環(huán)境微生物分類與檢測技術

　　主要內容本書是《環(huán)境科學與技術應用系列叢書》其中之一本。 書中從微生物分類學基礎理論入手，闡述了環(huán)境微生物的分類及其對環(huán)境的重要作用、與人類的密切關系以及檢測環(huán)境微生物的若干技術。全書共分4篇12章，內容包括：微生物分類學基礎、環(huán)境微生物的主要類群、環(huán)境微生物的分類以及環(huán)境微生物檢測技術。書后附有書中部分微生物種屬名稱，便于讀者學習查詢。 本書可供環(huán)境生物工程等領域的工程技術人員及管理人員、高等院校相關專業(yè)師生使用。 相關叢書1.清潔生產(chǎn)、綠色化學原理與實踐 2.污染土壤生物修復理論基礎與技術 3.環(huán)境與生物進化 4.環(huán)境微生物資源原理與應用 5.生態(tài)工程理論基礎與構建技術 本書前言在我們生存的自然環(huán)境中生活著各種各樣的微生物，這些環(huán)境微生物是食物鏈中的主要環(huán)節(jié)，在自然界的物質循環(huán)中起著關鍵的作用。通過它們對環(huán)境中各種有機物質、無機物質的分解、利用，不僅完成了自身生長繁衍與進化的任務，還由于它們降解了人類活動所產(chǎn)生的廢棄物和有機污染物，從而維持了自然生態(tài)系統(tǒng)的相對平衡，保護了人類的居住環(huán)境。雖然環(huán)境微生物帶給人類許多益處，但也不可否定一定程度上和一定范圍內環(huán)境微生物的污染，如致病微生物對環(huán)境的污染、微生物的代謝產(chǎn)物對環(huán)境的污染以及由微生物引起的水體富營養(yǎng)化等。 隨著人口的增長、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，環(huán)境污染日趨嚴重。人們對賴以生存的環(huán)境給以極大的關注，環(huán)境微生物在改善環(huán)境、保護環(huán)境與修復環(huán)境等方面的作用也越來越被重視。它們在污染物質的降解與轉化、污水的生物處理、廢氣與廢渣的生物處理、污染環(huán)境的生物修復等方面的作用日漸顯著。此外，為了減少環(huán)境污染，利用微生物的廢物資源化與環(huán)保型微生物制劑的開發(fā)應用，將為推動人類社會的發(fā)展與文明進步做出新的、巨大的貢獻。這是廣大微生物學工作者和環(huán)境工作者的工作方向和任務之一。 利用環(huán)境微生物的環(huán)境保護和污染環(huán)境的生物修復是21世紀全球性的一項戰(zhàn)略任務。為了使大家進一步地認識、了解、利用、改造環(huán)境微生物，充分發(fā)揮環(huán)境微生物在環(huán)境科學中的重要作用，推動以微生物為主體的環(huán)境科學的發(fā)展，開發(fā)利用資源環(huán)境微生物，本書以微生物分類學為基礎，結合各種環(huán)境微生物的微生態(tài)、與人類生產(chǎn)生活的利害關系以及它們在環(huán)境保護和污染環(huán)境修復中的重要作用，嘗試對環(huán)境微生物進行了分類，并從經(jīng)典生物學及分子生物學角度列舉了環(huán)境微生物的分類、檢測及應用技術。 本書編寫人員分工如下：84～87節(jié)由魏杰編寫；111～1110節(jié)由回晶編寫；1111節(jié)、1112節(jié)由張會笠編寫；其余由李素玉編寫并統(tǒng)稿。 本書編寫過程得到遼寧大學周大石教授和哈爾濱工業(yè)大學馬放教授等專家的大力支持與幫助，在此表示衷心的感謝。 本書編寫過程中，從計算機網(wǎng)絡中查詢并獲得了大量有關環(huán)境微生物的新信息、新技術，但因許多資料是各位專家科研工作和論著的節(jié)選或片段，網(wǎng)絡中對資料的來源也沒有清晰的標注，故在本書中沒有寫明出處。另外，由于本書篇幅有限，書后只列舉了主要參考書目，未能將各參考刊物列出。在此對所引用文獻的作者深表歉意和敬意，敬請各位專家同行諒解。 在本書的編寫過程中，由于涉及的內容較多，編者知識面和編寫水平有限，難免存在疏漏和不足之處，敬請專家學者、同行和廣大讀者提出寶貴意見，以待日后改進。 本書目錄第一篇微生物分類學基礎 1微生物在生物界的地位2 11微生物概述2 111微生物的定義2 112微生物的五大共性2 113微生物的三大類群4 114微生物與人類社會文明進步6 12微生物的系統(tǒng)分類6 121微生物的系統(tǒng)分類單元6 122亞種以下的幾個分類名詞7 13微生物的命名與學名8 131微生物的命名8 132微生物的學名8 14微生物的分類地位10 15微生物的類型12 151微生物的營養(yǎng)類型12 152氧氣與微生物的類型13 2各大類微生物的分類系統(tǒng)16 21原核微生物分類系統(tǒng)16 211《伯杰氏系統(tǒng)細菌學手冊》和原核微生物分類系統(tǒng)16 212《伯杰氏系統(tǒng)細菌學手冊》第1版（1984～1989）的分類16 213《伯杰氏系統(tǒng)細菌學手冊》第2版的分類18 22真菌分類系統(tǒng)19 221以Martin為代表的分類系統(tǒng)20 222Ainsworth等的分類系統(tǒng)（1973）20 223《真菌字典》的分類系統(tǒng)（1995）20 23病毒分類系統(tǒng)21 24原生動物分類系統(tǒng)22 25藻類分類系統(tǒng)22 第二篇環(huán)境微生物的主要類群 3原核微生物的主要類群及其形態(tài)構造24 31細菌24 311細菌的形態(tài)與大小24 312細菌細胞的構造與功能27 313細菌的繁殖33 314細菌的培養(yǎng)特征——細菌群體的形態(tài)33 315污染控制工程中常見的細菌屬36 32放線菌38 321放線菌的形態(tài)構造38 322放線菌的繁殖40 323放線菌的培養(yǎng)特征40 324放線菌的主要類群（代表屬）41 33光合型細菌42 331藍細菌42 332光合細菌44 34古細菌45 341古細菌的系統(tǒng)發(fā)育45 342古細菌的重要特征45 343古細菌的主要類群46 35鞘細菌48 351鐵細菌49 352球衣菌屬50 36滑動細菌51 4真核微生物53 41酵母菌53 411酵母菌的形態(tài)和結構53 412酵母菌的繁殖方式54 413酵母菌的培養(yǎng)特征55 414酵母菌的代表屬56 415利用酵母菌處理廢水及SCP的生產(chǎn)57 42霉菌57 421霉菌的形態(tài)和細胞結構58 422霉菌的繁殖59 423霉菌的菌落特征59 424霉菌的代表屬60 43黏菌64 431黏菌的形態(tài)64 432黏菌的繁殖65 44原生動物66 441原生動物的特征66 442原生動物的繁殖67 443原生動物的分類67 45藻類70 451藻類的形態(tài)與結構70 452藻類的生理特征71 453藻類的繁殖和生活史72 454藻類的分類72 46微型后生動物75 461輪蟲75 462浮游甲殼類動物75 463線蟲76 464寡毛蟲76 5非細胞型生物78 51病毒78 511病毒的形態(tài)結構78 512病毒的增殖80 513病毒的群體特征80 514水中病毒的去除與破壞81 52噬菌體82 521噬菌體的形態(tài)結構82 522烈性噬菌體82 523溫和噬菌體82 53亞病毒83 531類病毒83 532擬病毒和衛(wèi)星RNA84 533朊病毒84 第三篇環(huán)境微生物的分類 6自然環(huán)境中的微生物88 61土壤中的微生物88 611土壤是微生物的良好生境89 612土壤微生物的分布及種類89 62水環(huán)境中的微生物93 621水是微生物的良好生境93 622淡水環(huán)境中的微生物93 623咸水環(huán)境中的微生物95 63空氣中的微生物96 631空氣生態(tài)條件96 632空氣是傳播微生物的介質97 633空氣中微生物的分布與種類97 64極端環(huán)境中的微生物99 641高溫環(huán)境中的微生物——嗜熱菌99 642低溫環(huán)境中的微生物——嗜冷菌103 643高鹽環(huán)境中的微生物——嗜鹽菌104 644高酸環(huán)境中的微生物——嗜酸菌107 645高堿環(huán)境中的微生物——嗜堿菌108 646高壓環(huán)境中的微生物——嗜壓菌109 647高輻射環(huán)境中的微生物——抗輻射微生物111 65微生物與生物環(huán)境間的關系112 651互生關系112 652共生關系112 653寄生關系114 654拮抗關系116 655捕食關系116 7污染環(huán)境的微生物117 71水體污染與自凈微生物117 711污染水體的微生物117 712水體自凈微生物117 72水體中的病原微生物118 721水中病原微生物的來源118 722水中病原菌的傳播方式119 723水傳病原微生物及其疾病119 724水體病原微生物的防治123 73污染空氣的微生物123 731微生物對空氣的污染123 732空氣污染微生物的防治124 74土壤污染的微生物125 741微生物對土壤的污染125 742土壤病原微生物污染的預防126 75產(chǎn)毒微生物及危害126 751細菌毒素126 752放線菌毒素128 753真菌毒素128 754藻類毒素130 76富營養(yǎng)化水體中的微生物130 761水體的富營養(yǎng)化130 762水體富營養(yǎng)化產(chǎn)生的原因131 763水體富營養(yǎng)化的危害132 764富營養(yǎng)化水體中的常見藻類132 765控制水體富營養(yǎng)化的措施與方法133 8污染物生物處理的微生物134 81微生物在自然界物質循環(huán)中的作用134 811碳素循環(huán)134 812氮素循環(huán)135 813硫素循環(huán)139 814磷素循環(huán)140 815鐵的循環(huán)141 82環(huán)境污染物質降解與轉化的微生物141 821微生物降解有機物質的潛在能力141 822微生物對污染物質的作用142 823微生物對有機污染物的降解143 824微生物對無機污染物的降解146 83常用廢水生物處理的微生物148 831廢水生物處理過程及基本原理148 832廢水好氧生物處理的主要微生物類群149 833廢水厭氧生物處理的主要微生物類群153 834兼氧處理法154 835光合細菌法154 84治理廢氣與廢渣的微生物154 841廢氣治理微生物154 842廢渣治理微生物157 85土壤污染修復的微生物159 851土壤金屬污染修復微生物159 852土壤有機污染修復微生物161 86海洋污染修復的微生物164 861石油污染修復微生物164 862赤潮的防治164 863柴油污染修復微生物165 87地下水污染修復的微生物165 871地下水污染修復方法165 872地下水有機污染修復微生物166 873地下水無機污染修復微生物167 9環(huán)境資源微生物170 91微生物肥料170 911微生物肥料概述170 912微生物肥料的種類171 913微生物堆肥175 92微生物農(nóng)藥176 921微生物農(nóng)藥概述176 922微生物農(nóng)藥的種類177 93EM菌群182 931概述182 932EM中主要微生物及作用183 933EM技術的應用184 94生物質降解微生物187 941降解纖維素的微生物187 942半纖維素降解微生物191 943果膠質分解微生物191 944木質素分解微生物192 95微生物生物能源193 951沼氣發(fā)酵微生物193 952微生物制氫196 953乙醇發(fā)酵微生物197 96微生物與生物降解塑料198 961聚β羥基烷酸199 962乳酸聚合物202 97單細胞蛋白204 971概述204 972用于生產(chǎn)SCP的微生物205 973SCP的生產(chǎn)及原料206 974SCP的應用208 98細菌冶金208 981細菌冶金的原理209 982細菌冶金中的微生物及培養(yǎng)條件209 983細菌冶金的方法210 984細菌冶金的優(yōu)點及限制211 99生物表面活性劑211 991生物表面活性劑的特點211 992產(chǎn)生表面活性劑的微生物212 993生物表面活性劑的應用212 910生物吸附劑214 9101微生物對金屬離子的吸附作用214 9102生物吸附劑的種類214 9103生物吸附劑的應用216 911化石燃料的生物脫硫216 9111化石燃料中的硫217 9112微生物脫硫的機制217 9113煤炭生物脫硫微生物218 912微生物絮凝劑218 9121生物絮凝劑的分類219 9122生物絮凝劑的特點219 9123生物絮凝劑的絮凝機理220 9124生物絮凝劑產(chǎn)生菌220 9125生物絮凝劑的應用221 913環(huán)境生物制劑及其開發(fā)研究的基本方法222 9131環(huán)境生物制劑222 9132環(huán)境生物制劑的特點222 9133環(huán)境生物制劑的研究要求222 9134環(huán)境生物制劑的研究方法223 第四篇環(huán)境微生物檢測技術 10微生物分類鑒定的方法230 101微生物純培養(yǎng)的分離方法230 1011用固體平板培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)230 1012用液體培養(yǎng)基分離純培養(yǎng)232 1013利用選擇培養(yǎng)基分離232 1014噬菌體的分離與純化232 102微生物分類鑒定的依據(jù)和方法233 1021微生物分類鑒定的依據(jù)233 1022微生物分類鑒定的方法234 103測定微生物生長繁殖的方法237 1031測生長量237 1032計繁殖數(shù)238 104微生物的染色技術與個體形態(tài)的觀察239 1041細菌的染色與形態(tài)觀察240 1042酵母菌的染色與形態(tài)觀察241 105微生物大小的測定241 1051測量微生物大小的工具241 1052目鏡測微尺的標定242 1053細胞大小的測定242 1054菌體大小的表示方法242 106微生物的顯微直接計數(shù)法243 1061概述243 1062血球計數(shù)板243 1063血球計數(shù)板計數(shù)微生物的方法244 11環(huán)境微生物的現(xiàn)代分類檢測技術245 111DNA堿基組成（G+C）mol%分析245 1111DNA（G+C）mol%值的測定245 1112DNA（G+C）mol%值在環(huán)境微生物分類鑒定中的應用246 112核酸雜交246 1121DNADNA同源性分析246 1122DNArRNA同源性分析247 1123雜交方法247 1124影響雜交的因素247 11316S rRNA序列分析技術248 113116S rRNA序列分析技術的基本原理248 113216S rRNA序列分析技術在環(huán)境微生物分類鑒定中的應用248 1133采用16S rRNA法進行環(huán)境微生物分離鑒定應注意的問題249 114DNA芯片技術249 1141DNA芯片技術的基本原理250 1142DNA芯片的制備250 1143DNA芯片的分類250 1144DNA芯片技術在環(huán)境微生物分類鑒定中的應用251 115生物傳感器技術251 1151生物傳感器的定義與分類251 1152生物傳感器的基本結構和工作原理252 1153生物傳感器應用于環(huán)境監(jiān)測實例253 116PCR技術255 1161PCR技術的基本原理255 1162PCR產(chǎn)物的檢測方法256 1163PCR反應的分類256 1164影響PCR反應的因素256 1165PCR技術在環(huán)境微生物分類鑒定中的應用257 1166PCR衍生技術259 117Biolog方法鑒定環(huán)境微生物群落技術259 1171Biolog方法的原理與特點260 1172Biolog系統(tǒng)的組成與操作方法260 1173數(shù)據(jù)分析261 1174Biolog方法在環(huán)境微生物群落研究中的應用261 1175不足與改進建議262 118DNA指紋圖譜技術262 1181限制性片段長度多態(tài)性分析262 1182隨機擴增DNA多態(tài)性分析264 1183擴增片段長度多態(tài)性分析266 119低分子量RNA梯度凝膠電泳的圖譜分析269 1110蛋白質分析269 11101氨基酸順序分析法269 11102蛋白質圖譜分析269 1111血清學的檢測方法270 11111凝集反應檢測技術270 11112免疫熒光檢查法274 11113酶聯(lián)免疫吸附274 1112微生物酶檢測技術276 11121三磷酸腺苷酶276 11122細菌脫氫酶277 11123酶底物熒光顯示法277 11124苯丙氨酸脫氨酶試驗277 11125氧化酶試驗278 11126血漿凝固酶試驗278 11127接觸酶試驗279 11128精氨酸雙水解酶試驗279 12環(huán)境質量的微生物監(jiān)測與評價技術280 121環(huán)境污染的一般指示微生物280 1211細菌總數(shù)280 1212霉菌和酵母菌總數(shù)281 122土壤的衛(wèi)生微生物學檢測281 1221土壤樣品的采集281 1222土壤的衛(wèi)生微生物學檢測282 123水質微生物檢測283 1231水樣采集283 1232水質污染的指示菌284 1233水質微生物檢驗方法285 124水質微型生物群落監(jiān)測PFU法290 1241適用范圍290 1242原理290 1243試驗環(huán)境291 1244試驗用材料及設備291 1245儀器和試劑291 1246試驗步驟291 1247結果的表示和有效性292 125微生物對空氣污染的監(jiān)測293 1251概述293 1252空氣衛(wèi)生細菌檢驗294 126污染物致突變性的微生物檢測方法295 1261Ames致突變試驗295 1262發(fā)光細菌試驗297 1263SOS顯色試驗298 1264溶源性細菌試驗299 附錄本書出現(xiàn)的部分微生物種屬名稱300 主要參考文獻304 第2篇環(huán)境經(jīng)營領域 參考文獻271

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