小小海洋微生物：嗷嗚 我能“吃”塑料 作者：孫超岷等 來源：《危險材料》_風聞

小小海洋微生物：嗷嗚 我能“吃”塑料—論文—科學網

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 研究人員在觀察微生物菌羣降解塑料的情況

包裝袋、一次性餐具、塑料瓶……“白色污染”塑料垃圾在我們的生活中隨處可見，由於降解處理困難，它們給全球帶來了嚴重的環境污染和生態破壞。

中科院海洋所研究員孫超岷科研團隊經過5年攻關，首次發現了能有效降解塑料垃圾的海洋微生物。原本有害的塑料垃圾，能夠變身海洋微生物的“食物”，實現綠色環保的生物降解。孫超岷團隊首次發現能有效降解聚乙烯對苯二甲酸酯和聚乙烯兩種塑料的海洋微生物菌羣和酶，為獲得塑料降解微生物和功能酶、發展降解塑料垃圾生物製品提供了重要理論依據和候選材料，並有望突破難降解塑料聚乙烯的降解瓶頸。近日，《危險材料》報道了這一最新研究成果。

發現可以“吃”塑料垃圾的海洋微生物菌羣

塑料是一類高分子聚合物的統稱，包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚乙烯對苯二甲酸酯（PET）、聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC）等。

據報道，到2015年，人類總共生產了83億噸塑料，其中63億噸被廢棄成為垃圾。由於廢舊塑料種類繁多、回收降解反應複雜，塑料垃圾中只有9%被回收，12%被焚燒，79%被填埋或者遺棄在自然環境中。

按照目前的趨勢，至2050年垃圾填埋場和自然環境中將有120億噸塑料垃圾，其形成的“白色污染”給全球帶來嚴重的環境污染和生態破壞。因此開展塑料降解體系研究、加快塑料污染物治理技術研發迫在眉睫。

在中科院海洋研究所，孫超岷告訴記者，他與可以“吃”塑料垃圾的海洋微生物“相逢”於5年前的一次“偶遇”。

2016年，孫超岷帶領着科研團隊從青島近海採集回塑料垃圾樣本。“回來之後，我們發現，其中的幾份廢棄物上都有微生物定殖。當把定殖的微生物進行分離、培養、篩選後，我們發現獲得了一個能夠降解塑料垃圾的微生物菌羣，在塑料（PET和PE）表面具有很明顯的定殖和降解能力。然後我們對此展開了後續的實驗。”

孫超岷介紹，微生物經過與塑料及類似物的長期共存，逐漸演化出一些類羣能有效降解塑料垃圾，是發展降解塑料垃圾生物製品的絕佳材料。

他給記者展示了兩種不同的塑料，其中，接種上海洋微生物的塑料，已經被“吃”成了碎片。“我們篩選到這個接種了有效菌的塑料，經過2~3周的時間，可以看到它降解的效果，經過4周左右的時間，它基本上可以完全降解成碎片。” 孫超岷告訴記者。

孫超岷團隊發現，該菌羣在含有塑料垃圾的培養基中能維持良好的生長能力，推測應該是通過降解塑料獲得額外的能量來源。通過對菌羣組成種類和豐度進行定量分析，發現有5類細菌為優勢種羣。

“我們先後發現了5類海洋微生物優勢微生物菌羣，並將不同菌羣組合在一起，其中3株具有明顯降解塑料的能力。將該3株細菌按照一定比例進行人工復配，成功獲得一個能穩定共存並能顯著降解塑料垃圾的菌羣，這一復配菌羣尤其喜好降解聚乙烯塑料，兩週時間可以將PE降解為碎片。”團隊成員高蓉蓉表示。

5年來，孫超岷和他的團隊走遍青島近海，已經採集了上千份塑料垃圾樣本，並用於實驗。

開發海洋微生物製品  將塑料垃圾“一網打盡”

孫超岷團隊成員結合紅外光譜、凝膠滲透色譜、X射線衍射、高效液相色譜及質譜等手段多方位證實了該菌羣能有效降解PET和PE塑料，利用宏轉錄組技術解析了該菌羣在塑料表面通過形成生物膜定殖並分泌酶類降解利用塑料作為能量源的過程，進而篩查到多個可能參與降解PET和PE塑料的候選酶類，最終結合體外表達技術獲得多個在24小時內能明顯降解PE塑料的酶。因為PE塑料目前在國際上極為缺乏能有效降解的微生物和酶類，該研究成果為下一步研究PE降解機制及發展PE降解生物製品奠定了堅實基礎。

“我們這個發現其實是打開了一扇門。聚乙烯塑料比較常見，比如農用地膜、塑料一次性購物袋等，非常難降解。目前我們的研究水平在國內屬於領先。”孫超岷表示。

目前，絕大部分塑料垃圾最終流向大海。用來自大海的“生物利器”攻克塑料垃圾，中科院海洋所該研究成果已經申請國家發明專利，科研人員正和企業等多方協作，共同開發海洋微生物製品。

高蓉蓉進一步介紹：“實現綠色環保高效生物修復環境中的塑料垃圾，用我們的塑料作為微生物生長的能源物質去進行降解，轉化成它們自身生長所需要的一些能源物質。然後把塑料最終分解成對環境完全無害的二氧化碳、水等產物。”

“做成這種產品或者是製劑以後，我們就可以把那些塑料垃圾回收，比如農用地膜、一次性塑料袋，將它們放到一個反應容器當中去，加入我們的生物製品，經過數天或者數週的時間，降解塑料，或把塑料降解成一些可以重複利用的低聚物，取於大自然，再回歸大自然。”孫超岷團隊有信心，未來不久這將成為現實。（來源：中國科學報 廖洋 王敏）

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125928