编者按：
青年强，则国家强。青年教师是高校教师队伍的重要力量，关系着高校发展的未来，关系着人才培养的未来，关系着教育事业的未来。
环境与资源学院青年教师传承“牢记嘱托、艰苦创业、追求卓越”的湘大精神，瞄准生态环境领域前沿，立志做有理想、敢担当、能吃苦、肯奋斗的新时代好青年，为国家推进能源革命、加快发展方式的绿色转型提供人才与科技支撑，用奋斗在新征程的火热实践中绽放绚丽之花。
聚焦教学科研，促进学院发展。本期“活力环资青春颂”让我们走近张鹏副教授。
张鹏，工学博士，副教授，硕士生导师，重庆市优秀博士学位论文获得者，湖南省普通高校青年骨干教师培养对象。主要从事污水处理与资源化，环境微生物学等方面的教学和科研工作。主持了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、湖南省环保科研课题、湖南省教育厅优秀青年项目等多项课题。在国内外高水平期刊发表论文近50 篇，其中以第一作者/通讯作者在Trends in Biotechnology，Applied and Environmental Microbiology，Water Research等期刊发表论文20 余篇（AEM亮点论文1篇），出版英文专著1章，申请国家发明专利1项，多次获邀在全国性学术会议/论坛上作口头报告。担任Frontiers in Microbiology编委，Environmental Science ＆ Technology Letter，Journal of Hazardous Materials，Environmental Science: Nano等期刊审稿人，省自然科学基金通讯评审人。指导本科生获得省级大学生创新性实验项目、湖南省“互联网+”大学生创新创业大赛二等奖；指导的硕士研究生多次获得国家奖学金，并受邀在全国环境博士生学术会议上作口头报告。
近年来主要围绕废水处理微生物胞外聚合物成分和功能、污染物生物效应和活性污泥生物聚合物回收利用等领域开展了系列研究工作，主要介绍如下。
一
微生物胞外聚合物的新功能解析
微生物产生的胞外聚合物（EPS）在促进微生物聚集形成、污染物的转化以及抵抗有毒有害污染物中发挥重要作用。探讨EPS对微生物聚集的贡献，首次通过蛋白质组学结合生物信息学解析活性污泥胞外蛋白的来源和功能；揭示胞外蛋白固定纳米颗粒的机制；以及微生物通过分泌EPS抵抗纳米材料胁迫的蛋白调控网络（图1）。研究结果为人工控制活性污泥聚集体的形成和稳定提供了理论支持，并为进一步探索EPS在废水处理中的功能奠定了基础(Chemosphere. 2014. 117. 59–65; Bioresour. Technol. 2015. 190. 21–28; Bioresour. Technol., 2018. 250C. 10–16; Crit. Rev. Env. Sci. Tec., 2019. 49. 917–946; J. Environ. Manage. 2019. 233. 24–29; J. Hazard. Mater. 2022. 432. 128709)。
图1 纳米TiO2促使细菌胞外聚合物过量产生并形成生物膜的分子机制
二
基于表面等离子共振技术的微生物微观过程研究新方法
研究活性污泥污水处理微观过程对于加深微生物微环境中化学和生化过程的认识至关重要。采用表面等离子体共振（SPR）原位分析微生物细胞和EPS在不同模拟表面上的粘附机理，原位测定细胞与重金属的结合动力学和亲和力。构建SPR-波导模式研究微生物细胞以及EPS对纳米TiO2表面的动态相互作用，原位监测纳米材料胁迫致生物膜脱离过程（图2）。研究结果揭示微生物的微观粘附机理及对环境胁迫适应性微观过程，对促进微生物的快速挂膜及稳定运行提供参考依据（Water Res. 2014. 57. 31–39; Chem. Engineer. J. 2015. 279. 516–521; TrAC-Trend. Anal. Chem. 2016. 85. 153–165; Colloid. Surface. B. 2017. 154. 357–364; Appl. Environm. Microbiol. 2018. 84. e00047-18; Trends Biotechnol. 2019. 37. 214–226）。
图2 SPR-波导模式的构建及用于监测纳米TiO2诱导的细菌生物膜脱落过程
三
活性污泥中新型高附加值聚合物的发现及聚合物资源化利用新途径
“污以类聚、取资有道”—利用活性污泥微生物将污染物转化为高附加值聚合物并探索其资源化利用技术，有助于回收利用生物资源和降低污水处理厂碳排放。采用宏基因组学和宏转录组学方法发现活性污泥能够合成产量可观的高附加值聚合物—藻青素颗粒多肽，并表征其成分和特性（图3）。由于首次揭示活性污泥具有超量产生藻青素的能力，该成果被Applied and Environmental Microbiology选为亮点论文，并以标题为“Cyanophycin: a Diamond in the Sludge”加以报导。在生物聚合物利用新途径方面，发现EPS负载在纳米颗粒表面的EPS冠极大增强纳米颗粒对重金属的吸附能力。评估活性污泥假单胞菌的藻酸盐合成潜力，并利用该藻酸盐制备多种用于去除重金属的水凝胶材料（图4），取得比商业藻酸盐基水凝胶更优的吸附性能。这些研究成果为促进剩余污泥中生物聚合物的资源化利用和实现“以废制废”提供了应用支撑（J. Hazard. Mater. 2021. 409. 124526; Appl. Environm. Microbiol. 2022. 88(14). e00742-22; Int. J. Biol. Macromol. 2022. 222. 1511–1521; Sep. Purif. Technol. 2022. 301. 122050）。
图3 活性污泥中藻青素的性状及成分
图4 利用活性污泥假单胞菌藻酸盐制备的两种水凝胶
张鹏副教授电子邮箱：pzhang@xtu.edu.cn