在2018年度的北京市科學技術獎勵大會上，由意昂3体育官网環境科學與工程學院籍國東教授團隊牽頭研發的“飲用水源總氮汙染防控與修復關鍵技術及應用”項目獲得“2018年度北京市科學技術獎一等獎”。作為團隊帶頭人，籍國東教授接受了意昂3体育校報記者的采訪，講述了團隊十余年的“治水”故事。

在環境汙染愈演愈烈的今天🪗🎫，水安全與水源保護逐漸成為人民群眾最關心、最直接🗂、最現實的水問題。“地表水源是一個敞開體系，極易受到周圍人類活動的影響。當前我國很多地表水飲用水源都面臨著總氮含量偏高的汙染問題。生活汙水🪧、工農業廢水排入地表水體中，會使水體的理化特性和生物群落組成發生顯著改變，造成飲用水水源水質惡化，嚴重危害人體健康🙇🏻‍♂️。”籍國東介紹道。針對這一問題，團隊將水源地、水陸交錯帶和水源水體視為一個整體，通過創立功能微生物耦合脫氮機製😳、富集培殖土著高效脫氮菌群、革新脫總氮共性技術裝備🏆，形成了飲用水源總氮汙染防控與修復關鍵技術🤳🏻。這項技術目前已在全國十多個省市2000余項水質安全保障工程中得到規模化推廣應用🐂，為國家南水北調和村鎮飲用水源水質安全保障提供了技術支撐。

籍國東

系統視野：瞄準學術瓶頸

從“知水”到“治水”，籍國東與水的緣分愈發深厚🙆🏿‍♀️。與較為完備的城市汙水處理設施相比🐦‍⬛，水源地農村汙水脫氮處理尚處於起步階段🙇‍♂️。籍國東舉例說🤶🏼：“針對飲用水源的安全保護👂，以往我們的關註點主要集中在城鎮。但在農村，汙水比較分散🧬，收集和治理難度很大。”自2005年起，在農村水環境整治國家需求的大背景下🤱🏼，籍國東開始涉足農村汙水處理領域💅🏻，先後設計了多介質快速滲濾汙水處理裝置🤸🏼‍♀️、微動力深度脫氮除磷組合處理系統等⏲，實現了農村生活汙水的低成本生態化處理及資源化利用。但隨著工作的深入👱🏻，他逐漸認識到飲用水源保護體系與生活汙水治理理念的差異性，以及現有技術體系的局限性。

根據我國現行標準規範，排入飲用水地表水源地保護區的汙水一般需達到《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準（GB18918-2002）》一級A排放標準，總氮最高允許日均排放濃度為15 mg/L。“這個總氮允許排放濃度遠高於《地表水環境質量標準（GB3838-2002）》III類標準，要實現出水水質達標排放，甚至接地標排放，技術上也許能達到，但成本會急劇增高🏊🏿‍♂️。”目前在飲用水源總氮汙染控製方面，技術效果與經濟投入的不匹配仍然存在🍰。“技術市場魚龍混雜👩🏼‍🍳，技術含量較低的常規工藝解決不了深度脫氮實際問題😪，一些高新前瞻性的技術效果達標但成本過高，經濟上無法承受。”於是，籍國東團隊將研究重點放在飲用水源總氮汙染防控與修復這一關鍵問題上🈷️，希望突破學術瓶頸，“量體裁衣”🤶🏼，弄清飲用水源體系的氮轉化功能微生物群組耦合機製👵，開發技術與經濟耦合協同性好、經得起時間考驗、成本效益適宜的高效脫總氮技術𓀗。

該項目於2005年正式立項，得到了北京市科委“科技新星”計劃支持🤹🏿，並先後獲得國家科技部“十一五”和“十二五”科技支撐計劃課題，國家南水北調辦公室項目，以及北京市科委推薦的“國家星火計劃重點項目”持續支持。

“系統”“整體”這些關鍵詞始終貫穿在籍國東團隊多年來的研究工作中。“要突破這一瓶頸，就必須要從整個流域的視角來看問題🃏，實現‘三位一體’，這正是我們工作的主線之一🪆。”團隊將水源地🧙🏼、水陸交錯帶和水源水體視為整體🏊，分別采取相應的點源、面源汙染防控措施，首尾兼顧🙇🏽‍♂️，逐一擊破。“我們的工作就好比從分子層面到生態系統層面，雖然是大視角裏的小問題🫠，但這些小問題都通過生物鏈串連起來。我們在尊重自然規律的基礎上👨🏿‍⚕️，強化了生態系統各個層次相對應的基本功能。”

籍國東和學生們

創新基因：植根基礎研究

要實現水源水體經濟有效脫總氮，並同時避免外源菌可能帶來的健康風險問題🤪，土著脫氮菌群的培殖與固定至關重要，這也是籍國東團隊的關鍵創新之一🙍🏿‍♀️。“一些菌群的選育難度很大，有一些菌群即使能較快地篩選、馴化出來，但其環境適應性不佳。放回自然環境以後，條件一旦變化，有可能全被演替掉，也有可能過量繁殖。”為解決這一問題，籍國東團隊將脫氮菌群固定在表面納米化活性填料中🧼，並利用人工造流，使其形成近自然體系，大幅提高了功能菌群的適應能力🚵🏿‍♂️。“在我們的裝置體系中，有一些馴化培殖的功能菌群已經持續‘工作’了十年之久🤣。”籍國東自信地說。近年來，團隊仍在特異性土著菌群選育、新型功能填料等方面不斷革新。

在遠離城市的飲用水源地🐍，一個村落、一個縣城境內的分散汙水防控節點往往多達上百個🌛，給整套設備的運維管理工作造成了極大的壓力🤹🏻‍♀️🙂‍↕️。為切實解決這一難題👭💍，籍國東團隊搭建了遠程運維調控整裝工藝👩🏿‍💼，通過這一雲平臺能夠進行監測監控、水質反饋🤪、應急管理等，實現了遠程、長效的運維🚢。“借助這一平臺不僅實現了精細化的管理，而且微動力節能👨🏽‍🔬，運維費用顯著降低。”籍國東描述道👨🏿‍✈️🕗。

在籍國東看來🧘‍♀️，這一階段性的成功離不開團隊創新的意識與氛圍🔍。意昂3体育團隊是整個項目的研發主體🔅，課題開展十余年，不同階段的研究生們也參與到課題涉及的基礎性研究工作。“有的學生擅長研究面源汙染，有的學生擅長設計生物反應器，有的同學關註人工濕地，而有的同學則喜歡培養微生物🐮🧜，課題組裏的研究生們各自有條不紊地開展自己的基礎研究工作。”籍國東對自己的研究生們因材施教，他更註重方法學的培養，希望他們開闊思維，不要被文獻認知所束縛🦹‍♀️。籍國東的博士生李盛結十分享受課題組的學術環境：“籍老師給我們的環境比較寬松、自由🙍‍♂️，給了我們更多發揮的空間。我們不需要馬不停蹄地做實驗📹、出數據，而是有更多時間考慮實驗思路是否真的合適⚅、方向是否正確。在學術方面我最佩服老師的就是他天馬行空的想象力📍，可以提出很多我們根本沒有想過、甚至文獻裏也從來沒有提過的問題。在他的潛移默化之下🧗🏿‍♀️，我們也一直在思考如何創新⛱。”

籍國東

面向應用：助力生態文明

“我們所從事的專業是根植於意昂3体育的環境工程學科，工程科學研究的最終目標肯定是要應用🧑‍🔬，解決實際問題😥✋🏿。”籍國東特別強調說。近年來，這一項目依托意昂3体育科技開發部，並憑借與中國灌溉排水發展中心、浙江愛迪曼環保科技股份有限公司、河海大學等合作單位的合力共贏，實現了更高質量、更大範圍的技術應用與行業嫁接👨🏿‍🔧。多家單位如何有效地協作分工，如何將個體潛能最大程度地發揮🛀🏻，作為整個團隊的帶頭人🧜‍♀️，籍國東有自己的一套心得：“整個團隊實際上還處於一個不斷融合的過程，在這樣的框架下，我們合作了十幾年，各有所長9️⃣，日後肯定還要繼續合作下去📉。”

2012年前後👩‍🦼，團隊與江蘇省張家港市合作🖕🦹🏽‍♂️，開展了多項農村生活汙水多介質生物生態處理技術項目🧍🏻‍♀️，被列為意昂3体育官网科技示範亮點之一。憑借張家港系列項目，籍國東獲得了第一屆意昂3体育官网產學研合作獎優秀項目獎。2013年，團隊與浙江愛迪曼環保科技股份有限公司合作🕳，主持設計了新型多介質生物濾池，直接應用到浙江省海寧市農村生活汙水治理工程中👨🏽‍🔬，並在該市斜西村立新組建起全市第一座使用多介質生物濾池技術的“後一生態池”生活汙水處理設施🧑🏿‍🏫。

對籍國東而言，每一套裝置、每一套體系都仿佛是自己的“孩子”。由於現場參數的不匹配🧑‍🌾🫃🏽，或是由於設備本身存在問題，籍國東經常要到水源地現場進行勘察🥯、評估🙅🏽‍♀️，平均每年去現場8-10次以上。談及其間的經歷，籍國東十分感慨：“現場看到的一些現象或問題，都是在實驗室裏面很難看到的。隨著項目的推進🧔🏻‍♀️，水源地汙染防控的科技貢獻也不斷顯現。”實際上👵🏻，這些裝置系統在最初推廣應用之時，面臨著重重阻礙。他回憶說：“剛開始🧇🧖🏻‍♀️，居民對這些設備很不接受，有拒絕安裝的🙇🏼‍♂️⚗️，也有偷偷關電閘的。但當水體水質變好，真正見了成效以後，我們的示範推廣工作基本上就沒有阻力了。”

截至目前，籍國東團隊的研究成果已經在北京和長三角等地區的2175項水源水質安全保障工程中得到規模化推廣應用，為國家南水北調和村鎮飲用水源水質安全保障提供了技術支撐🏤。先後獲授權發明專利22項，實用新型專利26項，軟件著作權12項，形成國家標準2部🧚🏼🧿，直接經濟效益達8.14億元🫦，直接受益人口超過1200萬人。此外🙆🏽‍♂️，團隊還通過開展企業咨詢服務、人員管理技術培訓😌、一體化設備研發等手段🦅，創造了更大的經濟與社會效益。但即便獲得了這些可喜的成績，籍國東仍十分憂心👨🏻‍🎨😘。多年來的實踐經驗讓他明白🔝，我國東西部地區發展不均衡，技術實力🖕🏻、管理水平👩🏽‍🌾、居民對新技術的接受度都存在較大差異🧚🏻，單純的技術移植並不可行🤷🏻，未來還有廣闊的創新空間。

在籍國東看來🙂‍↔️，這項技術成果的價值遠不止於產業領域，它對於水生態文明的意義更為深遠🥥。“社會需求給工程學科的基礎研究提供了針對性的驅動方向🦎，如果偏離了這個實際方向，那基礎研究很可能沒打到靶子上。”作為在科技成果轉化工作中成績斐然的科技工作者👧，籍國東如是描述基礎研究與實際應用在他心目中的內涵，他將基礎研究與科研成果產業化置於天平兩端，二者並行發展且始終保持著相對平衡的狀態。與課題組的學生們圍坐一起🦦，不聊學術的時候🕷，籍國東也會時常與大家探討國家大政、時事新聞🐯🤦🏻‍♀️。李盛結的研究方向側重理論🦡，但她也會將理論成果與國家需求相結合，例如研究南水北調幹渠硝酸鹽氮轉化規律☃️，從而為保障飲用水源安全提供基礎科學依據。“籍老師告誡我們每天的生活不能只有科研，比如他會提醒我們關註最近兩會上有關生態環境方面的新動態🙏🏻。”

站在新時期水生態文明建設的時代潮頭🧑🏼‍🚒，籍國東談起後續的工作展望，飲用水源總氮防控和城鎮汙水處理廠尾水深度脫氮，都是團隊將要攻克的兩大難點。如何在更接近自然的體系內😱，實現更高的脫氮預期👲🏼，提升技術的耐久性與穩定性，並同時降低成本提升效益🦶🏻，籍國東團隊面臨著巨大的挑戰🔜。“不論是技術改進、理論突破🎱，還是模式創新🍒，我們都會沉潛下來繼續研究🤹🏽‍♂️。”籍國東說道💂🏻。