实验室将设置三个研究方向：（1）污染暴露与化学结构多样性风险、（2）环境与敏感人群健康效应及风险评估、（3）污染物的综合治理及资源化。实验室旨在针对制约环境与人群健康研究发展的关键科学和技术问题，产生突破性的科技成果，推进、引领环境与人群健康领域的基础科学研究，并进一步为制定环境与人群健康相关政策提供科学依据和决策参考。围绕环境与人群健康研究这一主题，进行实验室实验、数值模拟和理论分析，每个研究方向近期的研究工作将着重以下的课题和内容。

污染暴露与化学结构多样性风险方向将聚焦三个污染暴露研究中的重要问题：

环境中新兴污染物的外暴露特征、来源和归趋

我们将在全省及全国范围联合省内高校进行针对水、土、气等重要环境介质中污染物浓度水平的大规模采样，对环境中的新兴污染物，特别是挥发性有机物、内分泌干扰物等广受关注的污染物水平进行持续的监测，掌握大尺度、大范围、高可靠性的环境污染物赋存水平、分布特征相关信息。同时，针对省内相关重点点位，设立时间尺度上的持续监测，对关注的目标污染物赋存水平、分布特征的时间、季节、温度变化趋势进行观察和分析。进一步利用本实验室较完善分析测试条件，对各污染物的化学结构多样性特征进行详细研究，包括同系物、异构体及对映体层面的结构多样性，试图探究使用结构多样性特征图谱（指纹图谱技术）结合人工智能技术，作为判定污染物暴露来源和归趋的手段。针对环境中污染物来源和归趋中的难点，我们拟利用AI结合的指纹图谱、同位素分馏质谱技术等手段对全国范围内采取的水、土、气监测点位样品中污染物的来源及归趋进行研究。其中包括使用本实验室分析平台所拥有的全二维气相色谱-飞行时间质谱联用、超高效液相色谱-飞行时间质谱联用系统对样品中污染物的代谢物进行定性、半定量及定量分析；利用全二维气相色谱-质谱、超高效液相色谱-三重四级杆质谱绘制目标污染物及代谢产物的高精度指纹图谱；利用同位素分馏质谱对污染物的环境行为和归趋进行分析；利用激光红外成像系统对环境中的微塑料进行全自动高效的定性、定量分析，并对微塑料污染的来源进行溯源等。

污染物内暴露和靶位暴露水平及化学结构多样性特征

针对污染物的内暴露、靶位暴露水平，即引发健康危害的启动位置浓度水平现阶段的研究对于化学结构多样性特征这一尚存在的知识空白，我们将使用本实验室分析平台所拥有的全二维气相色谱-飞行时间质谱联用、超高效液相色谱-飞行时间质谱联用系统对样品中污染物在同系物、同分异构体和对映异构体等三个化学多样性层面上进行定性、半定量及定量分析；利用全二维气相色谱-质谱、超高效液相色谱-三重四级杆质谱绘制目标污染物人体内暴露、靶位暴露的高精度指纹图谱。同时拟选用体外细胞模型、活体动物模型等研究手段，对新化学品等即将释放入环境中去的物质进行生态风险和健康毒理风险的评价，为新化学品的科学合理精细化管控提供数据支持。

环境污染物暴露的负面健康效应

针对环境中部分污染物暴露的健康效应暂不明确的问题，我们拟选用体外细胞模型、活体动物模型等研究手段，对新兴的持久性有机污染物、塑化剂替代物、替代阻燃剂等环境中普遍存在、污染水平较高的暴露于人体的污染物质的内分泌干扰效应、三致效应等负面健康效应进行研究。具体包括近污染物浓度长期暴露的糖皮质干扰效应、盐皮质干扰效应、性激素效应等。

环境与敏感人群健康效应及风险评估方向将聚焦三个环境健康中的重要问题：

污染暴露与人群慢性疾病之间的关系

聚焦人群暴露与健康危害这一核心问题，构建人群暴露评价及多中心、多健康效应的时空分析关键技术，选择重点区域探究新兴污染物对我省居民呼吸系统、生殖和内分泌系统等疾病的慢性健康效应，探究环境污染物在人群中的内外暴露情况与人群健康状态的关系；依据不同地区的人群慢性健康效应暴露-反应关系，开展基于时空统计的可视化分析，阐明暴露-反应关系的时空分布特征，分析疾病发病率、死亡率同环境污染物之间的相关性，探讨暴露、早期健康损伤及慢性疾病、癌症或死亡之间内在联系和风险，探索建立切实可行的防控措施。

环境暴露与敏感人群健康风险评估

立足全生命周期理念，应用基因组学、表观遗传组学、转录组学、蛋白组学、代谢组学、暴露组学及表型组学，以及健康危险因素评价等技术手段，绘制新兴污染物的分子毒理图谱和人群分布，精准识别和评估环境污染的健康风险，探究环境暴露的早期生物效应和影响敏感人群健康的关键作用环节，阐释新兴污染物暴露的表观遗传谱系与分子网络，开展新兴污染物健康危害的分子靶标、信号扰动和效应标志物发现原创研究。

基于大数据和人工智能的环境因素与健康关系的模型构建与模拟

建立基于人工智能（AI）和环境流行病学的人群暴露-健康风险大样本数据库，收集、处理、分析与人群健康相关的环境污染数据，根据风险源分布、环境介质中主要有毒有害污染物水平、人群主要暴露途径及暴露人群分布特点，建立新兴污染物相关人群慢性健康风险评估、预测与数据技术综合集成技术平台，研发用于整体多维度评估新兴污染物健康效应评估指标体系、技术标准和预测模型，构建我省新兴污染物相关智能监测、预防控制、应急处置等技术平台。

污染物的综合治理及资源化方向将围绕环境生物技术治理受新兴污染物和VOCs污染的大气、水体和土壤开展研究，紧密结合国家及地方经济社会发展需求，利用生物技术实现污染物的有效治理转化及资源化回收，聚焦3个重要问题。

新兴污染物的高效生物治理技术

开展新兴污染物生物净化和转化技术研究，研发高效降解菌剂、生物填料、反应器等关键材料和设备：①选育高效降解菌株、研发新兴污染物协同降解复合功能菌剂，针对传统生物净化技术存在的生物降解速率低、处理时间长、设备体积大等问题，从高效生物菌剂构建入手，选育诱变菌、基因工程菌等高效降解菌株，建立新兴污染物菌种库；研究高通量筛选策略与高密度培养方法，研发一批高效降解菌株和新兴污染物协同降解复合功能菌剂。②研发新型竹炭纤维基生物填料等综合性能优良的生物载体，通过接枝改性技术研究竹炭纤维基生物材料表面电子空穴分布的变化规律，探究影响新型竹炭纤维基生物填料上气液传质过程和新兴污染物降解速率的关键抑制因子；力图通过生物填料表面电子结构的调控，实现有机养分和微生物的固相负载及其种间传质，以增强填料生物相容性和传质性，降低床层压降。

新兴污染物的原位生物修复

研究新兴污染物在水、土、生物介质中的吸附、氧化还原、溶解沉淀、化学形态等特征，表征其在不同环境子系统间的迁移转化过程，阐明新兴污染物的生物有效性、转化效应及行为归宿。①筛选高效修复微生物，研究微生物在分解新兴污染物及调控污染物形态和可迁移性的机理。研究不同生物刺激条件下修复微生物在富含新兴污染物环境中的适生性，分析水分、无机、有机养分等生物刺激手段对微生物生长的动力学和优势种群生物膜形成的影响，以及不同生物刺激条件对微生物代谢速率和降解新兴污染物的影响，优化微生物刺激方案。②建立基于多种模式生物的代谢筛选和甄别体系，在传统生物学实验手段的基础上，应用目前主流的分子生物学手段（如RT-PCR、双向电泳，酶联免疫检测等）并结合组学概念（包括蛋白组学、基因组学、代谢组学等），在基因、蛋白、亚细胞、细胞、组织、器官和个体等多个生物学层面揭示新兴污染物及其净化与转化相关化合物的代谢途径以及作用机理，探索新的生物标志物。③全面评价新兴污染物生物净化过程，对目标化合物、降解产物等重要中间化合物的转化机制进行研究，保障全过程生物安全性，确保净化安全。有效指导新兴污染物生物处理的工艺选择，通过产物的生物安全性评价并结合QSAR手段，评估净化工艺各阶段的环境安全性，并进一步优化净化工艺，达到高效、安全、经济的目标。

新兴污染物和VOCs的生物资源化利用

将新兴污染物生物净化过程中的转化步骤和路径进行定向人为调控，最大程度避免终产物CO₂的产生，诱导经济价值高的中间产物的生成，实现有效的减排增汇。①生物转化设备及工艺协同调控研究，从新兴污染物生物转化性改善和传质强化入手，研发新兴污染物污染负荷和生物量均匀分布、气液传质强化的新型生物转鼓、等离子体-生物转鼓、电化学-生物转鼓等新型生物反应器；开发等离子体、催化、紫外、臭氧、电化学等生物转化的辅助强化技术及其资源化处理新工艺，探讨物理、化学、生物工艺资源化协同和耦合机制，拓宽生物资源化技术的应用范围，提高资源化效率。②建立可协同转化新兴污染物的生物资源化技术的示范装置，研究各单元技术的组合方式及调控条件，掌握组合资源化技术的应用条件和范围，解析目标污染源，在确定待处理新兴污染物组分及排放规律的基础上，以中试或小试试验结果为参考，建设新兴污染物生物资源化技术示范装置。以生物净化过程调控、提高污染物资源化效率为核心，重点研究和开发高效生物转化技术、新兴污染物生物资源化的适用技术。③建立相应的分子生物学、生物信息学等基因调控手段，结合生物储碳、生物碳泵、改性填料、生物驯化等理论和技术，为提高生物资源化效率提供研究和开发平台。建立生物动态变化、物质流和能量流转化的动态关联模型，在生物菌种驯化、菌种筛选、复合菌剂等传统处理方法的基础上，以更为精确的微观信息来调控和优化新型污染物资源化的过程，为燃煤、印染、钢铁、医药等排放新兴污染物的生物转化提供技术支持。④提高等离子体-生物转鼓深度资源化工艺的效能，通过调控反馈人工神经网络、优化放电参数、改变运行方式，以提高等离子体的预处理效率，特别是低温条件下处理效果的保证。分析生物资源化效率和泄漏情况，及物理化学过程对资源化产物富集、收集的影响，为新兴污染物的生物资源化工程提供技术支撑。