“塑(sù)料在(zài)黃粉蟲腸(cháng)道快速生物降解,揭示了丟棄在環境中塑料廢(fèi)物的新命運。”北京航空航天大學楊軍教(jiāo)授說。
塑料在環境中難以自然降解,而聚苯乙烯又是(shì)其中(zhōng)之最,由於高分子量和高(gāo)穩定性,普遍認為(wéi)微生物無法(fǎ)降解聚苯乙烯類塑料。2015年北京航空航天大學 楊軍教授研究組、深圳華大基因公(gōng)司趙姣博士等在環境學科領域的權威期刊《Environmental Science & Technology》上合作發表了兩篇姊妹研究論文,證明了黃粉蟲(麵包蟲)的幼蟲可降解聚苯乙烯這(zhè)類最難降解的塑料。
該突破性研(yán)究顯示(shì),以聚苯乙烯泡沫塑料作為wy食源,黃粉蟲幼(yòu)蟲可存活1個月以上,最後發育成成蟲,其所齧食的聚苯乙烯被完(wán)全降解礦化為CO2或(huò)同化為蟲體脂肪。這種發現為解決全(quán)球性(xìng)的塑(sù)料汙染問題提(tí)供(gòng)了思路。
盡管如此,麵對日(rì)益(yì)嚴(yán)重的白色(sè)塑料汙染,楊軍教授還是呼(hū)籲,公眾在日常生活中應少使用一(yī)次性的塑料飯盒、方便袋。
困境
降解(jiě)塑料成世界難題
石油化工生產的塑料廢物汙染是世界環境難(nán)題。大部分塑料一次性(xìng)消費使用後即被丟棄。迄今為止(zhǐ)學術界認為,塑料產(chǎn)品由(yóu)於物(wù)理化學結構穩定、在自然環境中可能(néng)數十(shí)至數百(bǎi)年不會被分解(jiě)。
楊軍教授介紹,2013年全(quán)球(qiú)消費(fèi)2.99億(yì)噸塑料,其中聚苯乙烯類塑料占7%,每年消耗約2100萬噸,常見的塑料飯盒、咖啡(fēi)杯等可承受開水溫度 的材料即為聚苯乙烯(xī)。權威的調查已(yǐ)經表明,聚苯乙烯這種塑料在土壤(rǎng)、汙泥、腐爛垃圾(jī),或糞肥微生物群(qún)落(luò)裏,4個月僅降解0.01%-3%的範(fàn)圍。
每年全世(shì)界有4000萬噸的(de)廢棄塑料在環境中積累, 中國每年約有200萬噸廢棄塑料丟在環境裏。以(yǐ)農田(tián)用農膜為例,我國農膜年產量達百萬噸, 且以每(měi)年10%的速度遞增, 無論覆蓋何種作物, 所有(yǒu)覆膜土壤都有(yǒu)殘膜。據統計, 我國農膜年殘留量高達35萬噸, 殘膜率達42%,大量殘膜遺(yí)留在農田0-30厘米的耕作層。也(yě)就是說, 有近(jìn)一(yī)半的農膜殘留在土壤中, 食品安全方麵是(shì)一個極大隱患。
“塑料在土壤中完全被微(wēi)生(shēng)物同化, 降解成CO2和水實現無機礦化, 可能需要200-400年時間(jiān), 從而造成在環境(jìng)中的(de)積累。”楊軍教授告訴羊城晚報記者。
奇思
腦洞大開請蟲子幫忙
2005年(nián)起,楊軍團隊開始研究塑料生物降解。主攻最(zuì)難降解的(de)聚苯乙烯等塑料降解。
科學家此前使用幾種土壤無脊椎(zhuī)動物實驗,如蚯蚓、千足蟲、蛞蝓(yú)、蝸牛等看看其能否吃掉塑料。在飼喂14C標記的塑料(liào)如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP),結果顯示無法降解。
楊軍認為,生物降解塑料的思路要開拓,不能隻局限於微生物, 可以考慮鱗翅目昆蟲、白蟻等, 海(hǎi)洋中的蛀船蟲和鑽孔蚌能侵蝕聚乙烯(xī)和海底電纜,也可考慮從這些生物中分離並克隆能產生活性基團的關鍵酶及其基因。
楊軍團隊的2014年研究發現,蠟蟲(印(yìn)度穀螟幼蟲)能夠咀(jǔ)嚼(jiáo)和進食聚乙烯PE薄膜,幼蟲腸道分離出能夠降解PE薄膜的兩種菌株,即腸杆菌屬YT1 和芽孢(bāo)杆菌YP1。隨後研究團隊發現,黃粉蟲(chóng)幼蟲是一(yī)種吃掉塑料更為厲害的動物,其尺寸比(bǐ)蠟蟲更大(通常長35毫米,寬度3毫米),其可以將泡沫塑料作為 wy食品。黃粉蟲有4個生活階段(duàn):卵、幼(yòu)蟲、蛹和成蟲。
黃粉蟲又叫麵包(bāo)蟲,在昆蟲分(fèn)類學上隸屬於鞘翅目,擬步行蟲科,粉甲(jiǎ)蟲屬(擬步行蟲屬)。原產北美洲,50年代從前蘇(sū)聯引進中國(guó)飼養,黃粉蟲被譽為 “蛋白質飼料(liào)庫”。其幹品含脂肪30%,含蛋白質高(gāo)達50%以上,此外還含有磷、鉀、鐵等多種元素。幹燥的(de)黃粉蟲幼蟲(chóng)含蛋白質40%左右、蛹含57%、成 蟲含60%。
在中國國內,黃粉(fěn)蟲實際上類似蠶,人類(lèi)可(kě)以直接食用(yòng),炒(chǎo)著吃,也可以用來做飼料,黃粉蟲作飼料喂養的(de)蠍子、蜈蚣、蛤蚧、蛇、熱帶魚和金魚,不(bú)僅生長快、成活率高(gāo),而且抗(kàng)病力強,繁殖力也大大提高。養(yǎng)殖黃粉蟲十分容易,養殖戶可用新鮮燕麥、小麥糠、蘋果養殖。