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第1章 生态系统1

1.1 生态系统的概念与功能1

1.1.1 生态系统的概念1

1.1.2 生态系统的组成结构和基本特征2

1.1.3 生态系统的功能4

1.1.4 生态系统的分类7

1.2 生态学金字塔8

1.2.1 食物链与生物放大8

1.2.2 生态学金字塔及其类型9

1.3 生态系统的平衡及其调节机制10

1.3.1 生态平衡的概念10

1.3.2 生态平衡的基本特征11

1.3.3 生态平衡的调节机制11

1.3.4 生态平衡失调13

1.4 微生物在生态系统中的重要作用15

第2章 种群生态学16

2.1 种群与种群生态学16

2.1.1 种群的概念与种群生态学16

2.1.2 种群的基本特征16

2.2 种群增长的基本模式24

2.2.1 种群在无限环境中的指数增长25

2.2.2 种群在有限环境中的逻辑斯谛增长26

2.3 种间关系27

2.3.1 相互作用类型27

2.3.2 种间竞争28

2.4 环境污染的种群动态32

2.5 种群调节33

2.5.1 密度制约因素和非密度制约因素33

2.5.2 密度调节33

2.6.1 生态对策的概念35

2.6.2 r_选择和K_选择35

2.6 种群对环境变化的生态对策35

2.5.3 非密度调节35

第3章 群落生态学37

3.1 群落的概念与基本特征37

3.1.1 群落的概念37

3.1.2 群落的基本特征37

3.2 生物群落对污染环境的指示作用38

3.2.1 植物群落的指示作用38

3.2.2 动物群落的指示作用39

3.2.3 微生物群落的指示作用39

3.3 群落演替40

3.3.1 群落演替的概念40

3.3.2 群落的形成与发育41

3.3.3 外因生态演替和内因生态演替43

3.4 顶极群落学说44

3.4.1 演替顶极的概念44

3.4.2 顶极群落学说45

3.5 微生物群落中的种群关系46

3.5.1 互惠关系46

3.5.2 拮抗关系49

第4章 环境因子对微生物的生态作用52

4.1 非生物因子对微生物的影响52

4.1.1 温度52

4.1.2 pH值55

4.1.3 氧化还原电位56

4.1.4 辐射58

4.1.5 有害化学物质61

4.1.6 渗透压63

4.1.7 其他环境因子65

4.2 生态因子与生物相互作用的基本规律66

4.2.1 生态因子的综合作用66

4.2.2 生态因子的不可替代性和补偿作用67

4.2.3 限制因子定律67

4.2.4 最小因子定律67

4.2.5 耐性定律68

4.2.6 生态因子的拮抗作用69

4.2.7 生态因子的叠加作用、增强作用和减效作用69

4.3 微生物的微环境和表面环境70

4.3.1 微环境70

4.3.2 表面环境70

第5章 微生物在生物圈地球化学变化中的作用72

5.1 微生物的特点与有机物的矿化作用72

5.1.1 微生物分布的普遍性72

5.1.2 微生物具有惊人的繁殖速度73

5.1.3 微生物具有很高的代谢强度73

5.1.4 微生物代谢类型的多样性73

5.2 碳素循环74

5.2.1 生物圈中的碳素循环74

5.2.3 甲烷的微生物代谢82

5.2.2 有机物的好氧分解和厌氧分解82

5.3 氧素循环85

5.4 氮素循环87

5.4.1 生物圈中的氮素循环87

5.4.2 微生物的固氮作用87

5.4.3 氮素的同化89

5.4.4 氨化作用90

5.4.5 硝化作用91

5.4.6 反硝化作用95

5.5 硫素循环96

5.5.1 生物圈中的硫素循环96

5.5.2 无机硫化物的同化97

5.5.3 有机硫化物的矿化97

5.5.4 还原态无机硫化物的微生物氧化98

5.5.5 氧化态无机硫化物的还原99

5.6.1 生物圈中的磷素循环101

5.6.2 有机磷的矿化101

5.6 磷素循环101

5.5.6 微生物代谢形成的其他硫化物101

5.6.3 磷的有效化102

5.6.4 磷的同化102

5.6.5 磷与水体污染103

第6章 污染环境微生物生态学104

6.1 概述104

6.2 环境污染与环境污染物104

6.2.1 环境污染与污染源104

6.2.2 污染物与优先污染物105

6.3 环境污染的生态学效应107

6.3.1 污染生态效应的内涵107

6.3.2 污染生态效应发生的机制107

6.3.3 环境污染对微生物个体的影响109

6.3.4 环境污染对微生物群落及其生态系统的影响111

6.3.5 微生物对环境污染的抗性111

6.4 微生物代谢造成的环境污染114

6.4.1 微生物形成的污染物115

6.4.2 微生物代谢含氮化合物产生的环境污染119

6.4.3 微生物代谢含硫化合物产生的环境污染121

6.5 金属污染物及其微生物转化122

6.5.1 铁和锰的生物转化122

6.5.2 汞污染及其生物转化126

6.5.3 砷污染及其微生物转化127

6.5.4 镉和铅的生物转化128

6.6.1 有机污染物的生物降解性129

6.6 有机污染物的生物降解129

6.6.2 重要有机污染物的微生物降解134

6.6.3 质粒与污染物的微生物降解145

第7章 水土污染与自净的生态学原理150

7.1 水体的微生物生态特征150

7.1.1 微生物的水域环境150

7.1.2 水体中的微生物151

7.1.3 水生微生物在生态系统中的作用154

7.2.1 水体污染与水体自净的概念155

7.2 水体污染与水体的自净155

7.2.2 水体的自净过程及其生态学特征变化156

7.2.3 水体自净的评价指标157

7.3 河流污化带系统及其生态学特征158

7.3.1 多污带158

7.3.2 中污带158

7.3.3 寡污带159

7.4 土壤微生物生态161

7.4.1 微生物与土壤的形成161

7.4.2 土壤的生态条件161

7.4.3 土壤中的微生物及其分布162

7.5 植物-微生物生态系统166

7.5.1 根际微生物生态166

7.5.2 植物与微生物共生体168

7.6 污染土壤的微生物生态168

7.6.1 土壤环境污染的概念168

7.6.2 土壤主要污染源及污染物169

7.6.3 土壤污染的主要途径170

7.6.4 土壤污染的危害171

7.7 土壤净化的生态学原理171

7.7.1 土壤自净的概念171

7.7.2 土壤自净的机理171

7.8 环境自净容量的合理利用174

第8章 废水生物处理生态工程175

8.1 好氧活性污泥处理系统175

8.1.1 好氧活性污泥系统净化污水的机制和过程175

8.1.2 活性污泥中的微生物176

8.1.3 活性污泥中的微生物生态演替177

8.1.4 微型动物在废水处理系统中的作用178

8.1.5 污泥膨胀的生物学原因及其控制对策179

8.1.6 好氧活性污泥处理系统的类型及其特点183

8.2 生物膜处理系统186

8.2.1 普通生物滤池186

8.2.2 塔式生物滤池187

8.2.3 生物转盘188

8.2.4 生物接触氧化工艺系统189

8.2.5 生物流化床189

8.3 厌氧生物处理系统190

8.3.1 厌氧消化的阶段性191

8.3.2 厌氧消化的主要微生物菌群及其生理生态特性192

8.3.3 厌氧消化主要微生物菌群的相互关系194

8.3.4 厌氧消化过程中微生物优势种群的演替195

8.3.5 厌氧颗粒污泥的形成及其微生物生理生态特性195

8.3.6 影响厌氧生物处理的环境因素202

8.3.7 废水厌氧生物处理工程技术203

8.4 光合细菌在高浓度有机废水处理中的应用207

8.5 废水生物脱氮工艺系统208

8.5.1 废水脱氮的生物学原理208

8.5.2 废水生物脱氮工程技术209

8.6.1 废水除磷微生物学原理212

8.6 废水生物除磷系统212

8.6.2 废水除磷工程技术213

8.7 废水稳定塘处理系统214

8.7.1 稳定塘中的生物214

8.7.2 稳定塘生态系统的结构217

8.7.3 稳定塘生态系统中的种群关系217

8.7.4 稳定塘内物质的迁移与转化218

8.7.5 稳定塘净化污水的生态学机制222

8.7.6 稳定塘生态系统的影响因素223

8.7.7 稳定塘的类型及其生态学特点225

第9章 水体富营养化及其生物学控制230

9.1 水体的富营养化及其危害230

9.1.1 水体富营养化的概念230

9.1.2 水体富营养化的危害230

9.1.3 水体富营养化的机理232

9.2 富营养化水体中的优势微生物232

9.3.1 营养物质及其来源235

9.3 藻类生长的环境条件235

9.3.2 光与温度对藻类生长的影响236

9.3.3 溶解氧和pH值237

9.4 评价水体富营养化的生物学指标238

9.4.1 光合作用强度与呼吸作用强度的比值238

9.4.2 藻类生产潜在能力238

9.4.3 光合作用产氧能力239

9.4.4 生物性指标239

9.4.5 其他指标239

9.5 富营养化水体的控制措施240

9.5.1 化学药剂控制法240

9.5.2 破坏水体的分层241

9.5.3 藻类的生物学控制241

9.5.4 藻类的生态学控制241

9.5.5 工程控制措施242

第10章 处理有机固体废弃物的生态工程243

10.1 堆肥244

10.1.1 堆肥的微生物学过程245

10.1.2 堆肥的基本材料249

10.1.3 影响堆肥的环境因素249

10.1.4 堆肥化生态工程技术254

10.2 沼气发酵256

10.2.1 沼气发酵的微生物学原理256

10.2.2 影响沼气发酵的因素260

10.2.3 沼气发酵的实用性263

10.3 卫生填埋264

10.3.1 卫生填埋工程技术265

10.3.2 填埋坑中的微生物活动过程269

10.3.3 卫生填埋场的管理270

第11章 工业废气生物处理工程技术273

11.1 工业废气生物处理系统的原理与分类273

11.1.1 工业废气生物处理系统的原理273

11.1.3 工业废气生物处理系统中的微生物274

11.1.2 工业废气生物处理工程技术的分类274

11.2 生物吸收法276

11.3 微生物过滤法277

11.3.1 生物过滤法净化废气的机理和工艺过程277

11.3.2 影响生物过滤器性能的因素278

11.3.3 废气微生物过滤法的生态工程技术280

11.4.1 活性污泥法净化废气的机理和工艺过程283

11.4.2 废气对废水生物处理系统的影响283

11.4 活性污泥法283

11.4.3 活性污泥法处理废气的优点284

第12章 污染土壤生态的生物修复技术286

12.1 土壤中的主要污染物质286

12.2 土壤生物修复的概念及优点288

12.2.1 土壤生物修复的概念288

12.2.2 土壤生物修复的优点和局限性289

12.2.3 土壤生物修复的产生和发展290

12.3.1 土壤生物修复技术的原理291

12.3 土壤生物修复技术的原理与类型291

12.3.2 土壤生物修复技术的类型294

12.4 用于生物修复的微生物294

12.4.1 土著微生物294

12.4.2 外来微生物295

12.4.3 基因工程菌296

12.5 修复土壤的生物生态控制措施296

12.5.1 接种微生物296

12.5.2 添加营养物297

12.5.3 提供电子受体297

12.5.4 共代谢底物与共代谢酶的诱导298

12.5.5 添加表面活性剂299

12.6 污染土壤生物修复的生态工程技术299

12.6.1 原位处理工艺299

12.6.2 异位处理工艺302

12.6.3 反应器处理工艺303

参考文献306