旱区水工程生态环境全国重点实验室

近日，旱区水工程生态环境全国重点实验室成员在绿色低碳材料、资源循环利用领域取得新进展，相关成果相继发表于国际高水平期刊《Nature Communications》和《Nature Sustainability》，体现了实验室在基础研究与国家战略需求紧密结合方面的持续积累与创新能力。

一、提出羟基化学调控策略，助力高性能生态功能材料发展

燕映霖副教授团队联合湖南大学汪朝晖教授团队、武汉大学陈朝吉教授团队，在《NatureCommunications》上发表题为“Hydroxyl chemistry regulation of cellulose biopolymers for aqueous zinc battery binders”（羟基化学调控纤维素生物聚合物用于水系锌电池粘结剂）的研究论文。该研究由燕映霖副教授、汪朝晖教授和陈朝吉教授共同担任通讯作者，实验室博士研究生许荣富与湖南大学硕士研究生陈宁昕为共同第一作者，旱区水工程生态环境全国重点实验室、西安理工大学生态环境与化工学院为第一完成单位。

研究团队围绕天然生物质资源的功能化利用，提出了一种羟基化学调控策略，在分子层面对纤维素结构进行定向改造，使其由传统惰性粘结剂转变为兼具高亲和性、良好界面相容性和多碘化物锚定能力的水系锌电池粘结剂。基于该策略制备的ONF粘结剂，在20Ag⁻¹的电流密度下可实现150.9mAhg⁻¹的可逆容量；软包电池在0.2Ag⁻¹条件下循环3000小时后容量保持率达到98.07%。该研究从分子结构调控出发，构建了富含羟基的氢键网络和稳定的纤维骨架，有效提升了电极界面稳定性并促进氧化还原反应动力学，为水系锌电池提供了一种可行的粘结材料方案。同时，该工作以可再生纤维素替代传统石化基材料，在降低环境负荷的同时，实现了生物质资源的高值化利用。相关研究与旱区水工程生态环境全国重点实验室在生态功能材料开发、生物质资源利用和绿色低碳技术方向的布局相契合，体现了通过材料分子工程服务绿色能源与生态环境协同发展的研究思路。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-74692-8

作者简介：燕映霖，西安理工大学生态环境与化工学院院长助理、应用化学系副主任。主要从事生物质基材料的分子结构调控及其在电化学储能器件中的应用与性能优化机制研究。主持国家级项目1项、省部级项目3项，在Nature Communications等期刊发表论文80余篇，授权发明专利8件，获陕西省高等学校优秀成果奖2项。

二、发现甲烷氧化型聚磷菌，开辟低碳磷回收新路径

实验室王东琦教授团队联合中国科学院城市环境研究所崔丽研究员团队及康奈尔大学AprilZ.Gu教授团队，在《NatureSustainability》上发表题为“Methanotroph-drivenphosphorus recovery for sustainable wastewatermanagement”（甲烷氧化菌驱动的磷资源回收与可持续污水处理）的研究论文，王东琦教授为作者之一。

针对可持续污水处理领域中低碳运行与磷资源回收两方面的关键问题，研究团队结合无标记拉曼激活单细胞分选技术与表型靶向宏基因组学方法，发现了一种新型甲烷氧化型聚磷菌——CandidatusMethylobacter multiphosphori。比较基因组学与计算进化分析表明，该菌兼具甲烷氧化与聚磷酸盐积累的双重功能，提示其在多种环境介质中的碳、磷循环过程中可能发挥重要作用。通过厌氧—好氧交替条件下的畜禽养殖废水批次试验和动力学模型分析，研究进一步证实了甲烷氧化过程可驱动Ca. M. multiphosphori的聚磷酸盐积累，从而在减少外加碳源需求的同时降低磷回收过程的碳足迹。该研究为低碳条件下实现污染控制与资源回收的协同优化提供了新的认识，也为可持续污水管理与循环利用提供了可行的技术路径。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41893-026-01807-w

作者简介：王东琦，西安理工大学生态环境与化工学院市政与环境工程系主任、旱区水工程生态环境全国重点实验室主任助理。主要从事污水生物处理与资源化、环境污染治理与修复等科研工作。主持国家级项目3项、省部级项目7项，在Nature Sustainability、Water Research、Environmental Science & Technology等期刊发表论文90余篇，出版教材专著9部，获美国水环境研究基金会拉尔夫·富尔曼奖1项、陕西省科学技术奖二等奖2项。

团队简介：西安理工大学旱区水工程生态环境全国重点实验室流域环境演变与保护研究团队，主要从事非点源污染控制与水资源保护、城市雨洪管理、污(废)水低碳处理与资源化、土壤污染修复与固废资源化、生态水文与河湖健康等研究，是国内最早从事非点源污染控制及海绵城市研究的团队之一，也是陕西省重点科技创新团队。团队以李家科教授、李怀恩教授为带头人，现有教授5人、副教授6人、讲师8人，博/硕士生(含留学生)60余人。研究成果为西咸新区获批联合国教科文组织全球生态水文示范点和国家级海绵试点城市及其建设、黄河流域水环境综合治理、汉江流域水资源保护等提供了重要技术支撑和参考。