環境科學研究所

研究所定位

環境科學研究所是環境學院學科建設基地之一，是水環境模擬國家重點實驗室的堅強后盾。本所以環境化學、地理學、水動力學、生態學、毒理學、土壤學等為基礎，研究污染物(包括有毒有機污染物、內分泌干擾物、重金屬、氮磷元素、納米材料和新型污染物等)在水/土環境系統中的多介質多界面遷移轉化規律和生態環境效應。同時將微觀與宏觀研究相結合、機理研究和數值模擬相結合，模擬污染物在河流、湖泊、水庫等流域環境系統中的物理過程、化學過程和生物過程，揭示流域水/土環境條件對污染物遷移轉化的影響機制，剖析自然和人為因素作用下流域水/土環境質量的演變規律。闡明各環境介質中污染物的形態和生物有效性，研究水/土環境中典型污染物的去除機理和方法，為流域環境管理與污染治理提供科學依據。

研究方向：

研究成員：

所長：夏星輝

成員：趙 燁、何孟常、林春野、劉新會、孫 可、郭學軍、趙郁超、于艷新、李陽

近五年承擔重大科研項目：

國家科技支撐計劃課題， 城市熱環境調控技術集成及示范，2012-2015。

國家973計劃課題，氣候變化背景下水資源安全評估和適應對策研究，2010-2014；

國家重點研發計劃課題，土壤典型重金屬風險評估方法研究，2016-2020；

環保公益項目，環境健康風險評價中的兒童土壤攝入率及相關暴露參數研究，2013-2015；

國家杰出青年科學基金，多泥沙河流的水環境過程和效應，2014-2017；

國家自然科學基金重點項目，黃河長江源區河水含氮化合物的來源及水-沙界面過程，2016-2019；

國家優秀青年科學基金項目， 環境地球化學，2016-2018；

科技北京百名領軍人才培養工程項目，流域水環境模擬與污染控制，2014-2017；

省部委重大課題，環巢湖生態文明示范區建設-雞裕河生態清潔小流域建設工程設計，2015-2017。

近五年重大科研成果：

提出了采用三種同位素相結合的方法計算河流氮的來源，彌補了以往方法不能確定大氣沉降貢獻的缺陷；揭示了河流水沙條件對含氮化合物的氨化、硝化和反硝化作用的影響機制，首次發現由于懸浮泥沙附近存在低氧區，含沙河流上覆好氧水體存在反硝化作用，突破了河流上覆好氧水體不能發生反硝化作用的傳統認識；進一步發現硝化和反硝化速率隨泥沙含量增加呈冪函數增加、隨泥沙粒徑增加而減小，揭示了水沙條件對氮轉化影響的定量化規律。

利用世界上先進的單分子熒光成像手段，高時空分辨下研究了疏水性有機污染物（HOCs）在水相中分子團簇的粒徑分布和準布朗運動，首次原位跟蹤了HOCs團簇在水-固界面的吸附，以及被細胞吞噬的細胞生物學過程。不同于以往文獻和經典教科書所默認的HOCs以單一的小分子形式被動擴散進入動物細胞，首次發現團簇態苝能以整體的顆粒形式通過胞吞進入動物細胞內。

闡明了非水解有機碳是土壤/沉積物有機質的重要組分并控制著土壤/沉積物對HOCs的非線性吸附；證明了天然有機質的脂肪碳對HOCs吸附量及微孔對非線性吸附的重要性。揭示了生物碳和天然有機質對疏水性有機污染物(HOCs)吸附機制的差異性；發現水熱解生物碳具有吸附極性和非極性有機污染物的潛力，為科學預測生物碳還田后對污染物環境行為的影響及其在去除污染物的應用提供了理論指導。

針對水體懸浮顆粒物影響有機污染物水質評價的難題，解析了懸浮顆粒物對水質評價的影響，首次引入被動給料裝置開展研究，量化了懸浮顆粒相有毒有機污染物的生物有效性及其對水體污染物總毒性的貢獻，解析了懸浮顆粒物含量、粒徑和組成對顆粒吸附態污染物生物有效性以及水質評價的影響，建立了反映顆粒吸附態污染物生物有效性的水質評價模型；進一步從流域角度提出了考慮泥沙效應的水資源數量與質量聯合評價和管理的方法。

發展了流域尺度水體沉積物元素地球化學基線的研究方法，建立了遼河流域水體沉積物元素地球化學基線。通過雨養泥炭等環境介質檔案庫的探究，結合現代定年技術和元素示蹤技術，反演了我國大氣傳輸重金屬污染物鉛、汞等大氣沉降通量，闡明了人類活動對重金屬污染物大氣排放的影響。并首次建立了我國兒童土壤攝入率暴露參數，并發布于中國兒童人群暴露參數手冊中。

闡明了半導體納米顆粒與溶解性有機質之間的能量傳遞和電子轉移過程對納米顆粒光致活性氧自由基及抗菌活性的作用機理。研究了鐵氧化合物吸附砷的納米尺寸效應，用光電子能譜(XPS)、擴展邊X-射線精細結構(EXAFS)和近邊吸收結構(XANES)探析了α-FeOOH納米棒吸附去除As(Ⅲ)的納米效應成因和機理。基于上述研究，開發了水處理工業中廉價且常用氧化劑，徹底克服零價鐵鈍化，實現水體中砷的快速、高效、穩定去除；并深刻闡述了氧化劑活化零價鐵快速高效去除水體砷的還原、吸附和沉淀的分子機理，該原創技術已經實現產業轉化。

成果獲國家自然科學二等獎、北京市科學技術一等獎(基礎研究類)、教育部科技進步一等獎和國土資源科學技術一等獎等多項獎勵。

承擔課程：

本科生課程：環境地學、環境監測、環境地球化學、環境微生物實驗、土壤污染修復技術、環境工程原理、國家精品公開視頻課程—同舟共濟中的環境地學

研究生課程：環境污染化學、高級水環境化學、環境毒理學、有機污染化學、環境地學原理、研究組學術交流、土壤污染評價與源解析方法

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