《环境工程微生物学(含实验)》课程教学大纲

1、环境工程微生物学课程教学大纲课程英文名称：Microbiology of Environmental Engineering课程编号：133991090课程类别：专业课课程性质：必修课学 分： 2.5学 时： 40（其中：理论学时：32 实验学时：8）适用专业： 环境工程开课部门： 环境与资源学院一、课程教学目的和课程性质本课程是为环境工程专业本科学生开设的一门必修课。其目的是要学生了解微生物学的基本知识（微生物形态学、微生物分类学、微生物生理学、微生物生态态等基础）及微生物在物质地球化学循环中的作用和生态意义；掌握微生物在环境污染治理工程中应用的基本原理与技术；培养学生分析问题和解决问题的能

2、力，为学生在将来的环境科学研究和环境工程实践中正确运用微生物知识和技术奠定必要的理论基础。二、本课程与相关课程的关系先修课程：无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、化工原理后续课程：水污染控制、控制固体废物处理工程、固体废物资源化等三、课程的主要内容及基本要求（一）理论学时部分第一单元绪 论（1.5学时）知 识 点微生物学的发展简史；环境、可持续发展与微生物；环境工程微生物学；微生物的特点重 点环境工程微生物概念；微生物的分类和命名；病毒和类病毒；原核微生物与真核微生物； 难 点微生物的分类和命名；微生物的特点基本要求1、识 记：微生物、病毒、原核生物、真核生物的概念2、领 会：微生物学发展

3、史；微生物与可持续发展3、简单应用：无4、综合应用：无第二单元非细胞结构的超微生物病毒（2学时）知 识 点病毒的一般特征及其分类；病毒的形态和结构；病毒的繁殖；病毒的培养；病毒对物理、化学因素的抵抗力及在污水处理过程中的去除效果重 点病毒的特点；病毒分类；病毒的繁殖过程；病毒的培养特征；病毒的溶原性；病毒对物理化学因素及抗生物质的抵抗力难 点病毒的化学组成及结构；病毒的繁殖过程；基本要求1、识 记：病毒及其相关概念；病毒的特点；病毒分类；病毒的溶原性；病毒对物理化学因素及抗生物质的抵抗力2、领 会：病毒对物理化学因素及抗生物质的抵抗力；病毒在环境中的存活和在污水处理中的去除效果3、简单应用：无

4、；4、综合应用：无第三单元原核微生物（3.5学时）知 识 点细菌；古菌；放线菌；蓝细菌重 点细菌的个体形状与大小、细菌的细胞结构、细菌的培养特征；放线 菌的形态和大小；放线菌菌落形态；放线菌的繁殖；蓝细菌的形态大小、结构与功能、生境、繁殖、代谢； 难 点细菌的细胞结构、细菌的培养特征；古菌的特点、古菌的分类；色球藻纲；藻殖段纲。基本要求1、识 记：细菌的个体形状与大小、细菌的细胞结构、细菌的培养特征；放线菌的形态和大小；放线菌菌落形态；放线菌的繁殖；蓝细菌的形态大小、结构与功能、生境、繁殖、代谢； 2、领 会：古菌的特点、古菌的分类；色球藻纲；藻殖段纲。原核微生物在废物处理及污染治理中的意义。

5、3、简单应用：无；4、综合应用：无第四单元真核微生物（3学时）知 识 点原生动物；微型后生动物；藻类；真菌；重 点原生动物的一般特征、原生动物的胞囊；藻类的特征；酵母菌、霉菌。难 点原生动物分类轮虫、线虫、寡毛类动物、浮游甲壳动物、苔藓虫、羽苔虫；藻类的特征、藻类的分类；酵母菌、霉菌、伞菌。基本要求1、识 记：原生动物的一般特征、原生动物的胞囊；藻类的特征；酵母菌、霉菌、伞菌。真核微生物的代谢特征2、领 会：原生动物分类及各纲简介；轮虫、线虫、寡毛类动物、浮游甲壳动物、苔藓虫、羽苔虫；藻类的分类及各门特征简述；伞菌。3、简单应用：无4、综合应用：无第五单元微生物生理（3.5学时）知 识 点微生

6、物的酶；微生物的营养；微生物的能量代谢；微生物的合成代谢。重 点酶的组成、酶蛋白的结构、酶的活性中心、影响酶活力的因素；微生物的营养及营养类型、碳氮磷比、微生物的培养基、营养物质进入微生物细胞的方式；微生物的生物氧化和产能、生物氧化类型和产能代谢、产甲烷菌的合成代谢、化能自养型微生物的合成代谢、光合作用、异养微生物的合成代谢。难 点酶蛋白的结构、酶的活性中心、影响酶活力的因素；微生物的化学组成、营养物质进入微生物细胞的方式；微生物的生物氧化和产能、生物氧化类型和产能代谢、三种生物氧化类型比较、产甲烷菌的合成代谢、化能自养型微生物的合成代谢、光合作用、异养微生物的合成代谢；基本要求1、识 记：酶

7、的组成、酶蛋白的结构、酶的活性中心、影响酶活力的因素；微生物的营养及营养类型、碳氮磷比、微生物的培养基、营养物质进入微生物细胞的方式；微生物的生物氧化和产能、生物氧化类型和产能代谢、产甲烷菌的合成代谢、化能自养型微生物的合成代谢、光合作用、异养微生物的合成代谢；2、领 会：酶的分类与命名、三种生物氧化类型比较、微生物发光机制与其应用；三种代谢方式在环境物质转化、废物处理与污染治理的意义 3、简单应用：无4、综合应用：无第六单元微生物的生长繁殖与生存因子（3.5学时）知 识 点微生物的生长繁殖；微生物的生存因子；其它不利环境因子对微生物的影响；微生物与微生物之间的关系；菌种的退化、复壮与保藏重

8、点微生物生长繁殖的概念、研究微生物生长的方法、生长曲线在污（废）水处理中的应用；环境因子对微生物的影响；菌种的退化与复壮、菌种保藏。难 点生长曲线在污（废）水处理中的应用、微生物生长量的测定方法；环境因子对微生物的影响。基本要求质粒育种概念、PCR技术。1、识 记：微生物生长繁殖的概念、研究微生物生长的方法；环境因子对微生物的影响；菌种的退化与复壮、菌种保藏。2、领 会：生长曲线在污（废）水处理中的应用、微生物生长量的测定方法；环境因子对微生物的影响；竞争关系、原始合作关系、共生关系、偏害关系、捕食关系、寄生关系；3、简单应用：生长曲线地污泥培养中的应用4、综合应用：无第七单元微生物的生态（3

9、学时）知 识 点生态系统；土壤微生物生态；空气微生物生态；水体微生物生态重 点土壤生态条件、土壤微生物种类、数量和分布、土壤自净和污染土壤生态、土壤污染和土壤生物修复；水体中的微生物来源及群落、水体自净和污染水体微生物生态、水体富营养化；难 点土壤污染和土壤生物修复；水体富营养化；基本要求1、识 记：土壤生态条件、微生物在土壤中的种类、数量和分布、土壤自净和污染土壤生态、土壤污染和土壤生物修复；水体中的微生物来源及群落、水体自净和污染水体微生物生态、水体富营养化；2、领 会：生态系统和生物圈、生态平衡；空气的生态条件、空气中微生物种类、数量及分布、空气中微生物的卫生标准及生物洁净技术、空气中微

10、生物检测； 3、简单应用：污染土壤、水体的微生物修复4、综合应用：无第八单元微生物在环境物质循环中的作用（3学时）知 识 点氧循环；碳循环；氮循环；硫循环；磷循环；铁、锰的循环重 点纤维素的转化、半纤维素的转化、淀粉的转化、脂肪的转化、木质素的转化、蛋白质水解与氨其酸转化、尿素的氨化、硝化作用、反硝化作用、固氮作用、含硫有机物的转化、无机硫的转化；含磷有机物的转化、无机磷化合物的转化难 点脂肪的转化、木质素的转化、烃类物质的转化基本要求1、识 记：纤维素的转化、半纤维素的转化、淀粉的转化、蛋白质水解与氨其酸转化、尿素的氨化、硝化作用、反硝化作用、固氮作用。2、领 会：果胶质转化、脂肪的转化、木

11、质素的转化、烃类物质的转化; 铁、锰的循环、含硫有机物的转化、无机硫的转化；含磷有机物的转化、无机磷化合物的转化3、简单应用：无4、综合应用：无第九单元水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理（3学时）知 识 点污、废水生物处理中的生态系统；活性污泥丝状膨胀和丝状膨胀控制对策；厌氧环境中活性污泥和生物膜的微生物群落重 点好氧活性污泥法；活性污泥丝状膨胀的成因、控制活性污泥丝状膨胀的对策；厌氧消化甲烷发酵、光合细菌处理高浓度有机废水、含硫酸盐废水的厌氧微生物处理。难 点活性污泥丝状膨胀的成因、控制活性污泥丝状膨胀的对策；厌氧消化甲烷发酵、光合细菌处理高浓度有机废水、含硫酸盐废水的厌氧微生物处

12、理。基本要求1、识 记：好氧活性污泥法；活性污泥丝状膨胀的成因、控制活性污泥丝状膨胀的对策；厌氧消化甲烷发酵、2、领 会：好氧生物膜法；光合细菌处理高浓度有机废水、含硫酸盐废水的厌氧微生物处理。3、简单应用：无4、综合应用：无第十单元污、废水深度处理和微污染水源水预处理中的微生物学原理（2学时）知 识 点污、废水深度处理脱氮、除磷与微生物学原理；微污染水源水预处理中的微生物学原理；人工湿地中微生物与水生植物净化污水的作用；饮用水的消毒及其微生物学效应重 点微生物脱氮、除磷原理及其工艺；人工湿地净化污水的基本原理；水消毒的方法。难 点微生物脱氮、除磷原理及其工艺；人工湿地净化污水的基本原理；水消

13、毒的方法。基本要求1、识 记：天然水体中的氮、磷来源、微生物脱氮、除磷原理及其工艺；人工湿地净化污水的基本原理、人工湿地各组成的功能、；水消毒方法。2、领 会：脱氮、除磷的意义；微污染水源水预处理的目的和意义、水源水污染源和污染物、微污染水源水生物预处理；人工湿地生态系统、人工湿地净化污水的基本原理、人工湿地各组成的功能、人工湿地处理污水的效果；水消毒的重要性。3、简单应用：人工湿地对污水净化4、综合应用：无第十一单元有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落（1.5学时）知 识 点有机固体废弃物的微生物处理及其微生物群落；废气的生物处理重 点堆肥法、垃圾和脱水污泥卫生填埋及其渗滤液处置；

14、 难 点堆肥法、垃圾和脱水污泥卫生填埋及其渗滤液处置基本要求1、识 记：堆肥法、垃圾和脱水污泥卫生填埋及其渗滤液处置2、领 会：废气的处理方法、几种典型废气微生物处理方法3、简单应用：城市生活垃圾堆肥处理4、综合应用：无第十二单元微生物学新技术在环境工程中的应用（2.5学时）知 识 点固定化酶和固定化细胞在环境工程中的应用；微生物细胞为多聚物的开发与应用；优势菌种与微生物制剂的开发与应用；微生物能源的开发与应用；分子遗传学的综合技术用于环境微生物鉴定和种群动态分析。重 点酶制剂剂型、酶的提取和纯化步骤、固定化酶和固定化微生物的固定化方法；质粒育种、基因工程、PCR技术原理及操作过程。难 点酶制

15、剂剂型、酶的提取和纯化步骤、固定化酶和固定化微生物的固定化方法；PCR技术原理与操作过程、质粒育种技术。基本要求1、识 记：酶制剂剂型、酶的提取和纯化步骤、固定化酶和固定化微生物的固定化方法；质粒育种概念、PCR技术。2、领 会：生物表面活性剂和生物乳化剂的开发和应用、微生物自身絮凝和沉淀作用、微生物絮凝剂和沉淀剂的开发与应用；优势菌种的筛选步骤与菌剂制备、微生物制剂的应用；微生物能源的种类、产生氢气的微生物、微生物产氢燃料电池；利用分子遗传的综合技术鉴定环境微生物种类并分析种群动。3、简单应用：酶的提取;4、综合应用：微生物絮凝剂；优势菌种的筛选步骤与菌剂制备。学时分配 知识单元理论学时绪论

16、1.5非细胞结构的超微生物病毒2原核微生物3.5真核微生物3微生物的生理3.5微生物的生长繁殖与生存因子3.5微生物的生态3微生物在环境物质循环中的作用3水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理3污、废水深度处理和微污染水源水预处理中的微生物学原理2有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落1.5微生物学新技术在环境工程中的应用2.5合计32（二）实验学时部分实验教学环节作用及目的本课程配合理论课程教学，让学生了解微生物实验的基本内容，熟悉微生物实验的基本实验室设备；掌握显微镜的构造、性能和使用方法；微生物的染色与形态结构观察；培养基的制备与灭菌方法；微生物纯培养技术；微生物数量测定技

17、术；了环境因子对微生物的影响及微生物的生理生化反应。通过本课程教学，训练学生掌握微生物的基本操作技能；了解微生物实验的基本知识；加深理解理论课教学所涉及的微生物学理论知识，养成学生理论联系实际的学习习惯；培养学生观察，思考，分析，提出，解决问题的能力；养成实事求是，严谨认真的科学态度，以及敢于创新的开拓精神；树立勤俭节约，爱护公物的良好作风。实验教学环节培养学生能力标准 掌握显微镜的构造、性能和使用方法；微生物的染色与形态结构观察；培养基的制备与灭菌方法；微生物纯培养技术；微生物数量测定技术；微生物培养特征观察和描述。实验项目、内容、学时分配及实验类型1、必开实验序号实验项目实验内容学时实验类

18、型(演示、验证、综合、设计研究)组数每组学生人数1光学显微镜的结构、工作原野及操作方法普通光学显微镜的使用：要求了解显微镜的基本结构及油镜的工作原理及使用方法。1验证2微生物染色简单染色与革氏染色：了解两种染色方法的基本原理；掌握微生物涂片、染色的基本技术，掌握细菌的简单染色方法和革兰氏染色法。1.5验证3培养基制备和灭菌培养基的制备：要求了解培养基的种类及其配制原理，掌握基础培养基制备的一般方法和步骤。1.5验证4细菌纯种分离、接种和培养技术细菌纯种分离、接种和培养：掌握倒平板的方法和几种常用的分离纯化微生物的基本操作技术。1.5验证5纯培养菌种的菌体、菌落形态观察学习掌握微生物菌体和菌落观察的基本方法，菌体和菌落形态的描述方法。1.5验证6微生物细胞计数显微镜直接计数和平板菌落计数：要求了解显微镜直接计数与平板菌落的基本原理，掌握使用血细胞计数板进行微生物细胞计数的方法。1验证2、选开实验序号实验项目实验内容学时实验类型(演示、验证、设计研究)组数每组学生人数13、主要仪器设备显微镜、灭菌锅、接种针（环）、盖玻片、载正好片、血球计数板、培养皿、试管、三角瓶、烧杯、移液管、酒精灯