环境微生物学

本书分为四篇，分别从环境微生物学基础、微生物生态学、环境污染微生物控制以及资源环境微生物四大方面，详细介绍了微生物的类群和结构，微生物在自然界中的分布，以及它们的营养、代谢、遗传和变异；探讨了微生物与环境的相互作用及其在自然界物质循环中的作用；阐述了微生物在自然环境自净、污染环境修复中的作用及其原理；并介绍了“三废”处理和废物资源化的原理及应用技术等内容。 本书在总体内容上注重基础知识、基本理论和基本规律的阐述，精选了具体的内容与实例，反映了该学科的当代成就与发展趋势，力求结合我国国情，展现我国生态文明建设的成果，同时兼具实用性。本书内容充实、图文并茂，具有较高的学术和实用价值，适合作为环境科学、环境工程、生物工程专业高年级本科生的教材，也可作为相关专业研究生的教学参考书，亦是相关科研人员和工程技术人员的参考读物。

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绪论1 第一节环境与微生物1 一、环境和环境问题1 二、微生物的特性及其在自然界的作用2 三、环境与微生物的相互关系4 第二节环境微生物学的形成和发展5 一、环境微生物学的研究对象5 二、环境微生物学的研究内容5 三、环境微生物学的发展历程7 四、环境微生物学的未来展望8 思考题9 第一篇环境微生物学基础 第一章微生物的类群11 第一节原核微生物11 一、原核微生物的细胞结构11 二、细菌16 三、放线菌19 四、蓝细菌21 第二节真核微生物23 一、真菌23 二、藻类33 三、原生动物37 第三节非细胞型微生物——病毒45 一、病毒的形态和结构46 二、病毒的增殖47 三、病毒的培养48 第四节各类微生物特性比较49 第五节微生物的分类49 一、微生物的分类阶元（单位）和命名法49 二、原核微生物的分类50 三、真核微生物的分类51 思考题53 第二章微生物的营养及代谢54 第一节微生物的营养需求及营养类型54 一、微生物的营养需求54 二、微生物的营养类型55 第二节微生物酶的合成及调节56 一、酶的合成56 二、酶的调节56 第三节微生物的代谢60 一、微生物的呼吸类型61 二、微生物产能方式62 三、营养物质的分解64 四、细胞物质的生物合成66 第四节微生物的生长68 一、微生物生长测定方法68 二、微生物的群体生长规律70 三、生长期之间的过渡期71 思考题71 第三章微生物菌种的选育73 第一节微生物遗传和变异73 一、遗传的物质基础73 二、DNA的突变及修复73 三、基因重组75 第二节菌种选育76 一、菌种的分离与筛选76 二、诱变育种78 三、基因重组育种81 四、基因工程育种82 第三节菌种的保藏83 思考题84 第四章污染微生物控制85 第一节概述85 一、生物控制术语85 二、微生物死亡的形式和死亡率86 三、影响抗微生物剂作用效果的条件87 四、杀灭和抑制微生物因子的作用方式88 第二节微生物的物理因素控制89 一、温度89 二、干燥91 三、渗透压91 四、辐射91 五、过滤92 第三节微生物的化学因素控制94 一、杀菌剂的选择94 二、杀菌剂的使用95 三、协同消毒101 第四节消毒剂和防腐剂的评价102 思考题103 第二篇微生物生态学 第五章微生物生态学研究方法及意义105 第一节微生物生态学研究方法105 一、微生物生态学传统的研究方法105 二、微生物生态学分子生物学研究方法106 第二节研究微生物生态学的意义109 思考题110 第六章微生物与环境的相互关系111 第一节微生物生态系统及其特征111 一、微生物生态系统111 二、微生物生态系统的特征112 第二节自然环境中的微生物群落113 一、土壤中的微生物群落113 二、水体中的微生物群落116 三、空气中的微生物群落119 第三节极端自然环境中的微生物120 一、高温环境中的微生物120 二、低温环境中的微生物121 三、高盐极端环境中的微生物122 四、极端酸碱度环境中的微生物122 五、高压环境中的微生物123 六、其他极端环境123 第四节微生物的细胞行为123 一、主动运动124 二、微生物的向性生长和趋性运动125 第五节微生物的群体增长126 一、微生物的种群126 二、微生物群体增长的类型与特点126 第六节微生物群体的相互作用133 一、互养共栖（0，+）133 二、协同作用（+，+）133 三、互惠共生作用（+，+）134 四、拮抗（-，0）134 五、寄生（-，+）134 六、捕食与被捕食（+，-）134 七、竞争（-，-）134 八、中立生活（0，0）135 第七节环境因子与生长抑制135 一、理化因素的致死作用135 二、微生物间的致死作用136 三、致死作用与环境条件的关系136 四、理化因素对微生物的抑制作用137 第八节微生物群落的发展与演替138 一、微生物基因组与环境的关系138 二、微生物对环境的适应139 三、微生物与环境相互作用的类型140 四、微生物对环境的适应方式141 五、微生物群落的演替142 六、一个成熟生态系统的特征143 思考题143 第七章生态系统的微生物监测145 思考题145 第八章微生物与自然界中的物质循环146 第一节概述146 一、物质循环的必要性146 二、物质生物地球化学循环146 三、参与物质生物地球化学循环的元素146 四、物质生物地球化学循环的复杂性147 第二节微生物与碳循环147 一、微生物在二氧化碳还原固定中的作用148 二、有机物在食物链网中的传递149 三、微生物在有机物矿化中的作用149 第三节微生物与氮循环155 一、微生物与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、厌氧氨氧化160 第四节微生物与硫的循环161 一、硫化氢的产生162 二、硫及还原性硫化合物的氧化163 三、硫酸盐的微生物还原166 四、硫循环的环境意义166 第五节微生物与磷的循环167 一、磷在自然界的循环167 二、磷的价态变化167 三、磷的生物同化167 四、磷污染与水体富营养化168 第六节其他元素的微生物转化168 一、汞的微生物转化168 二、砷的微生物转化169 三、碲的微生物转化171 四、锡的微生物转化171 思考题172 第三篇环境污染微生物控制 第九章环境污染与自净174 第一节污染物、污染源和危害174 第二节水体的富营养化176 一、富营养化水体的特征和危害176 二、水体富营养化的评价176 三、湖泊富营养化的防治182 第三节污染物对微生物的影响183 一、促进微生物的生长繁殖183 二、改变环境的理化条件限制微生物生长183 三、有毒污染物对微生物的影响184 第四节污染环境的微生物自净184 一、环境微生物自净的原理184 二、环境中微生物自净的限制因素185 思考题186 第十章污染环境微生物修复188 第一节概述188 一、污染环境微生物修复原理188 二、起作用的微生物188 三、影响微生物修复的理化因素189 第二节土壤污染微生物修复189 一、有毒有害有机物污染的微生物修复190 二、重金属污染土壤的微生物修复191 第三节污染水体的微生物修复191 一、海洋有机污染修复192 二、湖泊污染微生物修复192 三、污染河流微生物修复192 四、地下水体微生物修复193 思考题193 第十一章废水生物处理194 第一节废水的可生物处理性194 一、废水的分类194 二、废水可生物处理性评价194 三、废水生物处理对水质的要求197 四、废水生物处理的流程和方法198 第二节废水生物处理的原理199 一、废水生物处理中的微生物199 二、生物污泥培养中产生的现象200 三、废水净化进程与微生物群落状态204 第三节废水稳定塘204 一、稳定塘的类型及特点204 二、稳定塘的净化机理205 三、稳定塘的运行管理206 第四节活性污泥法207 一、活性污泥207 二、活性污泥法的基本工艺过程208 三、活性污泥的培养驯化208 四、反应器技术与其微生物学原理210 五、异常运行条件下的生态特点217 第五节生物膜法218 一、生物膜法原理219 二、生物滤池法220 三、生物转盘法222 四、生物接触氧化法223 思考题224 第十二章固体废物和废气生物处理226 第一节有机固体废物的生物处理226 一、固体废物的来源及危害226 二、固体废物生物处理中的微生物226 三、固体废物的生物处理227 四、堆肥过程的影响因素228 五、堆肥的腐熟度229 第二节废气的生物处理229 一、废气生物处理原理230 二、废气生物处理中的微生物231 三、废气生物处理法231 四、工业废气生物处理的发展232 思考题233 第四篇资源环境微生物 第十三章资源微生物235 第一节微生物资源概论235 一、微生物资源及其应用235 二、微生物用于生产实践的优势236 第二节微生物脱硫237 一、脱硫微生物237 二、微生物脱硫机理238 三、影响微生物脱硫的环境因素239 四、微生物脱硫的其他应用240 第三节生物制浆240 一、生物制浆工艺与生物漂白240 二、木质素降解菌及降解酶系241 第四节生物湿法冶金243 一、湿法冶金的微生物学原理243 二、湿法冶金的微生物244 三、微生物冶金的基本过程244 四、微生物湿法冶金的主要影响因素246 第五节微生物采油246 一、地上微生物采油247 二、地下微生物采油248 三、微生物采油的影响因素249 第六节微生物生产甲烷249 一、甲烷发酵250 二、产甲烷的细菌250 三、产甲烷机理250 四、甲烷发酵工艺251 五、产甲烷菌的特点251 第七节微生物生产乙醇251 一、乙醇发酵微生物252 二、乙醇发酵工艺253 第八节微生物产氢255 一、产氢微生物255 二、产氢机理255 第九节微生物燃料电池255 一、微生物燃料电池的概念256 二、微生物燃料电池的工作原理256 三、微生物燃料电池的组成257 四、微生物燃料电池的特点258 思考题258 第十四章环境友好微生物制剂259 第一节微生物絮凝剂259 一、微生物絮凝剂的微观结构259 二、微生物絮凝剂的分类259 三、微生物絮凝剂的生物合成260 四、微生物絮凝剂产生菌260 五、微生物絮凝剂的生产261 第二节微生物肥料262 一、微生物肥料的分类263 二、微生物肥料的生产263 第三节微生物农药264 一、病毒杀虫剂264 二、细菌杀虫剂265 三、真菌杀虫剂267 四、农用抗生素268 五、生物除草剂268 第四节生物表面活性剂269 一、生物表面活性剂产生菌270 二、生物表面活性剂的生产与控制270 第五节可生物降解塑料271 一、聚β-羟基烷酸的生物合成271 二、乳酸聚合物273 第六节医药微生物资源与微生物制药277 一、抗生素277 二、疫苗277 三、医用酶制剂278 四、基因工程药物278 五、甾体激素278 六、发酵中药279 第七节食品微生物资源279 一、发酵食品279 二、食用菌281 思考题281 参考文献282