研究亮点

参与成员: 方家熙博士, 林群声教授 塑料垃污染物不可避免地不断进入到环境中，在机械和物理化学过程的作用下的形成塑料碎片，当它们的尺寸小于 5 毫米时属于微塑胶。近年来，微塑胶污染在全球各种环境中都有报导，被认为是对生态系统和人类健康的潜在威胁。在这篇综述中，确定了塑料废物积累的潜在热点，总结了塑料降解的主要机制和表征方法，并对塑料环境降解的研究进行了评价。包括纳米塑料在内的微塑料的形成和降解应该受到更多的研究关注，以更全面地评估它们在环境中的归宿和生态风险。 参考: Zhang, K., Hamidian, A.H., Tubić, A., Zhang, Y., Fang, J.K.H., Wu, C. & Lam, P.K.S. (2021). Understanding plastic degradation and microplastic formation in the environment: a review. Environmental Pollution, 274, 116554.

参与成员: 梁美仪教授, 李晓岩教授 在商业产品中，纳米氧化锌(ZnO-NPs)常被不同的有机表面涂层改性，但目前的毒理评估却甚少考虑表面改性对毒性的影响。因此，我们评估了经三种不同的矽烷涂层改性的ZnO-NPs对海洋桡足类动物(Tigriopus japonicus)的毒性。结果显示，具有亲水性涂层的ZnO-NPs始终比有疏水性涂层的ZnO-NPs更毒。这种差异可能是由于表面涂层能改变ZnO-NPs的聚合和锌离子释放程度，最终影响了它们在生物体内的累积和毒性。我们进一步搜集了其他研究的数据并进行分析。结果表示经表面改性的纳米颗粒的毒性可透过其表面涂层的疏水性质和密度来预测。这些结果将有助于未来研发对环境更加友好的纳米颗粒产品。 参考: Lai, R.W.S., Kang, H.M., Zhou, G.J., Yung, M.M.N., He, Y.L., Ng, A.M.C., Li, X.Y., Djurišić, A.B., Lee, J.S. & Leung, K.M.Y. (2021). Hydrophobic surface coating can reduce toxicity of zinc oxide nanoparticles to the marine copepod Tigriopus japonicus. Environmental Science & Technology, 55, 6917-6925.  

参与成员: 叶汝全博士 综述文章总结了关于二氧化锰通过形态控制、结构构建、刻面工程和元素掺杂改性等研究的近期研究进展。讨论了通过构建同质结和二氧化锰/半导体/导体二元/三元异质结来设计和制造二氧化锰基复合材料。文章还讨论了这类材料在环境系统中的应用，包括作为去除重金属、染料和微波污染的吸附材料，以及作为降解污染物的热催化剂、光催化剂和电催化剂。还介绍了纳米结构二氧化锰基材料在环境应用中的研究差距、挑战和未来可能的研究。 参考: Yang, R., Fan, Y., Ye, R.Q., Tang, Y., Cao, X., Yin, Z., & Zeng, Z. (2021). MnO2-based materials for environmental applications. Advanced Materials, 33(9), 2004862.

参与成员: 王文雄教授 TVP-A，一种具有聚集诱导发射特性的带正电的光敏剂，可作为超高效、低成本、环境友好的材料控制藻华。由于其表面带正电，TVP-A具有良好的水溶性并可迅速吸附漂浮在水面的藻细胞，通过氧化损伤破坏细胞核和叶绿体引发藻类死亡。 TVP-A在低浓度下可有效吸收太阳光并在几分钟内即可控制藻华，因此适用于大多数天气下的大规模藻华的控制。 TVP-A缓慢的自降解过程可防止其在环境中的积累或产生二次污染。 参考: Yue, Q., He, X., Yan, N., Tian, S., Liu, C., Wang, W.X., Luo, L. & Tang, B.Z. (2021). Photodynamic control of harmful algal blooms by an ultra-efficient and degradable AIEgen-based photosensitizer. Chemical Engineering Journal, 417, 127890.

参与成员: 王文雄教授 基于腺嘌呤缺乏酵母的自发荧光强度，建立了一种用于检测海洋中锌的新型生物传感器。该生物传感器可以检测超低浓度（0.01 μM）的锌，并可准确量化 0.01 至 0.5 μM 的细胞外锌浓度。腺嘌呤缺乏酵母可以从从粘性样品中测定溶解的锌离子，准确地量化不稳定的锌离子，其检测限低于化学传感器，比传统方法更加简单。腺嘌呤缺乏酵母对盐度、pH和其他金属的高耐受性使其能够在复杂的海洋环境中应用。 参考: Sun, A., & Wang, W.X. (2021). Adenine deficient yeast: a fluorescent biosensor for the detection of labile Zn (II) in aqueous solution. Biosensors and Bioelectronics, 179, 113075.  

参与成员: 李晓岩教授 铵根离子(NH4+)是污水中主要的污染物之一，同时也是有价值的资源物质。流动电极电容去离子技术(FCDI)是一个无化学添加的环境友好型氨氮回收技术。然而由于废水中钠离子的水合半径和铵根离子相似，会与铵根离子竞争流动电极上的吸附位点，从而降低铵根离子去除效率。本研究通过静电喷雾和高温煅烧工艺制备出钛酸钾颗粒(K2Ti2O5,KTO)，将其与活性炭粉末混合制成新型钛酸钾-活性炭流动电极，用于从含高钠废水中选择性回收铵根离子。与采用纯活性炭的FCDI工艺相比，在流动电极中掺入25 wt% 的KTO颗粒，含钠废水中铵根离子的选择吸附性从2.3提高至31，铵根离子去除率从28.5%提高至64.8%，铵根离子解吸效率从35.6%增至80%，实现了对铵根离子的高效回收与电极再生。根据密度泛函理论计算结果，钛酸钾晶面(0 0 1)对铵根离子的吸附作用在热力学上比钠离子更稳定，因此对铵根离子具有选择吸附性。 以上工作于2020年9月发表在期刊Environmental Science & Technology，第一作者为林琳 (Lin, L.)，通讯作者为香港大学的李晓岩教授。 参考: Lin, L., Hu, J.H., Liu, J.H., He, X., Li, B. and Li, X.Y. (2020). Selective ammonium removal from synthetic wastewater by flow-electrode capacitive deionization using a novel K2Ti2O5-activated carbon mixture electrode. Environmental Science & Technology, 54(19), 12723-12731.