团队全家福

哈尔滨工业大学污水处理技术研究所成立时间：2014年

主要研究方向：

（1）再生水水质安全评估

（2）废弃固体资源化与污染控制

（3）污水生物处理理论

团队成员：陈志强（教授/博导）、温沁雪（副教授/博导）及20余名博士与硕士研究生

团队承担主要项目：

1）国家自然科学基金：养殖场粪便好氧堆肥过程中抗性基因的分布与削减机制研究，2016/01-2019/12

2）国家自然科学基金：基于污泥定向产酸及产PHA菌富集系统评价的污泥碳源合成生物可降解塑料的研究，2014/01-2017/12

3）国家自然科学基金：基于物理及生态双重选择压力的PHA合成菌富集新工艺及餐厨垃圾碳源优化利用研究，2016/01-2019/12

4）国家重点研发计划：难生物降解污染物深度脱除关键技术与应用示范，2016/07-2019/06

2017年发表的代表性SCI论文

1. Chen Z, Li M, Wen Q, et al. Evolution of molecular weight and fluorescence of effluent organic matter (EfOM) during oxidation processes revealed by advanced spectrographic and chromatographic tools[J]. Water research, 2017, 124: 566-575.（IF：6.942）

中文题目：通过高级光谱和色谱工具揭示出水有机物的分子量和荧光特性在氧化过程中的转化行为

中文摘要：污水厂二级出水有机物由于其难降解特性，其对受纳水体的环境风险的研究是一个热点问题。本文研究了出水有机物在臭氧、紫外过氧化氢（UV/ H2O2）、紫外过硫酸盐（UV/PS）中的降解。通过三维荧光平行因子分析（EEM-PARAFAC）和二维相关凝胶色谱分析（2D-COS）揭示了出水有机物在氧化过程中的变化。结果表明DOC、UV254和荧光组分在氧化过程中符合假一级动力学。有机指标在臭氧中的降解速率高于两种紫外高级氧化，而等摩尔氧化剂量下UV/PS比UV/H2O2更加有效。臭氧和过硫酸根自由基优先和陆源腐殖酸反应，而羟基自由基倾向于和蛋白类有机物反应。在氧化过程中，高分子量有机物优先受到攻击，臭氧把大分子物质（表观平均分子量MW为3510Da和575Da）转化为小分子物质（MW为294Da），而在两种高级氧化过程中，有机物在各分子量区间均表现出下降趋势。由于臭氧和出水有机物具有较高反应速率，因此臭氧可以作为高级氧化预处理以减轻自由基消耗，促进有机物在高级氧化中进行矿化。最终研究了有机指标去除速率和氧化剂衰减速率间的关系，发现二者存在线性相关关系。

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2.Long Huang,Zhiqiang Chen,Qinxue Wen,Lizhi Zhao,Duu-Jong Lee,Lian Yang,Yao Wang, Insights into Feast-Famine polyhydroxyalkanoate (PHA)-producer selection: Microbial community succession, relationships with system function and underlying driving forces, Water Research, 10.1016/j.watres.2017.12.033.(IF：6.942)

中文题目：产PHA菌群富集过程解析：菌群演替、其与系统功能的联系及内在驱动机制

中文摘要：Feast（底物充盈）-Famine（底物匮乏）工艺被广泛应用于混合菌群体系中PHA合成菌的富集，但是目前在生理生态层面对该工艺过程的认识还不够充分。在三组工况一定的富集反应器中，混合菌群的表观性质呈现一致的变化趋势，菌群结构发生了更为复杂的变化，其主要包括：非优势菌的淘汰/富集以及优势菌的剧烈更迭。对PHA功能基因的定量分析揭示：在细菌丰度剧烈更迭时期产PHA优势菌能以一种接力的方式保证菌群整体PHA合成能力的稳定。Thauera属的菌种OTU 7在混合菌群系统中是PHA合成的功能主体但同时也造成了菌群絮体沉降性能的波动。OTU 7这一特殊的代谢特征也成为其被另一种产PHA优势菌（Paracoccus属的OTU 1）竞争性排除的诱因。从微生物生态学层面分析，确定性过程（Deterministic process）主导了整个富集过程，这一过程使优势菌在驯化期呈现必然性的更替并维持着菌群在成熟期相对稳定的PHA合成功能，但是中性过程（Neutral process）的存在（例如噬菌体感染）导致了产PHA优势菌在成熟期难以预测的种群更迭。

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3.Long Huang, Zhiqiang Chen, Qinxue Wen, Duu-Jong Lee, Enhanced polyhydroxyalkanoate production by mixed microbial culture with extended cultivation strategy, Bioresource Technology, 2017(24):802-811.(IF：5.651)

中文题目：混合菌群扩大培养用于提升PHA产量的研究

中文摘要：较低的生物量产出是制约混合菌群PHA合成工艺产量的关键因素。本研究提出了混合菌群扩大培养策略，该工艺策略可以在快速扩增产PHA混合菌群生物量的同时有效保持菌群的PHA合成能力。经过10天的扩大培养试验，排泥和无排泥控制的扩增组混合菌群分别取得了占细胞干重71.4%和66.7%的最大PHA含量（接种菌群的最大PHA合成能力为62.1%），其终生物量分别是初始生物量的43和52倍。将优化的扩大培养工艺嵌入到传统三段式PHA合成工艺体系中，可以获得极具竞争力的PHA合成表现：工艺整体PHA转化效率和容积产率分别可以达到0.49 g COD PHA/g COD VFA和1.21gPHA/(L·d)；最终的总生物量为17.22g/L。本研究提出的基于混合菌群扩大培养的PHA合成工艺在规模化生产中具有良好的应用前景。

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4.Chen Z, Wang Y, Wen Q. Effects of chlortetracycline on the fate of multi-antibiotic resistance genes and the microbial community during swine manure composting.[J]. Environmental Pollution, 2017. (IF：5.099)

中文题目：堆肥过程中金霉素对多重抗生素抗性基因和微生物的群落的影响研究

中文摘要：畜禽养殖业中过度使用抗生素，导致抗生素残留和抗生素耐药性基因的积累，不合理的处理处置畜禽粪便会直接造成环境污染。在本研究中，针对常用的畜禽抗生素进行监测，包括金霉素、红霉素、磺胺甲基嘧啶和恩诺沙星；同时监测四环素类、大环内酯类、磺胺类和喹诺酮类四种抗生素抗性基因；由于共抗性和交互抗性在抗性基因之间相互作用，畜禽粪便中残留的多重兽用抗生素与抗性基因、细菌菌群之间的关系。通过研究表明，在堆肥结束时，外源添加20mg/kg金霉素的堆体中，有99%的金霉素都被去除，而其它三种抗生素残留物也有效去除。堆肥过程中抗生素抗性基因的变化与细菌菌群的变化成正相关，堆肥的高温期，拟杆菌属和芽孢八叠球菌属是抗生素抗性基因的主要携带者，而在堆肥的腐熟期，梭菌属和假黄色单胞菌属可能是导致抗生素抗性基因传播的主要微生物。由此，得出结论，好氧高温堆肥能够有效削减抗生素抗性基因，提高畜禽粪便堆肥产品的安全性，以更好地进行还田利用。

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5.Chen Z, Li M, Wen Q. Comprehensive evaluation of three sets of advanced wastewater treatment trains for treating secondary effluent: Organic micro-pollutants and bio-toxicity[J]. Chemosphere, 2017, 189:426-434. (IF：4.208)

中文题目：综合评估三套污水深度处理工艺处理二级出水：有机微污染物和生物毒性

中文摘要：有机微污染物（OMPs）的环境赋存对水生生物和人类健康造成潜在威胁。本文对三套常用的污水深度处理工艺（混凝沉淀-过滤、混凝沉淀-曝气生物滤池和臭氧-生物活性炭）在去除15种OMPs和生物毒性方面进行了研究。OMPs和生物毒性在二级出水中具有较高的检出水平（OMPs为0.69-14.71 μg/L，基因毒性为22.64μg4-NQO/L，雌激素活性为1.4 μg E2/L）。在混凝（混凝剂为20mg/L的聚合氯化铝）和过滤工艺，OMPs和生物毒性去除效果不佳。臭氧在OMPs、基因毒性和雌激素活性去除方面较好。在臭氧投加量为1.25 mg O3/mg DOC情况下，OMPs的去除率超过80%，而OMPs在臭氧过程中的去除率和目标物与臭氧的二级反应速率有关。基于皮尔逊相关性分析，光谱学指标去除（UV254和总荧光强度）与基因毒性的去除存在正相关关系，而雌激素活性去除和OMPs去除之间相关性较好。因此二级出水的光谱学指标去除率在指示OMPs和生物毒性去除方面具有很大的应用潜力。

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6.Zhiqiang Chen, Long Huang, Qinxue Wen, Huichao Zhang, Zirui Guo，Effects of sludge retention time, carbon and initial biomass concentrations on selection process: From activated sludge to polyhydroxyalkanoate accumulating cultures，Journal of Environmental Sciences，2017(52)76-84. (IF:2.937)

中文题目：污泥停留时间、进水碳源和初始生物量浓度对富集过程的影响：从活性污泥到产PHA混合菌群

中文摘要：本研究使用以蔗糖废水作为底物在好氧动态补料（Aerobic dynamic feeding，ADF）模式下连续运行的四组SBR来从城市污水厂活性污泥中富集产PHA菌群，四组SBR在污泥停留时间、进水碳源浓度以及接种污泥浓度三个工况条件上设置不同的参数组合。除了SBR的产PHA菌群富集能力，本研究也关注了反应器内混合菌群絮体的物理性状，并且使用末端限制性片段长度多态性分析（T-RFLP）手段研究了ADF模式下所富集混合菌群的结构。对于产PHA菌的富集过程而言，最佳的工艺运行条件为：污泥停留时间5天，进水碳源浓度2.52g COD/L以及初始生物量浓度3.65g/L，在这种工况下，混合菌群的稳定性最佳且具有最优的PHA合成效果（最大胞内PHA含量为61.26%，在营养均衡条件下PHA转化率为0.58g COD PHA/g COD S）。本文分别研究了污泥停留时间、进水碳源和接种生物量浓度对产PHA菌群富集过程的影响。在此基础上，初步提出了分段的富集过程模型并阐述了污泥停留时间对每一阶段的影响。

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第一期：江南大学李激教授团队2017年发表了这些代表性SCI论文（2017-12-22）