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第1章　绪论1

1.1　生物技术概论1

1.1.1　生物技术的定义1

1.1.2　生物技术的发展2

1.1.3　现代生物技术研究的内容3

1.2　环境生物技术3

1.2.1　环境生物技术的基本特征和研究内容3

第2章　有机污染物生物降解与转化原理6

2.1　生物氧化的方式与代谢的基本过程6

2.1.1　生物氧化的方式6

2.1.2　有机污染物代谢的基本过程7

2.2 自然界中生物有机物分解的代谢途径与产能8

2.2.1　蛋白质的降解9

2.2.2　脂质物质的转化12

2.2.3　多糖类的转化13

2.3　有机污染物生物降解的动力学21

2.3.1　幂指数定律22

2.3.2　双曲线定律23

2.4　共代谢的原理24

2.4.1　共代谢基质与共代谢微生物24

2.4.2　共代谢的原理25

2.4.3　共代谢研究的应用前景27

2.5　微生物对污染物的去毒与激活作用27

2.5.1　微生物对污染物的去毒作用27

2.5.2　微生物的激活作用31

习题38

第3章　有机污染物的生物降解途径39

3.1　烃类污染物的生物降解39

3.1.1　脂肪烃的生物降解39

3.1.2　芳香烃化合物的生物降解44

3.2　烃类衍生物的生物降解57

3.2.1　卤代烃的生物降解57

3.2.2　含氮芳香烃类污染物的生物降解72

3.2.3　有机磷农药的生物降解78

3.2.4　含氧的烃类污染物的生物降解80

3.2.5　表面活性剂的生物降解82

3.3　有机金属的生物降解85

3.3.1　假单胞菌K62对汞化物的还原作用85

3.3.2　有机汞分解反应的机制86

3.3.3　其他抗汞微生物的作用86

3.3.4　抗汞细菌在消除汞污染中的应用87

习题87

第4章　微生物固定化技术88

4.1　细胞固定化技术88

4.1.1　细胞固定化方法88

4.1.2　固定化细胞动力学92

4.1.3　细胞固定化的影响因素98

4.1.4　固定化细胞的性能评价100

4.1.5　细胞固定化技术的应用101

4.2　固定化生物膜技术102

4.2.1　生物膜固定化方法102

4.2.2　生物膜形成机理104

4.2.3　生物膜的生物相106

4.2.4　生物膜的除污机理107

4.2.5　生物膜的性能评价108

4.2.6　生物膜技术的应用111

习题112

第5章　好氧活性污泥法处理废水113

5.1　好氧活性污泥的生物相113

5.1.1　活性污泥中的生物相114

5.1.2　活性污泥的性质117

5.2　活性污泥菌胶团的净化反应原理117

5.2.1 活性污泥菌胶团的形成117

5.2.2　活性污泥的净化反应原理118

5.2.3　活性污泥性能及数量的评价指标120

5.3　活性污泥反应动力学121

5.3.1　劳伦斯-麦卡蒂模式的基础概念122

5.3.2　劳伦斯-麦卡蒂模式的基本方程式123

5.3.3　劳伦斯-麦卡蒂基本方程式的应用123

5.3.4　动力学系数的测定125

5.4　活性污泥净化反应的影响因素126

5.4.1　营养物质126

5.4.2　溶解氧127

5.4.3　pH值127

5.4.4 温度128

5.4.5　有毒物质（抑制物质）128

5.4.6　有机负荷率129

5.5　污泥膨胀的原因及对策129

5.5.1　污泥膨胀的原因129

5.5.2　污泥膨胀的一般解决办法131

习题133

第6章　厌氧活性污泥法生物处理废水134

6.1　厌氧生物处理废水的生物相134

6.1.1　产酸菌（非产甲烷菌）134

6.1.2　产甲烷菌135

6.1.3　厌氧微生物群体间的关系139

6.2　厌氧生物处理废水的净化反应原理140

6.2.1　水解阶段140

6.2.2　发酵（或酸化）阶段141

6.2.3　产乙酸阶段142

6.2.4　产甲烷阶段144

6.2.5　缺氧条件下的其他生物降解作用145

6.3　厌氧处理废水的动力学146

6.3.1　水解阶段不溶性底物的转化速率147

6.3.2　溶解性底物的转化速率与细胞产率147

6.4　厌氧处理废水的影响因素148

6.4.1　温度148

6.4.2　pH值150

6.4.3　营养物与微量元素152

6.4.4　有毒物质153

6.4.5　氧化还原电位153

6.5　固定化颗粒污泥的形成机理153

6.5.1　污泥颗粒化的定义153

6.5.2　颗粒污泥的性质和基本组成154

6.5.3　颗粒污泥的微生物相155

6.5.4　颗粒污泥的结构156

6.5.5　污泥颗粒化过程157

6.5.6　影响颗粒污泥形成的因素159

6.5.7　污泥颗粒化的优点161

习题161

第7章　生物脱氮除磷技术162

7.1　水体中氮、磷的危害性162

7.1.1　水体中氮的危害162

7.1.2　水体中磷的危害163

7.2　废水生物脱氮164

7.2.1　废水生物脱氮方法164

7.2.2　生物脱氮原理166

7.3　废水生物除磷172

7.3.1　废水生物除磷方法172

7.3.2　生物除磷原理174

7.3.3　生物除磷动力学175

7.3.4　影响生物除磷过程的因素177

习题178

第8章　有机固体废物微生物处理技术179

8.1　有机固体废物好氧堆肥179

8.1.1　堆肥原料179

8.1.2　堆肥中的微生物180

8.1.3　堆肥化过程182

8.1.4　堆肥腐熟的评价方法——腐熟度183

8.1.5　好氧堆肥化原理184

8.1.6　好氧堆肥化过程动力学原理184

8.1.7　好氧堆肥化工艺及过程参数控制187

8.2　有机固体废物生物转化沼气195

8.2.1　沼气发酵的原料和微生物195

8.2.2 甲烷发酵的生物化学过程196

8.2.3　产甲烷菌产生甲烷的原理197

8.2.4　沼气发酵装置198

8.2.5　沼气发酵的影响因素198

8.2.6　沼气发酵的应用199

8.3　有机固体废物发酵制备酒精200

8.3.1　酒精发酵的原料和微生物200

8.3.2　酒精发酵的生化过程201

8.3.3　酒精发酵的原理201

8.4　有机固体废物发酵制备单细胞蛋白204

8.4.1　生产单细胞蛋白的原料和微生物204

8.4.2　生产单细胞蛋白方法205

8.4.3　单细胞蛋白的应用206

习题208

第9章　废气生物处理技术209

9.1　有机废气生物处理技术209

9.1.1　有机废气生物处理原理210

9.1.2　有机废气生物处理方法210

9.2　无机废气生物处理技术218

9.2.1　二氧化碳的微生物固定218

9.2.2　硫化氢的生物处理223

9.2.3　氮氧化物的生物处理223

习题224

第10章　污染场地的生物修复技术225

10.1　原位生物修复基础225

10.1.1　现场调查和可行性分析225

10.1.2　设计和实施生物修复工艺及工艺评价226

10.1.3　原位生物修复微生物及制剂226

10.1.4　原位生物修复技术的影响因素229

10.1.5　原位生物修复过程的物料平衡计算230

10.1.6　可修复性试验方法231

10.2　污染地下水的原位生物修复233

10.2.1　地下水自然生物修复233

10.2.2　强化自然生物修复技术234

10.2.3　强化人工生物修复241

10.3　污染土壤的生物修复253

10.3.1　原位生物修复工艺254

10.3.2　非原位生物修复工艺255

10.3.3　生物反应器修复工艺257

10.3.4　污染土壤修复的研究趋势与展望258

10.4　污染河流和湖泊的生物修复260

10.4.1　污染河流的生物修复260

10.4.2　污染湖泊的生物修复264

10.5　污染海洋的生物修复266

10.5.1　海洋石油污染的修复266

10.5.2　海洋赤潮污染的修复269

10.5.3　海洋农药污染的修复270

习题270

第11章　酶制剂降解有机污染物的技术271

11.1　酶制剂的提取与分离纯化271

11.1.1　酶的原料选择271

11.1.2　酶生物原料的预处理272

11.1.3　酶的分离纯化274

11.2　酶的作用原理275

11.2.1　酶的催化特性275

11.2.2　酶催化原理276

11.3　单、双加氧酶278

11.3.1　单加氧酶278

11.3.2　双加氧酶284

11.3.3　共代谢相关的酶285

11.4　木素过氧化物酶287

11.4.1　木素过氧化物酶的生产方法288

11.4.2　黄孢原毛平革菌降解有机污染物的机理292

11.4.3　黄孢原毛平革菌降解有机污染物的动力学296

11.4.4　木素过氧化物酶在有机污染物降解中的应用296

11.5　漆酶297

11.5.1　漆酶的产生方法297

11.5.2　漆酶活力测定方法298

11.5.3　漆酶结构和性质299

11.5.4　催化氧化反应机理299

11.5.5　漆酶在工业中的应用300

习题301

第12章　微生物净水剂302

12.1　微生物絮凝剂302

12.1.1　微生物絮凝剂的制备302

12.1.2　微生物絮凝剂絮凝活性影响因素306

12.1.3　微生物絮凝剂的絮凝机理307

12.1.4　微生物絮凝剂的应用311

12.2　微生物吸附剂313

12.2.1　微生物吸附剂的制备313

12.2.2　微生物吸附剂的吸附机理317

12.2.3　微生物吸附剂吸附效果影响因素321

12.2.4　微生物吸附剂的应用323

习题324

第13章　基因工程菌的构建325

13.1　基因工程菌的构建原理326

13.1.1 目的基因的获得326

13.1.2　载体的选择329

13.1.3 目的基因导入受体细胞335

13.1.4　重组体的筛选337

13.2　基因工程菌的构建340

13.2.1　基因工程菌构建方法341

13.2.2　构建具有特殊功能的菌株341

13.2.3　构建降解菌拓宽氧化酶的专一性342

13.2.4　构建基因工程菌增强无机磷的去除344

13.3　基因工程菌的应用345

13.3.1　优化污染物的降解途径345

13.3.2　利用质粒突变筛选高效降解菌348

13.3.3　增强细菌的环境适应性349

习题351

第14章　PCR技术在环境保护中的应用352

14.1　PCR技术简介352

14.2　PCR的反应原理353

14.2.1　PCR技术的原理353

14.2.2　PCR的反应动力学353

14.3　PCR的引物设计和DNA聚合酶354

14.3.1　引物设计354

14.3.2 DNA聚合酶357

14.4　PCR技术的发展360

14.4.1　PCR技术的改进360

14.4.2 多重PCR的应用361

14.5　PCR技术在环境检测中的应用363

14.5.1　PCR在环境微生物检测中应用的方法363

14.5.2　PCR在环境微生物检测中的应用364

习题365

第15章　生物传感器366

15.1　生物传感器的分类366

15.2　酶传感器367

15.2.1　酶传感器的工作原理367

15.2.2　酶传感器的分类367

15.3　微生物传感器371

15.3.1　工作原理与分类372

15.3.2　电化学微生物传感器373

15.4　细胞传感器379

15.4.1　细胞传感器的工作原理与分类379

15.4.2　细胞器传感器381

15.5　生物传感器在环境监测中的应用382

15.5.1　生物传感器在水环境监测中的应用382

15.5.2　生物传感器在大气环境监测中的应用383

15.5.3　生物传感器在其他环境监测方面的应用383

习题384

第16章　基因芯片技术及其应用385

16.1　DNA芯片技术385

16.1.1　基因芯片的概念385

16.1.2　基因芯片的特点385

16.1.3　基因芯片的类型386

16.2　DNA芯片的构建386

16.2.1　原位光蚀刻合成法387

16.2.2　点样法387

16.2.3　化学喷射法389

16.2.4　电子芯片法390

16.2.5　三维芯片法390

16.2.6　流过式芯片法390

16.3　DNA芯片的作用原理与性能390

16.3.1　作用原理390

16.3.2　DNA芯片的性能391

16.4　生物芯片的杂交与信号检测系统391

16.4.1　生物芯片的杂交391

16.4.2　DNA芯片检测原理392

16.4.3　荧光标记杂交信号的检测方法392

16.5　基因芯片技术在环境保护方面的应用394

16.6　基因芯片技术的发展前景与存在的问题395

习题396

参考文献397