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q日Q北京航I天大学化学学院教授杨军的一ơ科普演讲引起了C会各界的关注。原来,q位U学家偶焉虫子与塑料挂上了钩?
塑料能被虫子“吃掉”?q是否意味着Q困Chcȝ“白色污染”找Cl极解决途径Q这L期待Q让杨军的演讲迅速成为热议话题?
偶然的科学发?/strong>
2004q春节,杨军从家中橱柜里拿出一袋小c_备煮_时Q发现装c的塑料袋上有许多孔z,q有虫子和飞蛄出?
c_了,不能吃,赶紧处理扔掉Q这是许多h看到上述情景时的自然反应。不q,q一q却l了博士毕业于清华环境工E专业环境生物技术方向的杨军不一L启发。虫子咬q,塑料d了?如果被虫子吃掉了Q塑料能否被虫子消化Q?
杨军初步推测Q塑料可能被虫子吃掉了,但能否被虫子消化吸收q{化成能量或n体组l就不得而知了?
“如果这个问题能被证实,意味着塑料能被降解。这是一w命性的发现。”春节过后,杨军带着士生秦燕着手开始研I?
通过各种渠道Q他买到了“米虫”,卌虫。随后,通过解剖其内含物取出,接种于仅仅铺有聚乙烯薄膜的无_d中?
“碳是维持生命的主要元素Q不l蜡虫葡萄糖、淀_等xQ只l含有聚乙烯的薄膜,蜡虫要么依靠薄膜q行J殖代谢Q要么因没有能量来源而死掉。”杨军告诉《中国科学报》记者?
实验q行到第28天,杨军和秦燕通过电镜观察发现Q蜡虫肠道的内含物R蚀q穿透了塑料薄膜。这意味着蜡虫的肠道微生物降解了塑料?
虫子zM来了
实验蜡虫肠道的内含物会分泌出很多菌株Q但之前的研Iƈ未将其细化?
为学习基研究ҎQ杨军前往英国牛|大学做了一q访问学者。回国后Q他开始展开pȝ深入的研IӞ提取内含物中的“纯菌”进行实验?
杨军蜡虫肠道内含物与含有聚乙烯的薄膜放在一赯行富集培充R他以聚乙烯为唯一xQ?0天富集培育分d8U纯菌株Qƈ最l通过抗拉强度试验选择了两U降解能力最强的菌种Q阿氏肠杆菌和芽孢杆菌?
实验证明Q这两种菌株的确靠塑料薄膜“活了下来”。它们在含聚乙烯的薄膜上E_增长Qƈh较强的活性,可以腐蚀掉聚乙烯膜的表面。“把聚乙烯这U长铄C-C单键氧化断裂成ؓ一个亲水的x双键的羰基,q就是降解的初步机制。”杨军解释道?
他推,如果黄_虫的培L间g长至60天,阿氏肠杆菌和芽孢杆菌可以分别使聚乙烯减重6%?1%Q聚乙烯的分子量可以降低6%?3%。“这表明黄粉虫的降解效率是很高的。?
随后Q杨军又做了黄粉虫降解聚苯乙烯实验。他培养?500条黄_虫Q将其^均分成三l,q行为期30天的实验。一l仅喂食聚苯乙烯的沫塑料;另两l作为对照组Q食物分别是它们最喜欢的麦麸和无食物。结果发玎ͼ分别单独喂食泡沫塑料和麦麸的两组存活率没有显著差异?
为测量聚苯乙烯的降解E度Q杨军收集了吃过麦麸和沫塑料的虫粪Qƈ用GPCQ凝胶渗透色谱)证明聚苯乙烯的分子量降低了,热量也降低了?
?0%的聚苯乙烯被黄粉虫{化ؓ二氧化碳和自w肌体,可以说是‘长肌肉’了。作为生物化学机制的‘金标准’,?3-同位素标记示t的实验也更加证实了q个l果。”杨军兴奋地_实验充分证明了黄_虫能降解聚苯乙烯?
塑料生物降解的新H口
杨军表示Q塑料本w是一U高分子的惰性材料,难以被生物降解?
“塑料在自然界中降解需要约500q。而我们找C一U高效降解微生物来源的新途径Q就是从虫子的肠道里扑ֈ可高效降解塑料的l菌、酶Q只需24时甚至更少的时间就能降解塑料,qؓ解决xa基塑料污染问题打开了一扇窗。”杨军说?
中国工程院院士、清华大学环境学院教授钱易对此评仯Q杨军团队从虫子吃塑料的自然生活现象出发Q证实了昆虫及其肠道微生物可以高效降解聚乙烯和聚苯乙烯。“这个发现是革命性的Q揭CZl菌能够利用q去被认Z可能生物降解的石油基塑料。这是近q来环境U学领域最大突破之一Qؓ解决全球塑料污染问题打开了一扇新的大门。?
杨军告诉记者,实验研究中所用的塑料均ؓ最N解的xa基塑料。不q,惌真正造福人类Q还需要通过产业化,使微生物和酶得到高效利用。目前他正在L与企业合作,试图开发一U降解可控的新型材料?