環(huán)境微生物研究方法與應(yīng)用

前言

21世紀(jì)被認(rèn)為是生物技術(shù)的世紀(jì)，這預(yù)示著生物技術(shù)將在未來人類生產(chǎn)和生活中發(fā)揮更大的作用。作為生物大家庭中的重要成員，環(huán)境微生物在地球上無處不在，從高山到峽谷，從陸地到海洋，從高溫到低溫，從好氧到厭氧，各種生境中都有它們的活動(dòng)蹤跡，并在維持生態(tài)系統(tǒng)平衡、促進(jìn)物質(zhì)循環(huán)、凈化環(huán)境等方面起了積極的作用。進(jìn)人工業(yè)化革命時(shí)代以來，人類生存環(huán)境質(zhì)量不斷下降，已威脅到人類自身的生存發(fā)展。環(huán)境保護(hù)和環(huán)境污染治理成為全球共同關(guān)心的主題，而環(huán)境微生物被認(rèn)為是保護(hù)生態(tài)環(huán)境和凈化環(huán)境污染最具潛力和最有效率的工具之一，因此，加大對(duì)環(huán)境微生物及其應(yīng)用研究具有非同尋常的意義。目前，人類對(duì)微生物世界的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用非常有限，已認(rèn)識(shí)的種類不到自然界總微生物種類的l％，即使對(duì)于最容易培養(yǎng)、研究最多的細(xì)菌，認(rèn)識(shí)也不到總細(xì)菌種類的5％。造成這種狀況的主要原因是微生物研究方法的局限性，因?yàn)樽匀唤缰械拇蟛糠治⑸锸遣豢膳囵B(yǎng)的，而傳統(tǒng)的微生物研究方法基本上都建立在培養(yǎng)的基礎(chǔ)上。因此，要想更好地開發(fā)利用環(huán)境微生物資源，必須突破傳統(tǒng)微生物研究思路和分析方法的局限。所以，有關(guān)環(huán)境微生物研究方法的探索一直是現(xiàn)代環(huán)境微生物學(xué)的重要內(nèi)容。如今，隨著分子生物學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、分析化學(xué)等學(xué)科的快速發(fā)展，環(huán)境微生物分析方法的探索也取得了很大進(jìn)步，一些被稱為現(xiàn)代環(huán)境微生物分析方法的技術(shù)逐漸得到了大家的認(rèn)可，如以多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）為主的體外克隆技術(shù)、以磷脂脂肪酸（PLFA）為指示物的生物標(biāo)記技術(shù)、以底物碳代謝特征為基礎(chǔ)的BIOLOG技術(shù)，以及特異性的熒光原位雜交（FISH）技術(shù)等。這些技術(shù)的應(yīng)用，推動(dòng)了環(huán)境微生物學(xué)的發(fā)展，為認(rèn)識(shí)環(huán)境微生物功能和開發(fā)環(huán)境微生物資源提供了很好的技術(shù)基礎(chǔ)。為了有助于我國研究人員更好地掌握上述現(xiàn)代環(huán)境微生物研究方法，加快對(duì)環(huán)境微生物資源的開發(fā)利用，最大限度地為人類生產(chǎn)、生活和科研服務(wù)，我們編寫了《環(huán)境微生物研究方法與應(yīng)用》。本書共分三篇，第一篇（第一-三章）為環(huán)境微生物基礎(chǔ)知識(shí)，介紹了環(huán)境微生物的生長、繁殖、特點(diǎn)、資源價(jià)值及其與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系；第二篇（第四、五章）重點(diǎn)介紹了現(xiàn)代環(huán)境微生物分析方法的機(jī)理、特點(diǎn)、操作方法和應(yīng)用；第三篇（第六-八章）重點(diǎn)介紹了環(huán)境微生物在具體環(huán)境污染治理中的應(yīng)用，以及環(huán)境微生物在環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用。本書第一章由中國科學(xué)院南京土壤所林先貴研究員撰寫，第二章由北京化工大學(xué)林愛軍老師編寫，第三章由蘭州大學(xué)金樑老師編寫，第六章第三節(jié)由北京化工大學(xué)劉研萍老師編寫，第八章由日本高知工科大學(xué)刁曉君博士編寫，其余章節(jié)由北京化工大學(xué)王曙光老師編寫。最后由王曙光、林先貴老師統(tǒng)稿、定稿。感謝北京化工大學(xué)出版基金的資助。由于編者水平有限，難免有遺漏之處，希望廣大讀者和同行批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書概述了環(huán)境微生物的最新研究方法、在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用及環(huán)境微生物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中節(jié)能減排的先鋒作用。內(nèi)容主要包括三大部分：第一部分為環(huán)境微生物基礎(chǔ)知識(shí)（一至三章），介紹了環(huán)境微生物資源、環(huán)境微生物生態(tài)學(xué)、環(huán)境微生物營養(yǎng)代謝及環(huán)境微生物在地球化學(xué)循環(huán)中的作用等知識(shí)；第二部分是環(huán)境微生物分析方法（四至五章），主要介紹了環(huán)境微生物分析方法在環(huán)境微生物研究中的重要性、傳統(tǒng)環(huán)境微生物分析方法的特點(diǎn)及不足，以及現(xiàn)代環(huán)境微生物分析方法的原理、操作步驟、注意事項(xiàng)、常見問題分析和具體應(yīng)用等；第三部分是環(huán)境微生物在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用（六至八章），這部分內(nèi)容既有環(huán)境微生物在傳統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用中的一些最新研究進(jìn)展，也有環(huán)境微生物在資源與能源替代和開采方面的探索，較為全面地介紹了環(huán)境微生物在經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境安全與保護(hù)等方面的作用。    本書可作為高等院校和科研院所環(huán)境科學(xué)、微生物學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)等專業(yè)高年級(jí)本科生、研究生學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)用指導(dǎo)書，也可以作為相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和培訓(xùn)參考書。

書籍目錄

第一篇　環(huán)境微生物基礎(chǔ)　第一章　概述　  第一節(jié)　人類發(fā)展面臨的環(huán)境問題　  第二節(jié)　重要的環(huán)境微生物資源　  第三節(jié)　環(huán)境微生物在環(huán)境污染治理中的重要性　  第四節(jié)　環(huán)境微生物研究的展望　第二章　環(huán)境微生物學(xué)基礎(chǔ)　  第一節(jié)　環(huán)境微生物的特點(diǎn)及種類　  第二節(jié)　環(huán)境微生物的營養(yǎng)及調(diào)控　  第三節(jié)  環(huán)境微生物的新陳代謝及調(diào)控　第三章　環(huán)境微生物的生態(tài)學(xué)特性　  第一節(jié)　環(huán)境微生物的多樣性　  第二節(jié)　環(huán)境微生物在元素生物地球化學(xué)循環(huán)中的作用　  第三節(jié)　環(huán)境微生物與化學(xué)性污染物之間的相互影響　第二篇　環(huán)境微生物分析方法第四章　傳統(tǒng)環(huán)境微生物分析方法　  第一節(jié)　環(huán)境微生物的分離與計(jì)數(shù)　  第二節(jié)　環(huán)境微生物的培養(yǎng)　  第三節(jié)　環(huán)境微生物的保存　  第四節(jié)　環(huán)境微生物生物量的測定　第五章　現(xiàn)代環(huán)境微生物分析方法　  第一節(jié)　傳統(tǒng)環(huán)境微生物分析方法面臨的挑戰(zhàn)　  第二節(jié)　現(xiàn)代環(huán)境微生物分析方法發(fā)展概述　  第三節(jié)　基于PCR技術(shù)的環(huán)境微生物分析方法　  第四節(jié)　磷脂脂肪酸（PLFA）方法　  第五節(jié)  BIoLOG方法  　  第六節(jié)　熒光原位雜交（FISH）技術(shù)第三篇　環(huán)境微生物的應(yīng)用　第六章　環(huán)境微生物在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用  　  第一節(jié)　環(huán)境微生物在土壤污染治理中的作用  　  第二節(jié)　環(huán)境微生物在水體污染處理中的作用  　第三節(jié)　環(huán)境微生物在固體廢物處理中的作用  　  第四節(jié)　環(huán)境微生物在廢氣處理中的作用  　第七章  環(huán)境微生物在環(huán)境檢測與監(jiān)測中的應(yīng)用  　  第一節(jié)　生物傳感器　  第二節(jié)　分子水平的微生物監(jiān)測技術(shù)　  第三節(jié)　發(fā)光細(xì)菌檢測技術(shù)　第八章　環(huán)境微生物友好技術(shù)及產(chǎn)品　  第一節(jié)　環(huán)境友好型社會(huì)的由來及內(nèi)涵  　  第二節(jié)　環(huán)境微生物清潔生產(chǎn)技術(shù)　  第三節(jié)　環(huán)境微生物友好材料　  第四節(jié)　環(huán)境微生物廢物資源化技術(shù)　  第五節(jié)　環(huán)境微生物廢物能源化技術(shù)　  第六節(jié)　環(huán)境微生物污染預(yù)防技術(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

第一篇　環(huán)境微生物基礎(chǔ)第一章　概述人類的發(fā)展面臨著日益嚴(yán)峻的環(huán)境問題，包括土壤環(huán)境、水體環(huán)境、大氣環(huán)境、固體廢棄物以及噪聲、輻射污染等，環(huán)境污染治理迫在眉睫。人類長期自發(fā)地與環(huán)境微生物打交道，并憑著經(jīng)驗(yàn)在實(shí)踐中開展利用有益環(huán)境微生物和防治有害環(huán)境微生物的活動(dòng)，特別是隨著環(huán)境微生物學(xué)的創(chuàng)立與發(fā)展，人們不斷加深了對(duì)環(huán)境微生物多樣性及其生態(tài)功能的認(rèn)識(shí)，環(huán)境微生物已成為推動(dòng)人類發(fā)展的一項(xiàng)重要資源。各種各樣的環(huán)境污染對(duì)環(huán)境微生物產(chǎn)生了重大影響，而環(huán)境微生物也將在環(huán)境污染治理中發(fā)揮重要作用。第一節(jié)　人類發(fā)展面臨的環(huán)境問題在環(huán)境科學(xué)中，一般認(rèn)為“環(huán)境”是指圍繞著人群的空間，以及其中可以直接或間接影響人類生活和發(fā)展的各種自然因素和社會(huì)因素的總體。環(huán)境包括自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境，是人類生活所需的一切基本條件的綜合體。本書所指的環(huán)境特指自然環(huán)境，不包括社會(huì)環(huán)境。自然環(huán)境是指各種自然形成的或經(jīng)過人工改造的、對(duì)人類生存和發(fā)展產(chǎn)生明顯影響的自然因素。地球上適合人類生存的環(huán)境經(jīng)歷了一個(gè)漫長的形成過程，而地球在人類的參與下已經(jīng)發(fā)展演替成一個(gè)多層次多單元的復(fù)雜環(huán)境系統(tǒng)。這個(gè)環(huán)境系統(tǒng)從要素上來看可以分為土壤環(huán)境、水體環(huán)境及大氣環(huán)境等，從人類干預(yù)與否可以分為天然環(huán)境和人工改造過的環(huán)境。由于人類活動(dòng)的日益廣泛，地球上未經(jīng)人類改造的自然環(huán)境已所剩無幾。人類的生存環(huán)境在時(shí)間上總是隨著人類認(rèn)識(shí)水平的提高而發(fā)展，在空間上總是隨著人類活動(dòng)領(lǐng)域的拓展而擴(kuò)展。然而，人類與其生存環(huán)境之間是對(duì)立統(tǒng)一的矛盾關(guān)系：一方面人類從環(huán)境中獲取生存資料和發(fā)展空間，并通過勞動(dòng)來改造自然環(huán)境，使其更好地為人類服務(wù)；另一方面，人類對(duì)環(huán)境的過度攝取和盲目改造導(dǎo)致了各種環(huán)境問題，被破壞的環(huán)境反過來又會(huì)懲罰人類，對(duì)人類的生存造成不利影響。

編輯推薦

《環(huán)境微生物研究方法與應(yīng)用》可作為高等院校和科研院所環(huán)境科學(xué)、微生物學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)等專業(yè)高年級(jí)本科生、研究生學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)用指導(dǎo)書，也可以作為相關(guān)專業(yè)的教學(xué)和培訓(xùn)參考書。

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