环境生物制剂的开发与应用

1 总论1
1.1 环境问题与环境污染1
1.1.1 环境问题1
1.1.2 环境污染2
1.2 环境生物制剂的开发4
1.2.1 环境生物制剂4
1.2.2 环境生物制剂开发的多学科性4
1.2.3 环境生物制剂的开发5
1.3 环境生物制剂的应用5
1.3.1 环境生物制剂在水处理中的应用5
1.3.2 环境生物制剂在空气污染控制中的应用6
1.3.3 环境生物制剂在固体废物处理与资源化中的应用6
1.3.4 环境生物制剂在生物修复中的应用6
1.4 清洁生产与环境生物制剂7
2 环境生物制剂开发的基本方法9
2.1 环境生物制剂特点及其研究要求9
2.1.1 环境生物制剂特点9
2.1.2 研究环境生物制剂的要求10
2.2 环境生物制剂的研究方法11
2.2.1 目的菌的富集培养12
2.2.2 直接筛选高效菌群13
2.2.3 纯化分离菌种13
2.2.4 诱变育种14
2.2.5 构建基因工程菌15
2.2.6 固定化微生物技术16
2.3 微生物的生理学原理18
2.3.1 微生物的营养及营养成分19
2.3.2 微生物的营养类型21
2.3.3 微生物的糖代谢与能量代谢21
2.3.4 自养微生物的营养代谢24
2.3.5 微生物的代谢调节25
2.4 微生物的生态学原理29
2.4.1 微生物个体的生态条件29
2.4.2 微生物种群的生存竞争33
2.4.3 微生物的生物群落34
参考文献36
3 高效工程菌的构建37
3.1 高效工程菌构建的意义和一般方法37
3.1.1 高效工程菌构建的意义37
3.1.2 高效工程菌组建的一般方法37
3.1.3 微生物法和微生物生态法38
3.2 高效工程菌的筛选42
3.2.1 微生物的分布概况42
3.2.2 一些极端微生物的应用44
3.2.3 工程菌的筛选方法47
3.2.4 工程菌的鉴定50
3.3 高效工程菌的驯化51
3.3.1 工程菌驯化的意义51
3.3.2 工程菌驯化的一般过程52
3.4 高效工程菌的生态组合52
3.4.1 工程菌组合的生态学理论52
3.4.2 微生物的群落演替规律56
3.4.3 高效工程菌系统的稳定性57
3.4.4 高效工程菌的应用57
参考文献60
4 生物制剂添加技术61
4.1 生物制剂添加技术的提出及发展61
4.2 生物制剂添加技术的投加方式和机理62
4.2.1 生物添加技术的技术路线62
4.2.2 直接投加特效降解微生物62
4.2.3 投加遗传工程菌65
4.2.4 投加生物共代谢基质及辅助营养物质66
4.3 生物制剂的添加使用方法67
4.4 生物制剂添加技术的应用原则68
4.5 生物添加系统中微生物的存活及活性检测技术的发展68
4.6 生物添加系统的优化设计69
4.7 生物制剂添加技术作用的效果及评价70
4.7.1 生物制剂添加技术的优点70
4.7.2 生物制剂添加技术作用弱的原因71
4.8 评估生物制剂效益的理论及方法72
4.8.1 总菌数测定72
4.8.2 耗氧量测定72
4.8.3 厌气生物制剂活性测定72
4.8.4 利用生长动力学概念评估添加效益72
4.8.5 由生物系统动力学变化探讨生物制剂效益73
4.8.6 综合评论及建议74
4.9 生物制剂添加技术的应用74
参考文献76
5 微生物肥料78
5.1 概述78
5.2 微生物肥料的主要功效及作用机理79
5.2.1 促进植物对营养元素的吸收79
5.2.2 分泌多种生理活性物质刺激调节植物生长80
5.2.3 产生抗病和抗逆作用，间接促进植物生长80
5.2.4 节约能源，保护环境81
5.3 微生物肥料的种类81
5.3.1 根瘤菌肥料81
5.3.2 固氮菌肥料84
5.3.3 解磷菌肥料86
5.3.4 钾细菌肥料88
5.3.5 光合细菌肥料88
5.3.6 PGPR菌肥90
5.3.7 复合微生物肥料91
5.3.8 其他微生物肥料91
5.4 微生物肥料与环境治理92
5.5 目前我国微肥研制及应用中存在的问题93
5.6 微生物肥料研究与生产的发展趋势94
5.7 微生物肥料产业化的目标95
参考文献96
6 微生物饲料97
6.1 青贮饲料98
6.1.1 青贮饲料的微生物来源98
6.1.2 青贮饲料生产的技术要点98
6.2 微生物蛋白饲料98
6.2.1 概述98
6.2.2 微生物蛋白饲料的生产100
6.2.3 微生物饲料蛋白生产的原料101
6.3 微生物饲料添加剂105
6.3.1 微生物饲料概述105
6.3.2 微生物饲料添加剂的作用机理106
6.3.3 微生物饲料添加剂的种类107
6.4 微生物饲料的发展方向108
参考文献109
7 生物表面活性剂110
7.1 前言110
7.1.1 生物表面活性剂的特点111
7.1.2 生物表面活性剂的分类和性质112
7.2 生物表面活性剂的生产与控制116
7.2.1 从动植物材料中提取116
7.2.2 发酵法生产生物表面活性剂116
7.2.3 酶促反应生产生物表面活性剂119
7.3 生物表面活性剂的应用123
7.3.1 应用于石油开采业（MEOR技术）123
7.3.2 在环境生物工程上的应用123
7.3.3 在食品工业和精细化工中的应用124
7.3.4 在其他方面的应用124
7.4 生物表面活性剂的发展与展望124
7.5 生物乳化剂125
7.5.1 乳状液概述125
7.5.2 乳化剂及其分类126
7.5.3 生物乳化剂及其应用127
7.6 生物破乳剂128
7.6.1 破乳剂128
7.6.2 生物破乳剂及其应用131
参考文献131
8 有效微生物菌群133
8.1 概述133
8.2 主要成分及作用机理134
8.2.1 光合菌群134
8.2.2 乳酸菌群134
8.2.3 酵母菌群135
8.2.4 放线菌群135
8.2.5 醋酸杆菌135
8.3 微生物与土壤环境137
8.4 EM技术在环保方面的应用137
8.4.1 在污水处理中的应用137
8.4.2 EM对水体藻型富营养化的控制142
8.4.3 在土壤净化中的应用144
8.4.4 在垃圾处理和再利用中的应用144
8.4.5 在空气净化中的应用144
8.5 EM技术在其他领域的应用145
8.5.1 在农业方面的应用145
8.5.2 在养殖业方面应用145
8.5.3 在医药行业中的应用145
8.6 总结与建议146
参考文献147
9 固定化生物活性炭的研究与应用148
9.1 固定化技术的种类与固定化方法148
9.1.1 固定化微生物技术概述148
9.1.2 固定化方法149
9.1.3 不同种类固定化技术的比较150
9.1.4 活性炭固定化技术的选择151
9.2 活性炭与生物活性炭151
9.2.1 活性炭概述151
9.2.2 固定化生物活性炭的形成152
9.3 固定化生物活性炭工程菌的筛选与驯化、固定153
9.3.1 工程菌的筛选153
9.3.2 工程菌的培养和驯化153
9.3.3 工程菌的驯化方法154
9.3.4 工程菌的扩大培养154
9.3.5 固定化载体的选择154
9.3.6 工程菌的固定方法155
9.4 固定化生物活性炭的结构及作用机理155
9.4.1 有机物的生物降解155
9.4.2 固定化微生物的反应特性157
9.4.3 活性炭与微生物协同作用157
9.4.4 IBAC使用寿命158
9.5 人工固定化技术的理论研究159
9.5.1 固定化微生物应用系统分析159
9.5.2 固定化细胞颗粒反应动力学模型161
9.6 固定化生物活性炭的微生物生理学164
9.6.1 工程菌的生长繁殖规律164
9.6.2 IBAC滤罐的反应特征167
9.6.3 IBAC的降解规律初探168
9.7 固定化生物活性炭使用中的微生物生态学171
9.7.1 工程菌的变化171
9.7.2 环境因素对生物活性炭的影响174
9.8 固定化生物活性炭技术在饮用水深度处理中的应用175
9.8.1 实验系统简介176
9.8.2 运行效果分析176
9.9 固定化生物活性炭技术在微污染水源水处理中的应用178
9.9.1 实验装置简介178
9.9.2 工程菌的筛选与驯化178
9.9.3 实验结果分析179
9.10固定化生物活性炭技术在污水处理中的应用182
9.10.1 处理煤气废水182
9.10.2 对石化废水的深度处理182
9.10.3 处理甲醇废水182
9.10.4 处理含油废水183
9.10.5 固定化生物活性炭发展趋势183
参考文献183
10 生物修复中的生物制剂185
10.1 生物修复的概念185
10.2 生物修复的影响因素186
10.2.1 微生物营养盐186
10.2.2 添加电子受体186
10.2.3 共代谢物质187
10.2.4 有毒有害有机污染物的物理化学性质187
10.3 生物制剂及其发展187
10.4 生物制剂的优点188
10.5 生物制剂的实现188
10.6 生物制剂在生物修复中的应用188
10.6.1 在水体修复中的应用188
10.6.2 在土壤修复中的应用194
10.6.3 在工业废水处理系统中的应用203
参考文献204
11 生物絮凝剂的生产与应用206
11.1 絮凝剂概述206
11.1.1 无机絮凝剂206
11.1.2 有机絮凝剂207
11.2 生物絮凝剂的起源及发展207
11.3 生物絮凝剂的分类、功能及其应用优势208
11.3.1 生物絮凝剂的分类208
11.3.2 生物絮凝剂的优势208
11.4 生物絮凝剂的基础研究210
11.4.1 生物絮凝剂产生菌210
11.4.2 生物絮凝剂产生菌产絮机理研究212
11.5 生物絮凝剂的应用研究217
11.5.1 絮凝效果影响因素217
11.5.2 絮凝机理研究218
11.5.3 应用现状218
11.6 复合型生物絮凝剂的开发与研究220
11.6.1 复合型生物絮凝剂发酵底物的选择220
11.6.2 高效生物絮凝剂产生菌的筛选221
11.6.3 复合型微生物絮凝剂的生产223
11.6.4 复合型微生物絮凝剂净化效果研究225
11.6.5 复合型微生物絮凝剂毒理学研究227
11.6.6 复合型微生物絮凝剂产生菌遗传学研究227
11.7 现状与发展228
11.7.1 生物絮凝剂研究现状228
11.7.2 生物絮凝剂研究发展趋势228
参考文献229
12 生物制剂的安全性评价231
12.1 生物技术与生物安全231
12.2 生物制剂安全性评价232
12.2.1 生物制剂安全性评价的主要内容232
12.2.2 生物制剂安全性评价的目的232
12.2.3 生物安全管理法规和政策233
12.3 重组DNA的生物危害和控制措施236
12.3.1 概述236
12.3.2 实验室重组DNA实验隐含的危害237
12.3.3 重组DNA实验的安全控制措施237
12.4 生物制剂规模生产的安全性问题238
12.4.1 酶制剂238
12.4.2 单细胞蛋白质238
12.4.3 抗生素238
12.4.4 疫苗239
12.4.5 工程菌大规模培养的生物安全问题239
12.5 转基因生物体生物安全问题及其法律控制240
12.5.1 转基因生物体及其生物安全问题240
12.5.2 实施转基因生物制剂生物法律控制241
12.5.3 关于转基因产品安全性的对应策略241
12.5.4 代表性案例242
12.5.5 转基因生物体的扩散途径及防范措施243
12.6 复合型微生物絮凝剂的安全性评价244
12.6.1 急性经口毒性实验244
12.6.2 Ames实验245
12.6.3 微核实验246
12.6.4 致畸实验247
12.6.5 结论248
参考文献248
附录基因工程安全管理办法250