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內容簡介: |
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。
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目錄:
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第1章概述 11生物技术1 111生物技术的定义1 112生物技术的发展1 113现代生物技术的应用3 12环境生物技术5 121环境生物技术的定义6 122污染控制技术6 123环境生物技术的发展7 第2章生物及其代谢 21生物9 211微生物9 212植物9 213动物10 22新陈代谢11 23与环境生物技术密切相关的代谢途径12 231糖酵解12 232TCA循环13 233乙醛酸循环14 234脂类代谢15 235蛋白质代谢15 236能量代谢16 24主要元素循环17 241氧循环17 242碳循环18 243氮循环19 244硫循环20 245磷循环20 246铁循环和锰循环21 第3章基因工程 31概述23 32基因工程技术23 321工具酶23 322目的基因26 323载体技术29 324目的基因导入技术32 325重组体的筛选技术34 33基因工程技术在环境污染治理中的应用37 331微生物基因改造38 332基因工程技术与污染治理40 333基因工程安全性问题41 第4章酶工程 41酶及酶工程42 42酶的催化特性及作用原理42 421酶的催化特性42 422酶催化反应原理44 43酶催化反应动力学45 431浓度46 432温度47 433pH47 434激活剂48 44酶的抑制作用48 441可逆性抑制作用48 442不可逆性抑制作用50 45酶的生产51 451微生物发酵产酶51 452动植物细胞产酶52 46酶的分离纯化52 461沉淀技术53 462离心技术55 463色谱分离技术55 464电泳技术58 47酶分子修饰59 471化学修饰59 472生物修饰61 48酶的固定化技术61 481酶的固定化方法62 482固定化酶的性质64 49酶在环境污染治理中的应用65 491几种重要的降解酶65 492酶在废水处理中的应用68 493酶在土壤修复中的应用69 494酶在环境监测中的应用70 第5章细胞工程 51细胞及细胞工程72 511细胞72 512细胞工程74 52细胞工程技术74 521微生物细胞工程75 522植物细胞工程76 523动物细胞工程77 53细胞工程在环境污染治理中的应用79 531细胞融合技术的应用79 532抗性植物的应用80 533微生物表面展示技术的应用81 第6章发酵工程 61概述84 62工业发酵菌种84 621微生物代谢产物类型85 622常见微生物及其代谢产物85 623工业发酵菌种的选育87 63发酵工艺及其控制91 631发酵类型91 632发酵工艺92 633发酵方式92 634发酵过程控制93 64发酵设备98 641机械搅拌式发酵罐98 642通风搅拌式发酵罐99 643厌氧发酵设备100 65发酵工程在环境保护中的应用100 651利用废渣液生产单细胞蛋白101 652利用废渣液生产颗粒复混肥料102 653亚硫酸盐纸浆废液乙醇发酵102 654酵母循环系统102 第7章废水生物处理 71废水生物处理特性103 711概述103 712废水生物处理原理103 713废水生物处理中的微生物生长特性104 714废水生物处理中的动力学105 715影响废水生物处理的因素106 72废水生物处理工艺108 721活性污泥法108 722生物膜法111 723厌氧生物处理工艺115 724其他废水生物处理工艺120 73现代生物处理技术在废水处理工程的应用122 731生物强化技术123 732废水生物脱氮除磷新技术124 733生物絮凝剂129第8章废气生物处理 81废气生物处理原理137 811概述137 812废气生物净化原理137 813废气生物处理的微生物138 814废气生物处理的填料139 82废气生物处理工艺139 821生物吸收法140 822生物洗涤法140 823生物过滤法141 824生物滴滤法142 825新型废气生物处理法142 83废气生物处理的影响因素144 831温度144 832pH145 833湿度145 84有机废气生物处理发展145 841微生物净化有机废气145 842植物净化有机废气147 843有机废气生物净化的研究热点147 85含硫废气的生物处理149 851脱硫微生物149 852含硫污染物的脱硫机制150 853生物脱硫技术150 86CO2的生物处理151 861植物固定CO2151 862微生物固定CO2152 863生物固定CO2的发展趋势152 87NOx的生物处理154 871生物法处理NOx的原理154 872降解NOx的主要微生物154 873生物法处理NOx的研究现状及发展趋势155 第9章固体废物的生物处理 91固体废物157 92固体废物堆肥化处理157 921堆肥的基本原理158 922好氧堆肥技术160 923厌氧堆肥技术163 93固体废物填埋166 931填埋的基本原理166 932填埋渗滤液处理168 933填埋气体产生、收集与利用169 94固体废物的其他生物处理技术171 941有机固体废物的蚯蚓处理技术171 942蚯蚓处理的主要影响因素172 943利用蚯蚓处理固体废物的优势及局限性172 第10章生物修复基础 101生物修复的概念174 102生物修复特点及原则175 1021生物修复特点175 1022生物修复原则176 103生物修复原理176 1031微生物修复176 1032植物修复178 1033动物修复179 104生物修复的主要方法179 1041原位生物修复179 1042异位生物修复180 105生物修复的影响因素182 1051受体特性182 1052污染物特性187 1053环境条件188 第11章生物修复技术的应用 111污染土壤的生物修复189 1111微生物修复技术189 1112植物修复技术190 112污染水体的生物修复191 1121污染地表水的生物修复191 1122污染海洋的生物修复193 1123污染地下水的生物修复193 113污染大气的植物修复194 1131绿色植物对气态污染物的修复194 1132绿色植物对降尘的修复195 1133绿色植物对生物性污染物的修复196 1134绿色植物的释氧修复196 114固体废物污染的生物修复197 1141矿山的生物修复197 1142垃圾场的生物修复198 第12章恢复生态学与技术 121恢复生态学形成及发展200 1211恢复生态学概念200 1212恢复生态学的发展历程200 1213恢复生态学的研究内容201 122恢复生态工程技术202 1221生态恢复的目标与原则202 1222生态恢复的方式和一般操作程序203 1223生态恢复的技术体系204 1224生态工程技术204 123湿地生态恢复206 1231相关概念206 1232湿地生态恢复的指导理论207 1233湿地生态恢复的关键技术209 1234湿地生态恢复的常用模式213 第13章生物质能源 131能源215 1311能源的类型215 1312能源发展215 132生物质能217 1321生物质能的分类及特点217 1322生物质能的发展218 133生物质能源利用技术220 1331物理转化221 1332化学转化221 1333生物转化223 134生物技术在生物质能源利用中的应用224 1341生物制沼气224 1342生物制燃料乙醇224 1343生物制氢225 1344生物柴油226 第14章生物制烷 141概述227 142产甲烷的生化机制227 1421产甲烷菌227 1422产甲烷的生化机制及途径228 143产甲烷过程的过程化学和微生物学230 1431过程化学230 1432微生物学233 144产甲烷过程的热力学分析234 145产甲烷过程的工艺和反应器235 146影响产甲烷过程的因素236 1461有机负荷236 1462混合方式236 1463加热方式236 1464气体收集237 1465反应器运行237第15章生物制氢 151氢能源238 152制氢技术238 1521热化学制氢238 1522裂解水制氢239 1523生物制氢240 153制氢微生物及制氢机制241 1531光解水制氢241 1532光发酵制氢243 1533暗发酵制氢244 1534光发酵和暗发酵耦合制氢246 154生物制氢反应器247 1541光生物反应器247 1542厌氧发酵制氢反应器249 155生物制氢研究展望250第16章生物制醇 161概述251 1611生物燃料乙醇特点251 1612生物燃料乙醇的生产252 162纤维素生物质生产燃料乙醇253 1621纤维素生物质原料253 1622纤维素生物质的预处理技术254 1623纤维素的水解256 1624纤维素的发酵257 163生物燃料丁醇260 1631主要菌株及代谢过程260 1632生产工艺261第17章生物采油与生物制油 171生物采油263 1711石油开采263 1712微生物采油原理263 1713油藏微生物264 1714微生物采油工艺266 172生物制油267 1721微藻制油268 1722微生物制油271第18章生物燃料电池 181燃料电池276 182生物燃料电池276 1821工作原理276 1822生物燃料电池构型277 183影响生物燃料电池性能的因素279 1831阳极室的操作条件279 1832阴极室的操作条件280 1833电池的外电阻280 184生物燃料电池的应用280 第19章环境友好材料生物技术 191概述282 192环境友好材料分类282 1921可再生天然材料282 1922仿生材料284 1923生物质材料285 193可降解塑料286 1931可降解塑料定义286 1932光降解塑料287 1933生物降解塑料288 1934光生物双降解塑料291 194微生物农药292 1941微生物农药定义292 1942活体微生物杀虫剂293 1943微生物杀菌剂296 1944微生物除草剂299 195微生物肥料301 1951微生物肥料定义301 1952微生物肥料的作用机制301 1953重要的微生物肥料303 第20章环境生物监测 201概述307 2011生物监测原理和方法307 2012生物监测特点308 2013指示生物308 202水环境污染生物监测309 2021监测原理309 2022水污染的生物监测手段和 方法309 2023生物群落监测法311 2024细菌学检验法313 2025生物测试法314 2026发光细菌毒性检测法314 2027其他方法315 203空气污染生物监测315 2031植物监测316 2032动物监测318 2033微生物监测319 204土壤污染的生物监测319 2041植物监测319 2042动物监测320 2043微生物监测320 205生物污染监测321 2051基本概念321 2052生物对污染物的吸收及在体内分布321 2053生物样品的采集和制备323 2054生物样品的预处理324 206生态监测325 2061生态监测定义325 2062生态监测的类型及方法325 2063生态监测指标体系326 2064生态监测方案328 207生物传感器329 2071生物传感器的原理329 2072生物传感器的分类330 2073生物传感器在环境监测中的应用330 2074生物传感器的发展前景334 参考文献
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內容試閱:
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地球——人类赖以生存的星球,正处于疾速奔驰的人类文明车轮的碾压下,蓬勃发展的世界经济活动开始搅乱这个星球上的物质循环。四季周而复始,但万物渐失轮回,建立以自然的及与人类之间的物质循环为基础的社会体系,成为了21世纪“环境革命”的核心思想。环境保护——这项人类掀起的漫长而艰难的保护地球行为,涉及意识、技术、经济、政策等社会众多领域,是一个多学科交叉的科学领域。 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,将废物和危害物转化为资源利用或矿化为自然界的组成成分,本质是自然界物质循环力的强化,整个过程充满无穷的魅力。 环境生物工程涵盖内容十分广泛,不仅涉及生物代谢、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,还包括在清洁能源制造业、污染控制与修复、废弃物资源化等领域的大量应用实践。可以说,环境生物工程所阐述的思想、方法和技术是对现有资源能源利用和废弃物处理方式的有益修正和补充。 伴随生物工程等相关学科的快速发展,环境生物工程的发展前景令人振奋,其在社会可持续发展模式中所展现的分量日益扩大。编写本书的目的是全面准确地描述目前用于解决环境问题的生物学方法和技术,并为读者提供相关的科学知识。因此,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,力求概念准确、语言通俗易懂。 本书可作为环境工程、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研究人员使用。本书编著过程参阅众多的文献资料,主要出版图书列在参考文献中,在此表示衷心的感谢。由于编者水平有限,书中难免有疏漏和不妥之处,在此欢迎读者提出宝贵意见。 编著者2013年10月
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