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1绪论1

1.1环境微生物学的形成和发展1

1.2环境微生物学的研究对象和任务2

1.2.1环境微生物学的研究内容2

1.2.2学习环境微生物学的意义3

1.3微生物的概述3

1.3.1微生物的定义3

1.3.2微生物的特点4

1.3.3微生物的分类5

1.3.4微生物的命名8

2 病毒10

2.1病毒的特征和分类10

2.1.1病毒的特点10

2.1.2病毒的分类和命名11

2.2病毒的形态和结构11

2.2.1病毒的形态和大小11

2.2.2病毒的化学组成和结构12

2.2.3病毒的宿主13

2.3亚病毒和新兴病毒14

2.3.1类病毒14

2.3.2拟病毒14

2.3.3朊病毒14

2.3.4新兴病毒15

2.4病毒的增殖过程15

2.4.1病毒的增殖过程15

2.4.2毒性噬菌体和温和噬菌体16

2.5病毒的培养和计数17

2.5.1病毒的培养特征17

2.5.2病毒的培养基17

2.5.3动物病毒的空斑试验17

2.5.4噬菌体的培养和测定18

2.6环境因子对病毒的影响和病毒的存活18

2.6.1物理因素的影响18

2.6.2化学因素的影响19

2.6.3病毒的存活19

3原核微生物22

3.1细菌22

3.1.1细菌的个体形态和大小22

3.1.2细菌的细胞结构23

3.1.3细菌的繁殖29

3.1.4细菌的培养特征29

3.1.5细菌的物理化学性质31

3.1.6细菌的鉴定33

3.1.7环境中常见的细菌种类38

3.2古菌40

3.2.1古菌的研究40

3.2.2古菌的特点40

3.2.3古菌的分类40

3.2.4古菌在生物界的特殊地位42

3.3放线菌43

3.3.1放线菌的形态和大小43

3.3.2放线菌的菌落形态43

3.3.3放线菌的生活史和繁殖43

3.3.4放线菌的主要类群44

3.3.5放线菌在自然界中的分布和在生产实际中的应用45

3.4蓝细菌45

3.4.1蓝细菌的特点45

3.4.2蓝细菌的分类45

3.4.3蓝细菌的分布与生态46

3.5其他原核微生物46

3.5.1螺旋体46

3.5.2立克次体47

3.5.3衣原体47

3.5.4支原体47

4真核微生物49

4.1原生动物49

4.1.1原生动物的一般特征49

4.1.2原生动物的分类及各纲简介50

4.2微型后生动物54

4.2.1轮虫55

4.2.2线虫55

4.2.3寡毛类55

4.2.4浮游甲壳动物55

4.3真核藻类56

4.3.1真核藻类的一般特征56

4.3.2.藻类的分类及各门特征简介56

4.3.3藻类与环境保护61

4.4真菌61

4.4.1真菌的一般特点61

4.4.2真菌的分类62

4.4.3酵母菌62

4.4.4霉菌63

4.4.5伞菌67

5微生物的生理69

5.1生物生命活动的催化剂——酶69

5.1.1酶的概念69

5.1.2酶的催化特性69

5.1.3酶的组成70

5.1.4酶蛋白的结构71

5.1.5酶的活性中心和酶与底物结合的机理72

5.1.6酶的分类与命名73

5.1.7酶活力和影响酶活力的因素74

5.2微生物的营养77

5.2.1微生物的化学组成77

5.2.2微生物的营养物质和营养类型78

5.2.3微生物的培养基80

5.2.4微生物对底物进行代谢的过程81

5.3微生物的能量代谢83

5.3.1生物氧化83

5.3.2生物氧化的类型84

5.3.3发光现象89

5.4微生物的合成代谢90

5.4.1产甲烷菌的合成代谢90

5.4.2化能自养型微生物的合成代谢90

5.4.3光合作用91

5.4.4异养微生物的合成代谢92

6微生物的生长与环境因子的影响94

6.1微生物的生长94

6.1.1微生物生长繁殖的概念94

6.1.2微生物的培养方法和生长曲线94

6.1.3微生物生长曲线在废水微生物处理中的应用98

6.1.4微生物生长繁殖的测定99

6.1.5微生物的死亡及其测定100

6.2影响微生物生长的环境因子101

6.2.1温度101

6.2.2pH103

6.2.3氧化还原电位104

6.2.4溶解氧105

6.2.5辐射106

6.2.6水的活度与渗透压107

6.2.7重金属108

6.2.8若干有机物109

6.2.9抗生素110

6.2.10其他因素110

7微生物的遗传和变异114

7.1微生物遗传和变异的现象和意义114

7.1.1微生物的遗传和变异114

7.1.2遗传和变异的意义115

7.2微生物的遗传115

7.2.1遗传和变异的物质基础——DNA115

7.2.2DNA的结构与复制118

7.2.3DNA的变性和复性121

7.2.4RNA及其作用122

7.2.5微生物生长与蛋白质合成123

7.2.6微生物的细胞分裂124

7.3微生物的变异124

7.3.1变异的实质124

7.3.2基因突变的特点和类型125

7.3.3基因重组127

7.3.4基因工程及在环境保护中的应用129

8微生物生态学134

8.1生态学原理134

8.1.1生态学的定义和研究内容134

8.1.2种群和群落135

8.1.3生态系统136

8.1.4生态平衡138

8.1.5微生物生态系统与微生物生态学139

8.2土壤中的微生物139

8.2.1土壤的生态条件139

8.2.2微生物在土壤中的种类、数量和分布140

8.2.3土壤自净和污染土壤微生物生态141

8.3空气中的微生物142

8.3.1空气的生态条件142

8.3.2空气微生物的来源、特点和种类142

8.3.3空气微生物的卫生标准及生物洁净技术143

8.4水体中的微生物145

8.4.1水体中的微生物群落145

8.4.2水体自净和污染水体的微生物生态146

8.4.3水体富营养化151

8.5微生物之间及其与动、植物间的相互关系153

8.5.1微生物之间的相互关系153

8.5.2微生物与高等植物之间的相互关系155

8.5.3微生物与人类和动物之间的相互关系156

9微生物在环境物质循环中的作用159

9.1自然界的物质循环159

9.1.1物质循环与生物159

9.1.2水循环是物质循环的核心160

9.2微生物与碳循环160

9.2.1碳循环的过程160

9.2.2微生物在碳循环中的作用161

9.2.3微生物对主要含碳化合物的转化和分解过程161

9.3微生物与氮循环166

9.3.1氮循环的过程166

9.3.2微生物在氮循环中的作用167

9.4微生物与硫循环170

9.4.1硫循环的过程170

9.4.2微生物在硫循环过程中的作用170

9.5微生物与磷循环172

9.5.1磷循环的过程172

9.5.2磷循环过程中微生物的作用172

10微生物与环境污染控制与治理175

10.1废水好氧生物处理中的微生物175

10.1.1好氧活性污泥法175

10.1.2好氧生物膜法181

10.1.3氧化塘182

10.2厌氧生物处理中的微生物183

10.2.1厌氧消化——甲烷发酵183

10.2.2光合细菌处理高浓度有机废水185

10.2.3含硫酸盐废水的厌氧处理185

10.3废水的脱氮和除磷186

10.3.1废水脱氮除磷的目的和意义186

10.3.2废水生物脱氮原理及工艺186

10.3.3废水生物除磷原理及工艺187

10.4有机固体废物处理中的微生物189

10.4.1堆肥法189

10.4.2卫生填埋法及渗滤液190

10.5废气生物处理中的微生物191

10.5.1废气的处理方法191

10.5.2含硫恶臭污染物及NH3、CO2的微生物处理191

10.6环境监测与微生物192

10.6.1水体污染的生物检验192

10.6.2利用微生物检测环境毒性的方法193

10.7环境生物修复技术与微生物194

10.7.1环境生物修复技术194

10.7.2环境生物修复技术的类型195

10.7.3环境生物修复中的微生物195

10.7.4环境生物修复的发展前景196

10.8微生物与大气CO2固定196

10.8.1微生物固定CO2的机理196

10.8.2固定CO2的微生物种类197

10.8.3环境中的固碳微生物198

11微生物学新技术在环境科学领域中的应用201

11.1固定化技术201

11.1.1固定化酶和固定化微生物的定义和特点201

11.1.2酶的分离提纯202

11.1.3固定化方法202

11.1.4固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用203

11.2微生物絮凝剂203

11.2.1微生物絮凝剂的特点204

11.2.2微生物絮凝剂的结构组成和化学本质204

11.2.3微生物絮凝剂的絮凝机理205

11.2.4微生物絮凝剂的合成和应用205

11.3分子生物技术在环境科学领域中的应用206

11.3.1核酸探针和PCR技术207

11.3.216SrDNA序列及其同源性的分析208

11.3.3生物芯片208

11.4微生物非培养技术的原理与应用209

11.4.1环境中微生物的多样性和非培养微生物209

11.4.2微生物非培养技术的原理、特点209

11.4.3微生物非培养技术的应用211

12环境微生物学实验214

12.1实验须知214

12.2光学显微镜的使用及原核生物的个体形态观察214

12.2.1实验目的214

12.2.2实验材料、器皿214

12.2.3普通光学显微镜的原理、结构214

12.2.4显微镜的使用217

12.2.5实验内容217

12.2.6思考题217

12.3真核微生物的个体形态观察217

12.3.1实验目的217

12.3.2实验原理217

12.3.3实验材料与器皿218

12.3.4实验方法和步骤218

12.3.5思考题218

12.4四大类微生物菌落形态的识别218

12.4.1实验目的218

12.4.2实验原理218

12.4.3实验材料与器皿219

12.4.4实验方法和步骤219

12.4.5思考题220

12.5微生物细胞的直接计数和细胞的显微测量220

12.5.1实验目的220

12.5.2实验原理220

12.5.3实验材料与器皿221

12.5.4实验方法与步骤221

12.5.5思考题222

12.6细菌的简单染色和革兰染色222

12.6.1实验目的222

12.6.2实验原理222

12.6.3实验材料与器皿222

12.6.4实验方法与步骤222

12.6.5注意事项223

12.6.6思考题223

12.7培养基的配制与灭菌223

12.7.1实验目的223

12.7.2实验原理224

12.7.3实验材料与器皿224

12.7.4实验方法与步骤224

12.7.5思考题226

12.8活性污泥中细菌的纯种分离和培养226

12.8.1实验目的226

12.8.2实验原理226

12.8.3实验材料与器皿227

12.8.4实验方法与步骤227

12.8.5思考题229

12.9纯培养菌体和菌落形态的观察229

12.9.1实验目的229

12.9.2实验材料与器皿229

12.9.3实验方法与步骤229

12.9.4思考题230

12.10细菌淀粉酶的测定230

12.10.1实验目的230

12.10.2实验原理230

12.10.3实验材料与器皿230

12.10.4实验方法与步骤230

12.10.5思考题231

12.11细菌菌落总数的测定231

12.11.1实验目的231

12.11.2实验原理231

12.11.3实验材料与器皿231

12.11.4实验方法与步骤232

12.11.5思考题233

12.12总大肠菌群的检测233

12.12.1实验目的233

12.12.2实验原理233

12.12.3实验材料与器皿233

12.12.4实验方法与步骤234

12.12.5思考题235

12.13耐热大肠菌群的检测235

12.13.1实验目的235

12.13.2实验原理235

12.13.3实验材料和器皿236

12.13.4实验方法和步骤236

12.13.5思考题237

附录238

附录1教学常用染色液的配制238

附录2常用染色方法239

附录3教学用培养基240

附录4总大肠菌群检索表（MPN法）243

参考文献245