方向一：环境难降解污染物的生物修复

研究背景

难降解污染物（如多环芳烃、苯系物、微塑料、氯代有机物等）具有持久性、毒性和生物累积性，传统物理化学处理成本高且易产生二次污染。生物修复利用微生物的代谢能力实现污染物降解或转化，是绿色可持续的环境治理策略。

核心研究内容

1. 功能微生物资源开发

   • 筛选高效降解菌株，解析其降解途径；

   • 构建人工合成微生物群落，优化菌群协同降解效率。

2. 降解机制与调控

   • 基因水平：通过宏基因组/转录组挖掘降解功能基因；

   • 代谢水平：研究共代谢机制、电子传递链；

   • 环境调控：优化pH、温度、电子受体等条件。

3. 技术应用与强化

   • 开发生物刺激与生物强化联用技术；

   • 结合固定化微生物提升现场修复稳定性。

方向二：微生物胞外聚合物（EPS）的性质分析及应用研究

研究背景

EPS是微生物分泌的高分子混合物（多糖、蛋白质、腐殖酸等），具有独特的理化性质（吸附性、絮凝性、导电性等），在环境治理、材料科学和生物医学中应用潜力巨大。

核心研究内容

1. EPS结构与功能解析

   • 组分分离：分级提取纯化胞外聚合物；

   • 结构表征：采用FTIR、XPS、AFM等技术解析分子构效关系；

   • 功能研究：重金属吸附位点、与纳米粒子结合应用潜力。

2. EPS的环境行为调控

   • 胁迫诱导：研究污染物胁迫下EPS分泌的动态变化；

   • 基因工程：改造菌株定向调控EPS产量。

3. 应用场景开发

   • 环境修复：EPS基生物炭吸附重金属、EPS-纳米复合材料降解有机污染物；

   • 资源化利用：EPS作为生物絮凝剂替代化学药剂或转化为生物塑料；

   • 医学与能源：EPS用于伤口敷料、制备复合生物膜。