本书基于生物电子传递基础理论，从概念到分类，从原理到应用，从现状到展望，较为系统地阐述了环境生物介体理论与技术；借助生物酶学、生物电化学和生物能量学等交叉学科思维，建立了探究介体催化机理的新方法；结合高分子材料科学的技术与方法，研发了多种介体修饰功能材料，为介体催化强化难降解污染物的生物转化的应用提供技术支持。全书共分为三篇，第一篇生物介体理论基础篇，主要介绍生物呼吸与电子传递理论和介体催化理论；第二篇生物介体催化技术篇，总结介体调控多种污染物的生物转化的催化机理、性能和技术的研究成果；第三篇介体理论与应用展望篇，提出了基于介体理论的宏介体新内涵，并展望了介体技术应用的发展方向。本书具有新颖性、科学性、系统性和启发性，将为环境生物技术学科的发展提供助力。
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前言
第一篇 生物介体理论基础
第1章 微生物呼吸与电子传递理论 3
1.1 呼吸作用 3
1.1.1 传统呼吸 3
1.1.2 胞外呼吸 7
1.2 电子传递系统理论 9
1.2.1 传统电子传递链概述 9
1.2.2 电子传递链及其传递体的排列顺序 10
1.2.3 电子传递链的组成部分 11
1.2.4 电子传递抑制剂 13
1.2.5 胞外呼吸电子传递过程与机制 16
1.3 微生物新型呼吸 21
1.3.1 产电呼吸 21
1.3.2 铁（锰）呼吸 25
1.3.3 腐殖质呼吸 28
1.3.4 介体介导微生物胞外呼吸机制与优势 33
参考文献 34
第2章 介体催化理论 36
2.1 介体的概念与发展 36
2.1.1 介体概念与特点 36
2.1.2 介体的发展历程 37
2.2 介体体系 38
2.2.1 好氧微生物介体系统 38
2.2.2 厌氧微生物介体系统 41
2.3 介体分类 42
2.3.1 按化学结构分类 42
2.3.2 按来源分类 47
2.3.3 按作用位点分类 49
2.3.4 按介体生物特性分类 51
2.3.5 按水溶性分类 52
2.4 非水溶性介体 53
2.4.1 基于碳材料的非水溶性介体 53
2.4.2 介体的固定化构建非水溶性介体 58
2.5 介体催化污染物厌氧生物转化的机理 67
2.5.1 介体催化污染物生物转化机理 67
2.5.2 介体对污染物厌氧生物转化的调控 71
2.6 介体催化性能的影响因素 75
2.6.1 介体固有特性 75
2.6.2 环境因素 80
2.7 介体特性分析方法 84
2.7.1 核磁共振氢谱 84
2.7.2 电化学分析方法 84
2.7.3 电子顺磁共振 86
2.7.4 红外吸收光谱分析 86
2.7.5 理论模拟与计算 87
参考文献 88
第二篇 生物介体催化技术
第3章 介体强化偶氮染料生物脱色 97
3.1 固定化醌类介体强化偶氮染料生物脱色 97
3.1.1 海藻酸钙固定化醌类介体对脱色速率的影响 98
3.1.2 醌基修饰载体对染料生物脱色的加速作用 100
3.1.3 AQS改性的磁性纳米粒子强化偶氮染料生物脱色 102
3.2 固定化非醌类介体强化偶氮染料脱色 105
3.2.1 中性红改性聚丙烯酸（PAA-NR）水凝胶强化偶氮染料生物脱色 106
3.2.2 PAA-NR的强化稳定性 107
3.3 固定化醌类介体强化生物脱色机理 108
3.3.1 醌介体强化酸性红B脱色过程中氧化还原电位变化 108
3.3.2 醌介体强化生物脱色过程中的电子传递特性 109
3.3.3 介体循环伏安特性与介体强化性能的关系 111
3.3.4 醌介体强化效果与其化学结构活性相关性分析 114
3.4 固定化非醌类介体强化生物脱色机理 116
3.4.1 非醌介体强化生物脱色过程中的电子传递特性 116
3.4.2 PAA-NR体系偶氮染料生物脱色的电子传递机制 120
参考文献 121
第4章 介体催化强化生物反硝化 124
4.1 水溶性介体强化生物反硝化特性研究 125
4.1.1 水溶性醌类介体强化反硝化性能 125
4.1.2 卟啉类介体强化反硝化性能 126
4.2 固定化醌类功能介体催化强化生物反硝化 129
4.2.1 聚吡咯活性炭毡固定化醌类介体强化反硝化特性 130
4.2.2 PET-AQS强化反硝化特性 131
4.2.3 醌基PA膜强化反硝化特性 132
4.3 醌类介体强化反硝化机理 133
4.3.1 醌呼吸菌在反硝化颗粒污泥中的分布及丰度特征 133
4.3.2 菌株GW1的醌呼吸特性 134
4.3.3 醌介体加速反硝化过程中的电子传递特性 135
4.4 血红素介体强化反硝化机理 138
4.4.1 血红素强化反硝化过程中的电子传递特性 138
4.4.2 卟啉类介体强化反硝化的结构分析 141
参考文献 142
第5章 介体催化强化高氯酸盐生物转化 146
5.1 醌介体催化强化高氯酸盐降解特性 146
5.1.1 醌介体对高氯酸盐降解的影响 146
5.1.2 环境因素对介体催化强化高氯酸盐降解的影响 148
5.2 醌介体催化强化高氯酸盐降解机理 149
5.2.1 醌介体催化强化高氯酸盐降解酶学响应机制 150
5.2.2 醌介体催化强化高氯酸盐降解电子传递机理 150
5.3 醌介体催化强化微生物燃料电池降解高氯酸盐特性 154
5.3.1 醌介体种类对MFC产电及高氯酸盐降解性能的影响 154
5.3.2 醌介体调控MFC产电呼吸链 158
5.3.3 醌介体对产电呼吸菌的影响 160
参考文献 161
第6章 介体调控重金属污染微生物修复 164
6.1 介体调控铬的生物还原机理与技术 165
6.1.1 介体调控铬（Ⅵ）的生物还原机理 165
6.1.2 介体调控铬（Ⅵ）生物还原的影响因素 166
6.1.3 AQS调控铬（Ⅵ）生物还原电子传递机制 169
6.2 介体调控碲的生物还原机理与技术 171
6.2.1 介体调控碲（Ⅳ）的生物还原机理 171
6.2.2 介体调控碲（Ⅳ）生物还原的影响因素 172
6.2.3 AQDS调控碲（Ⅳ）生物还原电子传递机制 174
6.3 介体调控其他金属生物还原技术 175
6.3.1 介体调控土壤重金属生物提取 175
6.3.2 介体调控放射性核素生物修复 176
6.3.3 介体调控贵金属催化剂生物回收 177
参考文献 178
第三篇 介体理论与应用展望
第7章 电子宏介体理论与应用展望 185
7.1 介体理论展望 185
7.1.1 氧化还原电子宏介体（电子穿梭体）理论 185
7.1.2 生物能量电子宏介体理论 186
7.1.3 生物电容电子宏介体理论 187
7.1.4 电子信号宏介体理论 188
7.2 介体应用展望 189
7.2.1 新型生物电子介体材料的开发与应用 190
7.2.2 生物电子介体材料的固载与应用 190
7.2.3 内源生物电子介体与合成生物学的耦合与应用 191
参考文献 191
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