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黃粉蟲又名面包蟲，體內(nèi)蛋白質(zhì)含量豐富，是人工綿羊，用作動(dòng)物飼料。最近，除了動(dòng)物飼料的作用外，黃粉蟲有望變成良心“吃貨”?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)黃粉蟲可以分解聚苯乙烯塑料，這為治理令人頭疼的“白色污染”提供了一條道路。相關(guān)論文最近發(fā)表在美國(guó)《環(huán)境科學(xué)和技術(shù)》期刊上。

文/記者黃山編輯/陳英杰

中美聯(lián)合小組最近的研究結(jié)果為開發(fā)生物降解聚苯乙烯塑料的技術(shù)提供了新思路。這項(xiàng)研究首次提供了細(xì)菌在動(dòng)物腸道內(nèi)分解塑料的詳細(xì)證據(jù)。(威廉莎士比亞，Northern Exposure(美國(guó)電視劇)，《動(dòng)物名言》)此前也有研究人員聲稱分離了分解聚苯乙烯的細(xì)菌，但缺乏有力的物理化學(xué)分析證據(jù)來支持聚苯乙烯被微生物分解。這種研究結(jié)果沒有得到學(xué)術(shù)界的認(rèn)可。研究報(bào)告者之一北京航空航天大學(xué)楊軍副教授向記者介紹了最近的這項(xiàng)研究。

實(shí)驗(yàn)照片(北京航空航天大學(xué)新聞網(wǎng))

100只黃粉蟲每天可以分解的重量是相當(dāng)于小藥丸的聚苯乙烯塑料

聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯可以說是塑料界的“三大巨頭”，但在控制“白色污染”時(shí)，不要忘記PS——聚苯乙烯。聚苯乙烯是產(chǎn)量?jī)H次于前三的通用樹脂，聚苯乙烯具有透明性、加工性、抗輻射性等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于照明產(chǎn)品裝飾、儀表外殼、電絕緣用品、建筑用隔熱部件、玩具、一次性餐具等日用品。

和大多數(shù)塑料一樣，廢棄的聚苯乙烯由于化學(xué)惰性高，不容易被微生物分解，形成對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅的“白色污染”。目前處理廢聚苯乙烯的方法主要有填埋法、焚燒法、循環(huán)再生法、回收、分解轉(zhuǎn)化等。聚苯乙烯塑料垃圾的傳統(tǒng)處理方法是填埋和焚燒，但使用這種處理方法會(huì)釋放大量有毒副產(chǎn)品，進(jìn)入環(huán)境，引起公共衛(wèi)生和環(huán)境問題。循環(huán)再生法和回收法也因成本處理的經(jīng)濟(jì)問題而影響普及。

最近，一只蟲子為控制“白色污染”打開了新的大門。中美研究人員報(bào)告說，在新的美國(guó)《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》號(hào)中，黃粉蟲可以吞噬塑料并完全分解。研究人員首次從黃粉蟲腸道中分離出了可以使用聚苯乙烯作為唯一生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)素的細(xì)菌，存放在中國(guó)微生物菌種保存管理委員會(huì)普通微生物中心。

在食用聚苯乙烯塑料方面，黃粉蟲可以說是良心“食物”，其腸道內(nèi)的微生物大軍在塑料分解過程中起著決定性作用。參與此次研究的北京航空航天大學(xué)楊軍副教授表示：“與自然界中能夠分解聚苯乙烯的微生物相比，目前從黃粉蟲中分離出來的微生物分解能力比較強(qiáng)，分解速度也比較快?！?

研究表明，100只黃粉蟲每天可以吞下34 ~ 39毫克聚苯乙烯塑料，相當(dāng)于小藥丸的重量。這些塑料在黃粉蟲腸道內(nèi)停留不到24小時(shí)，其中約48%被分解成二氧化碳，一小部分被吸收。我國(guó)目前使用的塑料產(chǎn)品在自然分解條件下分解時(shí)間通常需要200至300年。

在黃粉蟲體內(nèi)分解聚苯乙烯的微生物“主力軍”已經(jīng)被研究人員篩選出來，這個(gè)團(tuán)隊(duì)包含多種細(xì)菌，其中包括日常生活中常見的細(xì)菌。一般認(rèn)為，生物降解塑料產(chǎn)品不是單一的機(jī)制，而是復(fù)雜的生物物理學(xué)、生物化學(xué)作用，與其他物理化學(xué)作用(如水解、氧化等)一起相互促進(jìn)和協(xié)同作用。就像戰(zhàn)場(chǎng)上不同兵種之間的相互協(xié)調(diào)和配合。(威廉莎士比亞，溫斯頓，戰(zhàn)爭(zhēng))。

這些細(xì)菌在分解聚苯乙烯的過程中各自發(fā)揮什么作用，其中復(fù)雜的反應(yīng)需要研究人員進(jìn)一步探索。楊軍副教授表示，目前正在進(jìn)行許多相關(guān)研究，許多問題仍有待解決，短期內(nèi)不能立即將此次研究成果投入實(shí)際應(yīng)用。

黃粉蟲食用塑料能產(chǎn)生生物濃縮效果嗎？

今后有人擔(dān)心，如果使用黃粉蟲分解聚苯乙烯塑料，黃粉蟲吃塑料，家禽吃黃粉蟲，人吃家禽，塑料沿著食物鏈流動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生生物富集效應(yīng)，最終對(duì)人體造成危害。

對(duì)此，參與此次研究的北京宇宙航空大學(xué)楊軍副教授告訴記者：首先，黃粉蟲只是此次研究的開始，只是一個(gè)機(jī)會(huì)，在最終的實(shí)際應(yīng)用中，并不是讓黃粉蟲直接吃聚苯乙烯塑料。研究人員已經(jīng)分離出在黃粉蟲體內(nèi)起重要作用的細(xì)菌，并將繼續(xù)研究更高效、更環(huán)保的分解方式。其次，目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)黃粉蟲攝入聚苯乙烯塑料導(dǎo)致異常。

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在24小時(shí)內(nèi)，大部分剩余塑料變成了形狀酷似微型兔子屎的排泄物，這些排泄物同樣是可生物降解的。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，這些蠕蟲像處理所有的食物來源一樣，將大約一半的聚苯乙烯塑料轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?。研究人員稱，這些僅僅以聚苯乙烯塑料為食的黃粉蟲和吃正常飲食的黃粉蟲一樣健康，而且它們的排泄物還可以安全地作為種植土使用。

那么，消化掉的塑料去哪了呢?變成脂肪了。事實(shí)上，黃粉蟲不僅是良心“吃貨”，也是不少家禽的美味食材。碳-13同位素示蹤實(shí)驗(yàn)證明，聚苯乙烯被黃粉蟲完全降解礦化為二氧化碳和利用轉(zhuǎn)化為蟲體脂肪。相信這些肥美的黃粉蟲，不僅可以造福人類界，還可以讓家禽界也一飽口福。

▍從小米長(zhǎng)蟲子得出的全新思路

砸中牛頓的那個(gè)蘋果，和咬了楊軍副教授家里的塑料袋的那群蟲子，在某種程度上有著異曲同工之妙。據(jù)北京航空航天大學(xué)新聞網(wǎng)報(bào)道，早在10多年前，楊軍副教授在自己廚房里觀察到，裝有小米、面粉等糧食的聚乙烯塑料袋儲(chǔ)存一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)大量小孔和存在米蟲蛾子。從這一現(xiàn)象出發(fā)，他和他的研究組開展了10多年的有關(guān)昆蟲降解塑料的持續(xù)研究。

楊軍副教授稱，一般做生物降解塑料制品研究，研究人員往往會(huì)從水、土壤、污泥當(dāng)中尋找可能可以降解某些塑料的微生物，而在這次研究中，研究人員從昆蟲體內(nèi)來尋找這些微生物，這就是全新的思路，而且也有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，來自昆蟲體內(nèi)的微生物降解稱得上是高效的。

其實(shí)，黃粉蟲體內(nèi)的微生物部隊(duì)并不是第一支奔赴降解前線的隊(duì)伍。來自蠟蟲腸道的細(xì)菌已經(jīng)“身先士卒”。早在2014年12月，楊軍研究組便在《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》上發(fā)表了相關(guān)研究，當(dāng)時(shí)的研究證明了蠟蟲腸道內(nèi)存在有效降解聚乙烯塑料的微生物。

和2014年的蠟蟲體內(nèi)存在降解聚乙烯微生物的研究相比，此次關(guān)于黃粉蟲的新研究也很重要。和聚乙烯相比，聚苯乙烯泡沫塑料不僅同樣難以降解而且還容易破碎，對(duì)于環(huán)境的影響更大。另外，聚乙烯一般用作制造薄膜制品，如地膜、垃圾袋等，質(zhì)軟而無毒。而可生物降解的地膜和垃圾袋也已被發(fā)明出來并進(jìn)行推廣，聚苯乙烯是用來制作塑料制品的，如快餐盒、玩具等，質(zhì)硬且脆，目前，人們專家們還沒有找到更好的代替物來取代這些聚苯乙烯制品。

有人認(rèn)為，材料取代傳統(tǒng)塑料制品無疑是根治“白色污染”的最佳辦法。但迄今為止尚未生產(chǎn)出可資商業(yè)化生產(chǎn)的性能優(yōu)良、價(jià)格合理、符合人類意愿的塑料代用品。專家預(yù)測(cè), 塑料制品消費(fèi)量不斷增大, 它對(duì)環(huán)境的影響將是人類長(zhǎng)期面臨的課題。

▍還將繼續(xù)研究能夠降解塑料的多種微生物

常用的塑料，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)等，在農(nóng)業(yè)、包裝、醫(yī)療行業(yè)，許多塑料制品均為一次性使用，且用量巨大，在自然界中都很穩(wěn)定，難以被降解，研究人員將繼續(xù)尋找自然界中能夠降解各種塑料的微生物。

據(jù)報(bào)道，由斯坦福大學(xué)伍茲環(huán)境研究所高級(jí)研究員Criddle領(lǐng)導(dǎo)的研究者們正與項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和論文第一作者北航的楊軍及其他中國(guó)研究者們合作進(jìn)行持續(xù)研究。他們計(jì)劃共同研究黃粉蟲和其他昆蟲體內(nèi)的微生物是否能生物降解聚丙烯(用于從紡織品到汽車零部件的產(chǎn)品)、微珠(用于去角質(zhì)的小顆粒)和生物塑料(來自玉米或甲烷沼氣等可再生生物質(zhì)來源)。

近年來，海洋中的塑料廢棄物對(duì)海洋這一生態(tài)體系造成了嚴(yán)重影響，它破壞棲息地，造成了無數(shù)海鳥、魚、海龜和其他海洋生物的死亡。Criddle說，該領(lǐng)域的另一研究可能涉及尋找黃粉蟲的海洋生物等價(jià)物來消化海洋中的廢棄塑料。楊軍副教授表示，目前還有大量的研究工作正在持續(xù)推進(jìn)，他認(rèn)為，類似黃粉蟲體內(nèi)的能夠降解塑料的微生物在自然界中仍然有著非常豐富的來源。

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