“塑料在黃粉蟲腸道快速(sù)生物降解,揭(jiē)示了丟棄在環境中塑(sù)料廢物的(de)新命運。”北京航空航天大學楊軍教授說。
塑料在環境中難(nán)以自然降解,而聚苯乙烯又是其中之最,由於(yú)高(gāo)分(fèn)子量和高穩定性,普遍認為微生物無法降解聚苯乙烯類塑料。2015年北京航空航天大學 楊(yáng)軍教授(shòu)研究組、深圳華大基因公司趙(zhào)姣博士等在(zài)環境學科領域的權威期刊《Environmental Science & Technology》上(shàng)合作發表(biǎo)了兩篇(piān)姊妹研究(jiū)論文,證明了黃(huáng)粉蟲(chóng)(麵包蟲)的幼蟲(chóng)可(kě)降解聚苯(běn)乙烯這(zhè)類最難降解的塑料。
該突破(pò)性研究顯示,以聚苯乙烯(xī)泡沫塑料作為wy食源,黃粉蟲幼蟲可存活1個月(yuè)以上,最後(hòu)發育成成蟲,其所齧食(shí)的聚苯乙烯被完全降解礦化為CO2或同化為(wéi)蟲體脂肪。這種發現(xiàn)為解決全球性的塑料(liào)汙染問(wèn)題提供了思路(lù)。
盡管如此(cǐ),麵對日益(yì)嚴重的白色塑(sù)料汙染,楊軍教授還(hái)是呼籲,公眾在日(rì)常生活中應少使用一次性的塑料飯盒、方便袋。
困境(jìng)
降解塑料(liào)成世界難題
石(shí)油化工(gōng)生產的塑料廢物汙染是世界環境難題。大(dà)部分(fèn)塑料一(yī)次性消費使用後即被丟棄。迄(qì)今為止(zhǐ)學術界(jiè)認為,塑料產品由於物理化學結構穩定、在自然環境中(zhōng)可能數十(shí)至數百年不會被(bèi)分(fèn)解。
楊軍教授介紹,2013年全球消費2.99億噸塑料,其中聚苯乙烯類塑料占7%,每年消(xiāo)耗約2100萬噸,常見的塑料飯盒、咖啡杯等可承受開(kāi)水溫度 的材料即為聚苯乙烯。權威的調查已(yǐ)經表明,聚苯乙烯這種塑料在土壤、汙泥、腐爛垃圾,或糞肥微生物群(qún)落裏,4個月僅降解0.01%-3%的範圍。
每年全世界有4000萬噸的廢棄塑料在環境中積累, 中國每年約有200萬噸廢棄塑料丟(diū)在(zài)環境裏。以農田用農膜為例,我國農膜年產量達百萬噸, 且(qiě)以每年10%的速度遞增, 無(wú)論覆蓋(gài)何種作物(wù), 所有覆膜土壤都有殘膜。據統計(jì), 我國(guó)農膜年殘留量高達35萬(wàn)噸, 殘膜率達42%,大量殘膜遺留在農田0-30厘米的耕作層。也就是說(shuō), 有近一半的農膜(mó)殘留在土壤中, 食品安全方麵是一個極大隱患。
“塑料在土壤中完全被微生物同化, 降解成CO2和水實現無(wú)機礦化, 可能需要200-400年時間, 從而造成(chéng)在環境中的積累。”楊軍教授告訴羊城晚報記者。
奇思
腦洞大開請蟲子(zǐ)幫忙
2005年(nián)起,楊軍團隊開始研究塑料生物降解。主攻最難降解的聚苯乙烯等塑料(liào)降解。
科學(xué)家此前(qián)使用幾種土壤無脊椎動(dòng)物實驗,如蚯蚓、千足(zú)蟲、蛞蝓(yú)、蝸(wō)牛(niú)等看看(kàn)其能否吃掉塑料。在飼喂14C標記的塑料如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP),結果顯示無法降解。
楊(yáng)軍(jun1)認為,生物降解塑料的思路要開拓,不(bú)能隻局(jú)限於微生物, 可以考慮鱗翅目昆蟲、白蟻等, 海洋中的蛀船蟲和鑽孔蚌能侵蝕聚乙烯和海底電纜,也可考慮從這些生物中分離(lí)並克隆能(néng)產生活性基團的(de)關鍵酶及其基因。
楊軍團隊的2014年研(yán)究發現,蠟蟲(印度穀螟幼(yòu)蟲)能夠(gòu)咀嚼和進食聚乙烯PE薄膜,幼蟲腸道分離出能夠降解PE薄(báo)膜的兩種菌株,即腸杆菌屬(shǔ)YT1 和芽孢(bāo)杆菌YP1。隨後研究團隊發現,黃粉蟲幼蟲是一種吃(chī)掉塑料更為厲害的動物,其尺寸比蠟蟲更大(通常長35毫米,寬度(dù)3毫米),其可以將泡沫塑料(liào)作為 wy食品。黃粉蟲(chóng)有(yǒu)4個生活階段:卵、幼蟲、蛹和成蟲。
黃粉蟲又叫麵包蟲,在昆蟲分類學(xué)上隸屬於鞘翅目,擬步行蟲科,粉甲蟲屬(擬步行蟲屬)。原產北(běi)美洲,50年代從前蘇聯引進中國飼養,黃粉蟲被譽為(wéi) “蛋白質飼(sì)料庫”。其幹品含脂肪30%,含蛋白質高達50%以上,此外還含有磷、鉀、鐵等多種元素。幹燥的黃粉蟲幼(yòu)蟲含蛋白質40%左右、蛹含(hán)57%、成 蟲含60%。
在中國(guó)國內,黃粉蟲實際上類似蠶,人類可以直接食用,炒著吃,也可以(yǐ)用來做飼料,黃粉蟲作飼料喂養(yǎng)的蠍子、蜈蚣、蛤蚧、蛇、熱帶魚和金魚,不僅生長快、成活率高,而(ér)且抗病力強,繁殖(zhí)力也大(dà)大提高。養殖黃粉蟲十分容易,養殖戶可用新鮮燕麥、小(xiǎo)麥糠(kāng)、蘋果養(yǎng)殖。