主要内容本书是系统介绍微生物资源在环境保护中的应用的学术性专著。主要内容分为两篇。在基础篇中，主要介绍了环境微生物资源的基本原理；在应用篇中，重点介绍了微生物资源在生物修复、废水处理、固体废弃物处理、微生物资源的产业化、废弃物资源化与能源化中的应用，以及现代生物技术在环境微生物资源开发利用中的应用，最后论述了环境微生物制剂与生态安全问题。 本书内容原创性、实用性较强，可供环境、生物及相关专业的读者阅读使用。 相关丛书1.清洁生产、绿色化学原理与实践 2.污染土壤生物修复理论基础与技术 3.环境与生物进化 4.环境微生物分类与检测技术 5.生态工程理论基础与构建技术 本书前言进入21世纪，人类正面临着粮食危机、能源短缺、资源耗竭、生态恶化和人口剧增等困境。要解决这些问题，开发利用可再生资源已成为必然趋势。 微生物资源作为一类重要的可再生资源已得到人们的广泛关注。基于微生物资源的生理遗传特性、物种多样性、广泛的生态适应性以及物质转化能力强等特点，微生物资源在环境保护中得到了广泛应用，在某些应用领域已显示了巨大潜力，起到了不可替代的作用。随着现代生物技术日新月异地发展，微生物资源在环境保护中的应用日益向纵深发展，而且产业化程度也正在加快。所以，对于环境保护工作者来说，加强微生物学理论与应用知识显得越来越重要，而对于从事微生物研究的科技工作者来说，了解日益发展的环境保护应用领域将更有利于拓展其科学研究的范围和内容。为了加快促进环境微生物技术的发展，使近年来的研究成果系统化，我们编写了此书。 本书共分两篇。在基础篇中，主要介绍了环境微生物资源的基本原理；在应用篇中，重点介绍了微生物资源在生物修复、废水处理、固体废弃物处理、微生物资源的产业化以及废弃物资源化与能源化中的应用，现代生物技术在环境微生物资源开发利用中的应用，最后论述了环境微生物制剂与生态安全问题。 本书编写中的具体分工是：第1章和第2章由李铁民、刘宏生编写，第3章由李士怡、吴昊编写，第4章和第5章由李铁民、李士怡编写，第6章由马溪平、徐成斌、李清华编写，第7章由张玲、孙大鹏、马溪平编写，第8章由吴旭辉、孙大鹏编写，第9章由解宏端、马溪平编写，第10章由马溪平、张玲、吴昊编写，第11章由刘宏生、寇威编写，第12章由吴昊、吴旭辉编写，全书由李铁民统稿。 本书在编写过程中，得到了周大石教授的热情指导，也得到辽宁大学环境与生命科学学院全体教师的大力支持，在此一并表示衷心的感谢。 在本书编写过程中，对于某些成熟的理论和技术，有些直接取材于有关文献；对于处在研究阶段的最新成果，则主要依据原创性研究论文，并融进编者的观点。限于编者知识水平和资料占有的局限性，书中难免有不妥及疏漏之处，恳请读者批评指正，以使本书进一步完善。 本书目录上篇基础篇 1微生物资源3 11微生物资源的概念3 111自然资源3 112生物资源3 113微生物资源3 12微生物资源特性4 121物种多样性4 122代谢类型多样性5 123生态系统多样性7 124生活方式的多样性9 125遗传多样性10 13微生物资源的重点研究领域11 131寻找发现新菌种11 132利用现代生物技术改造菌种12 133发展完善各种微生物环境保护应用技术12 134微生物制剂的产业化12 135极端微生物研究13 136微生物分子生态学研究13 2微生物资源与环境14 21自然环境系统中的微生物资源14 211微生物资源与物质循环之间的关系14 212微生物资源与生物环境之间的关系19 213微生物资源与自然资源形成之间的关系24 22微生物资源的应用26 221微生物资源与环境监测26 222微生物资源与污染预防和污染治理27 223微生物资源与物质的综合利用28 23极端环境微生物资源28 231嗜盐微生物28 232嗜酸微生物29 233嗜碱微生物30 234嗜热微生物31 235嗜低温微生物31 236其他极端微生物31 3微生物对污染物的降解和转化33 31微生物的营养33 311微生物营养的需求33 312微生物营养类型34 313微生物营养物质进入方式35 314微生物胞外物质的利用37 32微生物代谢38 321微生物代谢类型38 322微生物代谢调节39 33降解污染物的微生物43 331土著微生物43 332外来微生物43 333基因工程菌44 34微生物对污染物的降解作用45 341微生物对污染物降解的特点45 342共代谢作用45 343微生物的去毒作用46 344微生物的激活作用47 35影响微生物降解污染物质的因素48 351微生物的代谢活性对污染物质降解的影响48 352微生物的适应性48 353污染物种类对降解性的影响48 354污染物化学结构对降解性的影响48 355环境因素对降解性能影响49 36微生物对有机污染物的生物降解50 361烷烃和烯烃类化合物的生物降解50 362芳香族化合物的生物降解51 363卤代脂肪烃的生物降解52 364卤代芳烃的生物降解52 365农药的生物降解53 366合成洗涤剂的生物降解54 367塑料的生物降解54 37微生物对重金属的生物转化55 371汞的生物转化55 372砷的生物转化55 373硒的生物转化56 374其他重金属的生物转化56 375微生物对重金属的生物转化在污染控制中的应用57 4微生物资源研究基本方法58 41单一菌种分离鉴定58 411样品采集58 412富集培养59 413纯化分离61 414菌种鉴定61 42混合菌群的培养62 421活性污泥的培养和驯化62 422活性污泥培养和驯化过程中生物相的变化64 423生物膜培养与挂膜64 424厌氧颗粒污泥的培养65 43群落微生物分析方法66 431核酸分子杂交技术67 432基于PCR扩增技术的研究方法68 433rRNA基因同源分析方法70 434梯度电泳技术70 435生物醌技术71 44微生物菌群构建72 441微生物菌群构建的意义72 442微生物菌群构建原理73 443微生物菌群构建原则75 444微生物菌群构造现状75 5微生物资源的保护和保藏78 51微生物资源保护78 511微生物资源与人类生态系统78 512微生物资源保护的重要性80 513微生物资源保护策略81 52微生物物种资源的保藏82 521概述82 522菌种保藏的原理和方法83 523保藏方法的研究方向85 524保藏机构及其组织86 下篇应用篇 6微生物资源与生物修复89 61生物修复89 611生物修复的概念及其产生与发展89 612生物修复的基本原理与类型89 613生物修复的应用与进展91 62重金属污染的微生物修复94 621重金属污染的来源94 622重金属在环境中的迁移转化及危害95 623重金属污染的微生物修复机理96 624几种重金属污染的微生物修复99 63石油污染的微生物修复102 631石油污染的来源和种类102 632石油污染物在环境中的迁移及其危害103 633降解石油污染物的微生物104 634石油污染的微生物修复机理107 635石油污染的微生物修复及应用109 64化学农药污染的微生物修复111 641化学农药的种类111 642化学农药在环境中的迁移及其危害111 643降解化学农药污染物的微生物113 644化学农药污染的微生物修复机理115 645化学农药污染的微生物修复实例118 65结语119 7微生物资源与水处理121 71概论121 72厌氧微生物处理污水121 721厌氧微生物处理的产生与发展122 722厌氧微生物处理的基本原理122 723厌氧微生物处理的特点124 724厌氧微生物处理工艺125 73好氧活性污泥法134 731好氧活性污泥法的原理134 732活性污泥法处理污水的过程134 733好氧活性污泥中的微生物135 734活性污泥中微生物的作用136 735好氧活性污泥的培养驯化137 736培养驯化过程中生物相的变化规律138 737引起污泥膨胀的原因139 738活性污泥膨胀的抑制对策139 739好氧活性污泥处理污水的工艺140 74好氧生物膜法142 741生物膜微生物142 742生物膜的结构与净化原理145 743生物膜的培养146 744生物膜反应器146 75氧化塘149 751氧化塘中的微生物150 752利用藻类处理污水150 76污水深度处理152 761脱氮微生物152 762生物脱氮过程154 763聚磷菌154 764微生物脱氮除磷工艺155 77微污染水源水处理技术158 771深度处理技术158 772生物预处理技术160 8微生物资源与固体废弃物处理162 81微生物处理生活有机垃圾162 811概述162 812生活有机垃圾的堆肥化处理163 813生活有机垃圾的产沼处理167 814生活有机垃圾中的废纤维素糖化处理170 815生活有机垃圾的饲料化171 82微生物处理垃圾渗滤液171 821概述171 822垃圾渗滤液的好氧处理173 823垃圾渗滤液的厌氧处理175 824垃圾渗滤液的好氧厌氧联合处理177 825垃圾渗滤液的土地处理179 83微生物处理处置污泥179 831概述179 832污泥堆肥处理180 833污泥消化185 834污泥微生物处理的新工艺192 9微生物资源的产业化193 91有效微生物群193 911有效微生物群的定义193 912有效微生物群的特点193 913有效微生物群的作用机理194 914有效微生物群的组成194 915有效微生物群在环境治理中的应用效果194 916有效微生物群技术在种植业中的应用195 917有效微生物群技术在养殖业中的应用196 92微生物絮凝剂198 921无机絮凝剂和合成有机絮凝剂的发展和应用现状199 922合成有机高分子絮凝剂199 923微生物絮凝剂及其特点200 924微生物絮凝剂的成分分析200 925微生物絮凝剂在水处理中的应用201 926开发微生物絮凝剂的关键203 93微生物肥料204 931微生物肥料的定义204 932微生物肥料的特点和优点204 933我国微生物肥料开发利用的现状与问题205 934微生物肥料的分类和应用205 935微生物肥料的应用效果207 936微生物肥料的开发和生产过程208 937微生物肥料应用应注意的问题208 938微生物肥料对保护生态环境的作用和意义209 939微生物肥料的发展前景210 10微生物资源与资源化和能源化212 101中水回用212 1011中水回用概述212 1012采用生物法的中水回用技术213 1013膜生物反应器在中水回用中的应用217 102微生物制取沼气220 1021沼气发酵概述220 1022沼气发酵的机理（过程）221 1023沼气发酵微生物222 1024沼气发酵的影响因素225 1025沼气发酵的启动和运行228 1026沼气发酵技术的应用230 103有机废弃物生产燃料乙醇232 1031有机废弃物生产燃料乙醇的概况232 1032有机废弃物生产燃料乙醇的原理234 1033有机废弃物生产燃料乙醇的工艺235 1034有机废弃物生产燃料乙醇的发酵方法237 1035影响乙醇产率的因素239 1036存在问题与发展前景240 104生物制氢241 1041生物制氢概述241 1042光合作用制氢242 1043发酵制氢技术研究现状246 1044发酵法生物制氢机理248 1045影响微生物产氢发酵的因素251 1046生物制氢技术的应用及前景254 11现代生物技术与微生物资源开发利用256 111基因工程与微生物资源的开发利用256 1111基因工程分子生物学基础256 1112克隆子的筛选和鉴定263 1113分子生物学技术在微生物监测评价中的应用265 1114基因工程技术在污染治理中的应用269 112细胞工程与微生物资源的开发利用271 1121概述271 1122微生物细胞工程273 1123细胞工程技术在污染治理中的应用274 113酶工程与微生物资源的开发利用275 1131酶的发酵生产及分离纯化276 1132酶分子的改造282 1133固定化技术及酶反应器284 1134生物传感器289 114发酵工程与微生物资源的开发利用293 1141概述293 1142微生物发酵过程293 1143发酵的操作方式296 1144发酵工程在净化处理环境污染中的应用298 12微生物制剂与生态安全302 121生物制剂安全评价302 1211生物安全评价的意义302 1212评价原则303 1213评价内容303 1214评价方法304 1215转基因食品安全性评价中应注意的问题306 122开放环境中使用微生物制剂的生物安全问题306 123基因工程微生物的生态安全问题307 1231基因工程微生物的应用307 1232基因工程微生物的潜在危害307 1233影响基因工程微生物对生态安全危害的因素309 1234解决方法310 参考文献313 本书是系统介绍微生物资源在环境保护中的应用的学术性专著。主要内容分为两篇。在基础篇中，主要介绍了环境微生物资源的基本原理；在应用篇中，重点介绍了微生物资源在生物修复、废水处理、固体废弃物处理、微生物资源的产业化、废弃物资源化与能源化中的应用，以及现代生物技术在环境微生物资源开发利用中的应用，最后论述了环境微生物制剂与生态安全问题。 本书内容原创性、实用性较强，可供环境、生物及相关专业的读者阅读使用。 相关丛书1.清洁生产、绿色化学原理与实践 2.污染土壤生物修复理论基础与技术 3.环境与生物进化 4.环境微生物分类与检测技术 5.生态工程理论基础与构建技术 本书前言进入21世纪，人类正面临着粮食危机、能源短缺、资源耗竭、生态恶化和人口剧增等困境。要解决这些问题，开发利用可再生资源已成为必然趋势。 微生物资源作为一类重要的可再生资源已得到人们的广泛关注。基于微生物资源的生理遗传特性、物种多样性、广泛的生态适应性以及物质转化能力强等特点，微生物资源在环境保护中得到了广泛应用，在某些应用领域已显示了巨大潜力，起到了不可替代的作用。随着现代生物技术日新月异地发展，微生物资源在环境保护中的应用日益向纵深发展，而且产业化程度也正在加快。所以，对于环境保护工作者来说，加强微生物学理论与应用知识显得越来越重要，而对于从事微生物研究的科技工作者来说，了解日益发展的环境保护应用领域将更有利于拓展其科学研究的范围和内容。为了加快促进环境微生物技术的发展，使近年来的研究成果系统化，我们编写了此书。 本书共分两篇。在基础篇中，主要介绍了环境微生物资源的基本原理；在应用篇中，重点介绍了微生物资源在生物修复、废水处理、固体废弃物处理、微生物资源的产业化以及废弃物资源化与能源化中的应用，现代生物技术在环境微生物资源开发利用中的应用，最后论述了环境微生物制剂与生态安全问题。 本书编写中的具体分工是：第1章和第2章由李铁民、刘宏生编写，第3章由李士怡、吴昊编写，第4章和第5章由李铁民、李士怡编写，第6章由马溪平、徐成斌、李清华编写，第7章由张玲、孙大鹏、马溪平编写，第8章由吴旭辉、孙大鹏编写，第9章由解宏端、马溪平编写，第10章由马溪平、张玲、吴昊编写，第11章由刘宏生、寇威编写，第12章由吴昊、吴旭辉编写，全书由李铁民统稿。 本书在编写过程中，得到了周大石教授的热情指导，也得到辽宁大学环境与生命科学学院全体教师的大力支持，在此一并表示衷心的感谢。 在本书编写过程中，对于某些成熟的理论和技术，有些直接取材于有关文献；对于处在研究阶段的最新成果，则主要依据原创性研究论文，并融进编者的观点。限于编者知识水平和资料占有的局限性，书中难免有不妥及疏漏之处，恳请读者批评指正，以使本书进一步完善。 本书目录上篇基础篇 1微生物资源3 11微生物资源的概念3 111自然资源3 112生物资源3 113微生物资源3 12微生物资源特性4 121物种多样性4 122代谢类型多样性5 123生态系统多样性7 124生活方式的多样性9 125遗传多样性10 13微生物资源的重点研究领域11 131寻找发现新菌种11 132利用现代生物技术改造菌种12 133发展完善各种微生物环境保护应用技术12 134微生物制剂的产业化12 135极端微生物研究13 136微生物分子生态学研究13 2微生物资源与环境14 21自然环境系统中的微生物资源14 211微生物资源与物质循环之间的关系14 212微生物资源与生物环境之间的关系19 213微生物资源与自然资源形成之间的关系24 22微生物资源的应用26 221微生物资源与环境监测26 222微生物资源与污染预防和污染治理27 223微生物资源与物质的综合利用28 23极端环境微生物资源28 231嗜盐微生物28 232嗜酸微生物29 233嗜碱微生物30 234嗜热微生物31 235嗜低温微生物31 236其他极端微生物31 3微生物对污染物的降解和转化33 31微生物的营养33 311微生物营养的需求33 312微生物营养类型34 313微生物营养物质进入方式35 314微生物胞外物质的利用37 32微生物代谢38 321微生物代谢类型38 322微生物代谢调节39 33降解污染物的微生物43 331土著微生物43 332外来微生物43 333基因工程菌44 34微生物对污染物的降解作用45 341微生物对污染物降解的特点45 342共代谢作用45 343微生物的去毒作用46 344微生物的激活作用47 35影响微生物降解污染物质的因素48 351微生物的代谢活性对污染物质降解的影响48 352微生物的适应性48 353污染物种类对降解性的影响48 354污染物化学结构对降解性的影响48 355环境因素对降解性能影响49 36微生物对有机污染物的生物降解50 361烷烃和烯烃类化合物的生物降解50 362芳香族化合物的生物降解51 363卤代脂肪烃的生物降解52 364卤代芳烃的生物降解52 365农药的生物降解53 366合成洗涤剂的生物降解54 367塑料的生物降解54 37微生物对重金属的生物转化55 371汞的生物转化55 372砷的生物转化55 373硒的生物转化56 374其他重金属的生物转化56 375微生物对重金属的生物转化在污染控制中的应用57 4微生物资源研究基本方法58 41单一菌种分离鉴定58 411样品采集58 412富集培养59 413纯化分离61 414菌种鉴定61 42混合菌群的培养62 421活性污泥的培养和驯化62 422活性污泥培养和驯化过程中生物相的变化64 423生物膜培养与挂膜64 424厌氧颗粒污泥的培养65 43群落微生物分析方法66 431核酸分子杂交技术67 432基于PCR扩增技术的研究方法68 433rRNA基因同源分析方法70 434梯度电泳技术70 435生物醌技术71 44微生物菌群构建72 441微生物菌群构建的意义72 442微生物菌群构建原理73 443微生物菌群构建原则75 444微生物菌群构造现状75 5微生物资源的保护和保藏78 51微生物资源保护78 511微生物资源与人类生态系统78 512微生物资源保护的重要性80 513微生物资源保护策略81 52微生物物种资源的保藏82 521概述82 522菌种保藏的原理和方法83 523保藏方法的研究方向85 524保藏机构及其组织86 下篇应用篇 6微生物资源与生物修复89 61生物修复89 611生物修复的概念及其产生与发展89 612生物修复的基本原理与类型89 613生物修复的应用与进展91 62重金属污染的微生物修复94 621重金属污染的来源94 622重金属在环境中的迁移转化及危害95 623重金属污染的微生物修复机理96 624几种重金属污染的微生物修复99 63石油污染的微生物修复102 631石油污染的来源和种类102 632石油污染物在环境中的迁移及其危害103 633降解石油污染物的微生物104 634石油污染的微生物修复机理107 635石油污染的微生物修复及应用109 64化学农药污染的微生物修复111 641化学农药的种类111 642化学农药在环境中的迁移及其危害111 643降解化学农药污染物的微生物113 644化学农药污染的微生物修复机理115 645化学农药污染的微生物修复实例118 65结语119 7微生物资源与水处理121 71概论121 72厌氧微生物处理污水121 721厌氧微生物处理的产生与发展122 722厌氧微生物处理的基本原理122 723厌氧微生物处理的特点124 724厌氧微生物处理工艺125 73好氧活性污泥法134 731好氧活性污泥法的原理134 732活性污泥法处理污水的过程134 733好氧活性污泥中的微生物135 734活性污泥中微生物的作用136 735好氧活性污泥的培养驯化137 736培养驯化过程中生物相的变化规律138 737引起污泥膨胀的原因139 738活性污泥膨胀的抑制对策139 739好氧活性污泥处理污水的工艺140 74好氧生物膜法142 741生物膜微生物142 742生物膜的结构与净化原理145 743生物膜的培养146 744生物膜反应器146 75氧化塘149 751氧化塘中的微生物150 752利用藻类处理污水150 76污水深度处理152 761脱氮微生物152 762生物脱氮过程154 763聚磷菌154 764微生物脱氮除磷工艺155 77微污染水源水处理技术158 771深度处理技术158 772生物预处理技术160 8微生物资源与固体废弃物处理162 81微生物处理生活有机垃圾162 811概述162 812生活有机垃圾的堆肥化处理163 813生活有机垃圾的产沼处理167 814生活有机垃圾中的废纤维素糖化处理170 815生活有机垃圾的饲料化171 82微生物处理垃圾渗滤液171 821概述171 822垃圾渗滤液的好氧处理173 823垃圾渗滤液的厌氧处理175 824垃圾渗滤液的好氧厌氧联合处理177 825垃圾渗滤液的土地处理179 83微生物处理处置污泥179 831概述179 832污泥堆肥处理180 833污泥消化185 834污泥微生物处理的新工艺192 9微生物资源的产业化193 91有效微生物群193 911有效微生物群的定义193 912有效微生物群的特点193 913有效微生物群的作用机理194 914有效微生物群的组成194 915有效微生物群在环境治理中的应用效果194 916有效微生物群技术在种植业中的应用195 917有效微生物群技术在养殖业中的应用196 92微生物絮凝剂198 921无机絮凝剂和合成有机絮凝剂的发展和应用现状199 922合成有机高分子絮凝剂199 923微生物絮凝剂及其特点200 924微生物絮凝剂的成分分析200 925微生物絮凝剂在水处理中的应用201 926开发微生物絮凝剂的关键203 93微生物肥料204 931微生物肥料的定义204 932微生物肥料的特点和优点204 933我国微生物肥料开发利用的现状与问题205 934微生物肥料的分类和应用205 935微生物肥料的应用效果207 936微生物肥料的开发和生产过程208 937微生物肥料应用应注意的问题208 938微生物肥料对保护生态环境的作用和意义209 939微生物肥料的发展前景210 10微生物资源与资源化和能源化212 101中水回用212 1011中水回用概述212 1012采用生物法的中水回用技术213 1013膜生物反应器在中水回用中的应用217 102微生物制取沼气220 1021沼气发酵概述220 1022沼气发酵的机理（过程）221 1023沼气发酵微生物222 1024沼气发酵的影响因素225 1025沼气发酵的启动和运行228 1026沼气发酵技术的应用230 103有机废弃物生产燃料乙醇232 1031有机废弃物生产燃料乙醇的概况232 1032有机废弃物生产燃料乙醇的原理234 1033有机废弃物生产燃料乙醇的工艺235 1034有机废弃物生产燃料乙醇的发酵方法237 1035影响乙醇产率的因素239 1036存在问题与发展前景240 104生物制氢241 1041生物制氢概述241 1042光合作用制氢242 1043发酵制氢技术研究现状246 1044发酵法生物制氢机理248 1045影响微生物产氢发酵的因素251 1046生物制氢技术的应用及前景254 11现代生物技术与微生物资源开发利用256 111基因工程与微生物资源的开发利用256 1111基因工程分子生物学基础256 1112克隆子的筛选和鉴定263 1113分子生物学技术在微生物监测评价中的应用265 1114基因工程技术在污染治理中的应用269 112细胞工程与微生物资源的开发利用271 1121概述271 1122微生物细胞工程273 1123细胞工程技术在污染治理中的应用274 113酶工程与微生物资源的开发利用275 1131酶的发酵生产及分离纯化276 1132酶分子的改造282 1133固定化技术及酶反应器284 1134生物传感器289 114发酵工程与微生物资源的开发利用293 1141概述293 1142微生物发酵过程293 1143发酵的操作方式296 1144发酵工程在净化处理环境污染中的应用298 12微生物制剂与生态安全302 121生物制剂安全评价302 1211生物安全评价的意义302 1212评价原则303 1213评价内容303 1214评价方法304 1215转基因食品安全性评价中应注意的问题306 122开放环境中使用微生物制剂的生物安全问题306 123基因工程微生物的生态安全问题307 1231基因工程微生物的应用307 1232基因工程微生物的潜在危害307 1233影响基因工程微生物对生态安全危害的因素309 1234解决方法310 参考文献313
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