环境微生物学

研究内容

　　1．环境污染物对微生物的毒性

　　2．微生物对污染物的抗性

　　3．微生物抗污染物的分子机理

　　4．微生物对污染物的降解和降解机理

　　5．微生物降解污染物的分子遗传学

　　6．废气微生物处理方法

　　7．污水的微生物处理方法

　　8．固体废物的微生物处理方法

　　9．煤和石油的微生物脱硫方法

　　10．微生物和它们的代谢产物对环境的污染

11 微生物可利用工业废水获取养产生赤潮

研究目的

　　研究微生物与污染环境的相互关系，特别是如何利用微生物有效降解日趋严重的多种多样的环境污染物，为解决全世界环境污染问题提出一些有效可持续发展的方法和技术以及理论基础。

　　环境微生物与医学、发酵工业、环境保护、数学、化学和社会科学都有密切的关系。

与其他学科的关系

　　1．与微生物学关系：是微生物学的一个重要分支。

　　2．与微生物生态学的关系：

　　微生物生态学(Microbial Ecology)便是指研究微生物与其周围生物和非生物环境之间相互关系的一门科学。也有人认为生态学也可以称为环境生物学，那么微生物生态学也可以称为环境微生物学(Environmental Microbiology)。但是在内容的重点和所包括的范围方面它们是有区别的。微生物生态学包括研究非污染环境和污染环境中的微生物学；微生态学(Microecology)是研究细胞水平的生态学。这就说明微生物生态学是宏观生态学；而微生态学是生态学的微观层次。微生物生态学的研究对象是微生物与外环境的相互关系；而微生态学的研究对象则是有生命的宿主。微生物生态学侧重于微生物；而微生态学侧重点于植物、动物和人类宿主，研究正常微生物菌群与宿主相互关系的生命学科。

　　环境医学(Environmental Medicine)：研究环境污染物及其代谢产物与人类健康和疾病的相互关系。

学科历史

　　到了20世纪50年代末和60年代初，由于人口的膨胀，各种工业的迅速发展，环境污染日趋严重。同时人们发现排放到自然环境中去的污染物对土壤和水中的微生物生命和代谢有很大的影响，并发现许多微生物能降解各种人工合成的和天然的污染物。

　　由于农民大量使用合成洗涤剂、各种农药和化肥，引起农村的水体也受到了严重污染并引起许多水体出现富营养化的问题。

　　还发现许多污染物，如DDT、PCBs和汞化合物能在食物链中引起生物放大作用(Biomagnification)。由于这些问题引起许多科学家对环境微生物学的浓厚兴趣，并使它得到了迅速发展。

　　太空技术的发展给人们提供了研究某些极端环境微生物的有力工具。

　　在70年代由于氮肥的短缺促使人们研究共生固氮微生物和非共生固氮微生物。能源的危机使人们试图利用一些废物，经过微生物的转化作用生产有用的燃料。

　　在海洋中石油污染物的降解研究开始于60年代后期，所以到了90年代人们开始利用微生物去除环境污染物。

　　由于现代分析手段和技术方法的不断改进，分子生物学技术的迅速发展，人们对污染环境问题的高度重视，给环境微生物学的研究和发展起着非常大的促进作用。

　　近几十年来，中国人口迅速增长，特别改革开放后乡镇企业突飞猛进的发展，在给中国人民带来经济繁荣的同时，也给中国的环境造成了严重威胁，许多江河、土壤和农田受到了严重污染。新的污染源和污染物种类不断出现。

　　为了解决中国日趋严重的环境污染问题，中国政府和有关企业投放了大量的人力和财力开展了污染环境的治理工作。由于利用微生物处理污染物有许多优点，中国十分重视利用微生物处理各种污水和废气，并广泛开展了各种污染环境的微生物种类和分布的调查，发现了许多对污染物具有强降解能力的微生物，并对各种苯环污染物、石油、洗涤剂、农药、染料的降解途径和降解程度，各种重金属的微生物转化和吸附，废水中氮和磷的微生物去除，各种污水处理系统中微生物生态学进行了比较全面的研究，建立各种处理效果显著的各种污水处理工艺，包括活性污泥法，各种生物膜反应器，固定化细胞等等。

　　清华大学环境科学系还建立许多方法用于测定有机污染物的好氧降解。

研究意义

　　在当前环境污染日益严重的情况下，环境微生物学主要深入研究并阐明微生物，污染物与环境三者间的相互关系与作用规律，为保护环境，造福人类服务。

　　1．由于微生物个体微小，有很大的细胞比表面积，微生物生理生化功能多样，代谢能力强，易适应新环境，遗传功能易于改造，繁殖速度快，能彻底净化环境污染物，不会造成二次污染，处理污染物时只需在常温，常压下进行，不需特殊的设备，在处理污染物过程中还会产生许多有用的产物，所以利用有关的混合微生物群体净化环境污染物有重要的实际和经济意义。尤其近年来，生物工程技术不断发展，基因工程技术的广泛使用，使构建新的具有降解多种污染物的微生物菌株成为可能，为更有效地净化日趋严重的环境污染带来了新的希望。

　　2．许多环境污染物或微生物转化某些污染物产生的一些中间产物对人体和生态平衡危害极大，有些污染物或它们的代谢中间产物甚至可以导致人体细胞癌变，所以开展污染生态中微生物降解污染物的途径、降解程度和降解速率的研究，可以给环境医学和环境保护的对策提供理论依据。

　　3．自然界有许多微生物是人、动物和植物的病原菌，有些微生物在自然界生长和代谢过程中，产生一些毒物或改变局部的自然条件，结果不利于其它生物的生长和生存，象这样的微生物我们应当设法控制它们的生长和扩散。

　　4．由于科学技术的发展，人们生活和工作的需要，排放到自然环境中的人工合成化合物越来越多，这些化合物在自然界停留的时间应引起我们高度重视。在许多发达国家，每一种人工合成化合物排放到自然界之前，都应经过微生物可降解试验的研究，以便判断该化合物将对环境产生的影响。

学科教材

　　作者：赵开弘

　　定价：44.00元

　　开本：16开

　　出版日期：2009年8月

内容简介

　　本书共分11章，阐述了有关环境微生物的基本概念和理论、环境微生物的分类和特性、环境微生物的生理和代谢、环境微生物的遗传和进化、环境微生物的生态规律和多样性、涉及环境微生物的技术方法、环境微生物学最新进展等。从“实践—认识—再实践”的高度，揭示环境微生物学的发展规律，以便在理论上和实践上完全摒弃“先污染后治理”这种亡羊补牢式的陈旧思维，全面树立以“绿色生态”打造“可持续发展”这种环境生态新理念。鉴于环境微生物学的基础性，我们尽量多介绍有关环境微生物学的基本理论和技术，分章节详细介绍它们和环境科学与环境工程的渗透与融合。根据环境微生物学在生命和环境领域的地位和作用，力求做到既全面详尽，又主次分明重点突出。鉴于现代生命科学基础的分子生物学和基因工程在环境微生物学中的重要作用，我们力求综合这些重要学科，以不同的环境与资源问题为例加以重点介绍。

　　总之，全书以重大环境与资源问题为中心，着眼于详尽介绍环境微生物学的基本理论和技术方法，力求内容新颖、覆盖面广、概念清晰、逻辑严谨、深入浅出、言简意赅，充分反映现代环境微生物学的总体面貌、最新成就和发展方向。本书可供环境科学与工程专业本科生和相关专业的硏究生作为环境微生物学教材之用，也可作为从事环保、环境生物技术研究的有关科研人员的参考书。

　　在华中科技大学出版社组织下，2008年3月在武汉举行了全国环境微生物学教材编审会，组成了环境微生物学编写组，全书由多所高校的相关专业老师集体编写。具体分工如下：第1章由内蒙古大学的赵吉、第2章由华中农业大学的张娟与南华大学的唐东山、第3章由天津理工大学的冯炘与解玉红、第4章由桂林电子科技大学的蒋永荣、第5章由天津理工大学的冯炘与解玉红、第6章由河北大学的马建薇与华中科技大学的朱菁萍、第7章由武汉理工大学的刁红丽与郑州大学的郭夏丽，第8章由广东仲恺农业工程学院的陶雪琴、第9章由湖北师范学院的苏平、第10章由郑州轻工业学院的魏明宝与郑先君、第11章由华中科技大学的朱菁萍编写，全书由华中农业大学农业微生物学国家重点实验室的赵开弘和内蒙古大学的赵吉分别担任正、副主编，统编修改而成。

　　本书在编写过程中参考了国内外许多优秀教材及科研论文，具体细目列于每章之后，方便读者跟踪学科最新进展。对于所参考的文献资料，在此向其作者谨致谢忱。此外，在书后附录D列出了环境微生物学有关的重要专业英文关键词，希望读者掌握这些基本词汇，它有利于读者从点上把握环境微生物学全貌，而且有利于读者查阅相关文献，特别是英文文献。

　　最后，编者用力虽勤，然限于水平，书中纰漏之处在所难免，恳请业内同仁和广大读者不吝指正，以便再版修订，使臻完善。

章节目录

　　第1章绪论（1）

　　1．1环境微生物学的重要概念（1）

　　1．1.1生命及其基本特征（1）

　　1．1.2重要术语（2）

　　1．1.3微生物的分类（3）

　　1．1.4原核生物与真核生物（5）

　　1．2环境微生物学的研究任务（5）

　　1．2.1环境微生物学的范畴（5）

　　1．2.2环境微生物学的研究内容（6）

　　1．3环境微生物学的历史与发展（7）

　　1．3.1人类对环境微生物的认识（7）

　　1．3.2环境微生物学的形成与发展（8）

　　1．3.3微生物在环境工程中的应用（9）

　　1．3.4环境微生物生物技术的应用（10）

　　1．4环境微生物的起源与进化（12）

　　1．4.1地球上生命的起源（12）

　　1．4.2环境微生物的起源（13）

　　1.4.3放氧光合作用的进化（14）

　　1．4.4真核细胞的形成（15）

　　1．5环境微生物的重要特性（16）

　　1．5.1微生物的生物多样性（16）

　　1．5.2微生物生理类群的多样性（17）

　　1．5.3微生物的环境适应性（18）

　　1．5.4环境中微生物的安全性（18）

　　1．6环境微生物学与相关学科的相互渗透和促进（20）

　　1．7学习环境微生物学的意义（21）

　　复习思考题（21）

　　主要参考文献（22）

　　第2章环境中的微生物及其特性（24）

　　2．1微生物概述（24）

　　2．1.1微生物的定义（24）

　　2．1.2微生物的分类与命名（24）

　　2．1.3微生物的基本特点（26）

　　2．2原核微生物（28）

　　2．2.1细菌（28）

　　2．2.2古菌（34）

　　2．2.3放线菌（38）

　　2．2.4其他原核生物（39）

　　2．3真核微生物（41）

　　2．3.1酵母菌（41）

　　2．3.2霉菌（43）

　　2．3.3大型真菌（46）

　　2．3.4真核藻类（47）

　　2．3.5原生动物（48）

　　2．3.6微型后生动物（50）

　　2．4病毒（52）

　　2．4.1病毒的特征和分类（52）

　　2．4.2病毒的结构（53）

　　2．4.3亚病毒（54）

　　2．4.4病毒的增殖过程（55）

　　2．4.5环境因子对病毒的影响（55）

　　复习思考题（56）

　　主要参考文献（56）

　　第3章微生物的营养与代谢（58）

　　3．1微生物的营养（58）

　　3．1.1微生物的化学组成和营养要素（59）

　　3．1.2微生物的营养类型（61）

　　3．1.3微生物的培养基（61）

　　3．2微生物的酶（61）

　　3．2.1酶的定义、分类和特性（62）

　　3．2.2酶的组成与结构（62）

　　3．2.3酶活力及其影响因素（66）

　　3．3微生物的能量代谢（69）

　　3．3.1生物氧化（69）

　　3．3.2生物氧化的类型（73）

　　3．3.3微生物的分解代谢（74）

　　3．3.4微生物的合成代谢（79）

　　复习思考题（82）

　　主要参考文献（83）

　　第4章微生物的生长及其环境(84)

　　4．1微生物的生长(84)

　　4．1.1微生物的生长繁殖特征(84)

　　4．1.2研究微生物生长的方法(85)

　　4．1.3微生物生长繁殖的测定(88)

　　4．1.4环境因素对微生物生长的影响(88)

　　4．1.5微生物在自然环境中的生长(92)

　　4．2陆地环境中的微生物(93)

　　4．2.1土壤作为微生物的一种环境(93)

　　4．2.2土壤中的微生物(94)

　　4．2.3根际微生物(96)

　　4．3大气环境中的微生物(99)

　　4．3.1空气中微生物的存活(99)

　　4．3.2空气是传播微生物的介质(100)

　　4．3.3室外空气中的微生物(101)

　　4．3.4室内空气中的微生物(101)

　　4．3.5空气微生物的卫生标准及检测(103)

　　4．4水环境中的微生物(104)

　　4．4.1水环境中的微生物生境(104)

　　4．4.2淡水环境中的微生物(105)

　　4．4.3海水环境中的微生物(107)

　　4．4.4河口微生物动态变化(108)

　　4．4.5近海噬藻体的重要功能(108)

　　4．5极端环境中的微生物(110)

　　4．5.1高温环境中的微生物(110)

　　4．5.2低温环境中的微生物(111)

　　4．5.3高盐环境中的微生物(112)

　　4．5.4高酸环境中的微生物(112)

　　4．5.5高碱环境中的微生物(113)

　　4．5.6高压环境中的微生物(114)

　　4．5.7高辐射环境中的微生物(115)

　　复习思考题(115)

　　主要参考文献(116)

　　第5章环境微生物的遗传与变异(117)

　　5．1环境微生物的遗传和变异现象及其意义(117)

　　5．2微生物遗传与变异的分子基础(118)

　　5．2.1DNA的结构与功能(118)

　　5．2.2中心法则与蛋白质的合成(124)

　　5．3环境微生物的变异与育种(128)

　　5．3.1基因突变及其特点(128)

　　5．3.2基因突变的类型(133)

　　5．3.3基因突变的应用(134)

　　5．4基因重组(138)

　　5．4.1真核微生物的杂交(139)

　　5．4.2原核微生物的接合(140)

　　5．4.3原核微生物的转导(141)

　　5．4.4转化(142)

　　5．4.5原生质体融合(144)

　　5.4.6基因工程(144)

　　5．5菌种的衰退、复壮和保藏(147)

　　5．5.1菌种的衰退与复壮(147)

　　5．5.2菌种的保藏(148)

　　复习思考题(149)

　　主要参考文献(149)

　　第6章环境微生物生态学(151)

　　6．1生态学概述(151)

　　6．1.1微生物生态学的定义和研究内容(151)

　　6．1.2生物种群和群落(151)

　　6．1.3生态系统和生物圈(153)

　　6．1.4生态平衡(157)

　　6．2微生物之间和与动植物之间的关系(157)

　　6．2.1湿地的典型微生物生态作用(157)

　　6．2.2微生物与微生物之间的关系(159)

　　6．2.3微生物与植物之间的关系(162)

　　6．2.4微生物与人和动物之间的关系(164)

　　6．3环境微生物的生物多样性(167)

　　6．3.1微生物多样性(167)

　　6．3.2可培养微生物和不可培养微生物(168)

　　6．4环境微生物基因组信息所展示的生物进化规律(170)

　　6．4.1分子系统发育分析(170)

　　6．4.2DNA和蛋白质的进化(172)

　　6．4.3基因组的生物多样性(175)

　　6．4.4环境微生物抗生素抗性的生态规律(179)

　　6．5废水处理中的微生物群落及其分子生态学分析(180)

　　6．5.1好氧活性污泥处理的微生物群落(180)

　　6．5.2废水深度处理中的微生物群落(181)

　　复习思考题(183)

　　主要参考文献(184)

　　第7章环境微生物在物质循环和污染物代谢中的作用（186）

　　7．1微生物与物质循环（186）

　　7．1.1氧循环（186）

　　7．1.2碳循环（187）

　　7．1.3氮循环（192）

　　7．1.4硫循环（196）

　　7．1.5磷循环（198）

　　7．1.6氢循环（200）

　　7．1.7铁、锰循环（201）

　　7．1.8其他微量元素的营养性和毒性（202）

　　7．2环境中微生物与化学物质的相互作用（202）

　　7．2.1化学不平衡的复杂环境（202）

　　7．2.2微生物对环境中化学物质状态的影响（203）

　　7．2.3微生物细胞对环境中化学物质的响应（205）

　　7．3微生物与金属的相互作用（206）

　　7．3.1环境中金属的微生物可利用性（207）

　　7．3.2金属和类金属的生物甲基化（208）

　　7．3.3金属对微生物细胞的毒性效应（211）

　　7．3.4微生物对金属的抗性和解毒机制（212）

　　7．3.5微生物转化金属的有益效应和有害效应（214）

　　7.4环境微生物物质转化的热力学规律（219）

　　7．4.1生命体系中的热力学原理（219）

　　7．4.2温室气体及其生物地球化学循环（221）

　　7．5环境微生物的污染物代谢（223）

　　7．5.1污染物的结构、毒性与微生物降解性之间的关系（223）

　　7．5.2影响污染物微生物降解的环境因素（225）

　　7．5.3有机污染物的微生物降解途径（226）

　　复习思考题（238）

　　主要参考文献（238）

　　第8章污染控制的微生物学原理（240）

　　8．1废水生物处理的环境微生物学技术（240）

　　8．1.1废水微生物处理的原理（240）

　　8．1.2废水的污染指标及测定方法（241）

　　8．1.3活性污泥法（243）

　　8．1.4生物膜法（246）

　　8．1.5氧化塘法（252）

　　8．2废水脱氮除磷工艺及原理（253）

　　8．2.1脱氮除磷的意义（253）

　　8．2.2脱氮除磷原理（253）

　　8．2.3废水脱氮除磷工艺（255）

　　8．2.4生物脱氮除磷技术的发展趋势（258）

　　8．3厌氧反应器（259）

　　8．3.1厌氧生物处理的原理（259）

　　8．3.2厌氧生物处理法的发展（261）

　　8．3.3升流式厌氧污泥床反应器（261）

　　8．3.4厌氧折流反应器（263）

　　8．4有机固体废物的生物处理（264）

　　8．4.1堆制法（264）

　　8．4.2厌氧消化法(沼气发酵)（266）

　　8．5微生物在废气治理中的应用（267）

　　8．5.1废气的微生物处理方法（267）

　　8．5.2处理废气的微生物（268）

　　复习思考题（269）

　　主要参考文献（270）

　　第9章环境微生物生物技术（271）

　　9．1环境微生物的基因工程（271）

　　9．1.1基因工程工具酶（271）

　　9．1.2环境微生物核酸的提取（273）

　　9．1.3环境微生物功能基因的克隆与表达（273）

　　9．1.4环境微生物基因工程菌的构建（276）

　　9．1.5基因工程菌的环境污染控制应用（279）

　　9．2环境微生物的蛋白质工程（281）

　　9．2.1固定化酶技术在环境治理中的应用（282）

　　9．2.2基因工程抗体及其环境应用（283）

　　9．2.3蛋白质工程疫苗及其环境意义（283）

　　9．3环境微生物的细胞工程（284）

　　9．3.1细胞融合（284）

　　9．3.2固定化微生物在环境治理中的应用（286）

　　9．3.3环境微生物的单细胞蛋白技术（287）

　　9．3.4农业生物控制中的环境微生物技术（288）

　　9.4环境微生物的代谢工程（291）

　　9．4.1微生物细胞外多聚物的开发与应用（291）

　　9．4.2微生物能源（292）

　　9．4.3微生物采油（298）

　　复习思考题（299）

　　主要参考文献（299）

　　第10章环境微生物学实验方法（301）

　　10．1环境微生物取样和富集（301）

　　10．1.1培养基的配制与选择（301）

　　10．1.2环境微生物的取样（303）

　　10．1.3从野外微生物群落到微生物纯培养物（304）

　　10．1.4活性污泥中细菌的分离和培养（305）

　　10．1.5获得环境微生物纯培养的方法（306）

　　10．1.6环境微生物数量和生物量的测定方法（307）

　　10．2指示微生物（311）

　　10．2.1指示微生物的概念（311）

　　10．2.2总大肠菌群（312）

　　10．2.3粪大肠菌（313）

　　10．2.4粪链球菌（313）

　　10．2.5产气荚膜梭菌（314）

　　10．2.6异养平板计数（314）

　　10．2.7噬菌体（314）

　　10．2.8其他指示微生物（314）

　　10．3显微技术（315）

　　10．3.1显微技术的原理（315）

　　10．3.2微生物的形态、特殊结构的观察（319）

　　10．3.3细菌的简单染色和革兰氏染色（321）

　　10．3.4应用分子探针和荧光探针显微术的原位检测（321）

　　10．4生理学方法（322）

　　10．4.1纯培养微生物活性测定（323）

　　10．4.2适于测定环境样品活性方法的选择（324）

　　10．4.3碳呼吸（325）

　　10．4.4放射性标记示踪物掺入细胞大分子（326）

　　10．4.5腺苷酸能荷（327）

　　10．4.6酶分析（327）

　　10．5免疫学方法（328）

图书信息

　　书名：环境微生物学/高等学校教材

　　ISBN:750256566

　　作者：乐毅全/王士芬

　　出版社:化学工业出版社

　　定价：28

　　页数：244

　　出版日期：2005-3-1

　　版次：1

　　开本：小16开

　　包装：平装

　　简介：本书在汲取国内外众多优秀教材、文献资料的基础上，阐述了与环境工程、市政工程等环境领域有关的微生物及其生命活动规律；从细胞、分子或种群等不同水平上研究环境微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异和生态分布等，并从微生物与物质循环的角度叙述了微生物在自然界中的地位和作用；书中还介绍了生物学新技术在环境微生物学领域的应用并含有与其配套的环境微生物学实验。本书内容全面，文字简明，概念清晰，书中各章节前均有“学习重点”、章节后附有“建议阅读”以及“本章小结”和“思考与实践”，力求重点突出、便于教师备课及学生学习。

　　本书适用于高等学校环境科学、环境工程专业本科生作教材使用，也可作为相关专业的研究生教材，并可供从事环境领域研究工作的人员参考。

　　目录：

　　第一篇 环境微生物学基础............1第一章 绪论............2第一节微生物对人类环境可持续发展的影响............2一、微生物的特点............2二、微生物对人类环境可持续发展影响的要点............2第二节环境微生物学的定义与研究对象............3第三节环境微生物学的研究任务与内容............3一、研究微生物在自然环境中存在的基本状况与活动规律............3二、研究微生物对环境化学污染物防治及其它有利影响............3三、研究微生物对环境的有害影响及其防治............5四、研究环境监测中的微生物技术与方法............6第四节中国环境微生物学的兴起与发展............6

　　第二章 环境中的微生物............8第一节微生物类群与生物三域............8一、微生物及其类群............8二、生物三域特征............8第二节真细菌............9一、细菌............9二、放线菌............19三、光合型细菌............21四、鞘细菌............23五、滑动细菌............23六、其他细菌型微生物............24第三节古细菌............25一、古细菌的特点............25二、产甲烷古细菌群............25三、还原硫酸盐古细菌群............26四、极端嗜盐古细菌群............26五、无细胞壁古细菌群............27六、极端嗜热和超嗜热的代谢元素硫的古细菌群............27第四节真菌............27一、真菌的营养体............27二、真菌的繁殖与繁殖体............29三、真菌的菌落特征............30四、真菌的分类及常见属............31第五节藻类和原生动物............34一、藻类............34二、原生动物............36第六节非细胞型微生物............37一、病毒............37二、细菌病毒--噬菌体............39三、亚病毒............40第七节 微生物的分类、鉴定和保藏............41一、微生物分类与鉴定............41二、微生物菌种的保藏............43

　　第三章 微生物的生长与代谢............45第一节微生物的营养与营养类型............45一、微生物的化学组成与营养物质............45二、微生物的营养类型............47三、营养物质的摄取............49第二节微生物的代谢............50一、酶............50二、微生物的能量生成与转换............51三、微生物呼吸作用类型............52四、微生物的同化作用............55第三节微生物的生长繁殖............57一、生长与繁殖的概念............57二、微生物生长量的测定方法............58三、分批培养............58四、连续培养............59五、细菌的非可培养状态............60第四节环境因素对微生物生长的影响............60一、氧气和氧化还原电位............60二、温度............61三、水及其可供给性............61四、氢离子浓度............62五、辐射............62六、超声波............62七、压力............62八、化学物质............63

　　第四章 微生物的遗传与变异............65第一节微生物的遗传............65一、微生物遗传的物质基础............65二、细胞中DNA的复制............69三、RNA与遗传表达............70四、微生物基因表达的调控............72第二节 微生物的变异............73一、微生物的变异与基因突变............73二、突变类型............73三、基因突变的机理............74四、DNA损伤的修复............76第三节 微生物基因重组............77一、原核微生物的基因重组............77二、真核微生物的基因重组............78第四节 人工构建新菌株............79一、诱变育种............79二、原生质体融合............80三、基因工程............81

　　第五章 微生物在环境中的分布及其相互关系............84第一节微生物在环境中的分布............84一、微生物在土壤中的分布............84二、微生物在水体中的分布............85三、微生物在空气中的分布............87四、微生物在食品上的分布............88五、极端环境中的微生物............89第二节微生物间的相互关系............91一、互生关系............91二、共生关系............91三、寄生关系............92四、拮抗关系............92

　　第六章微生物在物质循环中的作用............94第一节碳素生物循环............94一、微生物分解有机质的一般途径............94二、微生物分解纤维素............95三、微生物分解半纤维素............96四、微生物分解果胶类物质............97五、微生物分解淀粉............97六、微生物分解脂类物质............97七、微生物分解木素及芳香族物质............98八、微生物分解烃类............99第二节 氮素生物循环............100一、微生物转化氮素物质的一般途径............100二、氨化作用............101三、硝化作用............103四、反硝化作用............104五、生物固氮作用............105第三节 其它无机元素的生物循环与转化............106一、无机元素循环与转化的一般途径............106二、硫素的生物循环与转化............106三、磷素的生物循环与转化............109四、铁的生物循环与转化............110

　　第二篇 微生物治理环境............111第七章微生物对污染物的降解与转化............112第一节 概述............112一、生物降解与转化的概念............112二、微生物降解与转化物质的巨大潜力............112三、有机污染物的可生物降解性............113四、微生物降解污染物的机制............115五、影响微生物降解与转化的生态学因素............116第二节微生物对有机污染物的降解............117一、石油............117二、芳香族与卤代烃............120三、化学农药............123四、合成洗涤剂............128五、化学塑料............129六、其它有机污染物............130第四节微生物对重金属及类金属的转化............131一、汞............131二、砷............133三、硒............134四、碲............135五、铅............135六、锡............135七、其它重金属............135

　　第八章废水的生物处理............137第一节 概述............137一、水体污染及其危害............137二、污染物浓度指标及其意义............137三、污水排放标准及处理要求............138四、污水处理一般技术途径............139第二节 有机污水的生物处理............139一、有机污水生物处理的基本原理............139二、好氧生物处理............140三、厌氧生物处理............151四、其它处理技术............156第三节 氮磷污水的生物处理............159一、生物脱氮技术............159二、生物除磷技术............162第四节 其它无机污染物废水的生物处理............165一、含硫废水的生物处理............165二、金属废水的生物处理............166

　　第九章废渣与废气的生物处理............169第一节 废渣的生物处理............169一、概述............169二、高温堆肥法............171三、卫生填埋法............175第二节 废气的生物处理............178一、原理与微生物相............178二、主要影响因素............178三、工艺类型............179四、应用与进展............180

　　第十章污染环境的生物修复............182第一节概述............182一、生物修复的概念............182二、生物修复的原理与影响因素............182三、生物修复的发展过程............183第二节生物修复的类型............183一、原位生物修复............183二、异位生物修复............185三、原位-异位联合生物修复............186第三节 生物修复的应用............186一、农药污染的生物修复............186二、石油污染的生物修复............186三、污染水体的生物修复............187

　　第十一章 环保型微生物制剂的开发应用............189第一节环保型微生物制剂及其品种............189一、微生物降解剂............189二、微生物农药............189三、微生物肥料............192四、生物表面活性剂............195五、生物塑料............197第二节环保型微生物制剂的生产与使用............199一、菌种选育............199二、菌数扩增与生产............201三、微生物制剂及其保存............202四、微生物制剂的使用............202第三节 环保型微生物制剂展望............202一、关于环保型微生物制剂的迟效问题............203二、关于环保型微生物制剂的失效问题............203

　　第十二章 微生物与废物资源化............204第一节 单细胞蛋白............204一、单细胞蛋白的经济生物学特性............204二、生产单细胞蛋白的微生物............205三、单细胞蛋白生产之一般工艺流程............206四、废物生产单细胞蛋白实例............207五、单细胞蛋白的可接受性与安全性............211第二节细菌冶金............212一、细菌冶金的原理............213二、细菌冶金的微生物及主要影响因素............213三、细菌冶金的方法............214第三节微生物与能源............215一、微生物产生甲烷............215二、微生物产生醇类............216三、微生物产生氢气............216

　　第三篇 微生物污染环境............217第十三章环境中的致病微生物............218第一节空气的微生物污染............218一、空气中的病原微生物及其传播............218二、污水处理与污水灌溉引起的空气污染............220三、空气微生物污染的防治措施............221第二节水体的微生物污染............221一、水中的病原微生物............221二、水中微生物的污染防治............224三、医院污水的微生物污染............224四、医院污水的无害化处理............224五、饮水安全与消毒............225第三节土壤的微生物污染............228一、土壤中的病原微生物及其传播............228二、土壤生物性污染的预防............229第四节食品的微生物污染............229一、几种典型的食品微生物污染............229二、食品微生物污染防治............231第五节医院内感染............231第六节血源性感染............232

　　第十四章微生物的代谢产物与环境污染............234第一节微生物毒素的污染与危害............234一、细菌毒素............234二、放线菌毒素............236三、真菌毒素............236四、藻类毒素............240第二节 微生物一般代谢产物的污染与危害............241一、氨............241二、硝酸与亚硝酸............241三、氮氧化物............241四、硫化氢............241五、酸性矿水............242六、甲基汞............243七、羟胺............243八、亚硝胺类............244九、腐殖质............244十、农药代谢的毒性产物............245十一、气味代谢物............245十二、材料的霉腐与损害............247

　　第十五章微生物与水体富营养化............251第一节 概述............251第二节 富营养化水体微生物的动态变化............252一、富营养化微生物种群............252二、富营养化时微生物的数量变化............253第三节水体富营养化的影响及危害............254一、自然景观的危害............254二、水体生态及生物的影响............254第四节 富营养化成因及影响因素............255一、水体富营养化的成因............255二、富营养化形成的其它影响因素............256第五节富营养化监测指标与评价............256一、富营养化指标............256二、富营养化的评价............257

　　第四篇 微生物监测环境............259第十六章环境污染的指示微生物............260第一节一般污染指示微生物............260一、细菌总数............260二、霉菌和酵母菌总数............260第二节粪便污染指示菌............262一、大肠菌群............262二、粪大肠菌群............264三、粪链球菌............265四、产气荚膜梭菌............265五、蛭弧菌............265第三节 其它指示微生物............266一、致病菌的指示菌............266二、肠道病毒的指示微生物............266

　　第十七章污染物毒性的微生物学检测方法............269第一节 原核微生物检测法............269一、发光细菌 细菌生物发光抑制试验............269二、硝化细菌-----硝化作用抑制试验............270第二节真核微生物检测法............271一、藻类 生长抑制试验............271二、原生动物 微尺度群落级毒性试验............272第三节活性污泥毒性检测法............273一、脱氢酶活性试验............273二、呼吸抑制试验............274第四节微生物学检测法评价............275

　　第十八章污染物致突变性的微生物检测方法............276第一节 基因突变试验............276一、鼠伤寒沙门氏菌/哺乳动物微粒体酶试验（Ames试验）............276二、发光细菌试验............278三、其它基因突变试验............279第二节 DNA损伤修复试验............280一、SOS显色试验............280二、聚合酶缺陷型菌株试验............281三、重组缺陷型菌株试验............282四、溶原性细菌试验............282第三节 DNA重组试验............283第四节 微生物致突变试验与致癌物的确定............283

　　第十九章 微生物监测技术的新发展............285第一节 分子生物学技术在环境微生物监测中的应用............285一、分子生物学技术与环境微生物的分类、鉴定、监测............285二、报告基因与环境微生物监测............288第二节 微生物传感器在环境监测中的应用............291一、微生物传感器的构建............291二、微生物传感器在环境监测中的应用............292

　　主要参考书目............294

　　环境微生物学专业词汇索引............295

编辑推荐

在微生物学领域里，由于分子生物学、分子遗传学以及生态学的发展，促进了环境微生物学的发展，许多微生物应用技术渗透到环境保护工作中。微生物是自然生态系统中的基本成分，物质循环和能量流动与之紧密相联，它们既是生产者，又是消费者。通过分解环境中的各种有机物，它们在维持自身长繁殖的同时，也维持了自然生态系统的相对平衡，帮助人类“清洁”环境。
环境微生物学是环境工程专业的专业基础课，按废水治理工程、环境监测、固体废弃物处理与利用等专业课程的需要，本教材介绍了微生物学的基础知识，微生物生态、空气和水的卫生细菌学及检验，讲述了微生物工程中的应用。通过本课程的学习，为后续专业课程的教学奠定基础。
本书是高职高专的教材，适用范围包括环境工程、环境监测和给水排水专业。本课程的教学时数为60左右，包括理论部分和实验部分。

序言

微生物是生态系统的重要组成部分，是自然界绝大多数物质的转化者和分解者，在物质转化分解、循环和能量代谢流动等方面，尤其在环境中有机和无机污染物的降解中发挥着十分重要的作用。
近几十年来，随着工业化程度的提高，环境污染事件不断出现，污染频率加大，造成的危害愈来愈严重。尤其是与人类生活密切相关的3大要素土、水、气污染的加剧，导致了农产品安全降低、人畜健康受到严重威胁，正如奥地利学者W.M.Stigliani（1991）指出的那样，土壤中农药的污染和残留犹如“化学定时炸弹”，如不及时进行治理，后果将会如美国作家R·卡逊女士1962年在《寂静的春天》中描述的那样悲惨，可见环境污染已经成为人类面临的最大挑战之一。为此各国政府和国际组织采取许多措施并投入了大量的人力、物力、财力开展这方面的研究工作，如美国仅在20世纪90年代中期就投入了上百亿美元进行土壤修复研究。
随着科学技术的发展，以及人类对微生物认识研究的不断深人，环境微生物学的重要性和优越性日益凸现，对其研究也日益深入、广泛。
本教材是在吸取了环境微生物学及环境工程领域的最新研究成果基础上编写而成，全书共分3篇。第1篇为微生物的基础知识，介绍环境中的微生物类群、微生物的营养、生长和遗传以及微生物生态与含碳、氮、磷、硫等物质转化的关系；第2篇为微生物在环境污染治理中的作用，该部分在阐述微生物对环境中有机污染物转化降解的基础上，系统介绍了微生物在污水、废气、固体废弃物及土壤污染的生物治理原理、方法和技术等，并简要介绍了废弃物的处理及资源化、环境污染的生物监测以及土壤污染治理及环境监测中的应用，以及微生物学新技术在环境保护中的应用等内容；第3篇为实验，包括普通微生物学和环境微生物学部分，使学生学会微生物学的基本操作和环境中微生物的监测技术。
《环境微生物学》由全国6所农林高等院校（西北农林科技大学、山西农业大学、西南农业大学、四川农业大学、华南农业大学、沈阳农业大学）从事环境微生物学教学科研的教师共同编写而成，主编和文祥、洪坚平，副主编陈强、赵秀兰。

文摘

第1章 绪论
第一节 微生物与环境
一、微生物的特点
微生物是众多肉眼不可见、个体微小的低等生物的总称。较之高等生物，微生物的共同特点是：
（一）种类繁多、分布极广
1．微生物物种丰富多样
虽然已被人类培养并利用的微生物种类达数万，但它们仅是地球微生物种类中的一部分。例如，Bull等1992年报道，已发现真菌69000种，仅占其总数5％；细菌4 760种，占总数12％，病毒5 000种，占4％。
2．微生物代谢类型丰富多样
例如，就营养而言，有的微生物能同化有机物、另一些能同化无机物；就能量而言，有的利用太阳光能、另一些则可利用化学能；就呼吸而言，有的必须在有氧条件下生活，而另一些则能在无氧条件下生活，甚至氧气的存在会对之产生毒害等。
3．微生物生态类型丰富多样
它们分布极广。凡有生命的地方皆有微生物存在；即使是不利于一般生物生存的极端恶劣环境，如干旱沙漠、冰川极地、深海底、热泉口、火山口、盐湖以及酸性矿水等不良环境中也可发现微生物的踪影。
（一）繁殖迅速、数量巨大
多数微生物以简单的分裂方式进行繁殖。当条件适宜时，几十分钟或几小时就可繁殖一代，最快的十几分钟即可分裂一次。因此，环境'中微生物的数量巨大惊人。例如，被有机废物污染的港口海水中，每毫升含微生物总数可达l0万个；肥沃的根圈土壤中，每克土可有微生物几亿至几十亿个，即使在不适于微生物生长繁殖的空气中（如街道空气），每立方米可含微生物几千上万上。