Microbial Degradation of Aromatic Compounds pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Kukor, Jerome J./ Zylstra, Gerben J.

出品人:

页数:600

译者:

出版时间:

价格:139.95

装帧:HRD

isbn号码:9780824725280

丛书系列:

图书标签:

• Microbial degradation
• Aromatic compounds
• Environmental microbiology
• Bioremediation
• Biodegradation
• Xenobiotics
• Environmental science
• Microbiology
• Biochemistry
• Pollution

现代环境生物技术与可持续发展 导论：全球挑战与生物应对策略 当前，人类社会正面临一系列紧迫的环境挑战，包括日益严重的生物多样性丧失、传统能源的枯竭、以及由工业化进程遗留的持久性有机污染物（POPs）对生态系统和人类健康的威胁。传统的污染治理方法，如物理吸附和化学氧化，往往成本高昂，且可能产生二次污染。在这一背景下，利用生物体，特别是微生物群落的固有能力来修复受损环境、实现资源化利用，已成为全球环境科学和工程领域研究的前沿热点。 《现代环境生物技术与可持续发展》一书，旨在系统梳理和深入探讨当代环境生物技术从基础理论到前沿应用的跨学科研究进展，特别是那些致力于构建更具韧性、更可持续的地球生态系统的技术路径。本书的重点在于生物修复（Bioremediation）、生物能源（Bioenergy）的创新生产，以及如何通过合成生物学工具优化这些生物过程，以满足日益增长的社会需求。 第一部分：环境生物学基础与微生物生态学重构 本书首先从宏观角度审视了地球生物圈的物质循环，重点关注碳、氮、硫等关键元素的生物地球化学循环，并阐述了人类活动如何干扰这些平衡。 第一章：环境微生物组学的新视野 本章详细介绍了下一代测序技术（如宏基因组学、宏转录组学）如何彻底改变我们对环境微生物群落结构的认知。不同于以往侧重于培养的方法，现代组学技术能够揭示“未培养的微生物”在环境物质转化中的关键作用。讨论将深入到微生物群落的动态变化、物种间的相互作用（如共生、竞争）如何影响生物地球化学过程的效率，以及环境胁迫（如pH、温度、污染物浓度）如何塑造这些群落的结构和功能。特别关注土壤、水体和极端环境（如深海热泉、高盐湖泊）中功能性微生物群落的构建原理。 第二章：生物地球化学过程的动力学建模 本章侧重于将实验观察转化为可预测的模型。我们将探讨如何应用反应速率模型、传输过程模型以及网络动力学理论来描述和预测环境中的生物化学反应速率。内容包括如何将微生物群落的功能多样性参数化，以及如何通过微尺度（Microscale）过程的理解来指导宏观尺度的生态修复设计。对涉及的偏微分方程、随机过程以及数据驱动模型（如机器学习在环境数据分析中的应用）进行深入阐述。 第二部分：生物修复技术：从实验室到现场应用 生物修复是利用生物体降解或固定环境污染物的过程。本书将详尽介绍目前主流的修复策略，并强调优化过程效率的关键技术瓶颈。 第三章：高效生物修复的分子调控机制 本章聚焦于微生物降解污染物的核心酶系统和代谢途径。详细分析了微生物如何通过诱导、共代谢等机制来应对复杂的、多种类的污染物混合物。内容包括：如何鉴定关键的降解基因簇（Gene Clusters），如何通过基因工程手段增强特定降解酶的活性或拓宽其底物范围。重点讨论了新型污染物（如微塑料、新型药物代谢物）的生物降解潜力及面临的挑战。 第四章：生物强化（Bioaugmentation）与生物刺激（Biostimulation）的策略优化 这是生物修复实践的核心。本章将比较生物强化（引入外源高效菌株）和生物刺激（优化环境条件以促进本地菌群）的优缺点和适用场景。重点阐述如何通过精确控制氧化还原电位、营养物质添加（如电子供体/受体）、以及土壤改良剂的使用，来最大化污染物的生物转化速率。现场案例研究将涵盖地下水、污染土壤和沉积物的修复案例，并讨论气候变化对修复效率的潜在影响。 第五章：先进生物修复技术的集成应用 本章探讨新兴的、多学科交叉的修复技术。包括：植物修复（Phytoremediation）中植物根际微生物的作用，电化学活性微生物（EEMs）在修复和能源生产中的双重角色，以及生物絮凝技术在水处理中的应用。详细分析了这些技术集成时可能出现的协同效应或拮抗作用，并强调了风险评估和长期监测的重要性。 第三部分：生物技术在可持续资源生产中的角色 环境生物技术不仅关乎“清理”，更关乎“创造”和“转化”。本部分关注如何利用微生物将废弃物转化为高价值产品，实现循环经济。 第六章：生物炼制与废弃物资源化 本章集中讨论生物炼制（Biorefinery）的概念，即利用生物过程将生物质（如农业废弃物、城市有机废弃物）转化为燃料、化学品和材料。重点内容包括：高效纤维素和半纤维素的预处理技术，以及厌氧消化、产氢发酵等过程的优化，以提高沼气和生物燃料的产率。讨论将侧重于如何克服底物复杂性和产物抑制等工程难题。 第七章：合成生物学在环境工程中的前沿应用 合成生物学为环境技术提供了强大的设计工具。本章介绍如何设计和构建具有特定功能的“细胞工厂”。内容包括：利用CRISPR/Cas系统进行基因组精确编辑以提高污染降解效率；设计生物传感器（Biosensors）用于实时、灵敏地监测环境中的污染物水平；以及构建能够“自我修复”或“自我报告”的工程微生物系统。讨论将涵盖生物安全和伦理考量。 第四部分：环境生物技术的工程化与未来展望 成功的环境技术必须能够从实验室规模放大到工业应用，并能实现经济可行性。 第八章：生物过程的放大与过程控制工程 本章探讨生物反应器设计和优化。详细分析了从间歇式到连续流反应器的设计参数选择，如混合效率、传质限制（氧气、底物）和剪切力对微生物活性的影响。重点关注过程分析技术（PAT）在实时过程监控和质量控制中的应用，确保修复或生产过程的稳定性和可重复性。 第九章：生命周期评估（LCA）与环境技术经济性分析 任何可持续技术都需要经过严格的评估。本章介绍了生命周期评估（LCA）的方法论，用于全面量化环境生物技术（如生物修复或生物能源生产）在其整个生命周期中对环境的影响（包括能源消耗、温室气体排放等）。同时，结合经济可行性分析，为决策者提供选择最优环境治理方案的科学依据。 结语：迈向环境智慧的未来 总结本书内容，展望环境生物技术的未来发展方向，包括人工智能与生物学的深度融合（Bio-AI），环境可持续性目标（SDGs）的实现路径，以及构建一个与自然系统和谐共存的生物经济体系的长期愿景。 --- 本书特色： 本书内容严谨，理论深度与工程实用性并重。它不仅为环境科学、生物工程、微生物学及化学工程等相关专业的本科生、研究生提供了权威的教材和参考资料，也为环境咨询师、政策制定者以及致力于绿色技术研发的工程师提供了前沿的知识储备和实践指导。通过大量的案例分析和对最新研究成果的整合，读者将能够全面把握现代环境生物技术领域解决全球环境问题的巨大潜力。

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