黑臭水体治理是国家环境保护领域一项重要政策举措,但是由于长期仅从工程角度出发,缺少系统治理思维,导致投入大量资金没有得到良好的效果,甚至造成不少黑臭水体治理一段时间后出现反弹。永安河是江苏省常州市武进区典型的重污染河流,地表水水质总体为劣Ⅴ类,上游到下游共10个断面中,劣Ⅴ类断面占70%,河网水质属于营养型超标,作为太湖的重要入湖河流,其入湖污染负荷占据太湖污染负荷比例相当高。区域污染源复杂,水环境容量低,支浜黑臭现象严重,严重影响沿岸居民的生活环境质量和健康安全等问题。本研究在对永安河流域点源、面源和内源调查的基础上进行成因解析与入河负荷核算,研究负荷分布规律,通过WASP水质模拟软件模拟负荷分布与水质的响应关系,为区域水污染的防治,国控或省控断面稳定达标、进而太湖入湖负荷削减以及水质改善提供科学依据,完善我国城市河道水污染治理。同时为了探索生物酶在黑臭水体治理方面的应用,特别是对含氟嗅味物质降解的可能性。我们在生物酶量化计算领域做了一定的尝试工作,研究了半胱氨酸双加氧酶断裂C-F键的催化反应机理。半胱氨酸双加氧酶(CDO)是一种重要的非血红素铁依赖性酶,可以调节生物体内半胱氨酸的平衡,并在人类硫代谢中起决定性作用。CDO在氧气的帮助下催化半胱氨酸的氧化,将半胱氨酸分解为硫酸盐和丙酮酸或牛磺酸,这会影响各种生理效应,例如能量平衡,免疫和神经系统调节。但是,详细的催化过程仍然不清楚。在此,结合量子力学/分子力学(QM/MM)方法研究了 CDO对3,5-二氟-1-酪氨酸的催化机理。结果表明,催化过程涉及四个基本步骤:H-提取,C-S键形成,F-转移,C-F键裂解。C-F键裂解是速率确定步骤,能量垒为18.8 kcal/mol,与实验确定的速率常数(0.77 s-1,对应于17.6 kcal/mol)高度一致。观察并讨论了可能的系统间交叉事件。另外,研究了活性位点残基的静电影响,并突出了残基Asp87,Phe161作为C-F键裂解的未来突变的潜在目标,为催化剂的设计提供可靠的理论支持,以有效减轻含氟化合物引起的环境问题。