)微生物的影響

5.1 基本概念

5.1.1 滅菌

5.1.2 消毒

5.1.3 防腐

5.1.4 無菌

5.1.5 除菌

5.2 溫度對(duì)微生物的影響

5.2.1 高溫的影響

5.2.2 低溫的影響

5.3 輻射對(duì)微生物的影響

5.3.1 紫外線的影響

5.3.2 X射線和T射線的影響

5.3.3 微波和超聲波的影響

5.4 水分對(duì)微生物的影響

5.4.1 干燥

5.4.2 滲透壓

5.5 化學(xué)因子對(duì)微生物的影響

5.6 生物間的相互關(guān)系

5.6.1 共生關(guān)系

5.6.2 互生關(guān)系

5.6.3 拮抗關(guān)系

5.6.4 寄生關(guān)系

思考題

6 環(huán)境中微生物的檢測(cè)

6.1 土壤中的微生物

6.1.1 壤是微生物生活的良好環(huán)境

6.1.2 壤微生物的種類、數(shù)量及其分布

6.1.3 2-壤微生物的分離和計(jì)數(shù)

6.2 水體中的微生物T

6.2.1 水中微生物的種類、分布

6.2.2 水的細(xì)菌學(xué)檢測(cè)

6.3 空氣中的微生物

6.3.1 空氣中微生物的來源、數(shù)量

6.3.2 空氣中微生物的檢測(cè)方法

思考題

7 微生物對(duì)環(huán)境的污染與危害

7.1 水體富營(yíng)養(yǎng)化

7.1.1 水體富營(yíng)養(yǎng)化的形成及影響因素

7.1.2 水體富營(yíng)養(yǎng)化的危害

7.1.3 優(yōu)勢(shì)藻種

7.1.4 水體富營(yíng)養(yǎng)化的監(jiān)測(cè)與防治

7.2 病原微生物

7.2.1 空氣中的病原微生物

7.2.2 水中的病原微生物

7.2.3 土壤中的病原微生物

7.3 微生物毒素

7.3.1 細(xì)菌毒素

7.3.2 真菌毒素

7.3.3 藻類毒素

思考題

8 微生物對(duì)化學(xué)物質(zhì)的降解與轉(zhuǎn)化

8.1 微生物降解與轉(zhuǎn)化化學(xué)物質(zhì)的能力

8.1.1 污染物的可生物降解性

8.1.2 影響微生物降解與轉(zhuǎn)化的因素

8.1.3 微生物降解與轉(zhuǎn)化污染物的巨大潛力

8.2 微生物在自然界物質(zhì)循環(huán)中的作用

8.2.1 碳素循環(huán)

8.2.2 氮素循環(huán)

8.2.3 硫素循環(huán)

8.2.4 磷素循環(huán)

8.3 各類合成化合物的生物降解與轉(zhuǎn)化

8.3.1 農(nóng)藥的生物降解

8.3.2 塑料的生物降解

8.3.3 多氯聯(lián)苯的生物降解

8.3.4 合成洗滌劑的生物降解

……

9 微生物在水污染治理中的作用

10 實(shí)驗(yàn)

參考文獻(xiàn)2100433B

本書分十三章，內(nèi)容包括：微生物的營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境工程、微生物的代謝與環(huán)境工程、微生物的生長(zhǎng)繁殖與環(huán)境工程、微生物的遺傳變異與環(huán)境工程、微生物生態(tài)學(xué)原理與環(huán)境工程、水污染控制微生物工程、有機(jī)固體廢棄物處理微生物工程、廢氣污染控制微生物工程、污染環(huán)境微生物修復(fù)工程等。