研究亮點

參與成員: 林群聲教授, 林忠華博士, 阮悅斐博士 新興有機污染物(ECCs)涵蓋了廣泛種類的人造化學品，這些化學物質正在全球範圍內使用，而且它們對於現代社會而言是必不可少的。傳統環境污染物多為持久性有機污染物(POPs)，它們被逐步淘汰，導致了化學替代品的補償性生產和使用，這些替代品中很大一部分不可避免地釋放到環境中而成為了ECCs。其中一些替代品的毒性已被證實與傳統化學品相當，甚至更高，其中許多屬於內分泌幹擾物和致癌物質。ECC還包括藥物和個人護理品(PPCPs)、藻毒素、納米顆粒等，它們已在環境中被檢測到，有機會(在低濃度下)對生態和人類健康造成影響，且通常不受當前環境法規的管制。大多數ECCs的環境資料是有限的，相關的分析方法仍有待建立和完善。由於過去幾十年來珠江三角洲的重工業化和城市化進程，該地區已發現了高濃度的多種傳統環境污染物，這些污染物被釋放到珠江口，最終進入南海造成污染。 有鑑於此，我們開發了氣相色譜-質譜(GCMS)和液相色譜-三重四極杆質譜(LC-MS/MS)分析方法，用於同時測定新興手性鹵化阻燃劑(HFRs)的16種立體異構體以及3種治療類別涵蓋22種立體異構體的手性PPCPs的痕量分析，這些新方法首次在全球範圍內被報導。憑藉這些方法，我們調查了香港不同污水處理系統中手性HFRs和PPCPs的賦存、質量平衡、歸趨和季節性變化，並初步鑒別了由微塑膠所承載的手性HFRs含量；我們還研究了珠江口和香港水域亞熱帶海洋食物網中這些手性ECCs的立體異構體特異性營養級動力學。我們的發現表明，HFRs和PPCPs這兩組ECCs廣泛分佈於被調查的地區的各種環境基質中，包括污水、污泥、海水、沉積物和海洋生物中。在所調查的食物網中，手性HFRs表現出營養級放大性，而手性PPCPs則展現出營養級稀釋性；香港居民，尤其是兒童，若攝入所調查的海產品，可能會面臨暴露於HFR的健康風險。 我們運用四極杆飛行時間質譜(QTOF)技術，開發了疑似/非靶標篩查分析方法，用於發現種類更為廣泛的新型和未知全氟和多氟烷基物質(PFASs)；憑藉這種方法，我們研究了南海兩種本土海洋哺乳動物中傳統和新興PFASs的污染狀況和濃度隨時間的變化趨勢，並鑒定了額外9種類別的44種PFASs，當中有15種PFASs被首次報導存於海洋生物中；一種新興的PFAS，6：2氯化多氟烷基醚磺酸鹽，在中國白海豚和江豚體內濃度呈逐年上升趨勢，並且可能對大多數被調查的鯨類動物造成生殖傷害方面的不利影響。 上述的研究成果均有助於更好地理解ECCs對於生態和人類健康風險的機理和影響，並有助於為保護中國南方沿海環境而提出相應的監管措施。 參考:

參與成員:梁美儀教授 亞洲擁有約46億人口，佔2020年全球78億人口的一半以上，對自然資源和生態環境構成了巨大壓力。聯合國預測，到2030年，亞洲將成為全球城市固體廢物的主要產生區域。亞洲的空氣、土壤和水污染以及食品安全問題一直面對重大挑戰。 2015年，環境毒理及化學協會(SETAC)發起「全球前瞻掃描項目」(GHSP)，旨在甄別全球最優先的環境質量和健康問題。此前，該項目已在歐洲、拉丁美洲、北美洲和大洋洲進行。最近，亞洲的工作亦已完成，相關出版物已發表。 亞太地區SETAC由500多名從事環境科學、環境工程、環境公共衛生和管理、以及化學品可持續利用的專業成員組成。作為GHSP的一部分，SETAC亞太地區的小組成員應邀提出領域中最重要的研究問題。通過嚴格社會科學的甄別過程，由亞洲研究人員、政府機構和環保企業領導人組成的一個多學科團隊共同確定了亞洲面臨的23個優先研究問題，旨在解決這些緊迫的環境質量問題，並實現亞洲的可持續性發展。 這項國際合作研究結果最近於國際學術期刊《Environmental Toxicology and Chemistry》中發表。香港城市大學海洋污染國家重點實驗室(SKLMP)主任兼化學系講座教授梁美儀教授是這項重要工作的領導者之一。梁教授說：「隨着亞洲人口和污染問題的日益嚴重，我們的環境面臨着前所未有的挑戰，需要通過綜合環境政策和創新科技來解決。亞洲GHSP的研究成果將為區內研究人員、資助機構和監管部門提供關鍵優先研究問題和知識空缺。希望我們的合作研究成果將有助於加快建立切實可行的解決方案，以改善亞洲的環境質量和促進可持續發展。」其他環保專家也分享了梁教授對GHSP工作影響的看法。 GHSP項目的主持者、美國貝勒大學環境科學學院傑出教授Bryan Brooks回應說：「是次國際團隊提出的優先環境問題為實現更可持續的環境質量創建了一條及時而重要的研究路線圖，這對於我們共同保護人類健康、生物多樣性和生態系統服務是必不可少的。」 SETAC全球行政總監 Charles Menzie 博士說：「SETAC為能夠支持這個國際項目感到非常自豪。SETAC亞太成員發表的這篇文章非常及時，並為將來的研究提供了方向。我祈望他們的研究成果會轉化成切實可行的解決方案，例如環境政策和國際合作等。」 SETAC亞太地區主席、中國暨南大學環境學院遊靜教授補充說：「當中不少甄選的研究問題針對聯合國的可持續發展目標，同時亦有一些問題專門針對亞洲地區的需要。我們的研究工作為解決區域環境問題鋪平了道路。我也希望這項倡議能促進更多的國際合作。」 香港城市大學SKLMP前主任、胡梁子慧講座教授林群聲對此國際項目表示祝賀。林教授說：「雖然解決這些優先研究問題並不容易，相信集合國際力量我們能進一步改善亞洲的環境質量，實現更可持續發展。我很高興我們的SKLMP參與了這一至關重要的工作。」 已發表的文章：

參與成員: 王文雄教授 魚體汞對人類健康構成巨大威脅，攝入含低汞的魚類(例如籃子魚)是平衡營養和減少汞暴露的一種解決方案。可是我們對籃子魚低汞累積的潛在機制仍不清楚。本研究通過建立藥代動力學(PBPK)模型，闡明在不同暴露途徑下籃子魚對無機汞(II)和甲基汞(MeHg)的排除方式。結果表明，有效的排出是籃子魚體內汞含量低的主要原因。經過水相Hg(II)，食物相Hg(II)和MeHg暴露後，汞的排出速率常數分別為0.060、0.065和0.020d-1。通過量化籃子魚排出汞的可能途徑，我們的研究表明膽汁與糞便排泄在食物相汞的重要排出方式。雖然MeHg的膽汁排泄率非常高，每天的排泄量可達到 790 ng，膽汁中的大部分MeHg會被腸道重新吸收，再循環返回肝臟，導致在魚體內的逗留時間延長。此外，魚鰓排泄是水相Hg(II)的主要排出方式，說明籃子魚對不同暴露途徑的汞有不同的排出機制。本研究對了解籃子魚維持低汞含量的獨特方式提供了重要見解。 以上工作於2020年5月發表在期刊Environmental Science & Technology，第一作者為 Wang, X，通訊作者為香港城市大學王文雄教授。 參考: Wang, X. and Wang, W.X. (2020). Determination of the low Hg accumulation in rabbitfish (Siganus canaliculatus) by various elimination pathways: Simulation by a physiologically based pharmacokinetic model. Environmental Science & Technology, 54(12), 7440-7449.

參與成員: 林群聲教授, 林忠華博士, 阮悅斐博士 針對主要環境基質中存在的新興污染物(在本例中為PFASs)，我的研究團隊開發了靈敏且可靠的分析方法。我們建立了SPE-HPLC-MS/MS方法來測量海水中痕量的PFASs，方法定量限達到萬億分之一(ng/L)。這項研究首次揭示了PFASs廣泛存在於中國和韓國水域中。我們接著進行了深入研究，發現PFASs在我國多條河流、亞洲和南極洲之間的表層海水以及遠洋中均有檢出。隨後，我們開發了新的HPLC-MS/MS方法來分析短鏈的PFASs。這些研究結果證實了PFASs在全球環境中的廣泛分佈，為標準化測定方法的確立(例如HELCOM-赫爾辛基公約和ISO)奠定了紮實的基礎。 我們的分析方法十分靈敏，足以測量出遠洋中的痕量PFASs。我們參與了一項全球性的研究，該研究所獲取的重要數據為非揮發性PFASs通過洋流迁移到極地地區的這項假說提供了有力的支撐。我們靈敏且高選擇性的分析方法使痕量分析挪威北極的冰芯、地表雪和地表水樣本中的PFASs成為了可能。我們採集了位於高海拔地區的冰川樣品，這些冰川由多年以來積雪受壓縮而形成，其中的PFASs污染應主要來源於大氣遷移。因此，冰芯可用於研究該地區PFASs的遷移途徑及其在大氣中濃度隨時間的變化趨勢。 在融化的冰川水中所檢測到的PFASs反映了多年來PFASs對當地尤其是大氣的污染，而表層積雪和地表水樣本所檢測到的PFASs則代表了近幾年的來自於本地和全球的PFASs污染。我們的結果全面證明了PFASs不僅能通過洋流而且能通過其上方的大氣輸送進行長距離遷移。我們的研究為聯合國環境規劃署(UNEP)水監測指南的制定做出了重要貢獻。我的研究團隊進一步開發並驗證了生物樣本中測定PFASs的分析方法，並研究了於我國採集的人類血液以及母乳樣本中PFASs的賦存情況。其中一個重要發現是，兒童每天攝入多種超過保守參考劑量的PFASs，這表明在我國，嬰兒可能會通過攝入母乳而遭受PFASs暴露的潛在風險。我們發表了兩篇有關在水體和血液樣本中測定總氟含量的論文。使用此方法，我的研究團隊證明了當時在科學研究和/或環境監測中所測定的PFASs，實際上僅占環境中可萃取有機氟化合物中的一小部分(約10-30％)。這些發現在最近引起了科學家們尋找“未知PFASs”的廣泛興趣，進而可以對有機氟化合物進行更全面/有意義的風險評估。 為了評估PFASs對環境和公共健康的危害，我的研究團隊考察了PFASs對大鼠、雞以及原代培養的魚肝細胞的毒性作用。隨後，我們成功開發了用於測量禽蛋和鯨類組織以及自來水中PFASs的分析方法；最近，我們研究了濕地食物網中PFASs的營養生物放大作用，並研究了攝入含有PFASs的海產品對人類健康的影響。這些研究為世界衛生組織(WHO)、加拿大衛生部、美國環境保護署和OECD等多個機構發佈的健康指南做出了卓越貢獻。 對傳統的PFASs逐步淘汰已導致補償性生產和使用其替代品，例如生產和使用具有更短或更長碳鏈的PFASs以及其他結構相似的PFASs。這些新興的PFASs無可避免地會釋放到環境中。我們的研究一直關注傳統和新興PFASs的污染現狀和趨勢以及其對環境的影響。所收集的資訊被UNEP和WHO等國際機構用於管理(例如設定暴露上限或準則值)或對生產和使用這些化學品實行禁令。 參考: Wang, Q., Ruan, Y., Jin, L., Zhang, X., Li, J., He, Y., Wei, S., Lam, J.C.W., Lam, P.K.S. (2021). Target, nontarget, and suspect screening and temporal trends of per- and polyfluoroalkyl substances in marine mammals from the South China Sea. Environmental Science & Technology, 55(2), 1045−1056.

參與成員: 林群聲教授 近年來，海洋微塑膠污染引起科學家和公眾的廣泛關注。污水處理廠被認為是微塑膠污染的重要來源，但大多數研究關注污水廠去除微塑膠的效率，以及污水廠出水的微塑膠排放量評估，鮮有研究關注生活污水中微塑膠含量的日內變化。若日內變化較大，則在特定時間段內對污水採樣，或使用數天採樣的平均值來調查污水中的微塑膠通量可能會造成評估誤差。本研究旨在調查香港一間具代表性的污水廠進水中微塑膠的特徵與日內變化，並對其每日處理量進行更科學的評估。結果顯示，微塑膠在污水中的豐度隨時間從7.1±6升高到12.8±5.8 particles/L，再降低到11.6±2.9 particles/L。在9:30-15:00採集的樣品中，約80%的微塑膠是聚乙烯和聚酯，而17:00採集的樣品中，大部分是聚丙烯和聚氨酯。微塑膠的日負荷變化較大，為每日6.60 ×108 – 1.16×109 particles，說明根據特定採樣週期計算的微塑膠日負荷不能準確評估污水廠的實際日負荷。 以上工作與2020年8月發表於Marine Pollution Bulletin期刊，香港城市大學博士生曹雅茹為第一作者，張凱博士為通訊作者。 參考: Cao, Y., Wang, Q., Ruan, Y., Wu, R., Chen, L., Zhang, K., & Lam, P. K. (2020). Intra-day microplastic variations in wastewater: A case study of a sewage treatment plant in Hong Kong. Marine Pollution Bulletin, 160, 111535.

參與成員: 張彤教授 至今，張彤教授帶領的研究團隊從不同地區的污水處理系統已採集1000個以上的本土污水樣本進行新冠病毒SARS-CoV-2的核酸檢測。初步研究結果表明污水監測可用作以下用途： 1. 提供COVID-19爆發的早期預警。污水的病毒檢測陽性率可以反映病毒在社區中傳播的總體情況，有可能作為醫療檢測的補充信息，用作社區爆發的早期預警。 2. 追踪社區爆發的發展趨勢。研究團隊會繼續收集和分析大量數據，對比實際醫療檢測診斷數據，構建一個系統性評估方法和探討後續跟進措施。 3. 補充對有感染集群屋苑的監測方法。研究團隊靈活調整監測計劃，在由感染集群的屋苑進行針對性的採樣和分析，為醫療檢測提供補充性的諮詢。 以上工作由香港食物及衛生局醫療衛生研究基金於2020年10月資助，該項目的負責人為香港大學張彤教授，該項檢測技術為疫情之下社區污水檢測系統提供有效方案並為提供與疫情發展相關的重要補充訊息，有助保障香港公眾健康。 參考: https://www.hku.hk/press/press-releases/detail/22201.html