水科学研究中心顺利组织召开国家重点研发计划青年科学家项目启动暨实施方案论证会

2024年4月21日，国家重点研发计划“大气与土壤、地下水污染综合治理”重点专项——《地下水卤代化合物多维分析与智能预警传感器》青年科学家项目启动暨实施方案论证会在水科学中心举办。此次论证会由北京师范大学水科学研究中心牵头组织，采用线上+线下相结合的方式，论证专家、特邀嘉宾、任务承担单位代表、中心王圣瑞、刘俊、倪赵奎、周春羊、林蔚、周影老师等30余人参会。 新加坡工程院院士、长江学者讲席教授、北京师范大学黄浩勇院士，中国环境监测总站首席科学家王业耀研究员、北京市科学技术研究院资源环境研究所杨艳研究员、中国科学院合肥物质科学研究院殷高方研究员、北京师范大学那娜教授、中国地质大学薛强副教授以及北京师范大学张波涛副教授7位专家组成专家委员会。 黄浩勇院士担任论证委员会主席，旨在对实施方案进行审核论证，推动项目的顺利开展。会议由北京师范大学珠海校区水科学研究中心主任王圣瑞教授和黄浩勇院士共同主持，北京师范大学珠海校区科研办公室副主任石文、北京师范大学自然科学高等研究院院长助理葛凤翔分别致欢迎辞。 随后，项目负责人北京师范大学水科学中心刘俊副研究员、任务负责人厦门大学副教授潘峰、中石油安环院副研究院宋权威分别就项目基本情况、研究目标和研究内容、任务分解和进度安排、研究现状和研究增量、具体实施方案、工作基础与平台支撑等实施方案进行了汇报。 在三位汇报人汇报后，专家组分别就实施方案及已开展的工作提出了建设性意见与指导，经过讨论和质询，专家组一致同意通过该项目实施方案论证。北京师范大学珠海校区科研办公室主任左锐教授、厦门大学马剑教授、李权龙教授等对项目进行了详细指导。会议最后，左锐老师和王圣瑞老师作会议总结，并表达了对项目成果的殷切期盼。 下一阶段，水科学研究中心将继续聚焦地下水原位监测、预警关键技术、关键设备的研发与制备，落实推动项目的整体实施与广泛应用，助力我国水环境与水安全保护与治理。

水科学研究中心粤港水安全保障联合实验室顺利通过结题验收

2024年4月28日，“粤港水安全保障联合实验室项目验收会”在北京师范大学珠海校区成功召开。广东省科学技术厅实验室与平台基地处副处长罗霄鹏，广东省科技基础条件平台中心项目主管何硕楠，项目评审组5位专家，联合实验室主任、中国工程院院士张建云，北京师范大学党委副书记、珠海校区党委书记韦蔚，以及来自联合实验室共建单位广东省水利水电科学研究院、香港科技大学、香港浸会大学、华测检测认证集团股份有限公司等单位的领导专家，北京师范大学水科学研究院院长程红光、自然科学高等研究院副院长刘静玲、珠海校区科研办公室主任左锐、珠海校区财经办公室主任董京刚和校内专家学者代表出席了会议，共计60余人。 韦蔚首先对省科技厅和市科创局一直以来对联合实验室建设的大力支持表示衷心感谢，并对莅临参会的验收专家和共建单位人员表示热烈欢迎。韦蔚指出，经过三年期建设，联合实验室已经为大湾区水安全保障提供了强大的科技支撑，并表示珠海校区将以此次验收为契机，继续加大对联合实验室的支持力度，为其提供良好的发展环境和条件，保障联合实验室向更高水平的科研平台迈进。 粤港水安全保障联合实验室主任张建云代表实验室建设单位及参与人员，从实验室概况和指标完成情况、开展工作与建设成效、标志性成果和实验室下一步发展建设规划等四个方面向评审专家组进行了联合实验室建设进展情况汇报。 汇报结束后，评审专家组在联合实验室相关人员的陪同下，前往粤港水安全保障联合实验室进行了实地考察。专家组认真查阅了联合实验室验收相关资料，参观了解了联合实验室取得的科研产出，并对联合实验室建设成果给予了充分的肯定，高度赞扬了联合实验室科技成果在大湾区水安全保障方面起到的重要支撑作用，并进一步就验收报告及未来的提升方向提出了建设性意见。验收专家组建议，联合实验室未来工作重点可以在水生态和水质安全等方面进一步拓展，加强与港澳共建单位的深度合作。经过质询和讨论，专家组一致认为粤港水安全保障联合实验室完成了建设计划任务、达到了预期目标，顺利通过验收。 会议最后，专家组和韦蔚书记进行了本次验收会的总结，表达了对粤港水安全保障联合实验室未来发展的殷切期盼。张建云院士表示，联合实验室将在当前建设基础上持续深化粤港澳三地科技创新生态的建设与合作，为推动大湾区科技创新发展注入新活力。

我中心倪兆奎和王圣瑞老师在水科学顶级期刊Water Research上发表重要成果

热烈祝贺我中心倪兆奎老师（特聘副研究员）和王圣瑞老师（教授，中心主任）在水科学顶级期刊Water Research（2020年影响因子为11.32）上发表最新研究文章：“Molecular weight driving bioavailability and intrinsic degradation mechanisms of dissolved organic phosphorus in lake sediment“。 该文章探讨了湖泊沉积物不同分子量溶解性有机磷（DOP）的丰度、生物有效性及其变化，基于多技术手段，从不同分子量溶解性有机物（DOM）特征和微生物利用角度揭示了湖泊沉积物DOP的降解机制和潜在环境风险。研究发现，DOP是沉积物溶解性磷的主要形态（平均74.5%），主要以低分子量（< 1 kDa）形式赋存。随分子量降低，DOP生物有效性组分（活性单酯磷和二酯磷）的含量和比例均呈减小趋势。微生物对低分子量DOM具有较高利用能力，促进了生物有效性DOP组分的降解；同时微生物活动也增加了低分子量DOM的腐殖化程度、疏水性和官能团数量，进而对DOP的酶水解作用产生抑制作用。这一结果解释了低分子量DOP含量较高，但生物有效性DOP含量较少的原因，即微生物利用能力和DOM特性共同决定了DOP的生物有效性。通过对沉积物不同分子量DOP生物有效性研究发现，自然条件下低分子量DOP的活性单酯磷和二酯磷优先发生降解。该研究为深入理解沉积物DOP生物有效性和降解机制提供了新信息。 此外，国内水环境领域知名公众号（Environmental Advances)对该项工作进行了详细的介绍，读者可以前往此链接获取更详细的内容。预祝我中心所有老师的研究都蒸蒸日上，硕果累累。

王圣瑞、董越联合三峡大学、俄克拉荷马大学在Communications earth & environment发表研究论文

图片摘要 成果简介 近日，北京师范大学王圣瑞、董越团队联合三峡大学肖尚斌团队、美国俄克拉荷马大学王琤浩在Nature旗下杂志Communications earth & environment上发表了题为“Wastewater-influenced estuaries are characterized by disproportionately high nitrous oxide emissions but overestimated IPCC emission factor”的研究论文。文中结合高分辨监测技术与生物信息学分析，发现珠江口受污水排放影响已成为N2O排放的重要的源，污水排放通过引入丰富的营养物质、改变C/N化学计量比、影响生物化学反应过程极大地促进了N2O排放。进一步通过全球尺度分析发现污水氮排放已经引起全球河口N2O排放的广泛增加，但是其排放因子却显著低于受污水氮排放低影响的河口，也低于IPCC对河口排放因子的建议值。研究揭示了IPCC对全球河口N2O排放因子系统性高估了一个数量级，这源于N2O排放对氮输入响应简单的线性假设，亟需基于反应动力学机制准确构建N2O排放与反应底物的时空动态关系，修正IPCC对河口排放因子建议值并对全球河口N2O排放进行准确估算。 引言 N2O作为一种强效温室气体，全球变暖潜能是CO2的273倍。全球河口用海洋面积的0.4%贡献了33%的N2O排放，对全球N2O生物地球化学循环产生了重要的影响。人为影响，特别是污水排放，极大地改变了河口营养物质、有机碳、溶解氧以及微生物活动水平，亟需探索污水排放对全球河口N2O的影响作用。IPCC采用排放因子Emission factor（EF）对全球河口N2O排放估算给出建议，其假设N2O-N和NO3-N之间存在线性关系，估计值为0.0026 kg N2O-N/kg NO3-N，但人为影响下N2O对NO3-N的响应模式更加复杂，简单的线性假设存在相当大的不确定性。本研究从珠江口切入，通过实时高分辨监测精确刻画了珠江口连续的N2O排放分布，结合污水排放分布发现珠江口受污水排放影响已成为N2O排放的重要的源，年释放通量达到1.05（0.92-1.23）Gg yr-1，污水排放通过引入丰富的营养物质、改变C/N化学计量比、影响生物化学反应过程极大地促进了N2O排放。进一步地通过...

北京师范大学珠海校区王圣瑞、倪兆奎、周春羊团队：人类活动影响下河口沉积物DOM、DON和DOS分布格局、转化特征及机制

导读： 河口是DOM从陆地向海洋输送的主要通道，而沉积物是DOM输移、生产、转化和埋藏最为活跃的场所，其对河口生态环境调控起着关键作用。河口沉积物DOM结构组成复杂且来源多样，同时河口陆-海过渡性水生态环境和水文/水动力条件具有高度空间异质性，导致目前对河口沉积物DOM的分布格局、分子转化及其驱动机制难以有效揭示。特别地，伴随着人类活动加剧而引起污染物输入变化，例如富含杂原子的氮（N）、硫（S）和磷（P）输入的增加使得DOM进一步复杂化。基于此，该研究选择珠江河口，按空间梯度从上游到下游获取沉积物样品，利用紫外-可见光谱（UV-Vis）、激发-发射矩阵（EEM）荧光光谱、傅立叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR-MS）和微生物高通量测序相结合方法，研究了珠江口沉积物DOM、N-DOM（DON）和S-DOM（DOS）分布格局、分子转化机制及生物反应性，以期为明晰河口沉积物DOM动态变化以及人类活动干预下河口DOM的环境效应提供参考依据。 1、珠江口沉积物DOM、DON和DOS分子特征、组分空间变化 从河口上游到下游，沉积物DOM、DON和DOS分子呈现出明显的空间梯度。沉积物DOM含量、CDOM芳香性（SUVA254）、疏水性（SUVA260）及包含的羧基、羰基、羟基和酯基（A253/A203）等取代基含量呈下降趋势； FDOM中酪氨酸/色氨酸蛋白和类腐殖酸物质的丰度也均呈减小趋势。此外，沉积物DOM、DON和DOS分子多样性逐渐减少，并且其分子特征倾向于向更低的氧化性（NOSC）和更高的生物反应性（MLBL）、分子量（m/z）、饱和度（H/C）转变。分子组成方面， 沉积物DOM分子组分总体较为相似，但DON、DOS分子中的蛋白质、脂质类物质的相对丰度从上游到下游呈增加趋势，而木质素类物质相对丰度则有所降低。 图1 珠江口沉积物DOM、DON和DOS分子特征空间变化（来源：ScienceDirect） 图2 珠江口沉积物DOM、DON和DOS分子组成空间变化（来源：ScienceDirect） 2、河口沉积物DOM、DON和DOS分子转化机制 沉积物DOM分子转化通常受光降解、微生物利用、来源和絮凝作用等影响。从河口上游到下游，珠江口沉积物CDOM的芳香性下降，但其分子量和饱和度显著增加。考虑到光降解可去除芳香族化合物并生成分子量和饱和度...

水科学研究中心黄浩勇、许博衍、苏青仙团队ES&T综述：MBR中群感调控理论和技术

近日，北京市师范大学水科学研究中心黄浩勇、许博衍、苏青仙团队在国际权威期刊ES&T发表了题为“Quorum Quenching in Membrane Bioreactors for Fouling Retardation: Complexity Provides Opportunities”的综述论文。 图1 发表论文首页截图 膜生物反应器（MBRs）在污水处理中面临着膜生物污染的限制，群体感应调控（QQ）作为一种潜在的解决膜生物污染问题的方法备受关注。然而，1）对于在MBRs中群体感应（QS）如何调控膜生物污染形成的基础理解仍然不足；2）虽然已经分离出多种QQ微生物，但如何选择合适的QQ微生物仍然是一个关键问题；3）关于QQ在MBRs中的生命周期及其对污泥混合液和生物膜物理化学特性以及微生物群落的实际影响，目前的研究结果不一致，这可能影响QQ技术的可靠性和效果。 图2 MBR中群体感应调控理论和技术总结 本文旨在全面总结QQ在MBR研究成果，并考虑这些 “信息”能够告诉我们什么，不能告诉我们什么，以及探讨其如何解决QQ-MBRs运行中的重要问题。我们分析了当前的QS信号分析方法，并探讨了QS在膜生物污染形成过程中的复杂但关键的作用。为了实现在MBRs中精准应用QQ策略，提出了选择合适的功能微生物和介质的关键标准，包括QQ微生物的底物特异性和降解能力，以及QQ介质的表面积和孔隙结构。此外，本文还讨论了QQ对污泥混合液和生物膜物理化学特性以及微生物群落组成的影响，以探讨其在缓解膜生物污染形成中的机理。最后，针对QQMBRs的规模化应用，本文从QQ生命周期的探讨、实际协同应用策略的建议，以及MBRs潜在的成本节约优势开展了深入探讨。本文强调了MBRs中传统QS/QQ机理的局限性，加深了对QS/QQ在MBRs中膜生物污染控制作用的理解，为QQ的基础研究与实际应用之间提供了重要的桥梁。 图3 与“MBR”、“群体感应”和“群体感应淬灭”相关的出版物研究趋势以及本文的主要内容。 图4 (a). 不同 MBR 中 QS 信号分子（例如 AHL、AIP、AI-2）的检测方法。(b). 用于处理合成废水 (SW) 和真实废水 (RW) 的实验室规模/中试规模/实际 MBR 中的 QS 信号分子浓度。 图5 (a).富集培养已被证明是一种有前途且可...

我中心吴梓昊老师在水科学顶级期刊Water Research发表重要成果

近日，我中心吴梓昊老师(特聘副研究员)以共同第一作者在水科学顶级期刊Water Research上发表了题为“Transformation of gemfibrozil by the interaction of chloride with sulfate radicals: Radical chemistry, transient intermediates and pathways”的研究论文(DOI: org/10.1016/j.watres.2021.117944)，探究了硫酸根自由基(SO4•–)在Cl–存在下对吉非罗齐的降解机理与转化路径。该文章通过前期建立的自由基探针法，分析了不同浓度Cl–(0~10 mM)下，紫外/过硫酸盐(UV/PDS)体系对吉非罗齐的降解动力学与自由基化学。同时，结合激光闪光光解与飞行时间高分辨质谱(QTOF)，阐明了不同自由基对吉非罗齐的作用机理，明确了对应的转化产物。研究发现，Cl–对UV/PDS降解吉非罗齐的动力学影响很小，但却显著改变了其转化路径，从而降低毒性。这主要是由于Cl–快速将SO4•–转化为了含氯自由基(RCS)和羟基自由基(HO•)，两者的贡献弥补了SO4•–的减少。更重要的是，吉非罗齐与不同自由基的反应机理差异很大，HO•与吉非罗齐的反应主要是加成机理，SO4•–和RCS主要是电子转移和夺氢机理，这导致截然不同的产物生成。该研究阐明了Cl–存在下UV/PDS体系降解污染物的自由基机理与转化路径。 此外，国内水环境领域知名公众号（Environmental Advances)对该项工作进行了详细的介绍，读者可以前往此链接获取更详细的内容。

我中心倪兆奎老师在环境领域顶刊发表最新科研成果

2022年5月，北京师范大学王圣瑞、倪兆奎团队在Water Research上发表了题为“Novel insights into molecular composition of organic phosphorus in lake sediments”的研究论(DOI:10.1016/j.watres.2022.118197)。 本研究选择我国10个湖泊，利用31P NMR和分子量超滤联合表征方法，从分子量新的视角揭示了湖泊沉积物有机磷（Po）分子组成特征及其与分子量间的响应机制。结果发现，（1）湖泊沉积物有机磷主要由单酯磷、二酯磷和膦酸盐组成，平均约占总磷含量的15.5%；且由于31P NMR分析预处理过程中的碱性条件和浓缩过程可导致Po化合物发生化学降解，而在一定程度低估了沉积物Po的含量。（2）本研究成功检测到一些特定种类的单酯磷，发现其含量与生物活性密切相关，其含量从大到小依次为：肌醇六磷酸 > RNA-单核苷酸 > β-甘油磷酸 > D-葡萄糖6-磷酸 > α-甘油磷酸酯。（3）尽管沉积物样品来源差异显著，但Po组分与分子量间存在明显关联。对于难降解Po组分，受分子量对其与金属氧化物间亲和力和结合特征影响的差异，肌醇六磷酸主要以低分子量（< 3 kDa）形式赋存，而膦酸盐在分子量 < 3 kDa的区域几乎未被检测到。相比之下，由于受微生物降解或自组装作用等影响，生物活性较高的Po组分（α-甘油磷酸酯、β-甘油磷酸、D-葡萄糖6-磷酸、二酯磷）均以高分子量（> 3 kDa）形式赋存。鉴于高分子量有机分子通常对应较高生物活性，α-甘油磷酸酯、β-甘油磷酸、D-葡萄糖6-磷酸、二酯磷等主要以高分子量形式赋存这一特征，则进一步突出了其较高的生物活性。以上成果为从分子量视角解释沉积物Po组分差异及生物活性提供了新的证据，为进一步深入理解湖泊沉积物Po提供了有价值的信息。