针对经济高速发展、产业结构不断调整、生物地球化学循环不断受到人类活动影响、资源开发程度日益加大、复合污染态势不断加剧情景下的城市环境质量演变过程，从社会经济的根源上去系统地研究城市环境污染的产生和发展问题，在城市和流域尺度上研究各类界面的产污、汇污机理以及污染物在各类环境介质中的迁移转化规律，以及城市中人类活动胁迫对生物地球化学过程和城市环境质量的影响机制，探讨我国城市环境质量演变机理与调控机制。具体研究内容包括：

（1）城市污染源解析与时空分异特征

依据环境与健康研究中污染物暴露分析的研究，采用现代分析手段系统研究污染物在城市水体/饮用水/土壤/生物(食品)/大气中的含量及其时空分布特征，结合城市及其城郊生态系统中污染物生物地球化学研究，探明典型污染物源及其可能排放的清单。这一研究内容一方面为污染物生物地球化学和暴露分析提供基础数据，同时为污染物的源头控制提供理论依据。

（2）城市生物地球化学过程与环境质量

在流域水平上，以城市水循环过程作为一个整体，通过不同学科和研究手段的融合，研究城市湿地、土壤和水体中（地表水和地下水）有机无机复合污染的多介质界面行为，综合分析营养盐和污染物质在该循环体系内的界面传输通量，揭示水循环过程中污染物对城市生态系统中的迁移转化规律，并建立典型营养盐/污染物在城市系统中的迁移转化的多介质模型；在微观层面注重研究城市生态系统中污染物迁移转化的化学和生物学过程的耦合机制，特别是研究营养盐和污染物在湿地生态系统中的行为，包括在根-土/沉积物氧化-还原梯度上的微生物生态学机理。

（3）城市/城郊环境污染控制与生物修复

针对污水和饮用水安全开展城市水系统中污染物控制的生物技术研究；研究城市湿地生态系统生物污染（外来生物入侵和饮用水致病微生物污染）机理及其防范和修复策略；研究城市和滨海湿地生态修复及其城市生态健康服务功能。研究城郊（和近海）环境中污染积累与食品安全，探索城郊农田-作物系统（近海水生生物）中污染物的低积累机制与调控机制。