人類利用微生物已有幾千年,利用微生物處理由人類產(chǎn)生的各類污染物也有一百多年的歷史,隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量的日益重視,環(huán)境微生物學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。環(huán)境微生物學(xué)是環(huán)境科學(xué)的一個(gè)重要分支,是20世紀(jì)60年代末興起的一門邊緣學(xué)科,它主要以微生物學(xué)的理論與技術(shù)為基礎(chǔ),研究有關(guān)環(huán)境現(xiàn)象、環(huán)境質(zhì)量及環(huán)境問題,與其他學(xué)科如土壤微生物學(xué)、水及污水處理微生物學(xué)、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境地學(xué)、環(huán)境工程學(xué)等學(xué)科互相影響、互相滲透、互為補(bǔ)充。面對(duì)當(dāng)今嚴(yán)峻的資源環(huán)境形勢(shì),環(huán)境微生物學(xué)作為一門研究生物與環(huán)境相互作用的系統(tǒng)學(xué)科,承擔(dān)著艱巨的歷史任務(wù)。
隨著環(huán)境微生物學(xué)研究突飛猛進(jìn)的發(fā)展,其科學(xué)研究的深度和廣度日益得到擴(kuò)展,與其他學(xué)科的交叉滲透也十分頻繁,逐漸形成了一個(gè)橫跨多學(xué)科、多方面的龐大的學(xué)科體系。由于該學(xué)科的綜合性、系統(tǒng)性和復(fù)雜性,對(duì)當(dāng)前環(huán)境微生物學(xué)的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)也提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
一個(gè)學(xué)科的整體發(fā)展水平在很大程度上體現(xiàn)在其基礎(chǔ)理論和方法論的發(fā)展水平上,近幾十年來,環(huán)境微生物學(xué)無論在理論上還是在方法論上均有長足的進(jìn)展。然而,目前就其研究方法尚缺乏一些較為系統(tǒng)的著作或教材,大部分的實(shí)驗(yàn)教材在不同的研究領(lǐng)域均有所偏重,或者基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)占比例過重。目前較為先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)研究方法大多仍分散在不同的分支研究領(lǐng)域或其相應(yīng)的著作和論文中,這給現(xiàn)代環(huán)境微生物學(xué)科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)方法的教學(xué)帶來了很多困難。
本書是一本關(guān)于環(huán)境微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)與技術(shù)方法的綜合性教材,編者在閱讀了大量國內(nèi)外實(shí)驗(yàn)技術(shù)與方法的基礎(chǔ)上,汲取眾家之長,同時(shí)增補(bǔ)了多年科研中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),突出綜合、系統(tǒng)、先進(jìn)等特點(diǎn)。因此,所選擇的內(nèi)容注重基礎(chǔ)性和實(shí)用性,目的是使讀者掌握環(huán)境微生物相關(guān)實(shí)驗(yàn)的基本技能,在此基礎(chǔ)上,還增加了與科研有關(guān)的研究性實(shí)驗(yàn)。
全書共分四部分,包括基礎(chǔ)微生物實(shí)驗(yàn)部分、微生物生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)部分、環(huán)境微生物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)部分、污染物微生物處理與資源化實(shí)驗(yàn)部分。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中,突出了基礎(chǔ)微生物實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),首先學(xué)會(huì)制作培養(yǎng)基和消毒滅菌,然后逐漸掌握培養(yǎng)、分離、純化、觀察和檢測(cè)微生物的基本技能,如各類微生物的形態(tài)觀察,微生物大小的測(cè)定、計(jì)數(shù)、生理生化測(cè)定和鑒定等;在微生物生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)部分,集中介紹了微生物培養(yǎng)技術(shù)、土壤微生物生物量的測(cè)定技術(shù)、土壤酶活性的測(cè)定方法、土壤微生物群落及其多樣性的研究方法等;在環(huán)境微生物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)部分,介紹了土壤、水體、空氣中微生物的監(jiān)測(cè)方法,微生物毒理學(xué)監(jiān)測(cè)方法,另外還增加了微生物基因和功能基因組的監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)方法,如PCR、PLFA、PCR-DGGE等方面的實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)技術(shù);在污染物微生物處理與資源化實(shí)驗(yàn)部分,介紹了廢水處理中微生物的測(cè)定、廢水處理中活性污泥的培養(yǎng)與馴化、微生物對(duì)有機(jī)物降解性能的研究等。
為進(jìn)一步鞏固提高讀者科學(xué)研究的技能和水平,對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,都力求較詳細(xì)地介紹每種方法的技術(shù)特點(diǎn)和基本操作要求,涉及了注意事項(xiàng)、問題和思考題等項(xiàng)目,以提示讀者要特別注意的操作步驟和注意思考的問題。
第一部分 基礎(chǔ)微生物實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)
第一章 顯微技術(shù)
第一節(jié) 常用顯微鏡的構(gòu)浩
一、普通光學(xué)顯微鏡
二、暗視野顯微鏡
三、相差顯微鏡
四、熒光顯微鏡
五、電子顯微鏡
第二節(jié) 常用顯微鏡的使用方法及注意事項(xiàng)
一、普通光學(xué)顯微鏡的使用方法及注意事項(xiàng)
二、暗視野顯微鏡的使用方法及注意事項(xiàng)
三、相差顯微鏡的使用方法及注意事項(xiàng)
四、熒光顯微鏡的使用方法及注意事項(xiàng)
第二章 微生物制片及染色技術(shù)
第一節(jié) 微生物的制片方法
一、壓滴標(biāo)本制作無菌操作制片
二、懸滴標(biāo)本制作
三、涂片法
四、插片法
五、搭片法
六、玻璃紙法
七、壓片法(也稱印片法)
八、透明薄膜培養(yǎng)法
九、單細(xì)胞菌塊
十、其他方法
第二節(jié) 微生物染色技術(shù)及形態(tài)觀察
一、染色基本原理及染料種類的選擇
實(shí)驗(yàn)2.1 細(xì)菌單染色法及形態(tài)的觀察
實(shí)驗(yàn)2.2 細(xì)菌的革蘭染色法
實(shí)驗(yàn)2.3 細(xì)菌鞭毛染色及運(yùn)動(dòng)的觀察
實(shí)驗(yàn)2.4 細(xì)菌芽孢、莢膜的染色及觀察
實(shí)驗(yàn)2.5 放線菌活體染色及形態(tài)觀察
實(shí)驗(yàn)2.6 霉菌的活體染色及形態(tài)觀察
第三章 滅菌與除菌
第一節(jié) 實(shí)驗(yàn)室常用滅菌方法
一、熱滅菌
二、過濾除菌
三、紫外線殺菌
四、化學(xué)藥劑消毒與殺菌
第二節(jié) 各類培養(yǎng)基常采用的滅菌方法及注意事項(xiàng)
一、各類培養(yǎng)基的滅菌法
二、培養(yǎng)基滅菌的注意事項(xiàng)
第四章 培養(yǎng)基的配制
第一節(jié) 培養(yǎng)基的配制原則
一、選擇適宜的營養(yǎng)物質(zhì)
二、營養(yǎng)物質(zhì)濃度及配比合適
三、控制pH值條件
第二節(jié) 培養(yǎng)基的種類及配置過程
一、培養(yǎng)基的種類
二、培養(yǎng)基的配制方法
實(shí)驗(yàn)4.1 常用培養(yǎng)基的配置
第五章 微生物接種與培養(yǎng)技術(shù)
第一節(jié) 微生物的接種技術(shù)
實(shí)驗(yàn)5.1 微生物的各種接種方法
第二節(jié) 微生物的培養(yǎng)技術(shù)
一、微生物培養(yǎng)的一般問題
二、好氣性微生物培養(yǎng)法
三、厭氣性微生物培養(yǎng)法
實(shí)驗(yàn)5.2 用厭氧袋法培養(yǎng)丙酮丁醇梭狀芽孢桿菌
第六章 微生物的分離及鑒定技術(shù)
第一節(jié) 微生物的純種分離方法
一、稀釋混合倒平板法
二、稀釋涂布平板法
三、平板劃線分離法
實(shí)驗(yàn)6.1 土壤微生物的分離技術(shù)
第二節(jié) 微生物生長的測(cè)定技術(shù)
一、生長測(cè)定
二、繁殖測(cè)定
三、群體生長規(guī)律——生長曲線測(cè)定
實(shí)驗(yàn)6.2 微生物菌體大小的測(cè)定方法
實(shí)驗(yàn)6.3 微生物數(shù)量的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)6.4 微生物生長曲線的測(cè)定
第三節(jié) 微生物生理特征測(cè)定技術(shù)
實(shí)驗(yàn)6.5 微生物需氧性的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)6.6 微生物最適生長溫度的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)6.7 微生物生長pH值范圍的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)6.8 固氮能力的檢測(cè)
第四節(jié) 微生物生化特征測(cè)定技術(shù)
實(shí)驗(yàn)6.9 糖類發(fā)酵實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)6.10 甲基紅試驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)6.11 淀粉水解試驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)6.12 纖維素水解試驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)6.13 果膠水解試驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)6.14 細(xì)胞色素氧化酶試驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)6.15 過氧化氫酶試驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)6.16 TTC試驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)6.17 硝酸鹽還原試驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)6.18 a淀粉酶活力的測(cè)定方法
實(shí)驗(yàn)6.19 蛋白酶活力的測(cè)定方法
第七章 菌種保藏技術(shù)
實(shí)驗(yàn)7.1菌種的保藏方法
第二部分 環(huán)境微生物生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)方法與技術(shù)
第八章 環(huán)境因素對(duì)微生物生長與死亡的影響
第一節(jié) 營養(yǎng)和氧氣對(duì)微生物生長發(fā)育的影響
實(shí)驗(yàn)8.1 營養(yǎng)元素對(duì)微生物生長的影響
實(shí)驗(yàn)8.2 氧和C0:濃度對(duì)微生物生長的影響
第二節(jié) 物理和化學(xué)因素對(duì)微生物生長發(fā)育的影響
實(shí)驗(yàn)8.3 溫度對(duì)微生物生長的影響
實(shí)驗(yàn)8.4 滲透壓對(duì)微生物生長的影響
實(shí)驗(yàn)8.5 氫離子濃度對(duì)微生物生長的影響
實(shí)驗(yàn)8.6 化學(xué)藥劑對(duì)微生物生長的影響
第九章 土壤微生物的生物量的測(cè)定方法
實(shí)驗(yàn)9.1 土壤微生物生物量碳的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)9.2 土壤微生物生物量氮的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)9.3 土壤微生物生物量磷的測(cè)定
實(shí)驗(yàn)9.4 土壤微生物生物量硫的測(cè)定
第十章 微生物多樣性的測(cè)定方法
第一節(jié) PCR技術(shù)的基本原理與方法
實(shí)驗(yàn)10.1 PCR擴(kuò)增技術(shù)與方法
實(shí)驗(yàn)10.2 微生物總DNA中的16SrDNAPCR擴(kuò)增技術(shù)
實(shí)驗(yàn)10.3 凝膠中DNA的回收、測(cè)序及系統(tǒng)發(fā)育樹的構(gòu)建
第二節(jié) 微生物多樣性的測(cè)定方法
實(shí)驗(yàn)10.4 Biolog分析方法
實(shí)驗(yàn)10.5 PLFA分析方法
實(shí)驗(yàn)10.6 PCR—DGGE分析方法
第三部分 環(huán)境微生物監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)
第十一章 水中微生物監(jiān)測(cè)
第十二章 土壤中微生物的監(jiān)測(cè)
第十三章 空氣中微生物的監(jiān)測(cè)
第十四章 生物毒理學(xué)檢測(cè)與評(píng)價(jià)
第四部分 污染物微生物處理與資源化技術(shù)
第十五章 污染物微生物處理技術(shù)
第十六章 固體廢物處理與資源化方法
參考文獻(xiàn)