世界上首次明確了各種生物降（jiàng）解性塑料(聚乳酸除（chú）外)在水深和環境不同（tóng）的日本近（jìn）海5個地點（diǎn）的深海底( 757 m~5，552 m )中均（jun1）會被微（wēi）生物降解。

從深海中發現了大量分解生（shēng）物降解塑料的新降解微生物，這些微生物存在於世界各地的各（gè）種海底堆積物中。

被證實分解的生物（wù）降解性塑料在世界上的任何海域都會被分解，期待（dài）著對解決世界性（xìng）的塑料海洋汙染（rǎn）問（wèn）題（tí）做（zuò）出貢獻。

針（zhēn）對微塑料危害和生物塑料的降解情況，在3月13-15日鄭州舉辦的生物基與降（jiàng）解材料行業大會上，組委會邀請（qǐng）了甄光明博士（中國科學院寧波（bō）材料所客聘研究員（yuán））出席，並分享《微塑料危害對生物塑料政策及市（shì）場的影響》。歡迎掃（sǎo）上（shàng）圖二維碼參加。

內容概述

生物降解材料研究院報道，日本6家（jiā）機構共同宣布，生物降解塑料 (聚乳酸除外)即使在深海也能被微生物分解，這一發現是世界第一（yī）次。

這些研究機構來自東京大學、海洋研究開發機構、群馬大學、產品評價技（jì）術基礎（chǔ）機構、產業技術綜合研究所、日本（běn）生物塑料協會（huì）。

他們的試驗地點包括神奈川縣的三崎衝(水深757m)、靜岡縣的初島衝(水深855m) 、伊豆（dòu）小笠原島弧海底火（huǒ）山（shān）附近的明（míng）神海丘（水深1292m）、黑（hēi）潮（cháo）續（xù）流域（yù）的深海平原（水深5503m）、日本最東端的南鳥島衝（水深（shēn）5552m）。

研究人員觀察到生物降解塑（sù）料表麵密密麻麻地附（fù）著了無數微生物，隨著時間的推（tuī）移，樣品表麵出現粗糙的凹凸不（bú）平，進行生（shēng）物降解(圖1)。雖然（rán）深海的（de）生物分解速度（dù）隨著水（shuǐ）深的加深而變慢，但也確認了在所有的深海底會被生物分解。通過計算還推測，在水深約1000m的深海底，用本研究中使用（yòng）的生物降解性塑料製作的塑料袋（dài）將（jiāng）在3周（zhōu）到2個月內被生物降解。此次，通過菌群分析（xī）（16S rRNA基因放大器測序以及元基因組分析（xī）），還成功發現了大量能夠從深海中分解（jiě）生物降解塑料的新降解微生物。此外，發現的分解微生物還（hái）存在於世界各地的各種海底堆積物中，被證實分解的生物降解性塑料可能會在世（shì）界上的任何（hé）深海（hǎi）中被分解。根據本研究成果，作為對抑製（zhì）未來海洋塑（sù）料汙染做出貢獻的優秀素（sù）材，生物降解塑料的研究開（kāi）發有望取得進展。

本研究成果刊登在國際科學專業雜誌《Nature Communications》網絡版(日本時間2024年（nián）1月26日)上。

載人潛水調查船“深（shēn）海6500”設置（zhì）在深海底3個月後的生物（wù）降解性塑料樣品上，觀察到了馬林斯諾堆積的情況。在樣品表（biǎo）麵附著的無數微（wēi）生物的作（zuò）用下，生（shēng）物降解就像在樣品表麵形（xíng）成隕（yǔn）石坑一樣進（jìn）行。

發表內（nèi）容

研究背（bèi）景

據報道，目前全世界每年（nián）生（shēng）產約（yuē）4億（yì）噸塑料，每年約有800萬噸塑料垃圾流入海洋(science 347，768 (2015) )。 我們平時使用的以聚乙烯和（hé）聚丙烯為代表（biǎo）的通用塑料，是在山、河、湖、海的任何環境（jìng）中都不分解的塑料。現在，人們希望開發出一種“生物可降解塑（sù）料”，它在任何環境下都可以通（tōng）過微生（shēng）物的作用完全分（fèn）解為二氧化碳和水。

迄今為止，以聚乳（rǔ）酸和微生物生產的聚酯等為（wéi）首的許多生物降解性塑（sù）料被開發出來（lái），對堆肥的生物降解性以及土壤、河流、湖泊、淺海域等的環（huán）境生物降解（jiě）性進行了評價。然而，在海洋（yáng）塑料垃圾最終進入的深海（hǎi）環境中，生物降解塑料是否真的能被生物降解，或者（zhě）深海中是否存在能降解（jiě）生物（wù）降解（jiě）塑料的（de）微（wēi）生物，至今還（hái）沒有（yǒu）人證明。

研究內（nèi）容

本研究利用載人潛水調查船“深海（hǎi）6500”和自由落體式深海探測器“江戶子（zǐ）1號”，在深海放置生物分解性塑料和通用塑料3到14個月，根據這些樣品（pǐn）的重量和形狀的變化、特性 作為生物降解性塑（sù）料，研究了以微生物生產聚酯( PHA)和聚乳酸為首（shǒu）的生物降解性（xìng）聚酯、還（hái）有PBAT、PBS、PBSA、PCL，PLLA，和以醋酸纖（xiān）維素為首的多糖（táng）類酯衍生物。 同時，在麵向漂浮塑料垃圾較多的東京灣的海洋研究開發機構的岸壁(神奈川縣橫須（xū）賀市，水深約5m )也設置了同（tóng）樣的樣品，進行了生物分解速度的比較。將設置在深海的樣品在（zài）3個（gè）月到14個月後撈出（chū），進行了薄膜和注塑成型體的重量和厚（hòu）度的變化、附（fù）著在表麵的分解微生物的分析。結果表明（míng），通用塑料和聚乳酸完（wán）全不降解，而（ér）除聚乳酸外，其他可生物降（jiàng）解的聚酯和多糖酯衍生物在任一深海底都能降解（jiě）。

比較深海和岸（àn）壁的（de）生物分解速度（dù）(µg/cm2/day )，相對於岸壁（bì）的分解速度，水深（shēn）1000m的深（shēn）海約為五分之一到十分之一，水深5000 m的深海約為二十分之一(圖2(b) )。 這種生物分解（jiě）速度的降低，除了水（shuǐ）深（shēn）變深引起的水壓和（hé）水溫等環境變化之外，還可能是微生（shēng）物的（de）存在量和多樣性減少造成的。 假設用此次實（shí）驗中使用的生物降解性塑料之（zhī）一的微生（shēng）物生產聚酯製作了塑（sù）料袋(一（yī）般（bān）厚度=15µm)，使用在（zài）初島海域(水深855m)的（de）降解速度計算深海的（de）降解時間，預計約3周到2個月就會降解(約50%)

使用掃描電子顯（xiǎn）微鏡觀察深海設置的塑（sù）料表（biǎo）麵的情況時，發現通（tōng）用（yòng）塑料和聚乳酸的樣品（pǐn）表麵幾（jǐ）乎（hū）沒（méi）有微生物附著，而生物降解性塑料表（biǎo）麵有大（dà）量微生物密集附著的情況(圖1)。 對附著微生物的菌群分（fèn）析的（de）結果顯示，深海設置後幾個月會附著好氧微（wēi）生物，菌群會隨著時間變化為厭氧微生物(圖3)。 這可能是因為馬林斯（sī）諾隨著時間在樣（yàng）品表麵堆（duī）積，從好氧條件向厭氧條（tiáo）件變化。 對生活在樣品（pǐn）正下方海底堆積物中的微生物的菌群進行了分（fèn）析，結果與處於厭氧條件下的樣品表麵的菌群幾乎相同。

對附著在（zài）樣品表麵微生物（wù）進行菌群分析和元基因組分析，將具有分解生物降解性塑料的微生物產生（shēng）聚酯(PHA)分解酶、聚酯酶、果膠酶（méi）的基因的（de）堿基（jī）序（xù）列的新微（wēi）生物。發（fā）現的微生（shēng）物存在於世（shì）界各地的海底堆積物中，此次被證實分解的生物降解性塑料不僅在日本近海，還會在世界各地的（de）海域被生物降解。

據悉，在初島海域的深海底設置了4個月的薄膜（mó）表麵（miàn）隻存在（zài）好氧微生物(藍色或綠色)，但14個月後厭氧微生物(粉紅色（sè）)成為主導（dǎo）地（dì）位。14個月後，薄（báo）膜表麵的（de）微生物菌群與海底沉積（jī）物中的菌群基（jī）本相同。新發現的（de）微（wēi）生物產生的聚酯（zhǐ）(PHA)分（fèn）解菌存在於世界各地的海底（dǐ）堆積（jī）物中，PHA在世界各地的（de）海裏被生物分解。

今（jīn）後的展望

本研究（jiū）證明，即使在海洋塑料（liào）垃圾（jī）最（zuì）終會到達的深海底，生（shēng）物降解性塑料也會（huì）被微生物分解。 塑料製品需要盡可能地回收、利（lì）用。 但是，不可能（néng）回（huí）收所有的（de）塑料，很多東西會（huì）流到環境中。 因此，在（zài）不可避免地泄露（lù）到（dào）海洋的產品等中，適當使用生物降解性塑料是必不可少的，可以說生物降解性塑料是對抑製未來海洋塑料汙染做出貢獻的優秀（xiù）材料（liào）。今後（hòu），有望開發出（chū）高性能的海洋生物降解塑料，在使（shǐ）用中，該塑料可持續發揮優（yōu）異的物性，使用（yòng）後，一旦泄露到海洋中就會開始降解，同時具有盡快降解的海洋降解塑料。

來源：生物降解材料研究（jiū）院

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