1 地下水源地硝酸盐富集及其防控机理研究
在工农业生产过程，大量氮肥以硝态的形式，通过降水作用以及在土壤中逐级淋滤过程，最终汇入地下水中。在山东半岛地区，地下水中的硝酸盐含量已经达到三级水平，以地下水为饮用水源的集中式供水系统中，硝酸盐污染已经造成一系列的生态学、生物学问题；地下水饮用水源地硝酸盐富集及其防控机理研究，已经成为国际地球科学领域亟待解决的重大前沿性课题。
地下水中硝酸盐污染的来源及污染程度
研究发现，缓释和稳定性肥料可以使土壤中保持较高的矿质氮累积量，为作物的生长提供足够的养分；相同氮肥投入量条件下，缓释和稳定性肥料均能明显减少硝态氮淋失量。相同灌水量条件下，喷灌较管灌处理可显著减少硝态氮的淋失风险。本研究通过水肥调控原位试验，降低了农业中氮肥施用，极大的提高了氮素利用效率。
在农田施肥、灌溉条件下，建立了农田土壤中水流和氮素的耦合模型，通过模型计算整个大沽河地下水水源地区域硝酸盐的淋失，其中，蔬菜种植产生的硝酸盐淋失量占57.1%、73.8%、23.2%和51.0%，说明设施蔬菜种植是该区地下水硝酸盐污染最重要的来源。
为了控制硝态氮向下迁移而造成对地下水的污染，本研究创造性地提出具有明显脱氮优势的反应层构型：上层为砂土和2 cm的弱透水层，脱氮层为10%的预处理木屑与90%的壤土。该反应层在不影响地下水补给的情况下可削减90%的硝酸盐淋失量，且反硝化的最终产物以氮气为主，避免引入N2O二次污染。
在不同构型反应层条件下的NO3-N垂向分布
（Hu et al., Bioresource Technology, 2017, 244: 313-319.）
2 废物处理技术及资源化
通过对市政污水厂剩余污泥等固体废物进行水解、酸化及发酵等预处理，产物能够作为反硝化碳源，促进反硝化脱氮效能，同时减少了污泥产量。研究发现在进行反硝化过程中，以不同预处理产物为底物时，水力停留时间（HRT）是重要参数，当以水解液为底物时，最佳HRT为12小时，反硝化效率为91%，而以酸化液为底物时，最佳HRT为8小时，反硝化效率达到98%。
剩余污泥预处理产物对反硝化的影响
（Guo et al., Bioresource Technology, 2017, 224: 147-156）
研究还发现，采用水解-发酵两阶段预处理技术对剩余污泥进行处理后，可以产生大量的挥发性有机酸（VFAs），其可以作为微生物燃料电池（MFC）的良好底物，同时对MFC的产电效能及产电微生物的富集具有很好的促进作用。
剩余污泥预处理后产生的VFA促进了MFC产电过程
（Zhang et al., Environmental Technology, DOI: 10.1080/09593330.2017.1422548）
3 污染控制微生物学研究
本年度发表的SCI论文中有30余篇涉及微生物内容，微生物以及微生物分子生态学已经成为揭示污染控制规律、提高污染物去除效率、认识污染物去除过程的重要工具和手段，在机制分析中发挥着重要作用。
高孟春教授团队、彭昌盛副教授团队在深入分析探讨二氧化钛、金属银、氧化铜、二氧化硅等纳米颗粒物对环境生物处理系统影响过程中，发现低剂量的纳米材料就会对微生物系统的群落结构、酶系统等表现出显著的影响，微生物一般表现为强烈的负反馈效应，应该引起广泛重视。如在探讨不同浓度的二氧化硅纳米颗粒对微生物群落的影响时，发现5-30 mg/L的颗粒材料对反应器的COD去除效率有一定的影响，而对磷的去除影响非常显著，5 mg/L的纳米颗粒材料就会降低硝酸盐的还原速率。
不同浓度的二氧化硅纳米颗粒对微生物群落的影响
（Li et al., Bioresource Technology, 2017, 245: 673-680）
侧流除磷技术与改良A2O工艺相结合，可以富集反硝化聚磷菌（DNPAOs），提高聚磷菌（PAOs）释磷能力。A2O工艺安装侧流后，总氮去除率由侧流前的51.1%升高到侧流后的61.1%，总磷去除率由35.5%升高到92.7%，微生物群落分析发现，侧流改变了反应器细菌群落结构及微生物种类组成相对丰度发现。侧流除磷后，反硝化除磷微生物Thauera spp.和Dechloromonas spp.丰度值分别提高至9.0%和8.5%。
侧流除磷技术与改良A2O工艺相结合对氮磷去除的影响
（Zhao et al., Environmental Engineering Science, 2017, 34(8): 599-606）