现代环境生物工程(王家德)

　　现代环境生物工程基于自然界物质循环规律，利用微生物、植物、动物的生命代谢活动，将废弃物和危害物转化为资源利用或矿化为自然界的组成成分，是现代生物技术与环境工程的紧密交叉。因此，本书从系统介绍生物代谢、基因工程、酶（蛋白质）工程、细胞工程、发酵工程等基础理论和技术入手，讲述现代生物技术在污染治理、环境修复、生物质能源、环境友好材料、环境生物监测等领域的应用实践。本书注重结构的合理性和知识的完整性，并反映学科发展的前瞻性，可作为高等学校环境工程、环境科学等相关专业的本科生和研究生教材或教学参考书，也可供相关专业的教师和科技人员使用。

第1章概述

　1.1生物技术

　　1.1.1生物技术的定义

　　1.1.2生物技术的发展

　　1.1.3现代生物技术的应用

　1.2环境生物技术

　　1.2.1环境生物技术的定义

　　1.2.2污染控制技术

　　1.2.3环境生物技术的发展

第2章生物及其代谢

　2.1生物

　　2.1.1微生物

　　2.1.2植物

　　2.1.3动物

　2.2新陈代谢

　2.3与环境生物技术密切相关的代谢途径

　　2.3.1糖酵解

　　2.3.2TCA循环

　　2.3.3乙醛酸循环

　　2.3.4脂类代谢

　　2.3.5蛋白质代谢

　　2.3.6能量代谢

　2.4主要元素循环

　　2.4.1氧循环

　　2.4.2碳循环

　　2.4.3氮循环

　　2.4.4硫循环

　　2.4.5磷循环

　　2.4.6铁循环和锰循环

第3章基因工程

　3.1概述

　3.2基因工程技术

　　3.2.1工具酶

　　3.2.2目的基因

　　3.2.3载体技术

　　3.2.4目的基因导入技术

　　3.2.5重组体的筛选技术

　3.3基因工程技术在环境污染治理中的应用

　　3.3.1微生物基因改造

　　3.3.2基因工程技术与污染治理

　　3.3.3基因工程安全性问题

第4章酶工程

　4.1酶及酶工程

　4.2酶的催化特性及作用原理

　　4.2.1酶的催化特性

　　4.2.2酶催化反应原理

　4.3酶催化反应动力学

　　4.3.1浓度

　　4.3.2温度

　　4.3.3pH

　　4.3.4激活剂

　4.4酶的抑制作用

　　4.4.1可逆性抑制作用

　　4.4.2不可逆性抑制作用

　4.5酶的生产

　　4.5.1微生物发酵产酶

　　4.5.2动植物细胞产酶

　4.6酶的分离纯化

　　4.6.1沉淀技术

　　4.6.2离心技术

　　4.6.3色谱分离技术

　　4.6.4电泳技术

　4.7酶分子修饰

　　4.7.1化学修饰

　　4.7.2生物修饰

　4.8酶的固定化技术

　　4.8.1酶的固定化方法

　　4.8.2固定化酶的性质

　4.9酶在环境污染治理中的应用

　　4.9.1几种重要的降解酶

　　4.9.2酶在废水处理中的应用

　　4.9.3酶在土壤修复中的应用

　　4.9.4酶在环境监测中的应用

第5章细胞工程

　5.1细胞及细胞工程

　　5.1.1细胞

　　5.1.2细胞工程

　5.2细胞工程技术

　　5.2.1微生物细胞工程

　　5.2.2植物细胞工程

　　5.2.3动物细胞工程

　5.3细胞工程在环境污染治理中的应用

　　5.3.1细胞融合技术的应用

　　5.3.2抗性植物的应用

　　5.3.3微生物表面展示技术的应用

第6章发酵工程

　6.1概述

　6.2工业发酵菌种

　　6.2.1微生物代谢产物类型

　　6.2.2常见微生物及其代谢产物

　　6.2.3工业发酵菌种的选育

　6.3发酵工艺及其控制

　　6.3.1发酵类型

　　6.3.2发酵工艺

　　6.3.3发酵方式

　　6.3.4发酵过程控制

　6.4发酵设备

　　6.4.1机械搅拌式发酵罐

　　6.4.2通风搅拌式发酵罐

　　6.4.3厌氧发酵设备

　6.5发酵工程在环境保护中的应用

　　6.5.1利用废渣液生产单细胞蛋白

　　6.5.2利用废渣液生产颗粒复混肥料

　　6.5.3亚硫酸盐纸浆废液乙醇发酵

　　6.5.4酵母循环系统

第7章废水生物处理

　7.1废水生物处理特性

　　7.1.1概述

　　7.1.2废水生物处理原理

　　7.1.3废水生物处理中的微生物生长特性

　　7.1.4废水生物处理中的动力学

　　7.1.5影响废水生物处理的因素

　7.2废水生物处理工艺

　　7.2.1活性污泥法

　　7.2.2生物膜法

　　7.2.3厌氧生物处理工艺

　　7.2.4其他废水生物处理工艺

　7.3现代生物处理技术在废水处理工程的应用

　　7.3.1生物强化技术

　　7.3.2废水生物脱氮除磷新技术

　　7.3.3生物絮凝剂

第8章废气生物处理

　8.1废气生物处理原理

　　8.1.1概述

　　8.1.2废气生物净化原理

　　8.1.3废气生物处理的微生物

　　8.1.4废气生物处理的填料

　8.2废气生物处理工艺

　　8.2.1生物吸收法

　　8.2.2生物洗涤法

　　8.2.3生物过滤法

　　8.2.4生物滴滤法

　　8.2.5新型废气生物处理法

　8.3废气生物处理的影响因素

　　8.3.1温度

　　8.3.2pH

　　8.3.3湿度

　8.4有机废气生物处理发展

　　8.4.1微生物净化有机废气

　　8.4.2植物净化有机废气

　　8.4.3有机废气生物净化的研究热点

　8.5含硫废气的生物处理

　　8.5.1脱硫微生物

　　8.5.2含硫污染物的脱硫机制

　　8.5.3生物脱硫技术

　8.6CO2的生物处理

　　8.6.1植物固定CO

　　8.6.2微生物固定CO

　　8.6.3生物固定CO2的发展趋势

　8.7NOx的生物处理

　　8.7.1生物法处理NOx的原理

　　8.7.2降解NOx的主要微生物

　　8.7.3生物法处理NOx的研究现状及发展趋势

第9章固体废物的生物处理

　9.1固体废物

　9.2固体废物堆肥化处理

　　9.2.1堆肥的基本原理

　　9.2.2好氧堆肥技术

　　9.2.3厌氧堆肥技术

　9.3固体废物填埋

　　9.3.1填埋的基本原理

　　9.3.2填埋渗滤液处理

　　9.3.3填埋气体产生、收集与利用

　9.4固体废物的其他生物处理技术

　　9.4.1有机固体废物的蚯蚓处理技术

　　9.4.2蚯蚓处理的主要影响因素

　　9.4.3利用蚯蚓处理固体废物的优势及局限性

第10章生物修复基础

　10.1生物修复的概念

　10.2生物修复特点及原则

　　10.2.1生物修复特点

　　10.2.2生物修复原则

　10.3生物修复原理

　　10.3.1微生物修复

　　10.3.2植物修复

　　10.3.3动物修复

　10.4生物修复的主要方法

　　10.4.1原位生物修复

　　10.4.2异位生物修复

　10.5生物修复的影响因素

　　10.5.1受体特性

　　10.5.2污染物特性

　　10.5.3环境条件

第11章生物修复技术的应用

　11.1污染土壤的生物修复

　　11.1.1微生物修复技术

　　11.1.2植物修复技术

　11.2污染水体的生物修复

　　11.2.1污染地表水的生物修复

　　11.2.2污染海洋的生物修复

　　11.2.3污染地下水的生物修复

　11.3污染大气的植物修复

　　11.3.1绿色植物对气态污染物的修复

　　11.3.2绿色植物对降尘的修复

　　11.3.3绿色植物对生物性污染物的修复

　　11.3.4绿色植物的释氧修复

　11.4固体废物污染的生物修复

　　11.4.1矿山的生物修复

　　11.4.2垃圾场的生物修复

第12章恢复生态学与技术

　12.1恢复生态学形成及发展

　　12.1.1恢复生态学概念

　　12.1.2恢复生态学的发展历程

　　12.1.3恢复生态学的研究内容

　12.2恢复生态工程技术

　　12.2.1生态恢复的目标与原则

　　12.2.2生态恢复的方式和一般操作程序

　　12.2.3生态恢复的技术体系

　　12.2.4生态工程技术

　12.3湿地生态恢复

　　12.3.1相关概念

　　12.3.2湿地生态恢复的指导理论

　　12.3.3湿地生态恢复的关键技术

　　12.3.4湿地生态恢复的常用模式

第13章生物质能源

　13.1能源

　　13.1.1能源的类型

　　13.1.2能源发展

　13.2生物质能

　　13.2.1生物质能的分类及特点

　　13.2.2生物质能的发展

　13.3生物质能源利用技术

　　13.3.1物理转化

　　13.3.2化学转化

　　13.3.3生物转化

　13.4生物技术在生物质能源利用中的应用

　　13.4.1生物制沼气

　　13.4.2生物制燃料乙醇

　　13.4.3生物制氢

　　13.4.4生物柴油

第14章生物制烷

　14.1概述

　14.2产甲烷的生化机制

　　14.2.1产甲烷菌

　　14.2.2产甲烷的生化机制及途径

　14.3产甲烷过程的过程化学和微生物学

　　14.3.1过程化学

　　14.3.2微生物学

　14.4产甲烷过程的热力学分析

　14.5产甲烷过程的工艺和反应器

　14.6影响产甲烷过程的因素

　　14.6.1有机负荷

　　14.6.2混合方式

　　14.6.3加热方式

　　14.6.4气体收集

　　14.6.5反应器运行

第15章生物制氢

　15.1氢能源

　15.2制氢技术

　　15.2.1热化学制氢

　　15.2.2裂解水制氢

　　15.2.3生物制氢

　15.3制氢微生物及制氢机制

　　15.3.1光解水制氢

　　15.3.2光发酵制氢

　　15.3.3暗发酵制氢

　　15.3.4光发酵和暗发酵耦合制氢

　15.4生物制氢反应器

　　15.4.1光生物反应器

　　15.4.2厌氧发酵制氢反应器

　15.5生物制氢研究展望

第16章生物制醇

　16.1概述

　　16.1.1生物燃料乙醇特点

　　16.1.2生物燃料乙醇的生产

　16.2纤维素生物质生产燃料乙醇

　　16.2.1纤维素生物质原料

　　16.2.2纤维素生物质的预处理技术

　　16.2.3纤维素的水解

　　16.2.4纤维素的发酵

　16.3生物燃料丁醇

　　16.3.1主要菌株及代谢过程

16.3.2生产工艺

第17章生物采油与生物制油

　17.1生物采油

　　17.1.1石油开采

　　17.1.2微生物采油原理

　　17.1.3油藏微生物

　　17.1.4微生物采油工艺

　17.2生物制油

　　17.2.1微藻制油

17.2.2微生物制油

第18章生物燃料电池

　18.1燃料电池

　18.2生物燃料电池

　　18.2.1工作原理

　　18.2.2生物燃料电池构型

　18.3影响生物燃料电池性能的因素

　　18.3.1阳极室的操作条件

　　18.3.2阴极室的操作条件

　　18.3.3电池的外电阻

　18.4生物燃料电池的应用

第19章环境友好材料生物技术

　19.1概述

　19.2环境友好材料分类

　　19.2.1可再生天然材料

　　19.2.2仿生材料

　　19.2.3生物质材料

　19.3可降解塑料

　　19.3.1可降解塑料定义

　　19.3.2光降解塑料

　　19.3.3生物降解塑料

　　19.3.4光.生物双降解塑料

　19.4微生物农药

　　19.4.1微生物农药定义

　　19.4.2活体微生物杀虫剂

　　19.4.3微生物杀菌剂

　　19.4.4微生物除草剂

　19.5微生物肥料

　　19.5.1微生物肥料定义

　　19.5.2微生物肥料的作用机制

　　19.5.3重要的微生物肥料

第20章环境生物监测

　20.1概述

　　20.1.1生物监测原理和方法

　　20.1.2生物监测特点

　　20.1.3指示生物

　20.2水环境污染生物监测

　　20.2.1监测原理

　　20.2.2水污染的生物监测手段和方法

　　20.2.3生物群落监测法

　　20.2.4细菌学检验法

　　20.2.5生物测试法

　　20.2.6发光细菌毒性检测法

　　20.2.7其他方法

　20.3空气污染生物监测

　　20.3.1植物监测

　　20.3.2动物监测

　　20.3.3微生物监测

　20.4土壤污染的生物监测

　　20.4.1植物监测

　　20.4.2动物监测

　　20.4.3微生物监测

　20.5生物污染监测

　　20.5.1基本概念

　　20.5.2生物对污染物的吸收及在体内分布

　　20.5.3生物样品的采集和制备

　　20.5.4生物样品的预处理

　20.6生态监测

　　20.6.1生态监测定义

　　20.6.2生态监测的类型及方法

　　20.6.3生态监测指标体系

　　20.6.4生态监测方案

　20.7生物传感器

　　20.7.1生物传感器的原理

　　20.7.2生物传感器的分类

　　20.7.3生物传感器在环境监测中的应用

　　20.7.4生物传感器的发展前景

参考文献