[ 故事的起因,是十年前一包被遺忘的小米。
這包小米用塑料袋裝著,被遺忘在北京航空航天大學(xué)副教授楊軍家的櫥柜中。
當(dāng)再次打開櫥柜的時(shí)候,小米生出了蠕蠕的蟲子,還有不少飛蛾迎面撲來。
在不少人的日常生活中,這只是件令人頭疼的瑣事,而在科學(xué)家的眼中,這件瑣事卻可能給令世界頭疼的白色污染帶來希望——讓蟲子吃掉白色污染。]
近日,北京航空航天大學(xué)楊軍研究組和江雷院士、美國(guó)斯坦福大學(xué)吳唯民高級(jí)研究員、深圳華大基因公司趙姣博士等,繼2014年12月發(fā)表“蠟蟲腸道微生物降解聚乙烯”的論文后,再次在國(guó)際環(huán)境科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域頂尖期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》上發(fā)表了《嚙食塑料黃粉蟲對(duì)聚苯乙烯的生物降解和完全礦化作用:1.化學(xué)與物理特性和同位素失蹤試驗(yàn)》和《嚙食塑料黃粉蟲對(duì)聚苯乙烯的生物降解和完全礦化作用:2.腸道微生物的作用》兩篇研究論文,首次以全面證據(jù)揭示了黃粉蟲嚙食降解聚苯乙烯(塑料泡沫)、將其完全降解礦化為二氧化碳、同化為蟲體脂肪的過程,同時(shí)證明是其腸道微生物起主導(dǎo)作用。該成果還分離鑒定了一株降解聚苯乙烯的細(xì)菌。
蠟蟲:塑料薄膜真的被降解了
讓蟲子吃掉塑料,這個(gè)想法看起來有些荒誕不經(jīng),實(shí)施起來似乎也有一定難度——要多大數(shù)量的蟲子才能消滅掉已經(jīng)累積了五六十年的塑料制品污染?楊軍認(rèn)為,他們的研究最大的意義在于給社會(huì)提供了一種塑料降解的途徑,一種從無(wú)到有的可能。
塑料是一種合成的高分子化學(xué)制品,由于其阻燃、耐熱、抗腐蝕、用途廣、質(zhì)量輕且成本低廉,塑料制品悄然深入到社會(huì)的每個(gè)角落,從工業(yè)生產(chǎn)到人們的衣食住行,無(wú)處不在。
然而,塑料制品的泛濫帶來了嚴(yán)重的白色污染,由于塑料成分極其穩(wěn)定,降解需要200~300年。近年來可降解塑料問世,大大提升塑料的降解速度,但依然需要兩到三年的時(shí)間。
走到這里,“白色污染”的治理似乎停滯了——開發(fā)可降解塑料,逐步取代以前的塑料制品,之前那些已經(jīng)形成的污染就交給時(shí)間吧。然而,故事開頭的那包滿是蟲子的小米,給了楊軍靈感。當(dāng)時(shí)他正在北航材料學(xué)院創(chuàng)建環(huán)境工程系研究生物科技,“我看到這包小米的袋子上有非常多的破洞,從材料學(xué)角度,這可能有兩種情況。其一,袋子被蟲子咬破了,但蟲子并沒吃,這樣的話會(huì)有塑料碎片;其二,一些塑料袋體被蟲子吃下去了。我仔細(xì)地翻了翻櫥柜,碎片很少,那就有可能是塑料被吃掉降解了,我覺得很興奮。”
這種蟲子就是蠟蟲(印度螟蟲)。于是,在研究生的幫助下,楊軍開始了“讓蠟蟲吃掉塑料薄膜”的實(shí)驗(yàn)。他說:“我們精心飼養(yǎng)蠟蟲,讓蠟蟲以實(shí)驗(yàn)用塑料為食,待蠟蟲發(fā)育成熟后再對(duì)它進(jìn)行科學(xué)解剖,用國(guó)際通行的測(cè)試方法,反復(fù)測(cè)試發(fā)現(xiàn),塑料薄膜真的被降解了。”
黃粉蟲:攝入泡沫塑料中47.7%轉(zhuǎn)化為二氧化碳
蠟蟲個(gè)頭小,分解塑料的量和種類都有限,做進(jìn)一步降解機(jī)理實(shí)驗(yàn)也不方便。楊軍團(tuán)隊(duì)便擴(kuò)大調(diào)研范圍,了解到有人用蚯蚓、千足蟲、蛞蝓、蝸牛等做過降解塑料的實(shí)驗(yàn),但效果并不理想。看到有關(guān)泡沫塑料板被黃粉蟲啃食的新聞報(bào)道,楊軍團(tuán)隊(duì)決定用個(gè)頭大很多的黃粉蟲試著降解更艱難的目標(biāo)——聚苯乙烯,也就是俗稱的白色泡沫塑料。
楊軍買來沒有添加劑和催化劑的聚苯乙烯塑料原料和α-13C、β-13C標(biāo)記的聚苯乙烯塑料樣品,接著買到3~4蟲齡(即褪了3~4次皮)谷物飼養(yǎng)的黃粉蟲。
這些黃粉蟲被放置在一個(gè)有泡沫塑料塊的聚丙烯塑料容器里。實(shí)驗(yàn)人員定期測(cè)量被黃粉蟲吃掉的泡沫塑料塊重量,實(shí)驗(yàn)中500個(gè)黃粉蟲以5.8克的泡沫為唯一食物。
經(jīng)過測(cè)算,在16天的試驗(yàn)期,黃粉蟲每天攝入的泡沫塑料中47.7%轉(zhuǎn)化為二氧化碳,而殘留(約49.2%)被轉(zhuǎn)化為類似糞便的生物降解顆粒排泄出體外。幼蟲腸道內(nèi)聚苯乙烯泡沫停留時(shí)間不超過24小時(shí)就降解。
用聚苯乙烯泡沫塑料作為唯一食物的黃粉幼蟲,最后正常發(fā)育成甲殼成蟲。
關(guān)于讓蟲子降解塑料這個(gè)項(xiàng)目,楊軍說,目前還處于基礎(chǔ)研究的階段,還沒有完全應(yīng)用到實(shí)際生活中。“很多國(guó)內(nèi)外的中小學(xué)生已經(jīng)拿這個(gè)做創(chuàng)新課題,開始了自己的實(shí)驗(yàn)。”楊軍說,“目前,我們和斯坦福一起在做海上塑料污染的防治研究,在食鹽中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了塑料污染,這個(gè)問題很嚴(yán)重,希望很快有解決方案。”
這十年的研究,個(gè)中甘苦也許不足為外人道,在成果發(fā)表之前的漫長(zhǎng)時(shí)間里只能保密。“學(xué)校給了我們莫大的支持,無(wú)論是精神上、經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上。”楊軍說。然而,這也是科學(xué)家的樂趣所在吧,他們從尋常的事物中發(fā)現(xiàn)蛛絲馬跡,拼就令人驚嘆的圖景。
(本報(bào)北京11月22日電 本報(bào)記者 姚曉丹 劉博超) (原標(biāo)題:蟲子吃掉白色污染,可行嗎?)
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