1緒論

1.1環境微生物學實驗安全須知1

1.1.1無菌操作要求1

1.1.2無菌間使用要求1

1.1.3培養基制備要求2

1.1.4樣品采集及處理要求2

1.1.5有毒有菌污物處理要求2

1.2環境微生物學實驗的安全防護3

1.2.1生物材料分類與實驗室安全等級3

1.2.2環境微生物學實驗的個人防護4

1.3環境微生物學實驗室常用設備及操作規程10

1.3.1生物顯微鏡10

1.3.2超淨工作臺11

1.3.3高壓蒸汽滅菌鍋12

1.3.4恆溫干燥箱13

1.3.5恆溫培養箱14

1.3.6冰箱14

1.3.7恆溫水浴鍋15

1.3.8電子天平15

1.3.9電熱蒸餾水器16

1.3.10離心機16

1.3.11pH計16

1.3.12快速混勻器17

1.3.13分光光度計17

1.3.14電泳儀17

1.3.15PCR儀18

1.4微生物學實驗室常用的器皿19

1.4.1常用器皿的種類19

1.4.2玻璃器皿的清洗21

1.4.3空玻璃器皿的包裝22

參考文獻22



2環境微生物學基礎實驗

2.1光學顯微鏡的操作及微生物個體形態觀察23

2.1.1實驗目的23

2.1.2顯微鏡的結構、光學原理23

2.1.3實驗器材29

2.1.4實驗方法29

2.1.5注意事項31

2.1.6實驗報告32

2.1.7思考題32

2.2細菌革蘭氏染色32

2.2.1實驗目的32

2.2.2實驗原理33

2.2.3實驗器材33

2.2.4實驗方法33

2.2.5注意事項34

2.2.6實驗報告35

2.2.7思考題35

2.3細菌的特殊染色35

2.3.1實驗目的35

2.3.2實驗原理36

2.3.3實驗器材38

2.3.4實驗方法38

2.3.5注意事項42

2.3.6實驗報告42

2.3.7思考題42

2.4放線菌的形態和結構觀察43

2.4.1實驗目的43

2.4.2實驗原理43

2.4.3實驗器材43

2.4.4實驗方法43

2.4.5注意事項46

2.4.6實驗報告46

2.4.7思考題47

2.5霉菌形態、結構及菌落特征的觀察47

2.5.1實驗目的47

2.5.2實驗原理47

2.5.3實驗器材47

2.5.4實驗方法48

2.5.5注意事項50

2.5.6實驗報告51

2.5.7思考題52

2.6酵母菌的形態和結構觀察及死、活細胞的鋻別52

2.6.1實驗目的52

2.6.2實驗原理52

2.6.3實驗器材54

2.6.4實驗方法54

2.6.5注意事項55

2.6.6實驗報告56

2.6.7思考題56

2.7活性污泥的樣品制備及電子顯微鏡觀察56

2.7.1實驗目的56

2.7.2電子顯微鏡的結構與光學原理56

2.7.3實驗器材58

2.7.4實驗方法59

2.7.5注意事項61

2.7.6實驗報告61

2.7.7思考題61

2.8微生物大小的測定61

2.8.1實驗目的61

2.8.2實驗原理61

2.8.3實驗器材65

2.8.4實驗方法65

2.8.5注意事項66

2.8.6實驗報告66

2.8.7思考題67

2.9微生物數量的測定67

2.9.1實驗目的67

2.9.2實驗原理67

2.9.3實驗器材69

2.9.4實驗方法70

2.9.5注意事項74

2.9.6實驗報告75

2.9.7思考題75

2.10微生物培養基的配制76

2.10.1實驗目的76

2.10.2實驗原理76

2.10.3實驗器材77

2.10.4實驗方法77

2.10.5注意事項80

2.10.6實驗報告81

2.10.7思考題81

2.11培養基及器皿的消毒滅菌81

2.11.1實驗目的81

2.11.2實驗原理81

2.11.3實驗器材84

2.11.4實驗方法84

2.11.5注意事項87

2.11.6實驗報告87

2.11.7思考題87

參考文獻88



3環境微生物學應用技術

3.1環境微生物的分離和純化技術89

3.1.1實驗目的89

3.1.2實驗原理89

3.1.3實驗器材90

3.1.4實驗方法90

3.1.5注意事項94

3.1.6實驗報告95

3.1.7思考題95

3.2微生物接種技術95

3.2.1實驗目的95

3.2.2實驗原理95

3.2.3實驗器材96

3.2.4實驗方法96

3.2.5注意事項100

3.2.6實驗報告100

3.2.7思考題100

3.3微生物菌種保藏技術101

3.3.1實驗目的101

3.3.2實驗原理101

3.3.3實驗器材102

3.3.4實驗方法102

3.3.5注意事項105

3.3.6實驗報告106

3.3.7思考題106

3.4厭氧微生物的培養技術106

3.4.1實驗目的106

3.4.2實驗原理106

3.4.3實驗器材107

3.4.4實驗方法107

3.4.5注意事項108

3.4.6實驗報告109

3.4.7思考題109

3.5微生物營養要求的測定——生長譜法109

3.5.1實驗目的109

3.5.2實驗原理109

3.5.3實驗器材110

3.5.4實驗方法110

3.5.5注意事項110

3.5.6實驗報告111

3.5.7思考題111

3.6細菌生長曲線的測定111

3.6.1實驗目的111

3.6.2實驗原理111

3.6.3實驗器材112

3.6.4實驗方法112

3.6.5注意事項113

3.6.6實驗報告113

3.6.7思考題113

3.7微生物的生理生化試驗113

3.7.1實驗目的113

3.7.2實驗原理113

3.7.3實驗器材115

3.7.4實驗方法116

3.7.5注意事項119

3.7.6實驗報告119

3.7.7思考題119

3.8活性污泥與土壤脫氫酶活性的測定120

3.8.1實驗目的120

3.8.2實驗原理120

3.8.3實驗器材120

3.8.4實驗方法120

3.8.5注意事項121

3.8.6實驗報告121

3.8.7思考題122

3.9土壤微生物呼吸速率的測定122

3.9.1實驗目的122

3.9.2實驗原理122

3.9.3實驗器材122

3.9.4實驗方法123

3.9.5注意事項123

3.9.6實驗報告123

3.9.7思考題124

3.10水中細菌總數的測定124

3.10.1實驗目的124

3.10.2實驗原理124

3.10.3實驗器材124

3.10.4實驗方法124

3.10.5注意事項127

3.10.6實驗報告127

3.10.7思考題127

3.11水體總大腸菌群的測定128

3.11.1實驗目的128

3.11.2實驗原理128

3.11.3實驗器材128

3.11.4實驗方法128

3.11.5注意事項132

3.11.6實驗報告132

3.11.7思考題133

3.12藻類葉綠素a的測定133

3.12.1實驗目的133

3.12.2實驗原理133

3.12.3實驗器材135

3.12.4實驗方法135

3.12.5注意事項136

3.12.6實驗報告136

3.12.7思考題137

3.13熒光原位雜交實驗137

3.13.1實驗目的137

3.13.2實驗原理137

3.13.3實驗器材138

3.13.4實驗方法138

3.13.5注意事項141

3.13.6實驗報告141

3.13.7思考題141

3.14活性污泥中微生物總DNA的提取141

3.14.1實驗目的141

3.14.2實驗原理141

3.14.3實驗器材141

3.14.4實驗方法142

3.14.5注意事項143

3.14.6實驗報告143

3.14.7思考題143

3.15微生物16S rRNA基因的PCR擴增技術143

3.15.1實驗目的143

3.15.2實驗原理144

3.15.3實驗器材144

3.15.4實驗方法144

3.15.5注意事項146

3.15.6實驗報告146

3.15.7思考題146

參考文獻146



4環境微生物學綜合實驗

4.1光合細菌的篩選及有機物的降解實驗148

4.1.1實驗目的148

4.1.2實驗原理148

4.1.3實驗器材149

4.1.4實驗方法149

4.1.5注意事項150

4.1.6實驗報告150

4.1.7思考題151

4.2硝化-反硝化菌的篩選及其性能測定151

4.2.1實驗目的151

4.2.2實驗原理151

4.2.3實驗器材152

4.2.4實驗方法152

4.2.5注意事項153

4.2.6實驗報告153

4.2.7思考題153

4.3纖維素降解菌的篩選及纖維素降解實驗153

4.3.1實驗目的153

4.3.2實驗原理153

4.3.3實驗器材154

4.3.4實驗方法154

4.3.5注意事項155

4.3.6實驗報告155

4.3.7思考題155

4.4土壤中有機磷農藥降解菌的分離及其性能測定155

4.4.1實驗目的155

4.4.2實驗原理155

4.4.3實驗器材156

4.4.4實驗方法156

4.4.5注意事項157

4.4.6實驗報告157

4.4.7思考題157

4.5陰離子表面活性劑烷基苯磺酸鹽降解菌的分離及其性能測定157

4.5.1實驗目的157

4.5.2實驗原理157

4.5.3實驗器材157

4.5.4實驗方法158

4.5.5注意事項158

4.5.6實驗報告159

4.5.7思考題159

4.6芳香環化合物降解菌的分離及其性能測定159

4.6.1實驗目的159

4.6.2實驗原理159

4.6.3實驗器材159

4.6.4實驗方法160

4.6.5注意事項161

4.6.6實驗報告161

4.6.7思考題161

4.7降解菌的16S rRNA基因序列測定及比對實驗161

4.7.1實驗目的161

4.7.2實驗原理161

4.7.3實驗器材162

4.7.4實驗方法163

4.7.5注意事項164

4.7.6實驗報告164

4.7.7思考題165

4.8Ames致突變試驗165

4.8.1實驗目的165

4.8.2實驗原理165

4.8.3實驗器材165

4.8.4實驗方法166

4.8.5注意事項167

4.8.6實驗報告168

4.8.7思考題169

參考文獻169



附錄

附錄Ⅰ常用消毒液的配制與使用171

附錄Ⅱ環境微生物實驗常用培養基173

附錄Ⅲ常用染色液的配制181

附錄Ⅳ常用試劑及溶液的配制184

附錄ⅤMega 5軟件——繫統發育樹的構建188

附錄ⅥAmes致突變試驗培養基及試劑的配制195

環境微生物學實驗 （environmental microbiology experiment） 是環境微生物學教學的一個重要環節，也是解決環境問題的重要方法和手段，它既包括微生物學理論和方法的研究，又包括分子生物學方法和技術在環境保護中的應用。掌握環境微生物學實驗的基本原理和操作技術，不僅可以加深學生對所學理論知識的理解和消化，更重要的是能夠培養學生實際動手能力、獨立分析解決問題的能力，以及科研創新能力。

本書中微生物學實驗分為三個部分：環境微生物學基礎實驗、環境微生物學應用技術和環境微生物學綜合實驗。環境微生物學基礎實驗突出普通微生物學實驗的特點，繫統介紹了顯微鏡操作、微生物個體形態觀察、微生物細胞染色、微生物細胞大小的測定、細胞的計數、培養基的配制及消毒滅菌技術等微生物學實驗的基礎研究手段。環境微生物應用技術由微生物分離與純化、微生物接種與菌種保藏、厭氧微生物的培養、微生物生長譜的測定、細菌生長曲線的測定、微生物的生理生化試驗、微生物酶活性測定、土壤微生物呼吸速率的測定、水中細菌總數和大腸菌群的測定、藻類葉綠素a的測定、熒光原位雜交試驗、活性污泥中微生物總DNA的提取及微生物16S rRNA的PCR擴增技術等部分組成。環境微生物綜合實驗包括光合細菌的篩選及有機物降解實驗、硝化-反硝化細菌的篩選及其性能測定、纖維素降解菌的篩選及纖維素降解實驗、難降解有機磷農藥降解菌的篩選及其性能測定、降解菌的16S rRNA基因序列測定及比對實驗、Ames致突變試驗等。整個教材中貫穿了顯微鏡使用，無菌操作，菌種篩選、鋻定、菌種保藏這一主線，其內容既注重培養學生對基礎知識、基本理論、基本技能的理解和掌握，也強調對學生綜合能力和創新意識的培養與訓練。

本教材可供高等院校環境科學與環境工程專業作為專業基礎課教材使用，也可供與環境保護有關的科技人員、管理人員參考。參加本書編寫工作的有張小凡（第1章、第2章和第3章部分內容），袁海平（第3章和第4章部分內容），後由張小凡對全書進行審定，袁海平負責統稿。本書在編寫過程中參考了國內外許多優秀教材及科研論文，從中得到許多啟發和教益，對於所參考的文獻資料，在此向其作者謹致謝忱。由於編者水平和編寫時間的限制，編寫中的疏漏和錯誤難免，期盼廣大讀者和業內同仁提出寶貴意見。



編者

2020年12月

1緒論1.1環境微生物學實驗安全須知11.1.1無菌操作要求11.1.2無菌間使用要求11.1.3培養基制備要求21.1.4樣品采集及處理要求21.1.5有毒有菌污物處理要求21.2環境微生物學實驗的安全防護31.2.1生物材料分類與實驗室安全等級31.2.2環境微生物學實驗的個人防護41.3環境微生物學實驗室常用設備及操作規程101.3.1生物顯微鏡101.3.2超淨工作臺111.3.3高壓蒸汽滅菌鍋121.3.4恆溫干燥箱131.3.5恆溫培養箱141.3.6冰箱141.3.7恆溫水浴鍋151.3.8電子天平151.3.9電熱蒸餾水器161.3.10離心機161.3.11pH計161.3.12快速混勻器171.3.13分光光度計171.3.14電泳儀171.3.15PCR儀181.4微生物學實驗室常用的器皿191.4.1常用器皿的種類191.4.2玻璃器皿的清洗211.4.3空玻璃器皿的包裝22參考文獻222環境微生物學基礎實驗2.1光學顯微鏡的操作及微生物個體形態觀察232.1.1實驗目的232.1.2顯微鏡的結構、光學原理232.1.3實驗器材292.1.4實驗方法292.1.5注意事項312.1.6實驗報告322.1.7思考題322.2細菌革蘭氏染色322.2.1實驗目的322.2.2實驗原理332.2.3實驗器材332.2.4實驗方法332.2.5注意事項342.2.6實驗報告352.2.7思考題352.3細菌的特殊染色352.3.1實驗目的352.3.2實驗原理362.3.3實驗器材382.3.4實驗方法382.3.5注意事項422.3.6實驗報告422.3.7思考題422.4放線菌的形態和結構觀察432.4.1實驗目的432.4.2實驗原理432.4.3實驗器材432.4.4實驗方法432.4.5注意事項462.4.6實驗報告462.4.7思考題472.5霉菌形態、結構及菌落特征的觀察472.5.1實驗目的472.5.2實驗原理472.5.3實驗器材472.5.4實驗方法482.5.5注意事項502.5.6實驗報告512.5.7思考題522.6酵母菌的形態和結構觀察及死、活細胞的鋻別522.6.1實驗目的522.6.2實驗原理522.6.3實驗器材542.6.4實驗方法542.6.5注意事項552.6.6實驗報告562.6.7思考題562.7活性污泥的樣品制備及電子顯微鏡觀察562.7.1實驗目的562.7.2電子顯微鏡的結構與光學原理562.7.3實驗器材582.7.4實驗方法592.7.5注意事項612.7.6實驗報告612.7.7思考題612.8微生物大小的測定612.8.1實驗目的612.8.2實驗原理612.8.3實驗器材652.8.4實驗方法652.8.5注意事項662.8.6實驗報告662.8.7思考題672.9微生物數量的測定672.9.1實驗目的672.9.2實驗原理672.9.3實驗器材692.9.4實驗方法702.9.5注意事項742.9.6實驗報告752.9.7思考題752.10微生物培養基的配制762.10.1實驗目的762.10.2實驗原理762.10.3實驗器材772.10.4實驗方法772.10.5注意事項802.10.6實驗報告812.10.7思考題812.11培養基及器皿的消毒滅菌812.11.1實驗目的812.11.2實驗原理812.11.3實驗器材842.11.4實驗方法842.11.5注意事項872.11.6實驗報告872.11.7思考題87參考文獻883環境微生物學應用技術3.1環境微生物的分離和純化技術893.1.1實驗目的893.1.2實驗原理893.1.3實驗器材903.1.4實驗方法903.1.5注意事項943.1.6實驗報告953.1.7思考題953.2微生物接種技術953.2.1實驗目的953.2.2實驗原理953.2.3實驗器材963.2.4實驗方法963.2.5注意事項1003.2.6實驗報告1003.2.7思考題1003.3微生物菌種保藏技術1013.3.1實驗目的1013.3.2實驗原理1013.3.3實驗器材1023.3.4實驗方法1023.3.5注意事項1053.3.6實驗報告1063.3.7思考題1063.4厭氧微生物的培養技術1063.4.1實驗目的1063.4.2實驗原理1063.4.3實驗器材1073.4.4實驗方法1073.4.5注意事項1083.4.6實驗報告1093.4.7思考題1093.5微生物營養要求的測定——生長譜法1093.5.1實驗目的1093.5.2實驗原理1093.5.3實驗器材1103.5.4實驗方法1103.5.5注意事項1103.5.6實驗報告1113.5.7思考題1113.6細菌生長曲線的測定1113.6.1實驗目的1113.6.2實驗原理1113.6.3實驗器材1123.6.4實驗方法1123.6.5注意事項1133.6.6實驗報告1133.6.7思考題1133.7微生物的生理生化試驗1133.7.1實驗目的1133.7.2實驗原理1133.7.3實驗器材1153.7.4實驗方法1163.7.5注意事項1193.7.6實驗報告1193.7.7思考題1193.8活性污泥與土壤脫氫酶活性的測定1203.8.1實驗目的1203.8.2實驗原理1203.8.3實驗器材1203.8.4實驗方法1203.8.5注意事項1213.8.6實驗報告1213.8.7思考題1223.9土壤微生物呼吸速率的測定1223.9.1實驗目的1223.9.2實驗原理1223.9.3實驗器材1223.9.4實驗方法1233.9.5注意事項1233.9.6實驗報告1233.9.7思考題1243.10水中細菌總數的測定1243.10.1實驗目的1243.10.2實驗原理1243.10.3實驗器材1243.10.4實驗方法1243.10.5注意事項1273.10.6實驗報告1273.10.7思考題1273.11水體總大腸菌群的測定1283.11.1實驗目的1283.11.2實驗原理1283.11.3實驗器材1283.11.4實驗方法1283.11.5注意事項1323.11.6實驗報告1323.11.7思考題1333.12藻類葉綠素a的測定1333.12.1實驗目的1333.12.2實驗原理1333.12.3實驗器材1353.12.4實驗方法1353.12.5注意事項1363.12.6實驗報告1363.12.7思考題1373.13熒光原位雜交實驗1373.13.1實驗目的1373.13.2實驗原理1373.13.3實驗器材1383.13.4實驗方法1383.13.5注意事項1413.13.6實驗報告1413.13.7思考題1413.14活性污泥中微生物總DNA的提取1413.14.1實驗目的1413.14.2實驗原理1413.14.3實驗器材1413.14.4實驗方法1423.14.5注意事項1433.14.6實驗報告1433.14.7思考題1433.15微生物16S rRNA基因的PCR擴增技術1433.15.1實驗目的1433.15.2實驗原理1443.15.3實驗器材1443.15.4實驗方法1443.15.5注意事項1463.15.6實驗報告1463.15.7思考題146參考文獻1464環境微生物學綜合實驗4.1光合細菌的篩選及有機物的降解實驗1484.1.1實驗目的1484.1.2實驗原理1484.1.3實驗器材1494.1.4實驗方法1494.1.5注意事項1504.1.6實驗報告1504.1.7思考題1514.2硝化-反硝化菌的篩選及其性能測定1514.2.1實驗目的1514.2.2實驗原理1514.2.3實驗器材1524.2.4實驗方法1524.2.5注意事項1534.2.6實驗報告1534.2.7思考題1534.3纖維素降解菌的篩選及纖維素降解實驗1534.3.1實驗目的1534.3.2實驗原理1534.3.3實驗器材1544.3.4實驗方法1544.3.5注意事項1554.3.6實驗報告1554.3.7思考題1554.4土壤中有機磷農藥降解菌的分離及其性能測定1554.4.1實驗目的1554.4.2實驗原理1554.4.3實驗器材1564.4.4實驗方法1564.4.5注意事項1574.4.6實驗報告1574.4.7思考題1574.5陰離子表面活性劑烷基苯磺酸鹽降解菌的分離及其性能測定1574.5.1實驗目的1574.5.2實驗原理1574.5.3實驗器材1574.5.4實驗方法1584.5.5注意事項1584.5.6實驗報告1594.5.7思考題1594.6芳香環化合物降解菌的分離及其性能測定1594.6.1實驗目的1594.6.2實驗原理1594.6.3實驗器材1594.6.4實驗方法1604.6.5注意事項1614.6.6實驗報告1614.6.7思考題1614.7降解菌的16S rRNA基因序列測定及比對實驗1614.7.1實驗目的1614.7.2實驗原理1614.7.3實驗器材1624.7.4實驗方法1634.7.5注意事項1644.7.6實驗報告1644.7.7思考題1654.8Ames致突變試驗1654.8.1實驗目的1654.8.2實驗原理1654.8.3實驗器材1654.8.4實驗方法1664.8.5注意事項1674.8.6實驗報告1684.8.7思考題169參考文獻169附錄附錄Ⅰ常用消毒液的配制與使用171附錄Ⅱ環境微生物實驗常用培養基173附錄Ⅲ常用染色液的配制181附錄Ⅳ常用試劑及溶液的配制184附錄ⅤMega 5軟件——繫統發育樹的構建188附錄ⅥAmes致突變試驗培養基及試劑的配制195