环境微生物研究发展中心
环境微生物研究与发展中心(以下简称中心)由我国著名环境微生物学家简浩然先生创建。30余年来,中心围绕国家及区域环境污染防治与生态文明建设的重大战略需求,立足环境微生物学科国际前沿,通过多角度、多学科交叉融合,已建成以国家和省部级创新领军人才、国家优青为学术带头人的研究团队。现有高级职称10人,享受政府特殊津贴专家4人,是国内唯一一个同时具备环境微生物学基础理论研究、环境污染治理技术创新及工程化应用、生态毒理与风险评估国内外资质,以及国家标准制修定能力的研究团队。先后荣获全国总工会“全国模范职工小家”、“女职工建功立业标兵岗”、广东省“巾帼文明岗”、广东省直机关“共产党员先锋岗”等荣誉称号,是我国生态文明建设和区域生态环境保护的重要科技力量。
中心拥有5个科技创新与服务平台,面积约3000m2,包括:国家发改委建设的“国家广州化学品生态环境安全评价服务中心”、国家认监委建设的“生态毒理与环境安全GLP实验室”、工业和信息化部产业技术基础公共服务平台、中国-丹麦电微生物国际联合研究中心、广东省环境微生物工程技术研究中心、广东省环境保护微生物与区域生态安全重点实验室等多个科技创新与服务平台,全国危险化学品管理标准化技术委员会化学品毒性检测分技术委员会联合秘书处承担单位,具备国际一流水平的软硬件科研条件。
近5年,中心承担国家及省部级科研项目100多项,包括国家重点研发计划“合成生物学专项”、国家自然科学基金重大研究计划重点项目、广东省重点领域研发计划重点项目等国家和省部级重大重点项目;在国内外学术刊物发表科研论文100多篇,包括Nat Comm、ISME J、Water Res等SCI收录的自然指数期刊论文;获授权国内外发明专利40多件;主持起草国家标准6项。自主研发的多项用于废水处理、河道修复、废气净化的技术和产品已实现规模化推广应用。荣获“广东省科学技术奖技术发明奖一等奖(2022年度)”、“广东省科学技术奖科技进步奖一等奖(2018年度)”各1项,在环境保护微生物代谢机制前沿理论探索、生态环境保护共性关键技术创新、生态毒理评估国家标准制修定等方面为国家和区域绿色低碳可持续发展提供了有力的科技支撑。
• 环保微生物资源与生态安全大数据库
• 环境污染物的微生物智能监测与防控
• 受污染环境的微生物精准治理与修复
团队骨干:
研究员:曾国驱、陈杏娟、杨旭楠
正高级工程师:梅承芳
副研究员:黄友达、周少锋
高级工程师:柳燕贞、刘超武、范雪滢
广东省科学院百人计划人才:李旭
助理研究员:黄浩斌、杨山、葛梦、董美君、梁银秀、邢佳、邓通初 、李道波
工程师:梁燕珍、林健辉、邓桂荣、肖亿金、许丽红、刘桃妹、梁秋、陈桂兰、陈燕玲、许玉洁、林木青、李建威
博士后:林立洲、贾伟彬、陈杰玉、蔡述杰
科研助理:李莹莹、甘翠芬、刘丛竹、姚晖、普佳、郑晓丹、安文文、邓文芳
1. Yonggang Yang, Zegao Wang, Cuifen Gan, Lasse Hyldgaard Klausen, Robin Bonne, Guannan Kong, Dizhou Luo, Mathijs Meert, Chunjie Zhu, Guoping Sun, Jun Guo, Yuxin Ma, Jesper Tataru Bjerg, Jean Manca, Meiying Xu*, Lars Peter Nielsen, Mindong Dong*, Long-distance electron transfer in a filamentous Gram-positive bacterium, Nature Communications, 2021, 12: 1709. https://doi.org/10.1038/s41467-021-21709-z
2. Feifei Liu, Zhenyu Wang, Bo Wu, Jesper T. Bjerg, Wenzhe Hu, Xue Guo, Jun Guo, Lars Peter Nielsen, Rongliang Qiu*, Meiying Xu*, Cable bacteria extend the impacts of elevated dissolved oxygen into anoxic sediments, The ISME Journal, 2021, 15:1551–1563. DOI: 10.1038/s41396-020-00869-8
3. Meiying Xu*, Qin Zhang, Chunyu Xia, Yuming Zhong, Guoping Sun, Jun Guo, Tong Yuan, Jizhong Zhou, Zhili He*, Elevated nitrate enriches microbial functional genes for potential bioremediation of complexly contaminated sediments, The ISME Journal, 2014, 8(9):1932-44.
4. Meijun Dong, Lars Peter Nielsen, Shan Yang, Lasse Hyldgaard Klausen, Meiying Xu*, Cable bacteria: widespread filamentous electroactive microorganisms protecting environments, Trends in Microbiology, 2023, https://doi.org/10.1016/j.tim.2023.12.001
5. Tongchu Deng, Zhili He, Meiying Xu*, Meijun Dong, Jun Guo, Guoping Sun, Haobin Huang, Species’ functional traits and interactions drive nitrate-mediated sulfur-oxidizing community structure and functioning, mBio, 2023, 14: e01567-23. DOI: 10.1128/mbio.01567-23
6. Shaofeng Zhou, Wenwen An, Kexin Zhao, Lizhou Lin, Shan Yang, Yifeng Zhang, Meiying Xu*, Protection of electroactive biofilms against hypersaline shock by quorum sensing, Water Research, 2023, 233: 119823.
7. Xunan Yang, Mi Zhong, Jia Pu, Congzhu Liu, Huan Luo, Meiying Xu*, Risk control and assessment of sulfide-rich sediment remediation by controlled-release calcium nitrate, Water Research, 2022, 226: 119230.
8. Meiying Xu*, Zhili He, Qin Zhang, Jin Liu, Jun Guo, Guoping Sun, Jizhong Zhou, Responses of aromatic-degrading microbial communities to elevated nitrate in sediments, Environmental Science & Technology, 2015, 49: 12422−12431.
9. Fei Liu, Meiying Xu*, Xingjuan Chen, Yonggang Yang, Haiji Wang, Guoping Sun, Novel strategy for tracking the microbial degradation of azo dyes with different polarity in living cells, Environmental Science & Technology, 2015, 49: 11356–11362.
10. Yonggang Yang, Yinbo Xiang, Guoping Sun, Wei-Min Wu, Meiying Xu*, Electron acceptor-dependent respiratory and physiological stratifications in biofilms. Environmental Science & Technology, 2015, 49(1):196-202.
作为全国危险化学品管理标准化技术委员会化学品毒性检测分技术委员会联合秘书处承担单位,主要负责欧盟REACH(关于化学品注册、评估、授权与限制的法规)等领域的标准化工作,以推动我国生态毒理国家标准与国际接轨、提升产品的质量、保护环境生态安全和人类健康。
▓ 主持制定的国家标准
• GB/T 27854-2011化学品 土壤微生物 氮转化试验 • GB/T 27851-2011 化学品 陆生植物 生长活力试验
• GB/T 27857-2011 化学品 有机物在消化污泥中的厌氧生物降解性 气体产量测定法
• GB/T 35514-2017 化学品 线蚓繁殖试验
• GB/T 35527-2017 化学品 沉积物中底栖寡毛纲环节动物生物蓄积试验
• GB/T 42879-2023 化学品 新西兰泥蜗(Potamopyrgus antipodarum)繁殖试验
• GB/T 42366-2023 化学品 静水椎实螺繁殖试验
• GB/T 42367-2023 化学品 原生动物活性污泥抑制试验
▆ 参与制定的国家标准
• GB/T 21796-2008 化学品 活性污泥呼吸抑制试验
• GB/T 21830-2008 化学品 溞类急性活动抑制试验
• GB/T 27855-2011 化学品 土壤微生物 碳转化试验
• GB/T 27856-2011 化学品 土壤中好氧厌氧转化试验
• GB/T 27852-2011 化学品 生物降解筛选试验 生化需氧量
• GB/T 27861-2011 化学品 鱼类急性毒性
• GB/T 35515-2017 化学品 鱼类雌激素、雄激素和芳香酶抑制活性试验方法
• GB/T 35517-2017 化学品 鱼类生殖毒性短期试验方法
• GB/T 35518-2017 化学品 土壤中的固有生物降解性试验
• GB/T 35523-2017 化学品 地表水中好氧矿化生物降解模拟试验
• GB/T 34708-2017 化学品风险评估通则
• GB/T 40181-2021 一次性卫生非织造材料的可冲散性试验方法及评价
• GB/T 18455-2022 包装回收标志 • GB/T 21796-2022 化学品 活性污泥呼吸抑制试验
• GB/T 41622-2022 化学品 大黄蜂急性经口毒性试验
1. 广东省科学技术奖技术发明奖一等奖“微生物细胞多元赋能强化毒害有机物治理技术”,2022年
2. 广东省科学技术奖科技进步奖一等奖“水体复合污染的多界面微生物强化治理关键技术及应用”,2018年
3. 广州市科学技术奖一等奖“微生物强化治理毒害性有机污染的关键技术及应用”,2016年
4. 全国农牧渔业丰收奖三等奖(农业技术推广成果奖)“规模化水产养殖环境综合调控新技术及其推广应用”,2016年
5. 广东省科学技术奖科技进步奖二等奖“水产养殖环境的生物脱毒关键技术及其应用”,2014年
6. 国家环保部环境保护科学技术奖三等奖“微生物除臭技术与设备”,2013年
7. 广东专利优秀奖“一种生物除臭方法及其装置”,2011年
8. 国家环保部环境保护科学技术奖一等奖“含氨氮和多环芳烃类毒害性废水的生物处理新技术”,2007年
9. 广东省科学技术奖科技进步奖二等奖“生物强化技术治理高浓度氨氮和多环芳烃类毒害性废水”,2007年
10. 广东专利优秀奖“生物强化技术处理油制气废水的方法”,2007年
11. 广州市科学技术奖一等奖“微生物除臭技术及产品研发”,2005年
12. 广东省科学技术奖科技进步奖三等奖“生物强化技术在油制气废水处理工程中的应用研究”,2002年
▆ 环境微生物多样性与安全性评价
利用多种高通量的培养和免培养技术,对水体、土壤、底泥、活性污泥、空气等不同类型样品中的微生物多样性、功能活性及代谢网络特征进行分析,主要包括:可培养微生物的分离、纯化、鉴定,微生物Alpha多样性分析(微生物群落丰富度指数Chao指数、Ace指数和多样性指数Shannon指数、Simpson指数),微生物核心物种组成分析、Beta多样性分析、进化关系分析和相关性分析,微生物致病性分析检测、抗菌药物敏感性检测、遗传稳定性检测,微生物菌种生态毒理评价、健康毒理评价。
▆ 基于自然解决方案的水生态保护与修复关键技术
近几年,中心针对我国水生态环境保护与修复的迫切需求,构建了珠江三角洲水生态系统微生物组数据库及污染溯源技术体系,研究阐明了受污染水体沉积物中微生物呼吸耦合污染物降解转化机制与水生态调控效应。利用相关的数据库和技术体系,在系统分析目标水生态系统中微生物群落结构与呼吸活性特点、确定主要污染源的基础上,通过污染源头管控,结合微生物代谢网络定向调控,提高降解转化功能微生物的丰度,实现脱氮除磷与毒害有机物降解、重金属原位固化脱毒的高效耦合,强化水生态系统的自我净化能力。该技术基于自然解决方案的理念,有效避免了投加化学药剂、微生物菌剂等工程措施所带来的潜在生态风险,在维持水生态系统长治久清、保护水生态系统健康方面具有广阔的应用前景。
▆ 水产健康养殖微生态调控关键技术
近几年,中心针对我国水产绿色健康养殖及建设海洋牧场的迫切需求,以微生物代谢网络调控理论为指导,系统调查研究了广东省重要淡水及海水养殖系统微生物群落结构及其关键影响因素,构建了水产养殖益生功能微生物菌种资源与信息库,建设了海洋微生物产品生态安全评估技术实验室,形成了水产养殖环境安全性评价技术创新平台。发明了脱氮功能菌耦合功能材料的强化脱氮新技术;建立了水产养殖系统病原微生物高通量检测技术,研发了水产养殖环境污染多界面强化治理技术体系,实现了水产养殖系统中碳氮磷污染物、渔药、抗生素等多种毒害性污染物的高效去除。
▆ 新化学品生态毒理与风险评价
中心是国家认监委批准的符合经济合作与发展组织(OECD)的良好实验室规范原则的实验室,在生态环境部官方备案的、可为化学品环境管理登记及相关化学品环境管理工作提供常规四级生态毒理学测试数据的资质单位。具备化学品“理化性质测试”、“致突变研究”、“水生和陆生生物的环境毒性研究”、“水、土壤和空气中行为学研究”以及“生物富集试验”等方面的测试能力,自2008年至今已完成1000多个化学物质计6000多项测试,涵盖新化学物质、船舶散装运输液体化学品、海洋钻探用化学品和船舶防污底系统用防污活性物质等化工产品。
▆ 材料及制品生物降解性测试与安全性评价
中心是华南地区最早开展材料生物降解性测试的机构、也是华南地区唯一同时获得OK Compost、Seedling、DIN CERTCO、BPI、REAL和ABA认证授权实验室资质,并具有CMA、CNAS资质且通过国家认监委GLP认可的实验室,已建成集检验检测、科技创新与咨询服务于一体的综合性测试服务机构。
★ 可工业/家庭堆肥化评估 材料特性鉴别试验:重金属及危害物质、总有机碳含量、挥发性固体等 生物降解试验:最终需氧生物降解 崩解性能试验 :崩解性能(实验室规模和中试规模) 堆肥化生态毒效应试验:蚯蚓急性毒性、陆生植物生长等 堆肥质量试验:重金属等 成分分析:红外光谱
★ 淡水环境生物降解 生物降解试验:最终需氧生物降解、最终厌氧生物降解
★ 可土壤生物降解 材料特性鉴别试验:重金属及危害物质、总有机碳含量、挥发性固体等 生物降解试验:最终需氧生物降解、最终厌氧生物降解 生态毒效应试验:蚯蚓急性毒性、陆生植物生长等
★ 污泥厌氧消化生物降解 生物降解试验:最终需氧生物降解、最终厌氧生物降解 高固态厌氧消化生物降解 生物降解试验:最终厌氧生物降解
★ 海洋环境生物降解 生物降解试验:最终需氧生物降解、最终厌氧生物降解 ★ 土壤填埋试验
★ 前沿新材料、现代轻纺、生物医药等新型环境友好产品生物降解性能及安全评估试验
▇ 环境监测与健康评价
已具备近3000项生态环境监测与安全性评价方面的检测资质认定,检测内容从常规的理化指标、重金属元素指标、有机元素指标、微生物多样性指标等一应俱全,覆盖了水、土、气等生态环境监测与评价的各个领域。
★ 水质监测与水生态健康评价: 涵盖了《地表水环境质量标准》、《地下水质量标准》 、《城市供水水质标准》、《农田灌溉水质标准》、 《分析实验室用水规格和试验方法》、《城市污水再生利用 景观环境用水水质》、《城镇污水处理厂污染物排放标准》等多方面水质测试; 《工业废水的试验方法 鱼类急性毒性试验》、《水质 急性毒性测定方法 发光细菌法》、《水质 物质对蚤类(大型蚤)急性毒性试验方法》、《水质 急性毒性的测定 斑马鱼卵法》、《水和废水监测分析方法》 藻类生长抑制试验等多种水质生物毒性测试。 水域水生生物资源调查及健康评价,包括叶绿素a、浮游植物、浮游动物、游泳生物、底栖生物的种类组成、数量变化、主要优势种及分布状况,以及水体微生物多样性、功能活性与安全性评价。
★ 空气质量监测与安全性评价: 囊括了《环境空气质量标准》、 《恶臭污染物排放标准》、《室内空气质量标准》、《车内挥发性有机物和醛酮类物质》等多类型废气测试,以及空气微生物多样性、功能活性监测与安全性评价。
★ 土壤质量监测与健康评价: 包含了《土壤环境质量标准》、《建设用地土壤污染风险管控》、《农田土壤环境质量检测技术规范》、《绿化用有机基质》等多种土壤测试指标,以及土壤微生物多样性、功能活性监测与健康状况评价。
★ 污泥检测与功能活性评价: 涉及了《城镇污水处理厂污泥泥质》、《城镇污水处置单独焚烧》、《城镇污水处理厂泥厂内干化减量技术标准》的全项能力,以及活性污泥微生物多样性、功能活性监测与健康状况评价。
★ 水处理药剂检测: 具备了《水处理剂 聚氯化铝》、《水处理剂 阴离子和非离子型聚丙烯酰胺》、《次氯酸钠》、《有机硅消泡剂》、《化学试剂 一水合柠檬酸(柠檬酸)》、《工业用氢氧化钠 氯化钠含量的测定 汞量法》)等多种常规水处理用药剂的测试。
★ 固体废物鉴别: 包括了腐蚀性鉴别(PH、腐蚀速率)、急性毒性鉴别(口服毒性、皮肤接触毒性、吸入毒性)、浸出毒性鉴别(无机元素及化合物、有机农药类、非挥发性有机化合物、挥发性有机化合物)等多种指标测试,鉴别固体废物是否为危废。
▓ 中国-丹麦电微生物国际合作研究中心(S-D IRCEM)
该中心是2022年广东省正式批准建议的国际科技合作基地,由广东省科学院微生物研究所与丹麦国家电微生物学卓越中心(CEM)和丹麦国家交叉学科纳米科学中心(iNANO)联合共建,已于2023年10月28至29日在广州举行了揭牌仪式。
丹麦国家电微生物学卓越中心(CEM)和多学科纳米科学中心(iNANO)是国际电微生物学研究的领军机构。CEM位于奥胡斯大学生物科学部,拥有国际先进的电微生物实验室、设施和仪器,主要研究目标之一是揭示长距离电子传输的分子机制以及电缆细菌这一独特电微生物的生长代谢机制。iNANO是奥胡斯大学于2002年成立的一个跨学科纳米科学中心,以其强大的仪器设备群而闻名,拥有一台具有北欧最大磁铁的核磁共振(NMR)仪,用于研究分子结构以及分子的空间和电子结构。iNANO还配备有先进的透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱仪、质谱仪等可以用于研究纳米材料、生物分子领域的研究。
▓外方主要负责人:
Lars Peter Nielsen现为奥胡斯大学生物学院教授,丹麦电微生物卓越中心(CEM)主任。他是电缆细菌的发现者、国际电微生物学领军科学家,以第一作者于2010年在Nature首次报道了沉积物中由微生物驱动的由下至上的电子流动现象,相关研究入选Discover杂志的2010年全球20大科技发现。2012年再次以通讯作者身份在Nature报道了沉积物中由电缆细菌所介导的长距离电子传递过程。由于他的杰出成就,先后获批欧盟杰出人才项目(ERC Advanced Grant)和丹麦杰出人才项目(Center of Excellence,Danish National Research Foundation)。Nielsen教授已在Nature、Nature Communications、PNAS、The ISME Journal等重要学术期刊发表论文100多篇,所带领的研究团队在电缆细菌的电子传递过程、生态学效应等方面的研究位居世界领先地位。此外,他所领导的电微生物学中心也是全球最大的环境监测用微电极制造商Unisenese的技术支撑团队。
Andreas Schramm现为奥胡斯大学生物学院教授,丹麦电微生物卓越中心(CEM)副主任。他的研究方向为微生物生理及进化学,包括微生物-宿主互作、电缆细菌、水环境氮循环的微生物学机制和沉积物生物地球化学。目前,Andreas Schramm教授重点关注导电电缆细菌的生理学机制及其相互作用,已在Nature、Nature Communications、The ISME Journal、Molecular Ecology等重要学术期刊发表论文152篇。
Mingdong Dong现为丹麦奥胡斯大学多学科纳米科学(iNANO)中心教授,Bio-SPM团队负责人,丹麦电微生物卓越中心(CEM)骨干成员。他基于advanced surface-sensitive scanning probe microscopy(SPM)技术深入探讨结构-功能关系,在材料科学、物理化学和生物物理学等领域拥有丰富研究经验,已在Nature, Nature Nanotechnology, Nature Chemistry, Nature Communications, PNAS, Angewandte Chemie, Nano Letters, JACS, ACS Nano和Advanced Materials等国际顶级期刊发表论文300多篇,被引用超过19000次。
▓ 专业方向:微生物学、生物工程、合成生物学、环境科学与工程、人工智能(AI)、生物电化学
▓ 联合招生单位:中国科学院广州地球化学研究所、华南理工大学、兰州大学、中南大学、深圳大学、华南农业大学、江西农业大学、西安建筑科技大学、广东工业大学、桂林理工大学、黑龙江大学、长江大学、五邑大学
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