科學家發現以塑料為食蟲子 吃塑料排二氧化碳

2020-12-04 紅星新聞網

小處著手

黃粉蟲可以吞食和完全降解塑料,科學家已在黃粉蟲體內分離出靠聚苯乙烯生存的細菌,並將其保存。

大處著眼

中美聯合團隊的最新研究成果不僅首次為微生物降解塑料提供了有力的科學證據,也為開發生物降解聚苯乙烯塑料製品的技術提供了全新思路。

小蟲子:

黃粉蟲又叫麵包蟲,原產北美洲,上世紀50年代引進中國飼養,黃粉蟲被譽為「蛋白質飼料庫」。其幹品含脂肪30%,含蛋白質高達50%以上。

在中國國內,黃粉蟲實際上類似蠶,人類可以直接食用,炒著吃,也可以用來做飼料。養殖黃粉蟲十分容易,養殖戶可用新鮮燕麥、小麥糠、蘋果養殖。

大功臣:

「可消化最難降解的聚苯乙烯塑料,其他相對容易降解的塑料,理論上黃粉蟲同樣可以消化。」而以聚苯乙烯為食物來源的黃粉蟲與正常取食的黃粉蟲一樣健康,其排洩物還能用於農作物土壤育肥。

「塑料在黃粉蟲腸道快速生物降解,揭示了丟棄在環境中塑料廢物的新命運。」北京航空航天大學楊軍教授說。

塑料在環境中難以自然降解,而聚苯乙烯又是其中之最,由於高分子量和高穩定性,普遍認為微生物無法降解聚苯乙烯類塑料。

中美研究人員近期在美國《環境科學與技術》雜誌上報告說,黃粉蟲可以吞食和完全降解塑料,他們已在黃粉蟲體內分離出靠聚苯乙烯生存的細菌,並將其保存。研究報告作者之一、史丹福大學高級研究員吳唯民介紹說,中美聯合團隊的最新研究成果不僅首次為微生物降解塑料提供了有力的科學證據,也為開發生物降解聚苯乙烯塑料製品的技術提供了全新思路。

一個中學女生

無意中發現蟲盒泡沫有噬咬痕跡

據新華社2003年報導,關於「蟲子吃塑料」,曾被一位西安的中學女生發現。

西安市第8中學高三學生陳重光家裡為飼餵小鳥而養著黃粉蟲。她無意間發現鋪在蟲盒子裡的泡沫塑料上有細小的噬咬痕跡,是黃粉蟲在吃塑料嗎?陳重光在當生物教師的父親支持下,開始留心觀察,她把黃粉蟲分為對照組和試驗組,對照組餵麥麩和菜葉,試驗組逐漸加餵泡沫塑料餐盒片。她發現蟲子確實在吃塑料餐盒,通過稱量還證明蟲子體重在增加。

蟲子吃塑料消化得了嗎?她又對蟲糞做靜電、燃燒、浸水等試驗,結果表明蟲糞不產生靜電吸附、不可燃燒、不漂浮並能產生腐敗臭味,證明蟲糞中塑料成分已變得極少。經過一年多時間的試驗,她得出這樣的結論:黃粉蟲可以噬食有機塑料並能消化和吸收,吸收塑料後可以正常生長並繁殖,黃粉蟲體內存在著可以消化有機塑料的活性物質,還可發展和強化。

陳重光的這一發現在全國第18屆科技創新大賽中獲得二等獎。

一個專業團隊

主攻最難降解的聚苯乙烯類塑料

黃粉蟲又名麵包蟲,被人工大量養殖用作動物飼料。以前有研究人員宣稱分離出降解聚苯乙烯的細菌,但缺乏有力的物理化學分析證據支持聚苯乙烯被微生物降解,而且有關微生物也沒有被國際上承認的微生物中心收藏,因此這類研究成果並不被學術界認可。

此次從黃粉蟲體內分離出相關細菌的北京航空航天大學教授楊軍及其團隊,2005年起開始研究塑料生物降解。主攻最難降解的聚苯乙烯等塑料降解。

科學家此前使用幾種土壤無脊椎動物實驗,如蚯蚓、千足蟲、蛞蝓、蝸牛等看看其能否吃掉塑料,結果顯示無法降解。

楊軍認為,生物降解塑料的思路要開拓,不能只局限於微生物, 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苯乙烯和海底電纜,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。

楊軍團隊在2014年研究發現,蠟蟲(印度谷螟幼蟲)能夠咀嚼和進食聚苯乙烯PE薄膜,幼蟲腸道分離出能夠降解PE薄膜的兩種菌株,即腸桿菌屬YT1和芽孢桿菌YP1。隨後研究團隊發現,黃粉蟲幼蟲是一種吃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3毫米),其可以將泡沫塑料作為唯一食品。

威力

能吃所有塑料

約48%被降解成二氧化碳

中美研究人員觀察到,100條黃粉蟲每天可以吞食24至39毫克的聚苯乙烯塑料,相當於一小片藥片的重量。這些塑料在黃粉蟲腸道內停留不到24小時,其中約48%被降解成二氧化碳,小部分被吸收。

研究顯示,以聚苯乙烯為食物來源的黃粉蟲與正常取食的黃粉蟲一樣健康,其排洩物還能用於農作物土壤育肥。黃粉蟲腸道微生物在塑料分解過程中起到決定性作用。研究人員首次從黃粉蟲腸道中分離出一株可以利用聚苯乙烯作為唯一生長營養物的細菌,並將這種細菌保存在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心。

中美聯合團隊還將進一步研究黃粉蟲及其他昆蟲對不同塑料的降解,為開發治理塑料汙染的酶製劑和其他生物降解技術提供基礎。

「黃粉蟲可以消化最難降解的聚苯乙烯塑料,其他相對容易降解的塑料,理論上黃粉蟲同樣可以消化。」楊軍教授告訴記者,他介紹,目前國內已有廠商在考慮用人工培育黃粉蟲或蠟蟲來降解塑料廢棄物。據新華社、羊城晚報

如果沒有它/

「塑料世」: 在地質層中留下痕跡

——科學家推測:百萬年後的地質層將如何記錄被塑料重塑的地球

人類丟棄的塑料垃圾會產生什麼樣的長期影響呢?夏威夷地處偏僻的卡米羅海灘上的奇特巖石也許能告訴我們答案。遊客在那裡留下了融化在篝火裡的塑料痕跡,如今沙灘上到處散落著一些沙子和塑料混合一起冷卻變硬後形成的「塑料巖球」。

雖然至今為止被發現的這種塑料巖球數量並不多,但可以想像,類似的「塑料世」沉積層可能正在一些有巖漿流過的海灘下,或有森林火災發生的地方形成,加拿大西安大略大學地質學家帕特裡夏·科科倫說,這種新巖石最終會留在地質層記錄中。

現代人類對塑料的痴迷無以復加,日常生活中塑料製品隨處可見,塑料這種東西已經開始在我們這個星球的地質環境中留下了抹不去的印跡。如今,人類每年生產的塑料多達3億噸,其中三分之一在使用後很快被丟棄,成為廢物的塑料大部分埋在了垃圾填埋場裡,還有相當多的塑料垃圾最終進入了海洋。

「我們知道它們進入巖石層後會發生什麼樣的變化:它們中所含的氫、氮和氧會漸漸逸失,最後留下的碳(或者外面還覆有一層硫化物或碳酸鹽)在地質層裡留下化石痕跡。」同樣,被埋在地層裡的塑料碎片中的聚合物在地熱溫度下漸漸分解,釋放出少量的石油和天然氣後,最終留下一些易碎的碳的殘渣。

從現在開始的100萬年以後,當地質學家們破開鋼筋混凝土覆蓋的地球表面,探索過去文明留下的遺蹟時,會有什麼樣驚人的發現呢?「看這是什麼?」一位地質學家驚呼道,裂開的巖石縫隙中,露出一圈黑乎乎的東西,「塑料世化石!」據文匯報

數字記錄塑料時代

洛杉磯每年扔進太平洋的塑料垃圾約達30噸。

全世界每年生產的塑料,中國佔24.8%,歐洲佔20%。

食用甲殼類動物的人,每年吃進的塑料微粒可能多達11,000粒。

多瑙河每天流入黑海的塑料垃圾為4.2噸,遠多於北大西洋環流塑料垃圾總量的估計數量。

60天裡,塑料垃圾可從美國東海岸漂流到北大西洋環流中心。

80% 的海洋垃圾來自於陸地,其中70%都是塑料。據文匯報

原標題:一個新思路:吃掉塑料

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