一、基本概况
课程名称：环境微生物学
课程代码：234010017
课程类别：专业核心课
学时/学分：50/2.5（理论50学时）
需预修课程：无机化学、有机化学、分析化学、环境化学，生物化学。
适用专业：适用于环境科学、环境工程、生态学、生物技术及相关专业本科的专业基础课教学。
课程简介
微生物与人类的生产、生活和生存密切相关。普通环境工程微生物学是生态学、生物技术等专业必修的一门专业基础课。主要介绍细菌、放线菌、霉菌、酵母菌、原生动物和微型后生动物以及藻类等的形态特征、生理功能与环境的关系。包括环境中主要微生物类群；微生物的生长代谢与遗传变异、生长繁殖、生活条件等；微生物在环境中的分布；微生物与环境污染的关系；污染物的微生物降解转化规律；微生物在废水、废气和废渣处理中的作用原理和方法；应用实例分析；以及环境微生物学实验、研究的基本方法和技能。目的是使学生了解环境中各种微生物的类群、生长代谢、遗传变异、生活条件等基本知识，掌握微生物的基本特性及其在工农业和环境保护中的作用原理和方法。通过本课程的学习，使学生系统地了解微生物学方面的基础理论，掌握微生物在生态系统中所发挥的重要作用，从而进一步利用或克服微生物为人类发展服务。
环境工程微生物学是一门多学科性的综合性科学，根据其自身特点，全面系统的对微生物以及微生物在环境污染治理中的原理进行较详细的介绍。学习过程中，要求学生在掌握基本理论和研究方法的同时，学会综合分析问题和解决问题的能力，树立起自然的发展就是人类发展的生态意识，实现从整体上提高学生整体综合素质。
二、教学目标
学生通过本课程的学习，在知识和能力等方面达到以下要求：
1.理论、知识目标：通过学习，要求学生掌握微生物形态、细胞结构及其功能；微生物的营养、呼吸、物质代谢、生长、繁殖、遗传与变异等的基础知识；栖息在水体、土壤、空气、城市生活污水、工业废水和城市有机固体废物生物处理，以及废气生物处理中的为神武及其生态；饮用水卫生细菌学；自然环境物质循环与转化；水体和土壤的自净作用，污染水体治理、污染土壤的治理与修复等环境工程净化的原理。学习与掌握微生物研究所必需的基本实验操作技能，如微生物的形态观察、大小测定、细胞数量测定、分离与培养技术、水中微生物检测等技能。
2.能力目标：使学生了解相关的微生物学基础知识研究有关的环境现象问题。通过本课程的学习，使学生系统地了解微生物学方面的基础理论，掌握微生物在环境中所处的地位、与环境的关系以及在物质转化过程中所起的作用，从而进一步利用微生物为环境保护服务。在教学中应强调理论和实践的结合，讲授与实习相结合，培养学生的理论联系实际的能力。
3.达成目标：要求学生掌握微生物学的基本理论和基础知识，掌握微生物在环境工程中的应用机理；要求学生研究解决微生物在水体净化等环境工程中出现的问题，以便较好地将微生物应用于环境工程的治理，防治、控制和消除微生物的有害活动。通过实验教学环节的学习，强化学生的微生物理论和基础知识，学习与掌握微生物研究所必需的基本实验操作技能力。能运用所学基本理论和实验操作开展生态治理等方面的工作，为将来从事相关的生产、教学、科研打下基础。
三、教学内容及教学要求
绪论（讲课3学时）
教学内容：
环境问题与微生物的作用；
环境工程微生物学的研究对象与任务；
微生物的概述。
教学要求：
通过本章的课堂教学，了解微生物是什么？有什么特点？了解微生物学发展的历史，对微生物在环境工程中的作用与地位有初步的感性认识。
本章重点、难点：
重点：微生物及其类群、特点、环境工程微生物学研究的对象与任务；
难点：微生物的分类命名。
第一章非细胞结构的超微生物—病毒（讲课4学时）
教学内容：
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、化学因素的抵抗能力记载污水处理过程中的去除效果。
教学要求：
要求学生掌握病毒的形态大小、化学组成及繁殖过程等特征，在自然界的存在状态及井水处理时的去除情况，了解病毒的分类、检测及培养方法。
本章重点、难点：
重点：病毒的一般形态与结构、烈性噬菌体的侵染过程、温和噬菌体与溶源性。病毒的培养方法，以及在污废水处理过程中的去除情况；
难点：噬菌体的增殖、溶源性、溶源菌。
第二章原核微生物（讲课6学时）
教学内容：
细菌；
古菌；
放线菌；
蓝细菌；
螺旋体、立克次氏体和支原体。
教学要求：
原核生物形状、大小、细胞结构及繁殖方式、分类等方面的知识。
本章重点、难点：
重点：细菌、放线菌的形态特点和细胞结构，菌落的概念及形态特征，革兰氏染色技术及原理。古菌、蓝细菌、螺旋体、立克次氏体和支原体的一般特点；
难点：细菌、放线菌的形态特点和细胞结构，革兰氏染色技术及原理。
第三章真核微生物（讲课6学时）
教学内容：
原生动物；
微型后生动物；
藻类；
真菌。
教学要求：
要求学生掌握原生动物和微型后生动物对水质的指示作用，掌握酵母、霉菌的细胞结构和培养特征，了解藻类的一般特点。
本章重点、难点：
重点：原生动物和后生动物的分类，真菌的一般结构特点和分类，藻类及水体富营养化；
难点：酵母菌、霉菌分类特征、原生动物及后生微型动物的指示作用。教学方法与手段：多媒体教学，讨论和讲解相结合。
第四章微生物的生理（讲课3学时）
教学内容：
微生物的酶；
微生物的营养；
微生物的产能代谢；
微生物的合成代谢。
教学要求：
了解微生物营养的研究范畴及内容，掌握微生物的营养特点，了解化能异养微生物的产能途径，自养微生物的生物氧化与产能，微生物特殊合成途径等知识，由此建立对微生物代谢的多样性和特殊性的认识。
本章重点、难点：
重点：微生物的营养类型及营养物质进入微生物细胞的方式，化能异养微生物的生物氧化与产能，发酵和发酵的类型、光能微生物的能量代谢，化能自养微生物的生物氧化与产能。
难点：化能异养微生物的生物氧化与产能，发酵和发酵的类型，自养菌的产能方式。教学方法与手段：多媒体教学，讨论和讲解相结合。
第五章微生物的生长与繁殖因子（讲课5学时）
教学内容：
微生物的生长繁殖；
微生物的生存因子；
其他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、复壮和保藏。
教学要求：
了解并掌握微生物的生长规律、测定微生物生长的实验技术、微生物的培养方法、影响微生物生长的理化因素以及常规消毒灭菌的方法。
本章重点、难点：
重点：测定生长的方法；细菌的生长曲线；微生物的培养方法；环境条件对微生物生长的影响以及灭菌和消毒方法，菌种保藏的原理和方法；
难点：生长曲线、厌氧培养，灭菌因素。
第六章微生物的遗传和变异（讲课2学时）
教学内容：
微生物的遗传；
微生物的变异；
基因重组；
遗传工程技术在环境保护中的应用。
教学要求：
理解证明遗传物质的三个经典试验的设计原理及方法步骤；了解遗传物质在细胞中的七个存在水平；了解基因突变机制及诱变育种的原理和方法、基因重组机制及杂交育种的原理和方法、基因工程的基本操作步骤及微生物在其中的作用与地位。
本章重点、难点：
重点：质粒的特点、种类及其重要性；基因突变机制及诱变育种的原理和方法；基因重组机制及杂交育种的原理和方法；菌种保藏的原理和方法；
难点：基因突变机制及诱变育种的原理和方法；基因重组机制及杂交育种的原理和方法。
第七章微生物生态（讲课6学时）
教学内容：
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。
教学要求：
了解微生物在自然分布的特点及与人类生活的密切关系，掌握微生物与其生活在一起的其它生物之间的相互关系，及微生物在不同生态条件下的种类、数量、分布及在污染生态条件下的作用和特点。
本章重点、难点：
重点：土壤微生物生态，空气微生物生态，水体微生物生态；
难点：土壤自净和污染土壤微生物的生态，水体自净，水体富营养化。
第八章微生物在环境物质循环中的作用（讲课3学时）
教学内容：
氧循环；
碳循环；
氮循环；
硫循环；
磷循环；
铁、锰的循环。
教学要求：
了解微生物在自然界物质循环中的重要作用。
本章重点、难点：
重点：碳循环，氮循环，硫循环，磷循环；
难点：烃类物质的转化，硝化作用，反硝化作用，固氮作用。
第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理（讲课6学时）
教学内容：
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。
教学要求：
要求了解污废水处理中的生态系统和水处理工艺的原理及实现方式。
本章重点、难点：
重点：好氧活性污泥和好氧生物膜的构成，各部分功能，水处理原理和实现工艺，活性污泥丝状膨胀的成因及控制对策，厌氧消化法；
难点：活性污泥膨胀机理和防治，厌氧消化法。
第十章污废水深度处理和微污染源水预处理的微生物学原理（讲课4学时）
教学内容：
污、废水生物深度处理—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问题；
饮用水的消毒及其微生物学效应。
教学要求：
了解污废水深度处理的意义及工艺原理。
本章重点、难点：
重点：要求学生掌握脱氮、除磷的微生物学原理和实现工艺。了解微污染水源处理的工艺过程，了解饮用水消毒的方法原理；
难点：脱氮、除磷的微生物学原理和实现工艺，微污染水源处理的工艺过程。
第十一章有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落（讲课2学时）
教学内容：
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。
教学要求：
要求了解有机固体废弃物和废气的微生物学处理方法原理、实现工艺及相关的微生物群落特点。
本章重点、难点：
重点：好氧堆肥机理及实现工艺，含硫恶臭污染物及NH3、CO2的微生物处理；
难点：含硫恶臭污染物的微生物处理。
四、考核方式及成绩评定
本课程的成绩将由平时成绩（考勤、实验报告及课堂提问）和期末考试成绩两部分组成，其中平时成绩占50%，考试成绩占50%；期末考试采用闭卷笔试。
五、教材及参考书目
教材：《环境工程微生物学》第四版，周群英、王世芬著，高等教育出版社，2015年，标准书号：ISBN 978-7-04-043920-5；
参考书目：
《微生物学教程》第三版，周德庆著，高等教育出版社，2011年，标准书号：ISBN 978-7-04-031404-5-5；
《微生物学》第六版，李阜棣、胡正嘉主编，中国农业出版社，2007年，标准书号：ISBN 978-7-109-11304-6；
《农业微生物学及实验教程》，王贺祥编著，中国农业大学出版社，2009年，标准书号：ISBN 978-7-81117-687-2。