The distribution, enrichment, and accumulation of heavy metals in the sediments, especially those at the vicinity of tributary estuaries of Kaohsiung Harbor, Taiwan were investigated. Sediment samples from six locations in the Kaohsiung Harbor were collected quarterly in the period from 2002 to 2005 and characterized for metal content (e.g., Hg, Pb, Cd, Cr, Cu, Zn and Al), water content, organic matter, total nitrogen, total phosphorous, total grease, and grain size. Results showed that metal concentrations varied from 0.58 mg kg(-1) for Cd to 596 mg kg(-1) for Zn. Metal concentrations at the vicinity of river mouths were higher than those at other locations. All heavy metals studied, except Cr, had relatively high enrichment factors and geo-accumulation indices in the estuaries. Moreover, metal concentrations correlated closely to the physical-chemical properties of the sediments, which strongly suggested the influence of industrial and municipal wastewaters discharged from the neighboring industrial parks and river basins. Results would help develop strategies for pollution control and sediment remediation of Kaohsiung Harbor.

Microplastics (MPs) have become a global environmental concern. Recent studies have shown that MPs, of which the predominant type is often polystyrene (PS; known as PS-MPs), can extend to and affect remote, sparsely inhabited areas via atmospheric transport. Although exposure to inhaled MPs may induce lung dysfunction, further experimental verification of the pulmonary toxic potential of MPs and the mechanism underlying the toxicity is needed. Here we used normal human lung epithelial BEAS-2B cells to clarify the association between pulmonary toxicity and PS-MPs. Results revealed that PS-MPs can cause cytotoxic and inflammatory effects in BEAS-2B cells by inducing reactive oxygen species formation. PS-MPs can decrease transepithelial electrical resistance by depleting zonula occludens proteins. Indeed, decreased α1-antitrypsin levels in BEAS-2B cells suggest that exposure to PS-MPs increases the risk for chronic obstructive pulmonary disease, and high concentrations of PS-MPs can induce these adverse responses. While low PS-MP levels can only disrupt the protective pulmonary barrier, they may also increase the risk for lung disease. Collectively, our findings indicate that PS-MP inhalation may influence human respiratory health.

This study presents Sargassum duplicatum-derived biochar as an efficient solution for removing heavy metals from various water sources, addressing a critical sustainability need. Achieving a remarkable adsorption efficiency of 617 mg/g within 4 h at pH 5 and 150 rpm, surpassing previous findings, the biochar demonstrates exceptional efficacy. Impressively, it achieves removal efficiencies of 97.56% in tap water and 99.05% in seawater. Investigating various heavy metals, the study reveals differential adsorption and removal efficiencies across different water sources. Utilizing scanning electron microscopy, Fourier-transform infrared spectroscopy, and Brunauer–Emmett–Teller analyses, the study elucidates the biochar's porous structure and significant surface area, enhancing its effectiveness. Notable attributes include low-temperature sensitivity, pH 5 optimization, and excellent fits to Langmuir and Pseudo-second-order kinetics models. This research underscores Sargassum duplicatum-derived biochar as a chemically active material, offering a promising solution to water contamination challenges with innovation and remarkable efficiency.

Microalgae are esteemed for their potential as sustainable sources of bioactive compounds, notably astaxanthin, a valuable antioxidant with diverse health applications. This study investigates Fe3O4 nanoparticle efficacy in harvesting astaxanthin-producing microalgae for sustainable applications. Parameters such as nanoparticle concentration, exposure time, and magnetic field strength were optimized for Haematococcus pluvialis and Chlorella zofingiensis biomass harvesting. Fe3O4 nanoparticles achieved >99% harvesting efficiency in H. pluvialis at 200 mg L-1 across all pH ranges, while C. zofingiensis showed peak efficiency at 800 mg L-1 and pH 4. The zeta analyzer revealed a maximum potential gap at pH 4, facilitating stable binding of microalgae with nanoparticles. This research underscores Fe3O4 nanoparticles' sustainable harvesting potential, aligning with Sustainable Development Goals SDGs such as Industry, Innovation, and Infrastructure (SDG 9) and Responsible Consumption and Production (SDG 12). It offers a promising pathway for industrial-scale microalgae production and astaxanthin exploitation, with implications for biorefinery development, and commercialization in pharmaceuticals, nutraceuticals, and cosmetics industries.

Pursuing the circular economy driving scientists to explore additional environmental friendly application of lightweight aggregates (LWAs) derived from the dredged harbor sediment. We herein demonstrated the surface engineering of LWAs for the green fertilizer application by hydrothermally depositing iron species (Fe@LWAs) to increase the chemical reactivity. The obtained Fe@LWAs were first applied to adsorb nutrients (NH4+ and PO43−). Desorption of the adsorbed nutrients was then utilized as the replacement of commercial chemical fertilizer to cultivate mung bean sprouts to further biofix environmental CO2. Experimental results showed that the deposited iron species was the dominant component regulating the chemical behaviors of Fe@LWAs and adsorbed PO43− played an important role for Fe@LWAs to adsorb NH4+. With the coexistence of NH4+ and PO43−, the adsorption capacities of Fe@LWAs were 0.220 mg-NH4+/g and 0.486 mg-PO43−/g. The growth rate of mung bean sprouts using nutrient loaded Fe@LWAs was similar to those cultivated using commercial chemical fertilizer. Despite the nutrient recovery and mung bean cultivation decreasing the carbon footprint of the Fe@LWAs, the preparation of LWAs by high temperature sintering and the following hydrothermal surface modification consumed intensive energy. Consequently, the green fertilizer application of Fe@LWAs requires at least 594 cycles of nutrient recovery and mung bean cultivation to reach negative carbon emissions. Importantly, the cultivated mung bean sprouts could return to the soil to effectively secure the biofixed CO2, which could contribute additional environmental implications by increasing the organic content in the soil at the same time.

Microplastics (MPs) pose risks to both aquatic ecosystems and human health. This study investigated MPs in the shells and soft tissues of hard clams (Meretrix taiwanica) cultured in the inland waters of Taiwan. This study further developed two novel risk indices for assessing the potential ecological and health consequences of MPs. Moreover, the metal concentrations in the clam's soft tissues and the associated consumption health risks were investigated. Clamshells contained significant amounts of MPs with an average abundance of 16.6 ± 6.9 MPs/ind., which was higher than in the soft tissues (2.7 ± 1.7 MPs/ind.). The distribution and sizes of MPs in shells and soft tissues were similar, primarily small-sized (<2 mm, >99 %), blue (>65 %), and fibrous (>99 %). Dominant MP polymer types included rayon (83.5 %), polyethylene terephthalate (11.8 %), and polyacrylonitrile (3.6 %). The proposed MP potential ecological risk index indicates a higher potential ecological MP risk in soft tissues (302-423) than in shells (270-278) of the clams. The MP potential hazard risk index showed that the risk of exposure to MP through shellfish consumption decreased with age. The total hazard index (THI) value suggested negligible health hazards from metal exposure through shellfish consumption. Moreover, there was no significant correlation between MPs and metal concentrations in soft tissues, suggesting that metals bound to MPs contribute minimally to the total accumulated metals in clam's soft tissues. This study confirms the presence of MPs in clam shells and provides a novel tool to assess the potential ecological and health risks associated with MPs in shellfish.