近期，根据ESI（基本科学指标数据库）最新数据显示，环境学院潘飞老师2021年发表于环境科学与生态学领域TOP期刊Journal of Hazardous Materials的研究成果《Insights into catalytic activation of peroxymonosulfate for carbamazepine degradation by MnO2nanoparticles in-situ anchored titanate nanotubes: Mechanism, ecotoxicity and DFT study》入选了由Web of Science识别的高被引论文。该论文以武汉纺织大学为第一完成单位，潘飞为第一作者。
近年来，药品和个人护理用品（PPCPs）由于其大量生产、广泛使用和潜在的环境危害，已经成为一类新兴污染物，其导致的环境污染和危害受到了广泛的关注；如何有效控制PPCPs污染已经成为水污染控制领域的研究热点和难点。以典型PPCPs抗癫痫类药物卡马西平（CBZ）为例，CBZ在我国多个省份的河流湖泊等环境水体中均有检出。
针对以上问题，潘飞带领的“水环境综合治理与生态修复技术研究团队”（以下简称“团队”）开展了纳米功能材料制备及环境污染治理的研究工作，以近年来备受关注的钛酸盐纳米管（TNTs）为载体，制备了无定形MnO2纳米颗粒原位锚定钛酸纳米管（AMnTi）复合材料，将其作为催化剂，活化过一硫酸盐（PMS）降解CBZ；研究发现，与原始TNTs和MnO2相比，AMnTi对CBZ的降解率分别提升21倍和3倍；AMnTi的高催化活性可归因于其晶格收缩和小孔的独特结构，将PMS分子限制在界面上；因此，Mn–O–Ti键发生了有效的电荷转移，具有很好的催化活性，同时发现Mn-Ti循环介导催化PMS。羟基和硫酸根自由基在CBZ降解中都起着关键作用。密度泛函理论（DFT）和计算毒性计算与中间体鉴定相结合，表明CBZ降解途径为羟基加成和N-C裂解。该系统中的CBZ降解也是一个毒性-衰减过程。该成果可为PPCPs的深度处理提供理论和技术参考。
（全文链接：https://dx.doi.org/10.1016/ j.jhazmat.2020.123779）
据悉，高被引论文是由美国Clarivate Analytics（科睿唯安）公司旗下Web of Science数据库动态更新的一款产品（ESI数据每两个月更新一次）。理论上来讲，每100篇论文才有1篇论文入选高被引论文，是衡量科学研究绩效、跟踪科学发展趋势的基本分析评价工具，也是当今世界范围内普遍用于评价高校、学术机构、国家/地区国际学术水平及影响力的重要评价指标工具之一。ESI高被引论文已成为教育部学科评估中重要指标之一。
该成果是“水环境综合治理与生态修复技术研究团队”在前期研究工作上的进一步深入，相关工作开始于2014年。在前期研究中，团队首先探讨了纳米催化剂氧化锰八面体（OMS-2）对膨胀颗粒污泥床（EGSB）运行情况的长期影响，相关研究成果以《Effects of octahedral molecular sieve on treatment performance, microbial metabolism, and microbial community in expanded granular sludge bed reactor》为题，2015年发表于环境科学与生态学领域TOP期刊Water Research（IF=11.236，T2类）。该论文以武汉纺织大学为第一完成单位，潘飞为第一作者。
随着纳米技术的迅速发展和广泛应用，纳米污染已经引起了越来越多的关注。据估计，每年生产的工程纳米材料（ENMs）超过100万吨，其中超过40%将被释放到环境中，并成为新兴的纳米污染物。污水处理厂（WWTPs）被认为是各种污染物的重要聚集地和控制污染排放的关键环节。当ENMs进入污水处理厂时，它们将经历一系列迁移和转化过程，这将对它们的归趋产生重要影响。另一方面，微生物生化处理是污水处理厂的核心工艺，它决定了污水处理厂的处理效率和运行性能。具有强生物效应的ENMs在污水处理厂的相对富集，会对各种生物工艺产生潜在影响，进而影响污水处理厂的运行和性能，导致污染物的环境扩散，威胁生态系统和人类健康。
研究结果表明，低剂量OMS-2（0.025g/L）可以强化EGSB的运行效果，COD的去除率和反应器中生物量分别增加了4%和11%，同时，挥发性脂肪酸（Volatile fatty acid,VFA）降低了11%；采用Biolog ECO生态板检测EGSB内部菌群的新陈代谢水平显示OMS-2不仅提升了菌群的新陈代谢水平，而且明显改变了菌群的组成结构；采用Illumina MiSeq高通量测序技术分析EGSB内部菌群结构，结果显示OMS-2强化了菌群的多样性并且改变了菌群的组成结构，当EGSB反应器内部添加了0.25g/L的OMS-2后，菌群中所占比例最大的细菌属Lactococcus属（一类乳酸菌）的占比从29.3%下降到20.4%，这个改变可能导致了VFA的下降和菌群多样性的提升。OMS-2也增加了乙酸菌和古菌（Archaea）在菌群中的占比，同时提升了菌群的乙酸化作用和甲烷产生水平。X射线光电子能谱分析(XPS)结果表明，OMS-2在EGSB内部，Mn（IV）/Mn（III）被还原成Mn（II），这个反过来影响了EGSB内部的菌群。
（全文链接：https://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2015.09.022）
接着，团队研究了磁性纳米氧化锰八面体（Fe3O4@OMS-2）对序批式污泥反应器（SBR）处理印染废水X-3B运行情况的长期影响，相关研究成果以《Application of magnetic OMS-2 in sequencing batch reactor for treating dye wastewater as a modulator of microbial community》为题，2017年发表于环境科学与生态学领域TOP期刊Journal of Hazardous Materials（IF=10.588，T2类），该论文以武汉纺织大学为第一完成单位，潘飞为第一作者。
研究结果表明，添加0.25g/L的Fe3O4@OMS-2到SBR反应器后，一个循环周期（24h）内能提升至少20%的脱色率，采用Illumina MiSeq高通量测序技术分析SBR内部菌群结构，结果显示Fe3O4@OMS-2增加了菌群的总量和菌种多样性，而且更加重要的是，提升了菌群中可能降解染料的细菌数量；经过一系列的富集和分离纯化后，从活性污泥中筛选到4株菌种，经过16S rDNA序列鉴定后为Escherichia fergusonsi FP-D1，Rhodococcus ruber FP-E1,Bacillus aryabhattai FP-F1和Alcaligenes faecalis FP-G1；以上4株菌种在参与反应的好氧污泥中均存在，但是菌种在菌群中的丰度随着Fe3O4@OMS-2浓度的不同而改变，说明纳米催化剂Fe3O4@OMS-2的添加改变了好氧污泥中菌群的构成及其降解染料X-3B的能力；同时，菌种丰度的组成与菌群高通量测序的相关菌种相对应，验证了高通量测序的结果。
前期研究工作于2019年荣获湖北省科学技术奖（自然科学奖）三等奖。
（全文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.06.062）
水环境综合治理与生态修复技术研究团队
研究团队介绍：
“水环境综合治理与生态修复技术研究团队”是环境工程学院潘飞教授带领的一支年轻的科研团队，团队立足于长江经济带生态大保护国家战略和社会发展的需求，针对水体环境中毒害有机物和典型重金属污染问题，围绕污染物源头控制、环境行为和生态效应、末端治理等领域开展研究工作，主要研究方向包括水环境环境污染源头控制、污染物环境化学行为、有机污染物构效关系、生态修复理论与技术、河涌及流域水环境修复、新型环境修复材料等。
目前团队成员30余人，其中青年博士5人，在读研究生18人，国际留学生4人。团队先后培养硕士研究生30余人。自2015年以来，团队共计在Water Research，Journal of Hazardous Materials，ACS ES&T water，Science of the Total Environment，Separation and Purification Technology，Chinese Chemical Letters等国际知名学术期刊发表高水平论文39篇，相关成果获湖北省科学技术奖（自然科学奖）三等奖1项，湖北省第十三届自然科学优秀学术论文二等奖1项。
