近日，我校环境工程学院万东锦教授团队在水环境领域著名学术期刊《Water Research》（影响因子IF=12.8）发表题为“Interfacial Catalytic Ultrafiltration for Surface Water Purification: Mechanisms from Fouling Mitigation to Metabolic Pathway Response”（DOI: 10.1016/j.watres.2026.126213）的研究论文。我校史亚慧副教授和万东锦教授为论文通讯作者，研究生万和雨为第一作者，河南工业大学为论文第一署名单位和通讯单位。
地表水超滤过程中，天然有机物（NOMs）和微生物会在膜表面持续富集，形成复杂的有机污染与生物污染。传统膜污染控制研究多关注“如何减少污染物沉积”，而对膜界面微生物在氧化胁迫、铁循环和有机物转化过程中的功能响应认识不足。针对这一问题，研究团队构建了基于铁矿物的界面催化超滤体系，形成原位活化H2O2的限域催化界面，揭示催化膜界面从污染物转化到微生物代谢通路响应的作用机制。
研究发现，富铁氧化还原活性界面不仅能够促进NOMs转化、缓解膜污染，还显著重塑膜表面微生物群落结构。与常规超滤相比，该体系降低了膜表面潜在致病性和生物膜形成倾向，使微生物群落由单纯的污染累积状态转向氧化胁迫下的功能适应状态，促进了与Fe(II)/Fe(III)循环、NOMs分解、碳/氮代谢和能量生成相关的功能响应。进一步分析表明，在催化膜界面微环境中，铁氧化还原过程与微生物碳氮代谢存在潜在耦合关系。低分子有机碳可通过糖酵解和TCA循环进入能量代谢过程，为微生物应对氧化胁迫、维持电子传递和DNA修复提供能量支持；同时，Fe(II)/Fe(III)循环可能与氮转化过程发生关联，形成涉及Fe/C/N循环的界面生物转化网络。
富铁氧化还原界面驱动的微生物Fe/C/N循环与能量代谢响应机制
该研究从实际地表水处理需求出发，系统揭示了铁矿物催化超滤膜从膜污染缓解到微生物代谢通路响应的多尺度机制，提出了“界面催化氧化-污染物转化-微生物功能调控”协同作用的新思路，为高效稳定、低成本的饮用水深度净化技术开发提供了理论依据。该研究工作得到国家自然科学基金、河南省杰出青年自然科学基金和河南工业大学青年骨干教师培育计划等项目资助。环境工程学院始终高度重视科研团队建设与科研创新能力提升，该研究成果不仅彰显了学院在水污染控制、膜分离技术和环境微生物过程调控领域的科研积累与创新能力，更将助力学院科研水平高质量发展，进一步提升学校在环境科学与生态学科领域的国际学术影响力，为推动我校“双一流”创建做出积极贡献。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.126213
