環(huán)境生物化學(xué)

前言

環(huán)境生物化學(xué)是生物化學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，迄今為止，還沒有一個(gè)完整的定義和概念。隨著環(huán)境科學(xué)的發(fā)展，逐漸形成了環(huán)境化學(xué)、環(huán)境生物學(xué)和環(huán)境微生物學(xué)等分支學(xué)科，大多已形成獨(dú)立的體系。目前這方面的內(nèi)容多半是單純從化學(xué)或生物學(xué)的角度討論的，雖然在工程方面發(fā)展了工程生物化學(xué)，但內(nèi)容多半局限于發(fā)酵工業(yè)方面的生物與生物化學(xué)原理。盡管有的論著或資料中也涉及一些環(huán)境生物化學(xué)問題，但并不全面，特別是適合環(huán)境科學(xué)和環(huán)境工程專業(yè)的參考內(nèi)容仍顯不足。因此，我們希望通過系統(tǒng)地闡明環(huán)境污染及其工程處理中的生物化學(xué)基礎(chǔ)理論和原理，并對目前這一領(lǐng)域新問題、新成果進(jìn)行介紹和討論，以促進(jìn)環(huán)境污染工程技術(shù)的改進(jìn)和提高，促進(jìn)環(huán)境污染的治理和整個(gè)環(huán)境科學(xué)與工程的發(fā)展。本書從2003年開始構(gòu)思，我們在長期承擔(dān)環(huán)境科學(xué)與環(huán)境工程專業(yè)研究生“環(huán)境生物化學(xué)”課程教學(xué)的基礎(chǔ)上，并參考國內(nèi)外相關(guān)書籍和文獻(xiàn)，編寫了本書。由于生物化學(xué)的許多理論都是通過實(shí)驗(yàn)證明的，因此本書除基礎(chǔ)理論部分外還增添了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，旨在強(qiáng)化理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析問題和解決問題的方法以及動(dòng)手能力。全書共分2篇。1篇為理論部分，包括9章：第1章緒論部分闡述了環(huán)境生物化學(xué)的由來及研究內(nèi)容；第2章介紹了物質(zhì)組成的基本物質(zhì)；第3章介紹了物質(zhì)降解和轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)基本原理；第4章介紹了合成有機(jī)物生物降解中的生物化學(xué)；第5章論述了環(huán)境毒理生物化學(xué)原理；第6章介紹了污染環(huán)境生物化學(xué)基本原理；第7章介紹了環(huán)境污染治理中的生物化學(xué)原理；第8章介紹了污染環(huán)境生物修復(fù)的基本原理；第9章介紹了現(xiàn)代環(huán)境生物化學(xué)新技術(shù)。第2篇為實(shí)驗(yàn)部分，包括2章：第10章為環(huán)境生物化學(xué)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，第11章為環(huán)境生物化學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)。本書由郭雅妮、同幟任主編。編者有郭雅妮（西安工程大學(xué)副教授）、同幟（西安工程大學(xué)高級工程師）、劉伶文（西安工程大學(xué)副教授）、夏禹周（陜西省現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)研究院工程師），其中，郭雅妮負(fù)責(zé)第1，4，7，8章的編寫，同幟負(fù)責(zé)第5，6，9章的編寫，劉伶文負(fù)責(zé)第2，3章的編寫，夏禹周負(fù)責(zé)第10，11章的編寫。全書由郭雅妮統(tǒng)稿。同時(shí)特別感謝西安工程大學(xué)于翔老師和碩士研究生任偉琴、趙婷、趙倩楠等在編寫過程中所做的輔助工作。本書可供環(huán)境科學(xué)、環(huán)境工程、生物工程及應(yīng)用化學(xué)等相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生作為教材或教學(xué)參考書使用，也可供相關(guān)專業(yè)的教師和研究人員參考。

內(nèi)容概要

本書內(nèi)容共分為理論和實(shí)驗(yàn)兩部分。理論部分是在廣泛參考國內(nèi)外相關(guān)書籍資料的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)闡明了環(huán)境污染及環(huán)境污染物處理過程中涉及的生物化學(xué)原理；實(shí)驗(yàn)部分包括基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。附錄收集了實(shí)驗(yàn)中的常用數(shù)據(jù)，便于隨時(shí)查閱?！　”緯晒└叩仍盒－h(huán)境及其相關(guān)專業(yè)的本科生及研究生使用，也可供環(huán)境領(lǐng)域及其相關(guān)領(lǐng)域的科研工作者閱讀和參考。

書籍目錄

第一篇　理論部分　第1章　緒論　　1.1生物化學(xué)概述　　1.2環(huán)境生物化學(xué)概述　　習(xí)題1　第2章　生物組成的基本物質(zhì)　　2.1糖類化學(xué)　　2.2脂類化學(xué)　　2.3蛋白質(zhì)化學(xué)　　2.4核酸　　2.5酶　　習(xí)題2　第3章　物質(zhì)降解和轉(zhuǎn)化的生物化學(xué)基本原理　　3.1新陳代謝概述　　3.2糖的分解代謝　　3.3脂肪的分解代謝　　3.4蛋白質(zhì)的分解代謝　　3.5核酸的代謝　　3.6代謝的調(diào)節(jié)作用　　習(xí)題3　第4章　合成有機(jī)物生物降解中的生物化學(xué)　　4.1生物降解概述　　4.2碳?xì)浠衔锏纳锝到狻　?.3難降解物質(zhì)的生物降解　　4.4化學(xué)結(jié)構(gòu)對生物降解的影響　　習(xí)題4　第5章　環(huán)境毒理生物化學(xué)　　5.1環(huán)境毒理學(xué)概述　　5.2環(huán)境有毒物質(zhì)的遷移與轉(zhuǎn)化　　5.3有毒物的毒作用　　5.4有毒物的環(huán)境化學(xué)效應(yīng)　　5.5環(huán)境激素的毒作用　　習(xí)題5　第6章　污染環(huán)境生物化學(xué)基本原理　　6.1水環(huán)境污染生物化學(xué)　　6.2大氣環(huán)境污染生物化學(xué)　　6.3土壤環(huán)境污染生物化學(xué)　　習(xí)題6　第7章　環(huán)境污染治理中的生物化學(xué)原理　　7.1廢水處理的生物化學(xué)原理　　7.2有機(jī)固體廢物處理的生物化學(xué)原理　　7.3廢氣處理的生物化學(xué)原理　　習(xí)題7　第8章　污染環(huán)境生物修復(fù)的基本原理　　8.1污染環(huán)境的生物修復(fù)機(jī)理　　8.2微生物對污染環(huán)境的修復(fù)作用　　8.3植物對污染環(huán)境的修復(fù)作用　　習(xí)題8　第9章　現(xiàn)代環(huán)境生物化學(xué)新技術(shù)　　9.1概述　　9.2酶工程　　9.3基因工程　　……第二篇　實(shí)驗(yàn)部分參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：2.植物-微生物-污染物在根際圈的相互作用植物的根系從土壤中吸收水分、礦質(zhì)營養(yǎng)的同時(shí)，向根系周圍土壤分泌大量的有機(jī)物質(zhì)，而且本身也產(chǎn)生一些脫落物，這些物質(zhì)促使某些土壤微生物和土壤動(dòng)物在根系周圍大量地繁殖和生長，使得根際圈內(nèi)微生物和土壤動(dòng)物數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于根際圈外的數(shù)量，而微生物的生命活動(dòng)如氮代謝、發(fā)酵和呼吸作用及土壤動(dòng)物的活動(dòng)等對植物根也產(chǎn)生重要影響，它們之間形成了互生、共生、協(xié)同及寄生的關(guān)系。生長于污染土壤中的植物首先通過根際圈與土壤中污染物質(zhì)接觸，根際圈通過植物根及其分泌物質(zhì)和微生物、土壤動(dòng)物的新陳代謝活動(dòng)對污染物（重金屬難以降解的多環(huán)芳烴等有機(jī)污染物）產(chǎn)生吸收、吸附和降解等一系列活動(dòng)。大量研究表明，有害物質(zhì)在多種植物根際圈被微生物降解。這種根際圈微生物群落提供的外部保護(hù)對微生物和植物雙方是互利互惠的。微生物受益于植物的營養(yǎng)供給，反過來，植物受益于有根際圈微生物伴隨的土壤中有機(jī)有毒物質(zhì)的脫毒作用。以根分泌物形式存在的光合產(chǎn)物維系了正常非壓力條件下的微生物群落。當(dāng)土壤中因化學(xué)品出現(xiàn)而產(chǎn)生壓力時(shí)，植物的響應(yīng)是增加微生物數(shù)量，這時(shí)合成脫毒酶的數(shù)量增加，降解污染物的根際圈微生物基質(zhì)相對豐度也發(fā)生變化。于是，植物通過誘導(dǎo)根際圈微生物群落的代謝能力而獲得保護(hù)。根際圈作為微生物活動(dòng)較強(qiáng)的地帶，可以加強(qiáng)污染物的降解和轉(zhuǎn)化。3.植物根際圈的生物降解植物根際圈為好氧、兼氧和厭氧微生物的同時(shí)生存提供了有利的生境，各種微生物可利用不同有機(jī)污染物為營養(yǎng)源進(jìn)行生長繁殖。首先，植物發(fā)達(dá)的根系為微生物附著提供了巨大的表面積，易于形成生物膜，促進(jìn)污染物被微生物降解利用；其次，植物自身的光合作用，借助于光能這一清潔能源為推動(dòng)力，能將部分可溶性污染物及被微生物分解的污染物同化吸收。同時(shí)，光合過程中生成的O2可通過莖根輸向水體或土壤，使根區(qū)周圍依次形成多個(gè)好氧、缺氧小區(qū)，為好氧、兼性厭氧及厭氧微生物生存提供良好的生境。例如，污水土地處理系統(tǒng)中蘆葦?shù)母o上，好氧微生物占優(yōu)勢，蘆葦根系區(qū)好氧與兼性微生物均有活動(dòng)，而遠(yuǎn)離根系區(qū)則為厭氧微生物的主要活動(dòng)場所。研究表明，對同一種污染物的礦化而言，混合微生物群落比單一微生物群落更為有效。污染物有時(shí)不能被氧化它們的那組微生物所同化，但是卻可以被其他的微生物種群轉(zhuǎn)化。這種共棲關(guān)系可以大大增強(qiáng)難降解污染物的礦化率，從而防止有機(jī)有害污染物中間體的產(chǎn)生與積累。

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