ورود فلزات سمی به محیط‌زیست به‌دست انسان، یک تهدید جدی برای محیط‌زیست و سلامت انسان در سطح جهانی ایجاد می‌کند. در حالی که برخی فلزات مانند مس، منگنز، نیکل و روی برای تنظیم فرآیندهای زیستی در موجودات زنده ضروری هستند، بسیاری از فلزات و شبه‌فلزات مانند آرسنیک، کادمیوم، کروم، جیوه و ژرمانیوم حتی در غلظت‌های پایین سمی‌اند. علاوه بر این، برخی فلزات و شبه‌فلزات مانند اورانیوم، استرانسیوم و سزیم دارای خاصیت رادیواکتیو بوده و به همین دلیل در دسته رادیونوکلئیدها قرار می‌گیرند.

فلزات، شبه‌فلزات و رادیونوکلئیدها آلاینده‌های پایدار و غیرقابل تجزیه‌ای هستند که از فاضلاب‌های کشاورزی، خانگی و صنعتی منشا می‌گیرند و در نتیجه تهدیدی برای محیط‌زیست محسوب می‌شوند. از آنجا که انسان در بالاترین سطح تغذیه­ای زنجیره غذایی قرار دارد و فلزات سمی در طول زنجیره غذایی تجمع زیستی پیدا می‌کنند، احتمال ابتلای انسان به مشکلات جدی سلامت افزایش می‌یابد. برای مثال، فلزات، شبه‌فلزات و رادیونوکلئیدها می‌توانند بالقوه باعث سرطان، آسیب به ارگان‌های حیاتی، حالت تهوع و استفراغ شوند.

روش‌های شیمیایی و فیزیکی متعددی برای حذف این آلاینده‌ها بررسی شده‌اند، اما چالش‌هایی نظیر تولید آلاینده‌های ثانویه، پیچیدگی مراحل پس‌پردازش و هزینه‌های بالای اجرایی، کارایی این روش‌ها را محدود می‌کند. در این میان، زیست‌پالایی میکروبی ـ به‌ویژه بهره‌گیری از باکتری‌ها ـ به‌عنوان رویکردی کارآمد و قابل‌اجرا برای حذف فلزات سمی از سامانه‌های آبی، مورد توجه گسترده قرار گرفته است. باکتری‌ها قادرند فلزات، شبه‌فلزات و رادیونوکلئیدها را از طریق سازوکارهایی مانند جذب، زیست‌جذب، دفع فعال (Efflux) و سایر مکانیسم‌های عمومی مقاومت کاهش داده یا حذف کنند. این فصل به بررسی منابع مختلف فلزات و شبه‌فلزات سمی و رادیونوکلئیدها، نحوه ورود و انتشار آن‌ها در محیط، و نیز روش‌های زیست‌پالایی سامانه‌های آبی آلوده می‌پردازد.

فصل 1: آلاینده های محیط زیست: فلزات (و شبه فلزات)و رادیونوکلئیدها
فصل 2: آلاینده های محیطزیست: آلاینده های آلی و نوظهور
فصل 3: جذب زیســتی، تجمع زیستی و تجزیه زیستی: رویکردی پایدار برای مدیریت آلاینده های محیط زیستی
فصل 4: فناوری های زیســت پالایی برای تصفیه آب های آلــوده به آلاینده های آلی وغیرآلی
فصل 5: تصفیه زیستی ترکیبات آلی فرار (VOCs )و ترکیبات بدبو
فصل 6: تصفیه زیستی مواد مختلکننده غدد درونریز (EDCs)
فصل 7: تصفیه زیستی داروها و محصولات مراقبت شخصی (PPCPs)
فصل 8: راهبردهای مهندسی ژنتیک و تجزیه آلاینده ها با استفاده از یکروارگانیسم های مهندسی شده ژنتیکی (GEMs)
فصل 9: سنتز زیستی نانوذرات و کاربرد آن در تصفیه فاضلاب .
فصل 10: رویکرد زیســت فناورانه برای تصفیه لجن حاصل از تصفیه خانه های فاضلاب شهری و صنعتی
فصل 11: بیوچار اصلاح شده شیمیایی با کمک امواج ماکروویو برای تثبیت (به دام اندازی)آلاینده های نوظهور