研究亮點

參與成員: 方家熙博士, 林群聲教授 塑料垃污染物不可避免地不斷進入到環境中，在機械和物理化學過程的作用下的形成塑料碎片，當它們的尺寸小於 5 毫米時屬於微塑膠。近年來，微塑膠污染在全球各種環境中都有報導，被認為是對生態系統和人類健康的潛在威脅。在這篇綜述中，確定了塑料廢物積累的潛在熱點，總結了塑料降解的主要機制和表徵方法，並對塑料環境降解的研究進行了評價。包括納米塑料在內的微塑料的形成和降解應該受到更多的研究關注，以更全面地評估它們在環境中的歸宿和生態風險。 參考: 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.

參與成員: 梁美儀教授, 李曉岩教授 在商業產品中，納米氧化鋅(ZnO-NPs)常被不同的有機表面塗層改性，但目前的毒理評估卻甚少考慮表面改性對毒性的影響。因此，我們評估了經三種不同的矽烷塗層改性的ZnO-NPs對海洋橈足類動物(Tigriopus japonicus)的毒性。結果顯示，具有親水性塗層的ZnO-NPs始終比有疏水性塗層的ZnO-NPs更毒。這種差異可能是由於表面塗層能改變ZnO-NPs的聚合和鋅離子釋放程度，最終影響了它們在生物體內的累積和毒性。我們進一步搜集了其他研究的數據並進行分析。結果表示經表面改性的納米顆粒的毒性可透過其表面塗層的疏水性質和密度來預測。這些結果將有助於未來研發對環境更加友好的納米顆粒產品。 參考: 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.  

參與成員: 葉汝全博士 綜述文章總結了關於二氧化錳通過形態控制、結構構建、刻面工程和元素摻雜改性等研究的近期研究進展。討論了通過構建同質結和二氧化錳/半導體/導體二元/三元異質結來設計和製造二氧化錳基複合材料。文章還討論了這類材料在環境系統中的應用，包括作為去除重金屬、染料和微波污染的吸附材料，以及作為降解污染物的熱催化劑、光催化劑和電催化劑。還介紹了納米結構二氧化錳基材料在環境應用中的研究差距、挑戰和未來可能的研究。 參考: 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.

參與成員: 王文雄教授 TVP-A，一種具有聚集誘導發射特性的帶正電的光敏劑，可作為超高效、低成本、環境友好的材料控制藻華。由於其表面帶正電，TVP-A具有良好的水溶性並可迅速吸附漂浮在水面的藻細胞，通過氧化損傷破壞細胞核和葉綠體引發藻類死亡。TVP-A在低濃度下可有效吸收太陽光並在幾分鐘內即可控制藻華，因此適用於大多數天氣下的大規模藻華的控制。 TVP-A緩慢的自降解過程可防止其在環境中的積累或產生二次污染。 參考: 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.

參與成員: 王文雄教授 基於腺嘌呤缺乏酵母的自發熒光強度，建立了一種用於檢測海洋中鋅的新型生物傳感器。該生物傳感器可以檢測超低濃度（0.01 μM）的鋅，並可準確量化 0.01 至 0.5 μM 的細胞外鋅濃度。腺嘌呤缺乏酵母可以從從粘性樣品中測定溶解的鋅離子，準確地量化不穩定的鋅離子，其檢測限低於化學傳感器，比傳統方法更加簡單。腺嘌呤缺乏酵母對鹽度、pH和其他金屬的高耐受性使其能夠在復雜的海洋環境中應用。 參考: 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.  

參與成員: 李曉岩教授 銨根離子(NH4+)是污水中主要的污染物之一，同時也是有價值的資源物質。流動電極電容去離子技術(FCDI)是一個無化學添加的環境友好型氨氮回收技術。然而由於廢水中鈉離子的水合半徑和銨根離子相似，會與銨根離子競爭流動電極上的吸附位點，從而降低銨根離子去除效率。本研究通過靜電噴霧和高溫煅燒工藝製備出鈦酸鉀顆粒(K2Ti2O5,KTO)，將其與活性炭粉末混合製成新型鈦酸鉀-活性炭流動電極，用於從含高鈉廢水中選擇性回收銨根離子。與採用純活性炭的FCDI工藝相比，在流動電極中摻入25 wt% 的KTO顆粒，含鈉廢水中銨根離子的選擇吸附性從2.3提高至31，銨根離子去除率從28.5%提高至64.8%，銨根離子解吸效率從35.6%增至80%，實現了對銨根離子的高效回收與電極再生。根據密度泛函理論計算結果，鈦酸鉀晶面(0 0 1)對銨根離子的吸附作用在熱力學上比鈉離子更穩定，因此對銨根離子具有選擇吸附性。 以上工作於2020年9月發表在期刊Environmental Science & Technology，第一作者為林琳 (Lin, L.)，通訊作者為香港大學的李曉岩教授。 參考: 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.