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绪论1

第一节 环境问题与微生物的作用1

第二节 环境工程微生物学的研究对象和任务3

一、环境工程微生物学的研究对象3

二、环境工程微生物学的研究任务4

第三节 微生物的概述5

一、微生物的分类和命名5

二、病毒和类病毒7

三、原核微生物与真核微生物7

四、微生物的特点8

思考题8

第一篇 微生物学基础11

第一章 非细胞结构的超微生物——病毒11

第一节 病毒的一般特征及其分类11

一、病毒的特点11

二、病毒的分类11

三、类病毒和朊病毒12

第二节 病毒的形态和结构12

一、病毒的形态和大小12

二、病毒的化学组成及结构12

第三节 病毒的繁殖14

一、病毒的繁殖过程14

二、噬菌体的溶原性16

第四节 病毒的测定与培养16

一、病毒的测定16

二、病毒的培养特征17

三、病毒的培养基17

四、病毒的培养18

第五节 病毒对物理、化学因素的抵抗力及污水处理过程对病毒的去除效果19

一、病毒对物理因素的抵抗力19

二、病毒对化学因素的抵抗力21

三、病毒对抗生索的抵抗力21

四、病毒的存活时间和污水处理过程对病毒的去除效果22

第六节 病毒的危害、对策与应用23

一、病毒的危害与对策23

二、病毒的应用23

思考题24

第二章 原核微生物25

第一节 古菌域25

一、古菌的特点25

二、古菌的分类26

三、古菌研究对环境工程的意义33

第二节 细菌域33

一、细菌的个体形态与大小33

二、细菌的细胞结构36

三、细菌的培养特征44

四、细菌的物理化学特性46

五、细菌的物理化学性质与污（废）水生物处理的关系49

第三节 蓝细菌49

一、蓝细菌的形态与大小49

二、蓝细菌的细胞结构及其功能51

三、蓝细菌的繁殖51

四、蓝细菌的生境51

五、蓝细菌的代谢51

六、蓝细菌的分类51

七、蓝细菌与人类及环境的关系53

第四节 放线菌54

一、放线菌的形态、大小和结构54

二、放线菌的菌落形态56

三、放线菌的繁殖56

四、放线菌的分类58

第五节 其他原核微生物59

一、立克次氏体59

二、支原体59

三、衣原体60

四、螺旋体60

思考题60

第三章 真核微生物62

第一节 原生动物62

一、原生动物的一般特征62

二、原生动物的分类及各纲简介63

三、原生动物的胞囊70

第二节 微型后生动物70

一、轮虫70

二、线虫72

三、寡毛类动物72

四、甲壳动物73

五、苔藓虫、拟水螅73

第三节 藻类74

一、藻类的一般特征74

二、藻类的分类及各门特征简介75

三、藻类的分布及用途80

第四节 真菌81

一、酵母菌81

二、霉菌83

三、伞菌87

思考题87

第四章 微生物的生理89

第一节 微生物的酶89

一、酶的组成89

二、酶蛋白的结构92

三、酶的活性中心93

四、酶的分类与命名95

五、酶的催化特性97

六、影响酶促反应速率（或酶活力）的因素100

第二节 微生物的营养105

一、微生物细胞的化学组成105

二、微生物的营养物及营养类型106

三、碳氮磷比111

四、微生物的培养基111

五、营养物进入微生物细胞的方式113

第三节 微生物的能量代谢118

一、微生物的生物氧化和产能119

二、生物氧化类型与产能代谢120

三、3种生物氧化类型比较（以葡萄糖为例）129

四、其他代谢途径130

五、微生物发光机制与其应用131

第四节 微生物的合成代谢132

一、产甲烷菌的合成代谢132

二、化能自养微生物的合成代谢134

三、光合作用135

四、异养微生物的合成代谢141

思考题141

第五章 微生物的生长繁殖与生存因子143

第一节 微生物的生长繁殖143

一、微生物生长繁殖的概念143

二、研究微生物生长的方法144

三、细菌生长曲线在污（废）水生物处理中的应用149

四、微生物生长量的测定方法150

第二节 微生物的生存因子152

一、温度152

二、pH155

三、氧化还原电位157

四、溶解氧157

五、太阳辐射161

六、活度与渗透压161

七、表面张力163

第三节 影响微生物生长繁殖的不利因素163

一、紫外辐射和电离辐射对微生物的影响163

二、超声波对微生物的影响167

三、重金属对微生物的影响167

四、极端温度对微生物的影响168

五、极端pH对微生物的影响169

六、干燥对微生物的影响169

七、一些有机物对微生物的影响170

八、抗生素对微生物的影响171

第四节 微生物与其他生物之间的关系172

一、竞争关系173

二、原始合作关系173

三、共生关系173

四、偏害关系174

五、捕食关系174

六、寄生关系174

第五节 菌种的退化、复壮与保藏175

一、菌种的退化和复壮175

二、菌种的保藏176

思考题177

第六章 微生物的遗传和变异178

第一节 微生物的遗传179

一、遗传和变异的物质基础——DNA179

二、DNA的结构与复制180

三、DNA的变性和复性183

四、RNA185

五、遗传密码186

六、微生物生长与蛋白质合成187

七、微生物的细胞分裂191

第二节 微生物的变异191

一、变异的实质——基因突变191

二、突变的类型192

第三节 基因重组195

一、杂交195

二、转化195

三、转导195

第四节 突变体的检测与筛选196

一、突变体的检测196

二、突变体的筛选197

第五节 分子遗传学新技术在环境工程中的应用198

一、遗传工程在环境工程中的应用198

二、基因工程技术在环境工程中的应用199

三、PCR技术在环境工程中的应用201

四、分子遗传学的综合技术用于环境微生物鉴定和种群动态分析205

思考题206

第二篇 微生物生态与环境生态工程中的微生物作用211

第七章 微生物的生态211

第一节 生态系统概述211

一、生态系统和生物圈211

二、生态平衡213

三、生态系统的分类213

第二节 土壤微生物生态214

一、土壤的生态条件214

二、微生物在土壤中的种类、数量与分布214

三、土壤自净和污染土壤的微生物生态215

四、土壤污染与土壤生物修复216

第三节 空气微生物生态220

一、空气的生态条件220

二、空气微生物的种类、数量、来源与分布220

三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术220

四、空气微生物的检测222

五、军团菌225

第四节 水体微生物生态225

一、水体中微生物的来源226

二、水体的微生物群落226

三、水体自净和污染水体的微生物生态228

四、水体富营养化233

思考题236

第八章 微生物在环境物质循环中的作用237

第一节 氧循环237

第二节 碳循环237

一、纤维素的转化239

二、半纤维素的转化240

三、果胶质的转化241

四、淀粉的转化241

五、脂肪的转化243

六、木质素的转化244

七、烃类物质的转化244

第三节 氮循环246

一、蛋白质水解与氨基酸转化247

二、尿素的氨化249

三、硝化作用249

四、反硝化作用250

五、固氮作用257

六、其他含氮物质的转化258

第四节 硫循环259

一、含硫有机物的转化260

二、无机硫的转化260

第五节 磷循环263

一、含磷有机物的转化263

二、无机磷化合物的转化263

第六节 铁循环264

第七节 锰循环266

第八节 汞循环267

思考题268

第九章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理269

第一节 污（废）水生物处理中的生态系统269

一、好氧活性污泥法269

二、好氧生物膜法276

第二节 活性污泥丝状膨胀的成因及控制对策279

一、活性污泥丝状膨胀的成因279

二、控制活性污泥丝状膨胀的对策283

第三节 厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物群落284

一、厌氧消化——甲烷发酵284

二、光合细菌处理高浓度有机废水289

三、含硫酸盐废水的厌氧微生物处理289

思考题291

第十章 污（废）水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理292

第一节 污（废）水深度处理——脱氮、除磷与微生物学原理292

一、污（废）水脱氮、除磷的目的和意义292

二、天然水体中氮、磷的来源292

三、微生物脱氮原理、脱氮微生物及脱氮工艺293

四、微生物除磷原理、除磷微生物及其工艺304

第二节 微污染水源水预处理中的微生物学原理308

一、微污染水源水预处理的目的和意义308

二、水源水污染源和污染物308

三、微污染水源水微生物预处理及微生物群落308

第三节 人工湿地中微生物与水生植物净化污（废）水的作用310

一、人工湿地生态系统310

二、人工湿地净化污（废）水的基本原理311

三、人工湿地各组成的功能312

四、人工湿地生态系统处理污（废）水的效果314

第四节 饮用水的消毒及其微生物学效应314

一、水消毒的重要性314

二、水的消毒方法315

思考题317

第十一章 有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落318

第一节 有机固体废物的微生物处理及其微生物群落318

一、堆肥法318

二、垃圾和脱水污泥的卫生填埋及其渗滤液处置323

第二节 废气的生物处理323

一、废气的处理方法324

二、几种典型废气的微生物处理方法325

思考题328

第十二章 微生物学新技术在环境工程中的应用329

第一节 固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用329

一、酶制剂剂型329

二、酶的提取330

三、酶的纯化步骤331

四、固定化酶和固定化微生物的固定化方法332

五、固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用及前景334

第二节 微生物细胞外多聚物的开发与应用336

一、生物表面活性剂和生物乳化剂的开发与应用336

二、微生物自身絮凝和沉淀作用337

三、微生物絮凝剂和沉淀剂的开发与应用337

四、微生物絮凝剂和沉淀剂的作用原理338

第三节 优势菌种与微生物制剂的开发与应用338

一、优势菌种339

二、优势菌种的筛选步骤与菌剂制备339

三、微生物制剂的应用339

四、微生物制剂的用法340

第四节 微生物产生的能源340

一、微生物产生的能源种类340

二、产生氢气的微生物340

三、微生物产氢燃料电池342

思考题343

第三篇 环境工程微生物学实验347

第十三章 环境工程微生物学实验347

实验注意事项347

一、实验须知347

二、实验规则347

实验一 细菌、放线菌和蓝细菌个体形态的观察及富营养化水体中微生物的观察与分析348

一、实验目的348

二、显微镜的结构、光学原理及其操作方法348

三、显微镜的保养351

四、细菌、放线菌及蓝细菌的个体形态观察351

实验二 酵母菌、霉菌、藻类的个体形态观察及活性污泥中生物相的观察与分析351

一、实验目的351

二、实验器材352

三、实验内容和操作方法352

实验三微生物细胞的计数和测量353

一、实验目的353

二、实验器材353

三、微生物细胞的直接计数353

四、微生物细胞大小的测量354

实验四 细菌的简单染色和革兰氏染色355

一、实验目的356

二、染色原理356

三、实验器材356

四、实验内容和操作步骤356

实验五细菌淀粉酶和过氧化氢酶的定性测定358

一、实验目的358

二、实验原理358

三、实验器材358

四、实验内容和操作方法359

实验六培养基的配制和灭菌360

一、实验目的360

二、实验原理360

三、实验器材360

四、实验内容及操作步骤360

实验七细菌的纯种分离、培养和接种技术365

一、实验目的365

二、实验器材365

三、细菌纯种分离的操作方法365

四、几种接种技术368

实验八纯培养菌种的菌体、菌落形态的观察370

一、实验目的370

二、实验器材370

三、实验内容与方法371

实验九总大肠菌群的检验372

一、实验目的372

二、实验原理和方法372

三、实验器材373

四、实验前准备工作373

五、测定方法与步骤375

实验十细菌菌落总数的测定378

一、实验目的378

二、实验原理378

三、实验器材378

四、实验内容与操作步骤378

五、菌落计数及报告方法379

实验十一耐热大肠菌群的测定380

一、实验目的380

二、实验原理380

三、测试方法380

实验十二水体（生活污水）中的生物检测与水体水质评述383

一、实验目的383

二、方案与步骤383

三、综合分析和评述385

实验十三 应用API 20E细菌鉴定系统鉴定肠杆菌科和其他革兰氏阴性杆菌385

一、实验目的385

二、实验原理386

三、实验器材386

四、操作步骤386

五、实验结果389

六、注意事项390

实验十四噬菌体的分离与纯化391

一、实验目的391

二、实验原理391

三、实验器材391

四、操作步骤392

实验十五噬菌体效价的测定393

一、实验目的393

二、实验原理393

三、实验器材393

四、操作步骤393

五、实验结果395

实验十六 空气中微生物的测定396

一、实验目的396

二、实验器材396

三、操作步骤396

实验十七 富营养化湖泊中藻量的测定（叶绿素a法）398

一、实验目的398

二、实验原理398

三、实验器材398

四、方法和步骤398

五、实验结果399

附录400

附录一 教学用染色液的配制400

一、普通染色法常用染液400

二、革兰氏（Gram）染液400

三、芽孢染色液401

四、荚膜染色液401

五、鞭毛染色液（方法之一）401

六、鞭毛染色液（方法之二）401

七、乳酸石炭酸棉蓝染色液（观察霉菌形态用）402

八、聚β-羟基丁酸染色液402

九、异染颗粒染色液402

附录二 几种常用染色方法403

一、简单染色法403

二、革兰氏染色法403

三、芽孢染色法403

四、荚膜染色法（墨汁背景染色法）403

五、鞭毛染色法403

六、聚β-羟基丁酸（类脂粒、脂肪球）染色404

七、异染颗粒染色404

附录三 教学用培养基404

一、肉膏蛋白胨琼脂培养基404

二、LB培养基404

三、查氏（蔗糖琼脂）培养基404

四、马铃薯培养基404

五、高氏1号培养基（淀粉琼脂培养基）405

六、麦芽汁培养基405

七、明胶培养基405

八、蛋白胨培养基405

九、肉膏胨淀粉琼脂培养基405

十、亚硝化细菌培养基405

十一、硝化细菌培养基406

十二、反硝化（硝酸盐还原）细菌培养基406

十三、反硫化（硫酸盐还原）细菌培养基406

十四、浮游球衣菌培养基406

十五、培养红串红球菌NOC-1的适宜培养基407

十六、红螺菌科细菌分离培养基407

十七、无氮培养基（培养自身固氮细菌用）407

十八、油脂培养基407

十九、CMC培养基（培养纤维分解菌用）407

二十、分离、扩增噬菌体试验用培养基408

二十一、发光细菌培养基408

附录四 关于加压蒸汽灭菌法的注意事项408

一、常用灭菌压力、温度与时间408

二、空气排除程度与温度的关系409

三、灭菌温度和时间的设置409

附录五 显微镜的保养410

附录六 大肠菌群检索表（MPN法）410

主要参考书目413