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1 绪论1

1.1 微生物的发现1

1.2 微生物的定义、化学组成、分类及其特点1

1.2.1 微生物的定义1

1.2.2 微生物的化学组成2

1.2.3 微生物的分类3

1.2.4 微生物的特点3

1.3 微生物在自然界物质循环中的作用与环保4

1.3.1 碳素循环4

1.3.2 氮素循环5

1.3.3 硫素循环5

1.3.4 磷素循环6

1.4 环境工程微生物学的研究对象和任务7

1.5 环境工程微生物学的发展历程和前沿热点7

1.5.1 发展历程7

1.5.2 前沿热点9

小结11

思考题11

名词术语11

2 微生物的形态结构及其与环境的关系12

2.1 微生物形态结构的观察13

2.1.1 显微镜13

2.1.2 显微镜观察样品的制备15

2.2 原核微生物15

2.2.1 细菌15

2.2.2 古细菌23

2.2.3 放线菌25

2.2.4 蓝细菌26

2.2.5 其他原核微生物27

2.3 真核微生物28

2.3.1 原生动物28

2.3.2 微型后生动物32

2.3.3 真菌34

2.3.4 藻类37

2.4 病毒40

2.4.1 病毒的特点和分类41

2.4.2 病毒的大小、形态与结构41

2.4.3 病毒的培养与增殖42

小结44

思考题45

名词术语45

3 微生物的培养和分离46

3.1 营养物质的类型和水平46

3.1.1 碳源质46

3.1.2 氮源质47

3.1.3 能源48

3.1.4 无机盐49

3.1.5 生长因子50

3.1.6 水51

3.2 微生物的培养基52

3.2.1 培养基的定义和种类52

3.2.2 培养基的配制原则和方法56

3.2.3 微生物培养基的选择与优化61

3.3 微生物培养方法63

3.3.1 实验室液体培养基培养63

3.3.2 实验室固体培养基培养64

3.3.3 工程实际中微生物的培养方法66

3.4 微生物的分离方法67

3.4.1 固体培养基上的分离68

3.4.2 液体培养基中的分离71

3.5 微生物的生长71

3.5.1 微生物生长的测试和表征72

3.5.2 微生物的生长规律74

小结79

思考题80

名词术语80

4 微生物的遗传变异和菌种选育81

4.1 基因对遗传性状的控制81

4.1.1 遗传和变异的物质基础DNA81

4.1.2 DNA的结构与复制82

4.1.3 DNA在微生物中的存在形态85

4.2 基因突变85

4.2.1 基因突变的类型及突变型的筛选86

4.2.2 基因突变的分子基础88

4.2.3 基因突变的特点89

4.2.4 基因突变的机制90

4.2.5 DNA损伤和修复94

4.3 菌种的选育95

4.3.1 从自然界中获得新菌种96

4.3.2 自发突变与定向培育97

4.3.3 诱变育种98

4.3.4 基因重组104

4.4 基因工程110

4.4.1 基因工程的发展历史及发展前沿111

4.4.2 基因工程的主要过程114

4.4.3 基因的提取及微生物群落结构115

4.4.4 目的基因的制备与菌种鉴定119

4.4.5 基因工程的应用123

4.5 菌种保藏与灭菌128

4.5.1 菌种保藏的原因128

4.5.2 菌种保藏的原理128

4.5.3 菌种保藏的常用方法128

4.5.4 国内外菌种保藏机构133

小结136

思考题137

名词术语138

5 微生物的酶与新陈代谢139

5.1 酶的分类和催化特点139

5.1.1 酶的分类和命名139

5.1.2 酶的催化特点143

5.2 酶的组成和结构144

5.2.1 酶的组成144

5.2.2 酶的结构145

5.3 酶活力及其影响因素147

5.3.1 酶的活性147

5.3.2 影响因素149

5.4 酶的提取与固定化150

5.4.1 酶的提取150

5.4.2 酶的固定化151

5.5 营养物质进入微生物细胞的过程152

5.5.1 简单扩散152

5.5.2 促进扩散153

5.5.3 主动运输154

5.5.4 基团移位156

5.6 微生物的新陈代谢159

5.6.1 微生物的能量代谢159

5.6.2 微生物的合成代谢164

5.6.3 微生物的分解代谢172

5.7 微生物对污染物的降解转化173

5.7.1 含碳化合物的降解转化174

5.7.2 含氮化合物的降解转化177

5.7.3 含硫化合物的降解转化180

5.7.4 含磷化合物的降解转化182

5.7.5 难降解物质的降解转化184

5.7.6 微生物降解动力学192

5.7.7 微生物降解转化的影响因素195

小结203

思考题204

名词术语204

6 微生物在水处理中的应用205

6.1 基本处理方法207

6.1.1 好氧处理207

6.1.2 厌氧处理211

6.1.3 兼氧处理215

6.2 微生物在污水处理中的应用215

6.2.1 活性污泥法215

6.2.2 生物膜法223

6.2.3 厌氧处理法228

6.2.4 脱氮除磷238

6.2.5 实际工程中微生物的培养与控制248

6.2.6 微生物在重点污染行业废水处理中的工程应用255

6.3 微生物在给水处理中的应用267

6.3.1 给水工艺概况及特点267

6.3.2 微污染水源水的生物处理268

6.3.3 给水生物处理中的生物相271

6.3.4 给水生物处理工程实例277

小结279

思考题280

名词术语280

7 微生物在大气污染治理中的应用281

7.1 有机废气的微生物处理技术281

7.1.1 有机废气的微生物处理原理281

7.1.2 有机废气的微生物处理工艺282

7.1.3 微生物在有机废气处理中的应用287

7.2 硫氧化物微生物净化技术288

7.2.1 煤炭微生物脱硫288

7.2.2 微生物烟气脱硫技术289

7.3 微生物烟气脱硝技术290

7.3.1 微生物净化NOx废气的原理290

7.3.2 微生物净化NOx废气工艺流程291

7.3.3 微生物脱除NOx技术的研究进展291

小结291

思考题292

名词术语292

8 微生物技术在固体废物处理中的应用293

8.1 生活垃圾处理293

8.1.1 生活垃圾堆肥293

8.1.2 生活垃圾卫生填埋296

8.2 餐厨垃圾处理298

8.2.1 餐厨垃圾堆肥298

8.2.2 餐厨垃圾饲料化299

8.2.3 餐厨垃圾发酵产甲烷300

8.2.4 餐厨垃圾厌氧产氢301

8.2.5 餐厨垃圾产乳酸301

8.2.6 餐厨垃圾产乙醇302

8.2.7 餐厨垃圾制酶303

8.3 剩余污泥处理303

8.3.1 污泥发酵304

8.3.2 污泥脱水307

8.3.3 污泥生物制能309

8.4 其他固体废物处理309

8.4.1 工业固体废物309

8.4.2 农业固体废物311

8.5 实际工程案例模拟习题314

小结314

思考题315

名词术语316

9 微生物生态修复317

9.1 概述317

9.1.1 微生物修复的主要方法318

9.1.2 微生物修复可利用的微生物种类320

9.1.3 影响微生物修复的因素321

9.2 原位微生物修复324

9.2.1 原位修复概念324

9.2.2 原位修复原理324

9.2.3 影响原位修复的因素326

9.2.4 原位修复的工程技术方法330

9.3 异位微生物修复332

9.3.1 异位微生物修复机理332

9.3.2 影响异位微生物修复的环境条件334

9.3.3 异位修复技术方法338

9.4 微生物修复工程实例343

9.4.1 原位微生物修复的应用实例343

9.4.2 异位微生物修复的应用实例346

9.5 微生物修复的应用前景348

小结350

思考题351

名词术语351

10 微生物在矿业环境领域中的应用352

10.1 矿山固体废物资源化的微生物处理352

10.1.1 金属矿的微生物浸出353

10.1.2 非金属矿的微生物浸出357

10.1.3 微生物浮选360

10.2 微生物在煤矿脱硫和产能中的应用366

10.2.1 煤矿微生物脱硫366

10.2.2 微生物增产煤层气369

10.3 有色矿山重金属离子废水的微生物处理374

10.3.1 菌种的选育375

10.3.2 微生物处理工艺376

10.4 工程应用实例376

10.4.1 微生物浸出技术处理矿山废石376

10.4.2 微生物处理含重金属矿山废水378

小结379

思考题380

名词术语380

参考文献381