《環(huán)境工程微生物學(含實驗)》課程教學大綱

1、環(huán)境工程微生物學課程教學大綱課程英文名稱：Microbiology of Environmental Engineering課程編號：133991090課程類別：專業(yè)課課程性質(zhì)：必修課學 分： 2.5學 時： 40（其中：理論學時：32 實驗學時：8）適用專業(yè)： 環(huán)境工程開課部門： 環(huán)境與資源學院一、課程教學目的和課程性質(zhì)本課程是為環(huán)境工程專業(yè)本科學生開設的一門必修課。其目的是要學生了解微生物學的基本知識（微生物形態(tài)學、微生物分類學、微生物生理學、微生物生態(tài)態(tài)等基礎）及微生物在物質(zhì)地球化學循環(huán)中的作用和生態(tài)意義；掌握微生物在環(huán)境污染治理工程中應用的基本原理與技術(shù)；培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能

2、力，為學生在將來的環(huán)境科學研究和環(huán)境工程實踐中正確運用微生物知識和技術(shù)奠定必要的理論基礎。二、本課程與相關課程的關系先修課程：無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、化工原理后續(xù)課程：水污染控制、控制固體廢物處理工程、固體廢物資源化等三、課程的主要內(nèi)容及基本要求（一）理論學時部分第一單元緒 論（1.5學時）知 識 點微生物學的發(fā)展簡史；環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展與微生物；環(huán)境工程微生物學；微生物的特點重 點環(huán)境工程微生物概念；微生物的分類和命名；病毒和類病毒；原核微生物與真核微生物； 難 點微生物的分類和命名；微生物的特點基本要求1、識 記：微生物、病毒、原核生物、真核生物的概念2、領 會：微生物學發(fā)展

3、史；微生物與可持續(xù)發(fā)展3、簡單應用：無4、綜合應用：無第二單元非細胞結(jié)構(gòu)的超微生物病毒（2學時）知 識 點病毒的一般特征及其分類；病毒的形態(tài)和結(jié)構(gòu)；病毒的繁殖；病毒的培養(yǎng)；病毒對物理、化學因素的抵抗力及在污水處理過程中的去除效果重 點病毒的特點；病毒分類；病毒的繁殖過程；病毒的培養(yǎng)特征；病毒的溶原性；病毒對物理化學因素及抗生物質(zhì)的抵抗力難 點病毒的化學組成及結(jié)構(gòu)；病毒的繁殖過程；基本要求1、識 記：病毒及其相關概念；病毒的特點；病毒分類；病毒的溶原性；病毒對物理化學因素及抗生物質(zhì)的抵抗力2、領 會：病毒對物理化學因素及抗生物質(zhì)的抵抗力；病毒在環(huán)境中的存活和在污水處理中的去除效果3、簡單應用：無

4、；4、綜合應用：無第三單元原核微生物（3.5學時）知 識 點細菌；古菌；放線菌；藍細菌重 點細菌的個體形狀與大小、細菌的細胞結(jié)構(gòu)、細菌的培養(yǎng)特征；放線 菌的形態(tài)和大??；放線菌菌落形態(tài)；放線菌的繁殖；藍細菌的形態(tài)大小、結(jié)構(gòu)與功能、生境、繁殖、代謝； 難 點細菌的細胞結(jié)構(gòu)、細菌的培養(yǎng)特征；古菌的特點、古菌的分類；色球藻綱；藻殖段綱。基本要求1、識 記：細菌的個體形狀與大小、細菌的細胞結(jié)構(gòu)、細菌的培養(yǎng)特征；放線菌的形態(tài)和大小；放線菌菌落形態(tài)；放線菌的繁殖；藍細菌的形態(tài)大小、結(jié)構(gòu)與功能、生境、繁殖、代謝； 2、領 會：古菌的特點、古菌的分類；色球藻綱；藻殖段綱。原核微生物在廢物處理及污染治理中的意義。

5、3、簡單應用：無；4、綜合應用：無第四單元真核微生物（3學時）知 識 點原生動物；微型后生動物；藻類；真菌；重 點原生動物的一般特征、原生動物的胞囊；藻類的特征；酵母菌、霉菌。難 點原生動物分類輪蟲、線蟲、寡毛類動物、浮游甲殼動物、苔蘚蟲、羽苔蟲；藻類的特征、藻類的分類；酵母菌、霉菌、傘菌?；疽?、識 記：原生動物的一般特征、原生動物的胞囊；藻類的特征；酵母菌、霉菌、傘菌。真核微生物的代謝特征2、領 會：原生動物分類及各綱簡介；輪蟲、線蟲、寡毛類動物、浮游甲殼動物、苔蘚蟲、羽苔蟲；藻類的分類及各門特征簡述；傘菌。3、簡單應用：無4、綜合應用：無第五單元微生物生理（3.5學時）知 識 點微生

6、物的酶；微生物的營養(yǎng)；微生物的能量代謝；微生物的合成代謝。重 點酶的組成、酶蛋白的結(jié)構(gòu)、酶的活性中心、影響酶活力的因素；微生物的營養(yǎng)及營養(yǎng)類型、碳氮磷比、微生物的培養(yǎng)基、營養(yǎng)物質(zhì)進入微生物細胞的方式；微生物的生物氧化和產(chǎn)能、生物氧化類型和產(chǎn)能代謝、產(chǎn)甲烷菌的合成代謝、化能自養(yǎng)型微生物的合成代謝、光合作用、異養(yǎng)微生物的合成代謝。難 點酶蛋白的結(jié)構(gòu)、酶的活性中心、影響酶活力的因素；微生物的化學組成、營養(yǎng)物質(zhì)進入微生物細胞的方式；微生物的生物氧化和產(chǎn)能、生物氧化類型和產(chǎn)能代謝、三種生物氧化類型比較、產(chǎn)甲烷菌的合成代謝、化能自養(yǎng)型微生物的合成代謝、光合作用、異養(yǎng)微生物的合成代謝；基本要求1、識 記：酶

7、的組成、酶蛋白的結(jié)構(gòu)、酶的活性中心、影響酶活力的因素；微生物的營養(yǎng)及營養(yǎng)類型、碳氮磷比、微生物的培養(yǎng)基、營養(yǎng)物質(zhì)進入微生物細胞的方式；微生物的生物氧化和產(chǎn)能、生物氧化類型和產(chǎn)能代謝、產(chǎn)甲烷菌的合成代謝、化能自養(yǎng)型微生物的合成代謝、光合作用、異養(yǎng)微生物的合成代謝；2、領 會：酶的分類與命名、三種生物氧化類型比較、微生物發(fā)光機制與其應用；三種代謝方式在環(huán)境物質(zhì)轉(zhuǎn)化、廢物處理與污染治理的意義 3、簡單應用：無4、綜合應用：無第六單元微生物的生長繁殖與生存因子（3.5學時）知 識 點微生物的生長繁殖；微生物的生存因子；其它不利環(huán)境因子對微生物的影響；微生物與微生物之間的關系；菌種的退化、復壯與保藏重

8、點微生物生長繁殖的概念、研究微生物生長的方法、生長曲線在污（廢）水處理中的應用；環(huán)境因子對微生物的影響；菌種的退化與復壯、菌種保藏。難 點生長曲線在污（廢）水處理中的應用、微生物生長量的測定方法；環(huán)境因子對微生物的影響?；疽筚|(zhì)粒育種概念、PCR技術(shù)。1、識 記：微生物生長繁殖的概念、研究微生物生長的方法；環(huán)境因子對微生物的影響；菌種的退化與復壯、菌種保藏。2、領 會：生長曲線在污（廢）水處理中的應用、微生物生長量的測定方法；環(huán)境因子對微生物的影響；競爭關系、原始合作關系、共生關系、偏害關系、捕食關系、寄生關系；3、簡單應用：生長曲線地污泥培養(yǎng)中的應用4、綜合應用：無第七單元微生物的生態(tài)（3

9、學時）知 識 點生態(tài)系統(tǒng)；土壤微生物生態(tài)；空氣微生物生態(tài)；水體微生物生態(tài)重 點土壤生態(tài)條件、土壤微生物種類、數(shù)量和分布、土壤自凈和污染土壤生態(tài)、土壤污染和土壤生物修復；水體中的微生物來源及群落、水體自凈和污染水體微生物生態(tài)、水體富營養(yǎng)化；難 點土壤污染和土壤生物修復；水體富營養(yǎng)化；基本要求1、識 記：土壤生態(tài)條件、微生物在土壤中的種類、數(shù)量和分布、土壤自凈和污染土壤生態(tài)、土壤污染和土壤生物修復；水體中的微生物來源及群落、水體自凈和污染水體微生物生態(tài)、水體富營養(yǎng)化；2、領 會：生態(tài)系統(tǒng)和生物圈、生態(tài)平衡；空氣的生態(tài)條件、空氣中微生物種類、數(shù)量及分布、空氣中微生物的衛(wèi)生標準及生物潔凈技術(shù)、空氣中微

10、生物檢測； 3、簡單應用：污染土壤、水體的微生物修復4、綜合應用：無第八單元微生物在環(huán)境物質(zhì)循環(huán)中的作用（3學時）知 識 點氧循環(huán)；碳循環(huán)；氮循環(huán)；硫循環(huán)；磷循環(huán)；鐵、錳的循環(huán)重 點纖維素的轉(zhuǎn)化、半纖維素的轉(zhuǎn)化、淀粉的轉(zhuǎn)化、脂肪的轉(zhuǎn)化、木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化、蛋白質(zhì)水解與氨其酸轉(zhuǎn)化、尿素的氨化、硝化作用、反硝化作用、固氮作用、含硫有機物的轉(zhuǎn)化、無機硫的轉(zhuǎn)化；含磷有機物的轉(zhuǎn)化、無機磷化合物的轉(zhuǎn)化難 點脂肪的轉(zhuǎn)化、木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化、烴類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化基本要求1、識 記：纖維素的轉(zhuǎn)化、半纖維素的轉(zhuǎn)化、淀粉的轉(zhuǎn)化、蛋白質(zhì)水解與氨其酸轉(zhuǎn)化、尿素的氨化、硝化作用、反硝化作用、固氮作用。2、領 會：果膠質(zhì)轉(zhuǎn)化、脂肪的轉(zhuǎn)化、木

11、質(zhì)素的轉(zhuǎn)化、烴類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化; 鐵、錳的循環(huán)、含硫有機物的轉(zhuǎn)化、無機硫的轉(zhuǎn)化；含磷有機物的轉(zhuǎn)化、無機磷化合物的轉(zhuǎn)化3、簡單應用：無4、綜合應用：無第九單元水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)工程及微生物學原理（3學時）知 識 點污、廢水生物處理中的生態(tài)系統(tǒng)；活性污泥絲狀膨脹和絲狀膨脹控制對策；厭氧環(huán)境中活性污泥和生物膜的微生物群落重 點好氧活性污泥法；活性污泥絲狀膨脹的成因、控制活性污泥絲狀膨脹的對策；厭氧消化甲烷發(fā)酵、光合細菌處理高濃度有機廢水、含硫酸鹽廢水的厭氧微生物處理。難 點活性污泥絲狀膨脹的成因、控制活性污泥絲狀膨脹的對策；厭氧消化甲烷發(fā)酵、光合細菌處理高濃度有機廢水、含硫酸鹽廢水的厭氧微生物處

12、理?；疽?、識 記：好氧活性污泥法；活性污泥絲狀膨脹的成因、控制活性污泥絲狀膨脹的對策；厭氧消化甲烷發(fā)酵、2、領 會：好氧生物膜法；光合細菌處理高濃度有機廢水、含硫酸鹽廢水的厭氧微生物處理。3、簡單應用：無4、綜合應用：無第十單元污、廢水深度處理和微污染水源水預處理中的微生物學原理（2學時）知 識 點污、廢水深度處理脫氮、除磷與微生物學原理；微污染水源水預處理中的微生物學原理；人工濕地中微生物與水生植物凈化污水的作用；飲用水的消毒及其微生物學效應重 點微生物脫氮、除磷原理及其工藝；人工濕地凈化污水的基本原理；水消毒的方法。難 點微生物脫氮、除磷原理及其工藝；人工濕地凈化污水的基本原理；水消

13、毒的方法?；疽?、識 記：天然水體中的氮、磷來源、微生物脫氮、除磷原理及其工藝；人工濕地凈化污水的基本原理、人工濕地各組成的功能、；水消毒方法。2、領 會：脫氮、除磷的意義；微污染水源水預處理的目的和意義、水源水污染源和污染物、微污染水源水生物預處理；人工濕地生態(tài)系統(tǒng)、人工濕地凈化污水的基本原理、人工濕地各組成的功能、人工濕地處理污水的效果；水消毒的重要性。3、簡單應用：人工濕地對污水凈化4、綜合應用：無第十一單元有機固體廢棄物與廢氣的微生物處理及其微生物群落（1.5學時）知 識 點有機固體廢棄物的微生物處理及其微生物群落；廢氣的生物處理重 點堆肥法、垃圾和脫水污泥衛(wèi)生填埋及其滲濾液處置；

14、 難 點堆肥法、垃圾和脫水污泥衛(wèi)生填埋及其滲濾液處置基本要求1、識 記：堆肥法、垃圾和脫水污泥衛(wèi)生填埋及其滲濾液處置2、領 會：廢氣的處理方法、幾種典型廢氣微生物處理方法3、簡單應用：城市生活垃圾堆肥處理4、綜合應用：無第十二單元微生物學新技術(shù)在環(huán)境工程中的應用（2.5學時）知 識 點固定化酶和固定化細胞在環(huán)境工程中的應用；微生物細胞為多聚物的開發(fā)與應用；優(yōu)勢菌種與微生物制劑的開發(fā)與應用；微生物能源的開發(fā)與應用；分子遺傳學的綜合技術(shù)用于環(huán)境微生物鑒定和種群動態(tài)分析。重 點酶制劑劑型、酶的提取和純化步驟、固定化酶和固定化微生物的固定化方法；質(zhì)粒育種、基因工程、PCR技術(shù)原理及操作過程。難 點酶制

15、劑劑型、酶的提取和純化步驟、固定化酶和固定化微生物的固定化方法；PCR技術(shù)原理與操作過程、質(zhì)粒育種技術(shù)?；疽?、識 記：酶制劑劑型、酶的提取和純化步驟、固定化酶和固定化微生物的固定化方法；質(zhì)粒育種概念、PCR技術(shù)。2、領 會：生物表面活性劑和生物乳化劑的開發(fā)和應用、微生物自身絮凝和沉淀作用、微生物絮凝劑和沉淀劑的開發(fā)與應用；優(yōu)勢菌種的篩選步驟與菌劑制備、微生物制劑的應用；微生物能源的種類、產(chǎn)生氫氣的微生物、微生物產(chǎn)氫燃料電池；利用分子遺傳的綜合技術(shù)鑒定環(huán)境微生物種類并分析種群動。3、簡單應用：酶的提取;4、綜合應用：微生物絮凝劑；優(yōu)勢菌種的篩選步驟與菌劑制備。學時分配 知識單元理論學時緒論

16、1.5非細胞結(jié)構(gòu)的超微生物病毒2原核微生物3.5真核微生物3微生物的生理3.5微生物的生長繁殖與生存因子3.5微生物的生態(tài)3微生物在環(huán)境物質(zhì)循環(huán)中的作用3水環(huán)境污染控制與治理的生態(tài)工程及微生物學原理3污、廢水深度處理和微污染水源水預處理中的微生物學原理2有機固體廢棄物與廢氣的微生物處理及其微生物群落1.5微生物學新技術(shù)在環(huán)境工程中的應用2.5合計32（二）實驗學時部分實驗教學環(huán)節(jié)作用及目的本課程配合理論課程教學，讓學生了解微生物實驗的基本內(nèi)容，熟悉微生物實驗的基本實驗室設備；掌握顯微鏡的構(gòu)造、性能和使用方法；微生物的染色與形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察；培養(yǎng)基的制備與滅菌方法；微生物純培養(yǎng)技術(shù)；微生物數(shù)量測定技

17、術(shù)；了環(huán)境因子對微生物的影響及微生物的生理生化反應。通過本課程教學，訓練學生掌握微生物的基本操作技能；了解微生物實驗的基本知識；加深理解理論課教學所涉及的微生物學理論知識，養(yǎng)成學生理論聯(lián)系實際的學習習慣；培養(yǎng)學生觀察，思考，分析，提出，解決問題的能力；養(yǎng)成實事求是，嚴謹認真的科學態(tài)度，以及敢于創(chuàng)新的開拓精神；樹立勤儉節(jié)約，愛護公物的良好作風。實驗教學環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生能力標準 掌握顯微鏡的構(gòu)造、性能和使用方法；微生物的染色與形態(tài)結(jié)構(gòu)觀察；培養(yǎng)基的制備與滅菌方法；微生物純培養(yǎng)技術(shù)；微生物數(shù)量測定技術(shù)；微生物培養(yǎng)特征觀察和描述。實驗項目、內(nèi)容、學時分配及實驗類型1、必開實驗序號實驗項目實驗內(nèi)容學時實驗類

18、型(演示、驗證、綜合、設計研究)組數(shù)每組學生人數(shù)1光學顯微鏡的結(jié)構(gòu)、工作原野及操作方法普通光學顯微鏡的使用：要求了解顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)及油鏡的工作原理及使用方法。1驗證2微生物染色簡單染色與革氏染色：了解兩種染色方法的基本原理；掌握微生物涂片、染色的基本技術(shù)，掌握細菌的簡單染色方法和革蘭氏染色法。1.5驗證3培養(yǎng)基制備和滅菌培養(yǎng)基的制備：要求了解培養(yǎng)基的種類及其配制原理，掌握基礎培養(yǎng)基制備的一般方法和步驟。1.5驗證4細菌純種分離、接種和培養(yǎng)技術(shù)細菌純種分離、接種和培養(yǎng)：掌握倒平板的方法和幾種常用的分離純化微生物的基本操作技術(shù)。1.5驗證5純培養(yǎng)菌種的菌體、菌落形態(tài)觀察學習掌握微生物菌體和菌落觀察的基本方法，菌體和菌落形態(tài)的描述方法。1.5驗證6微生物細胞計數(shù)顯微鏡直接計數(shù)和平板菌落計數(shù)：要求了解顯微鏡直接計數(shù)與平板菌落的基本原理，掌握使用血細胞計數(shù)板進行微生物細胞計數(shù)的方法。1驗證2、選開實驗序號實驗項目實驗內(nèi)容學時實驗類型(演示、驗證、設計研究)組數(shù)每組學生人數(shù)13、主要儀器設備顯微鏡、滅菌鍋、接種針（環(huán)）、蓋玻片、載正好片、血球計數(shù)板、培養(yǎng)皿、試管、三角瓶、燒杯、移液管、酒精燈