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4
1.3微生物的概述4
1.3.1微生物的定义4
1.3.2微生物的特点5
1.3.3微生物的分类7
1.3.4微生物的命名9

2病毒11
2.1病毒的特征和分类11
2.1.1病毒的特点11
2.1.2病毒的分类和命名11
2.2病毒的形态和结构12
2.2.1病毒的形态和大小12
2.2.2病毒的化学组成和结构13
2.2.3病毒的宿主14
2.3亚病毒和新兴病毒15
2.3.1类病毒15
2.3.2拟病毒15
2.3.3朊病毒15
2.3.4新兴病毒16
2.4病毒的增殖过程17
2.4.1病毒的增殖（复制）过程17
2.4.2毒性噬菌体和温和噬菌体17
2.5病毒的培养和计数18
2.5.1病毒的培养特征18
2.5.2病毒的培养基18
2.5.3动物病毒的空斑实验19
2.5.4噬菌体的培养和测定19
2.6环境因子对病毒的影响和病毒的存活19
2.6.1物理因素的影响19
2.6.2化学因素的影响20
2.6.3病毒的存活20

3原核微生物23
3.1细菌23
3.1.1细菌的个体形态和大小23
3.1.2细菌的细胞结构24
3.1.3细菌的繁殖30
3.1.4细菌的培养特征30
3.1.5细菌的物理化学性质32
3.1.6细菌的分类和鉴定34
3.2古菌39
3.2.1古菌的研究39
3.2.2古菌的特点39
3.2.3古菌的分类40
3.2.4古菌在生物界的特殊地位41
3.3放线菌42
3.3.1放线菌的形态和大小42
3.3.2放线菌的菌落形态42
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43
3.3.5放线菌在自然界中的分布和在生产实际中的应用44
3.4蓝细菌44
3.4.1蓝细菌的特点44
3.4.2蓝细菌的分类44
3.4.3蓝细菌的分布与生态45
3.5其他原核微生物45
3.5.1螺旋体45
3.5.2立克次体46
3.5.3衣原体46
3.5.4支原体46

4真核微生物48
4.1原生动物48
4.1.1原生动物的一般特征48
4.1.2原生动物的分类及各纲简介49
4.2微型后生动物54
4.2.1轮虫54
4.2.2线虫54
4.2.3寡毛类55
4.2.4浮游甲壳动物55
4.3真核藻类55
4.3.1真核藻类的一般特征55
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60
4.4真菌61
4.4.1真菌的一般特点61
4.4.2真菌的分类61
4.4.3酵母菌61
4.4.4霉菌62
4.4.5伞菌66

5微生物的生理68
5.1生物生命活动的催化剂——酶68
5.1.1酶的概念68
5.1.2酶的催化特性68
5.1.3酶的组成69
5.1.4酶蛋白的结构70
5.1.5酶的活性中心和酶与底物结合的机理71
5.1.6酶的分类与命名72
5.1.7酶活力和影响酶活力的因素73
5.2微生物的营养76
5.2.1微生物的化学组成76
5.2.2微生物的营养物质和营养类型77
5.2.3微生物的培养基79
5.2.4微生物对底物进行代谢的过程80
5.3微生物的能量代谢82
5.3.1生物氧化概述82
5.3.2生物氧化的类型83
5.3.3发光现象89
5.4微生物的合成代谢89
5.4.1合成代谢概述89
5.4.2产甲烷菌的合成代谢90
5.4.3化能自养微生物的合成代谢91
5.4.4光合作用91
5.4.5异养微生物的合成代谢93
5.4.6初级代谢与次级代谢93

6微生物的生长与环境因子的影响96
6.1微生物的生长96
6.1.1微生物生长繁殖的概念96
6.1.2微生物的培养方法和生长曲线96
6.1.3微生物生长曲线在废水微生物处理中的应用101
6.1.4微生物生长繁殖的测定102
6.1.5微生物的死亡及其测定103
6.2影响微生物生长的环境因子103
6.2.1温度104
6.2.2pH106
6.2.3氧化还原电位107
6.2.4溶解氧108
6.2.5辐射109
6.2.6水的活度与渗透压110
6.2.7重金属111
6.2.8若干有机物112
6.2.9抗生素113
6.2.10其他因素114

7微生物的遗传和变异117
7.1微生物的遗传和变异现象与意义117
7.1.1微生物的遗传和变异现象概述117
7.1.2遗传和变异的意义118
7.2微生物的遗传118
7.2.1遗传和变异的物质基础——DNA118
7.2.2DNA的结构与复制122
7.2.3DNA的变性和复性124
7.2.4RNA及其作用125
7.2.5微生物生长与蛋白质合成127
7.2.6微生物的细胞分裂128
7.2.7基因的调控128
7.3微生物的变异128
7.3.1变异的实质128
7.3.2基因突变的特点和类型129
7.3.3基因重组131
7.3.4基因工程及在环境保护中的应用133

8微生物生态学138
8.1生态学原理138
8.1.1生态学的定义和研究内容138
8.1.2种群和群落139
8.1.3生态系统140
8.1.4生态平衡142
8.1.5微生物生态系统与微生物生态学143
8.1.6生态文明与环境保护143
8.2土壤中的微生物144
8.2.1土壤的生态条件144
8.2.2微生物在土壤中的数量、种类和分布144
8.2.3土壤自净和污染土壤的微生物生态146
8.3空气中的微生物147
8.3.1空气的生态条件147
8.3.2空气微生物的来源、特点和种类147
8.3.3空气微生物的卫生标准及生物洁净技术148
8.4水体中的微生物150
8.4.1水体中的微生物群落150
8.4.2水体自净和污染水体的微生物生态151
8.4.3水体富营养化156
8.5微生物之间及其与动物、植物之间的相互关系158
8.5.1微生物之间的相互关系158
8.5.2微生物与高等植物之间的相互关系160
8.5.3微生物与人类和动物之间的相互关系161

9微生物在环境物质循环中的作用164
9.1自然界的物质循环164
9.1.1物质循环与生物164
9.1.2水循环是物质循环的核心165
9.2微生物与碳循环165
9.2.1碳循环的过程165
9.2.2微生物在碳循环中的作用166
9.2.3微生物对主要含碳化合物的转化和分解过程166
9.3微生物与氮循环171
9.3.1氮循环的过程171
9.3.2微生物在氮循环中的作用172
9.4微生物与硫循环175
9.4.1硫循环的过程175
9.4.2微生物在硫循环中的作用175
9.5微生物与磷循环177
9.5.1磷循环的过程177
9.5.2微生物在磷循环中的作用177

10微生物和环境污染控制与治理180
10.1废水好氧生物处理中的微生物180
10.1.1好氧活性污泥法180
10.1.2好氧生物膜法186
10.1.3氧化塘187
10.2厌氧生物处理中的微生物188
10.2.1厌氧消化——甲烷发酵189
10.2.2光合细菌处理高浓度有机废水190
10.2.3含硫酸盐废水的厌氧处理190
10.3废水的脱氮和除磷191
10.3.1废水脱氮和除磷的目的与意义191
10.3.2废水生物脱氮原理及工艺191
10.3.3废水生物除磷原理及工艺193
10.4有机固体废物处理中的微生物195
10.4.1堆肥法195
10.4.2填埋法及渗滤液196
10.5废气生物处理中的微生物196
10.5.1废气的处理方法196
10.5.2含硫恶臭污染物及NH3、CO2的微生物处理197
10.6环境监测与微生物198
10.6.1水体污染的生物检验198
10.6.2利用微生物检测环境毒性的方法198
10.7环境生物修复技术与微生物199
10.7.1环境生物修复技术概述199
10.7.2环境生物修复技术的类型200
10.7.3环境生物修复中的微生物201
10.7.4环境生物修复的发展前景201
10.8微生物与大气CO2固定202
10.8.1微生物固定CO2的机理202
10.8.2固定CO2的微生物种类203
10.8.3环境中的固碳微生物203

11微生物学新技术在环境科学领域中的应用206
11.1固定化技术206
11.1.1固定化酶和固定化微生物的定义和特点206
11.1.2酶的分离提纯207
11.1.3酶的固定化方法207
11.1.4细胞的固定化方法208
11.1.5固定化酶和固定化微生物在环境工程中的应用208
11.2微生物絮凝剂208
11.2.1微生物絮凝剂的特点209
11.2.2微生物絮凝剂的结构组成和化学本质209
11.2.3微生物絮凝剂的絮凝机理210
11.2.4微生物絮凝剂的合成和应用211
11.3分子生物技术在环境科学领域中的应用212
11.3.1核酸探针和PCR技术212
11.3.216S rDNA序列及其同源性的分析213
11.3.3生物芯片213
11.3.4高通量测序技术214
11.4微生物非培养技术的原理与应用215
11.4.1环境中微生物的多样性和非培养微生物215
11.4.2微生物非培养技术的原理、特点215
11.4.3微生物非培养技术的应用217

12环境微生物学实验219
12.1实验须知219
12.2光学显微镜的使用及原核微生物的个体形态观察219
12.2.1实验目的219
12.2.2实验材料与器皿219
12.2.3普通光学显微镜的原理、结构219
12.2.4显微镜的使用222
12.2.5实验内容222
12.2.6思考题222
12.3真核微生物的个体形态观察222
12.3.1实验目的222
12.3.2实验原理223
12.3.3实验材料与器皿223
12.3.4实验方法与步骤223
12.3.5思考题223
12.4四大类微生物菌落形态的识别223
12.4.1实验目的223
12.4.2实验原理223
12.4.3实验材料与器皿224
12.4.4实验方法与步骤224
12.4.5思考题225
12.5微生物细胞的直接计数和细胞的显微测量225
12.5.1实验目的225
12.5.2实验原理225
12.5.3实验材料与器皿226
12.5.4实验方法与步骤226
12.5.5思考题227
12.6细菌的简单染色和革兰氏染色227
12.6.1实验目的227
12.6.2实验原理227
12.6.3实验材料与器皿227
12.6.4实验方法与步骤227
12.6.5注意事项228
12.6.6思考题228
12.7培养基的配制与灭菌228
12.7.1实验目的228
12.7.2实验原理228
12.7.3实验材料与器皿229
12.7.4实验方法与步骤229
12.7.5思考题231
12.8活性污泥中细菌的纯种分离和培养231
12.8.1实验目的231
12.8.2实验原理231
12.8.3实验材料与器皿232
12.8.4实验方法与步骤232
12.8.5思考题234
12.9纯培养菌体和菌落形态的观察234
12.9.1实验目的234
12.9.2实验材料与器皿234
12.9.3实验方法与步骤234
12.9.4思考题235
12.10细菌淀粉酶的测定235
12.10.1实验目的235
12.10.2实验原理235
12.10.3实验材料与器皿235
12.10.4实验方法与步骤235
12.10.5思考题236
12.11细菌菌落总数的测定236
12.11.1实验目的236
12.11.2实验原理236
12.11.3实验材料与器皿236
12.11.4实验方法与步骤236
12.11.5思考题238
12.12总大肠菌群的检测238
12.12.1实验目的238
12.12.2实验原理238
12.12.3实验材料与器皿238
12.12.4实验方法与步骤239
12.12.5思考题240
12.13耐热大肠菌群的检测240
12.13.1实验目的240
12.13.2实验原理240
12.13.3实验材料与器皿241
12.13.4实验方法与步骤241
12.13.5思考题242
12.14环境样品中总DNA的提取242
12.14.1实验目的242
12.14.2实验原理242
12.14.3实验材料与器皿243
12.14.4实验方法与步骤243
12.14.5思考题244
12.15PCR扩增总DNA中16S rDNA基因片段及琼脂糖凝胶电泳244
12.15.1实验目的244
12.15.2实验原理244
12.15.3实验材料与器皿245
12.15.4实验方法与步骤245
12.15.5思考题246

附录247
附录一教学常用染色液的配制247
附录二常用染色方法248
附录三教学用培养基249
附录四总大肠菌群检索表（MPN法）252
附录五环境微生物学课堂讨论课的设计254

参考文献257