環境水質學實驗室由湯鴻霄院士于1989年創建，是環境模擬與污染控制國家重點聯合實驗室的一個組成部分。實驗室目標是面向國家解決水環境污染和飲用水安全保障問題的重大需求和國際水科學技術領域的研究前沿，深入探索天然水體和水處理過程中水質轉化的基本規律，發展水處理高新技術，建立并完善環境水質學的學科體系，成為我國本領域高級科技創新人才的培養基地和自主創新平臺。
實驗室固定人員總數為80人，包括中國工程院院士2名，國家杰出青年基金獲得者6名，并建有國家基金委“環境微界面過程與污染控制”創新研究群體（2013年進入創新三期）。
經過20多年的建設與發展，實驗室建立了學科交叉、特色鮮明、布局合理的“環境水質學”學科體系，形成了基礎與應用并重的特色。實驗室下設住房與城鄉建設部農村污水處理技術北方研究中心、工業廢水處理與資源化北京市重點實驗室、中國科學院-發展中國家科學院水與環境卓越中心等研究平臺，在環境水質學理論體系研究以及飲用水安全保障、農村污水處理以及若干典型行業廢水處理等技術研發中擁有雄厚的研究實力，在相關行業內形成了重要影響，并為提升我國在該領域的國際學術地位做出了重要貢獻。
主要研究領域包括：
1 水質風險的識別與評價
針對復合污染水質，建立不同類型水體污染物高效分析鑒別技術，結合污染物風險排序技術，明確不同水質優控污染物識別鑒定基本原則與流程；系統研究優控污染物在不同水體及工藝過程中的產生機制、賦存形態、多介質過程、空間分布規律和潛在風險，揭示不同水體優控污染物的來源、環境過程和危害，為我國毒害污染物環境管理及風險源識別提供技術支撐，為發展復合污染水質風險因子識別和控制理論提供科學依據。
2 水質污染的生態與健康效應
發展基于活體和離體生物測試的多物種、多層次、多指標的污染物毒性效應評估技術；針對復合污染水質，發展定量識別水中各類健康/生態效應貢獻因子的毒性當量方法和組分分離技術，研究不同水環境及水處理工藝過程中有毒污染物生物效應的發生、變化規律及聯合毒性效應；從生物個體水平－細胞水平－分子水平全方位解析復合污染水質污染物的生態效應、健康效應及作用機制；發展化學分析和生物測試相結合，離體測試和活體測試相印證的復合污染水質生態與健康風險研究理論。
3 水質變化的多相微界面過程
建立在復雜條件下多相微界面定性和定量表征新方法，發展氣、液、固多相微界面過程原位表征方法，研究典型污染物在水/固、氣/固、固/固以及水/氣/固等多相微界面的轉移轉化規律、反應機制及交互作用過程，揭示多介質/多界面過程對水質變化的影響機制；研究污染物在吸附/解吸、氧化/還原、凝聚/絮凝、生物代謝等非均相反應過程中的遷移轉化規律及調控原理，進一步發展基于微界面過程的污染控制技術原理，為創新水質凈化的新原理與新技術奠定基礎。
4 水質凈化的新原理與新技術
針對城市污水及重點行業工業廢水的處理、回用及資源化能源化問題，研究水處理過程中水質凈化-物質回收-能量轉化的協同調控原理、機制和物質流、能量流的變化規律；重點研發膜分離、絮凝、吸附、催化氧化、電化學、生化等各種高效水處理新材料、新技術及組合工藝，構建相應的集成反應器，形成水質凈化與物質資源化能源化相協同的水處理技術系統并進行工程實踐。
5 水質安全的過程調控與優化利用
系統分析流域水生態系統結構與功能演變規律，揭示流域水生態空間與水體水質的耦合作用機制，建立復雜條件下流域退化水生態系統修復和水質安全保障的綜合調控技術方法；推進村鎮水污染綜合控制與水環境管理技術策略研究與應用；發展水環境與水景觀的水質維持技術、河湖濕地生態修復技術以及地下水污染的原位修復技術。
實驗室固定人員總數為80人，包括中國工程院院士2名，國家杰出青年基金獲得者6名，并建有國家基金委“環境微界面過程與污染控制”創新研究群體（2013年進入創新三期）。
經過20多年的建設與發展，實驗室建立了學科交叉、特色鮮明、布局合理的“環境水質學”學科體系，形成了基礎與應用并重的特色。實驗室下設住房與城鄉建設部農村污水處理技術北方研究中心、工業廢水處理與資源化北京市重點實驗室、中國科學院-發展中國家科學院水與環境卓越中心等研究平臺，在環境水質學理論體系研究以及飲用水安全保障、農村污水處理以及若干典型行業廢水處理等技術研發中擁有雄厚的研究實力，在相關行業內形成了重要影響，并為提升我國在該領域的國際學術地位做出了重要貢獻。
主要研究領域包括：
1 水質風險的識別與評價
針對復合污染水質，建立不同類型水體污染物高效分析鑒別技術，結合污染物風險排序技術，明確不同水質優控污染物識別鑒定基本原則與流程；系統研究優控污染物在不同水體及工藝過程中的產生機制、賦存形態、多介質過程、空間分布規律和潛在風險，揭示不同水體優控污染物的來源、環境過程和危害，為我國毒害污染物環境管理及風險源識別提供技術支撐，為發展復合污染水質風險因子識別和控制理論提供科學依據。
2 水質污染的生態與健康效應
發展基于活體和離體生物測試的多物種、多層次、多指標的污染物毒性效應評估技術；針對復合污染水質，發展定量識別水中各類健康/生態效應貢獻因子的毒性當量方法和組分分離技術，研究不同水環境及水處理工藝過程中有毒污染物生物效應的發生、變化規律及聯合毒性效應；從生物個體水平－細胞水平－分子水平全方位解析復合污染水質污染物的生態效應、健康效應及作用機制；發展化學分析和生物測試相結合，離體測試和活體測試相印證的復合污染水質生態與健康風險研究理論。
3 水質變化的多相微界面過程
建立在復雜條件下多相微界面定性和定量表征新方法，發展氣、液、固多相微界面過程原位表征方法，研究典型污染物在水/固、氣/固、固/固以及水/氣/固等多相微界面的轉移轉化規律、反應機制及交互作用過程，揭示多介質/多界面過程對水質變化的影響機制；研究污染物在吸附/解吸、氧化/還原、凝聚/絮凝、生物代謝等非均相反應過程中的遷移轉化規律及調控原理，進一步發展基于微界面過程的污染控制技術原理，為創新水質凈化的新原理與新技術奠定基礎。
4 水質凈化的新原理與新技術
針對城市污水及重點行業工業廢水的處理、回用及資源化能源化問題，研究水處理過程中水質凈化-物質回收-能量轉化的協同調控原理、機制和物質流、能量流的變化規律；重點研發膜分離、絮凝、吸附、催化氧化、電化學、生化等各種高效水處理新材料、新技術及組合工藝，構建相應的集成反應器，形成水質凈化與物質資源化能源化相協同的水處理技術系統并進行工程實踐。
5 水質安全的過程調控與優化利用
系統分析流域水生態系統結構與功能演變規律，揭示流域水生態空間與水體水質的耦合作用機制，建立復雜條件下流域退化水生態系統修復和水質安全保障的綜合調控技術方法；推進村鎮水污染綜合控制與水環境管理技術策略研究與應用；發展水環境與水景觀的水質維持技術、河湖濕地生態修復技術以及地下水污染的原位修復技術。
