北京师范大学环境学院
 
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环境科学研究所

研究所定位

环境科学研究所是环境学院学科建设基地之一,是水环境模拟国家重点实验室的坚强后盾。本所以环境化学、地理学、水动力学、生态学、毒理学、土壤学等为基础,研究污染物(包括有毒有机污染物、内分泌干扰物、重金属、氮磷元素、纳米材料和新型污染物等)在水/土环境系统中的多介质多界面迁移转化规律和生态环境效应。同时将微观与宏观研究相结合、机理研究和数值模拟相结合,模拟污染物在河流、湖泊、水库等流域环境系统中的物理过程、化学过程和生物过程,揭示流域水/土环境条件对污染物迁移转化的影响机制,剖析自然和人为因素作用下流域水/土环境质量的演变规律。阐明各环境介质中污染物的形态和生物有效性,研究水/土环境中典型污染物的去除机理和方法,为流域环境管理与污染治理提供科学依据。

研究方向:

研究成员:

所长:夏星辉

成员:赵 烨、何孟常、林春野、刘新会、孙 可、郭学军、赵郁超、于艳新、李阳

近五年承担重大科研项目:

国家科技支撑计划课题, 城市热环境调控技术集成及示范,2012-2015。

国家973计划课题,气候变化背景下水资源安全评估和适应对策研究,2010-2014;

国家重点研发计划课题,土壤典型重金属风险评估方法研究,2016-2020;

环保公益项目,环境健康风险评价中的儿童土壤摄入率及相关暴露参数研究,2013-2015;

国家杰出青年科学基金,多泥沙河流的水环境过程和效应,2014-2017;

国家自然科学基金重点项目,黄河长江源区河水含氮化合物的来源及水-沙界面过程,2016-2019;

国家优秀青年科学基金项目, 环境地球化学,2016-2018;

科技北京百名领军人才培养工程项目,流域水环境模拟与污染控制,2014-2017;

省部委重大课题,环巢湖生态文明示范区建设-鸡裕河生态清洁小流域建设工程设计,2015-2017。

近五年重大科研成果:

提出了采用三种同位素相结合的方法计算河流氮的来源,弥补了以往方法不能确定大气沉降贡献的缺陷;揭示了河流水沙条件对含氮化合物的氨化、硝化和反硝化作用的影响机制,首次发现由于悬浮泥沙附近存在低氧区,含沙河流上覆好氧水体存在反硝化作用,突破了河流上覆好氧水体不能发生反硝化作用的传统认识;进一步发现硝化和反硝化速率随泥沙含量增加呈幂函数增加、随泥沙粒径增加而减小,揭示了水沙条件对氮转化影响的定量化规律。

利用世界上先进的单分子荧光成像手段,高时空分辨下研究了疏水性有机污染物(HOCs)在水相中分子团簇的粒径分布和准布朗运动,首次原位跟踪了HOCs团簇在水-固界面的吸附,以及被细胞吞噬的细胞生物学过程。不同于以往文献和经典教科书所默认的HOCs以单一的小分子形式被动扩散进入动物细胞,首次发现团簇态苝能以整体的颗粒形式通过胞吞进入动物细胞内。

阐明了非水解有机碳是土壤/沉积物有机质的重要组分并控制着土壤/沉积物对HOCs的非线性吸附;证明了天然有机质的脂肪碳对HOCs吸附量及微孔对非线性吸附的重要性。揭示了生物碳和天然有机质对疏水性有机污染物(HOCs)吸附机制的差异性;发现水热解生物碳具有吸附极性和非极性有机污染物的潜力,为科学预测生物碳还田后对污染物环境行为的影响及其在去除污染物的应用提供了理论指导。

针对水体悬浮颗粒物影响有机污染物水质评价的难题,解析了悬浮颗粒物对水质评价的影响,首次引入被动给料装置开展研究,量化了悬浮颗粒相有毒有机污染物的生物有效性及其对水体污染物总毒性的贡献,解析了悬浮颗粒物含量、粒径和组成对颗粒吸附态污染物生物有效性以及水质评价的影响,建立了反映颗粒吸附态污染物生物有效性的水质评价模型;进一步从流域角度提出了考虑泥沙效应的水资源数量与质量联合评价和管理的方法。

发展了流域尺度水体沉积物元素地球化学基线的研究方法,建立了辽河流域水体沉积物元素地球化学基线。通过雨养泥炭等环境介质档案库的探究,结合现代定年技术和元素示踪技术,反演了我国大气传输重金属污染物铅、汞等大气沉降通量,阐明了人类活动对重金属污染物大气排放的影响。并首次建立了我国儿童土壤摄入率暴露参数,并发布于中国儿童人群暴露参数手册中。

阐明了半导体纳米颗粒与溶解性有机质之间的能量传递和电子转移过程对纳米颗粒光致活性氧自由基及抗菌活性的作用机理。研究了铁氧化合物吸附砷的纳米尺寸效应,用光电子能谱(XPS)、扩展边X-射线精细结构(EXAFS)和近边吸收结构(XANES)探析了α-FeOOH纳米棒吸附去除As(Ⅲ)的纳米效应成因和机理。基于上述研究,开发了水处理工业中廉价且常用氧化剂,彻底克服零价铁钝化,实现水体中砷的快速、高效、稳定去除;并深刻阐述了氧化剂活化零价铁快速高效去除水体砷的还原、吸附和沉淀的分子机理,该原创技术已经实现产业转化。

成果获国家自然科学二等奖、北京市科学技术一等奖(基础研究类)、教育部科技进步一等奖和国土资源科学技术一等奖等多项奖励。

承担课程:

本科生课程:环境地学、环境监测、环境地球化学、环境微生物实验、土壤污染修复技术、环境工程原理、国家精品公开视频课程—同舟共济中的环境地学

研究生课程:环境污染化学、高级水环境化学、环境毒理学、有机污染化学、环境地学原理、研究组学术交流、土壤污染评价与源解析方法


 

 

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