饮用水源水质改善是饮用水安全保障的前提与基础。我国经济社会高速发展导致大量耗氧有机物、氮磷等生源要素、人工化学品排入水环境，成为危及饮用水源地安全的重要因素。我国许多饮用水源都表现出明显的复合污染特征，藻、嗅味物质、藻毒素等次生污染物季节性急剧升高，对水源水质在线监测预警、水源地修复与水质改善提出重要挑战。近5年，本团队重点针对微污染水源嗅味产生与调控原理、复合污染水源湿地净化原理、水源水质智能化在线预警系统等开展研究，取得如下创新性成果：
（1）微污染水源水嗅味产生机制、调控原理与技术应用
我国70%以上地表水源存在季节性或常年持续性嗅味问题，嗅味问题是我国居民饮用水投诉的最主要因素。嗅味直接影响饮用水感官特征，是世界各国饮用水标准的基本指标之一。如何鉴定导致嗅味的主要化学成分、建立与闻测同步的嗅味物质识别方法，一直是国际上尚未解决的重要难题。本团队将嗅味层次分析法应用于饮用水嗅味感官评价中，创建了以气相色谱分析与嗅味闻测同步为核心的饮用水嗅味物质识别技术；将感官嗅味峰和物质峰进行关联研究，发现我国近1/3地表水源存在与硫醚相关的腥臭味，解开了困扰上海市数十年之久的饮用水嗅味成因之谜。针对湖库型水源中频发的土霉味控制难题，以丝状产嗅藻生态位的研究为切入点，提出了以调节水下光强为主要手段的产嗅藻原位控制原理，突破了嗅味控制局限于水厂的传统思路。饮用水嗅味识别与控制等成果被采纳用于上海青草沙水库、上海金泽水库、珠海山地水库群等饮用水源地嗅味物质识别或优化运行；主持编制住建部《城镇供水水质标准检验方法》中“臭”、“致嗅物质指标-土臭素和2-甲基异莰醇”等方法，填补国内空白；每年举办“嗅味闻测”培训班，为供水行业培训相关技术人员500余名。
（2）复合污染水源湿地净化技术原理与规模化工程应用
饮用水源地修复与水质综合改善是削减净水厂污染负荷、控制水质风险和保障供水安全的重要手段，是饮用水净化“多级屏障”的核心基础。构建“微生物-植物-生态”协同耦合的多梯次生态型水源地，对于复合污染水源水质改善具有重要意义。传统生态工程去除有机质、氨氮等能力有限，冬季低温期更是限制性瓶颈。本团队研究发现，构筑根孔湿地中植物床-沟壕的边界区是污染物净化去除的关键活性区域（“热区”），根际微生物与植物的协同作用可显著拓宽污染物净化种类和和低温耐受范围；由此，创建了埋设芦苇根系、增加沟壕蜿蜒等一系列增强湿地交错带边界活性热区的新技术，并通过水位升降调控等手段提升氨氧化细菌和古菌以及厌氧氨氧化菌丰度和净化性能，显著提高氨氮去除效果和湿地综合净化功能。进一步在前期自主开发的塘-湿地组合净化技术、根孔生态净化技术等基础上，在预处理区、根孔生态净化区、深度净化区分别增设石笼坝、潜水丁坝和砾石床平台，引入冬季常绿植物，优化湿地泵站、卡口水力调控，从而延长湿地水力停留时间，增强岸边带过滤效应，有效提升冬季低温期氨氮、有机质等去除能力。在2008年建成国内首个大规模生态型水源湿地（石臼漾湿地，1800亩）基础上，近5年，在浙江嘉兴、海宁、桐乡等水源污染河网地区建成/在建5个大型水源生态湿地工程，形成浙北饮用水源湿地群，产生显著的“技术引领工程”辐射效应。所构建的水源生态湿地可使饮用水源水质综合类别提升一个等级以上，多种污染物共存的复合污染风险降低40%-60%，有效改善饮用水源水质，大幅度提升水源安全保障能力。相关研究和工程应用成果创建了我国城乡饮用水源地生态治理与修复的先进模式，引领了我国饮用水源地建设从传统工程型到生态修复型的思路转型，并为发展中国家解决水源水质问题提供了重要技术基础和示范案例。
（3）水源水质安全智能化在线监测预警与风险防控系统开发
长期以来，我国饮用水源水质预警技术缺失、风险识别技术滞后、供水应急管理和辅助决策系统碎片化，这给水源地风险控制带来严峻挑战，难以有效应对突发性水源污染事故和保障重大活动供水安全。针对上述重要需求，本团队在前期风险污染物生物毒性与常规理化参数耦合机制研究的基础上，进一步整合基于生物行为响应阈值模型的触发层、常规和特征污染参数模块化响应模型的监测层、生物-化学响应模型的智能分析层等模式，研发出具有自主知识产权的智能化综合水质在线安全预警与风险防控系统，突破了传统以简单理化指标为依据的水质在线预警模式。在此基础上，通过对水源水质参数以及污染性质和污染程度之间关系的解析，实现实时智能化区分常规污染和有毒物质污染、实时判断污染物种类和污染事件类型与等级、有效避免漏报和“过度预警”误报，为突发污染事故应急决策提供了重要支持。近5年，在全国范围内新增60多个监测站点，石家庄岗黄水库、北京密云水库等地6个智能超级监测站实现组网化监测与调度，有力支撑了京冀区域水源水质预警与联合调度。
近5年，该方向在ISMEJ.、Environ. Sci. Technol.、Water Res.等期刊发表SCI论文46篇，获授权发明专利或软件著作权4项。负责编制住建部《城镇供水水质在线监测技术标准》（CJJ/T271-2017）中“生物预警监测技术和设备部分”以及住建部《城镇供水水质标准检验方法》（CJ/T 141-2018）中“臭”、“致嗅物质指标-土臭素和2-甲基异莰醇”、“微生物指标-贾第鞭毛虫和隐孢子虫”等5项指标，填补国内空白。水源地智能化综合水质在线安全预警与风险防控系统成功应用于全国60多个站点，首次实现了区域组网化监测与联合调度；建设的水源生态湿地工程总占地面积近15000亩，涉及供水规模达190万吨/天，服务人口近420万，获住建部“中国人居环境范例奖”（2016年）；依托“一带一路”饮用水扶贫援外项目，主持缅甸妙乌古城饮用水源地生态治理与修复工程设计。
