课题组主要科研工作集中在环境厌氧微生物（Environmental Anaerobic Microorganisms）资源开发与卤代有机物循环（Halocycle）和污染修复两方面，通过结合微生物培养、多组学分析、分子生物技术开发应用及新型反应器设计运行的交叉研究，从分子、细胞、群落到工艺系统4个不同层面对复杂环境微生物系统（如污染修复场地、水处理生物反应器、污泥消化器及湿地生态系统）进行深入剖析，并以此对环境厌氧微生物及其有机污染控制研究进行知识创新和方法/技术开发。

    1.卤代有机物污染原位修复（in situ Remediation of Organohalides）

     卤代有机污染物是分子结构中含有卤族元素的一类有机污染物，也是国家近几年颁布的新污染清单中主要目标污染物。这类有机物具有良好热力学与化学稳定性，作为绝缘材料、阻燃剂、溶剂及杀菌剂等产品被大量生产并应用到工、农业中。然而这类化合物进入环境时具有持久性、长距离迁移性、生物积累性以及潜在毒性等特性，在土壤、地下水及湿地底泥等厌、缺氧环境中形成大量累积和通过食物链在人体中富集，对环境及人类健康构成严重威胁，也因此被列为持久性有机污染物（POPs）或新型污染物，包括典型的多氯联苯（PCBs）及卤代烃等。课题组在卤代有机物微生物还原脱卤及污染修复应用领域的研究工作主要分为两方面：

 （I）厌氧微生物脱卤机理研究：课题组负责人前期所获得的多氯联苯（PCBs）脱氯菌株及其功能基因信息是该研究领域突破性研究成果（Wang et al., PNAS, 2014;  Bedard, PNAS, 2014）。课题组结合厌氧培养、组学分析、新材料3D打印等技术与方法，重点研究脱卤微生物组的脱卤呼吸电子传递链及脱卤呼吸菌群种间互作机制。在此基础上，目前我们已形成严格脱卤菌富集分离、脱卤菌剂快速研发、关键功能基因鉴定、脱卤菌群及场地微环境调控技术平台。

（II）卤代有机物污染修复应用研究：课题组通过对全国范围城市污染水体、垃圾填埋场、盐湖与海洋等不同生境脱卤呼吸菌的大量筛选，构建能够涵盖典型卤代有机物的脱卤菌库；开发基于生物质提取技术的经济、高效缓释助剂材料；结合种群互作关系调控和场地微生境调控技术，研究卤代有机物污染场地生物修复3个关键难点问题（脱卤菌剂缺、助剂不匹配及场地条件控制难）的解决方案，开发土壤与地下水卤代有机物污染修复所需的菌剂放大、场地中试、工程实施到运维等过程的一整套修复应用技术。目前，课题组在2020-2022年间于苏州完成了10吨规模的氯乙烯脱卤菌剂逐级放大生产，并实现了从小试、中试到2000方示范规模的氯乙烯污染修复应用，是国内首个基于脱卤呼吸菌的卤代有机物生物修复工程应用案例（Wu et al., ES&T, 2023）。相比当前主流热脱附修复工艺，成本是其25%，修复周期为4个月，并且每方土壤/地下水减排400kg二氧化碳。

    2.厌氧消化及消化微生物组（Anaerobic Digestion & Digestion Microbiome）

    厌氧消化微生物组在环境工程系统中难降解有机物转化及动物肠道中食物消化等过程发挥着关键作用，但其与好/厌氧呼吸微生物组在菌群组成、互作关系等方面都存在着根本区别。课题组在厌氧消化及消化微生物组研究领域主要开展以下两方面工作：

 （I）污泥等有机质厌氧消化与资源化研究：通过固体有机质高效液化菌剂与技术/工艺/装置开发，实现“微生物-底物”传质效率数量级上的提升，并避免出料裹挟生长周期长的产甲烷种群，实现产甲烷古菌丰度从AD系统<5%到新工艺系统>20%的丰度提高，从而实现厌氧消化产甲烷系统容积负荷及工作容积10倍以上的提升；目前已经基于该核心技术开发了SPREAD及ALAD高效厌氧消化工艺并完成了装备与工程应用验证。

（II）类肠道消化系统X-Gutor：肠道消化系统是关系人类及其它动物健康的核心部分之一，也是卤代有机物等人造化学品对生物健康影响的主要途径之一。但由于肠道微生物组种群组成与互作关系的复杂性，目前已开发的模拟肠道系统不能有效体外复现肠道微生物组。课题组以高度复现肠道微生物组（>90%微生物组复现度）为首要研究目标，在此基础上开展卤代有机物等人造化学品的肠道健康影响研究。目前，课题组已成功开发人与动物肠道类消化系统（HanGutor及PiGutor），实现了人与动物肠道消化微生物组的高度复现（复现度达到95%）。

    3.C-N-S-X（卤素）微生物循环（C-N-S-X cycling）

     课题组在该领域主要专注于城市污染水体、修复场地及海洋沉积物环境中微生物主导的C-N-S-X元素循环及机理的认识研究，具体研究工作包括：（1）城市水环境与海洋环境中卤代有机物微生物产-消循环（Halocycle）机制；（2）城市污染水体、污染场地及海洋环境微生物介导的RX-C-S-N多元素循环耦合机制。目前，课题组已发现硫酸盐异化还原产零价态硫的新途径，该途径是无机硫循环领域近50年来发现的唯一新途径（Wang et al., PNAS, 2023），并证实该途径通过产多硫化物介导非生物脱卤的方式与生物还原脱卤过程协同，实现RX-C-S元素流耦合与卤代有机物污染场地的高效修复（Liu et al., ES&T, 2023）

主持科研项目（Funding Support）

• 国家自然科学基金国际（地区）合作项目（42161160306，2022-2024）
• 国家自然科学基金优秀青年项目（41922049，2020-2022）
• 国家自然科学基金面上项目（41877111，2019-2022）
• 国家自然科学基金面上项目（41671310，2017-2020）
• 国家自然科学基金面上项目（42177001，2022-2025；鲁祺鸿主持）
• 国家自然科学基金青年基金项目（42107129，2022-2023；梁志伟主持）
• 国家自然科学基金青年基金项目（41701348，2018-2020；鲁祺鸿主持）
• 国家重点研发项目课题（2024YFC3713303，2025-2028）
• 国家重点研发项目子课题（2024YFC3713305，2025-2028；鲁祺鸿主持）
• 国家重点研发项目子课题（2021YFC1910400，2022-2024）
• 中国博士后科学基金面上项目（41310011，2022-2024；梁志伟主持）
• 中国博士后科学基金面上项目（2017M622870，2017-2019；鲁祺鸿主持）
• 广东省-温氏集团联合基金重大基础研究培育项目（2018B030314012，2018-2022）
• 南方海洋科学与工程广东省实验室青年人才支持项目（SML2021SP317, 2021-2024）
• 广东省农业厅项目（42090031，2023-2025 ；鲁祺鸿主持）
• 广东省科技创新特别资助项目（2018A03010247，2019-2020，于玲主持）
• 广州市科技计划科技菁英“领航”项目（SL2024A04J02114，2025-2027）
• 广州市科技计划项目（201804010141，2018-2020）
• 91吃瓜 高校青年教师重点项目（31620635，2020-2021）
• 91吃瓜 高校青年教师培育项目（20lgpy96，2020-2021，鲁祺鸿主持）
• 91吃瓜 “百人计划”急需人才杰出青年类基金（18821102，2016-2018）
• 有机地球化学国家重点实验室开放基金（SKLOG202005，2020-2022，鲁祺鸿主持）
• 微生物代谢国家重点实验室开放基金（MMLKF24-06，2024-2026）
• 横向项目-华润雪花啤酒（中国）有限公司（XHCGXY202411280043，2025）
• 横向项目-中节能大地环境修复有限公司（HT-99982024，2025）