世界（jiè）上首次明確了各種生物降解性塑料(聚乳（rǔ）酸除外)在（zài）水深和環境不同的日本近海5個地點的深海底( 757 m~5，552 m )中均會被微生物降解。

從深海中發現（xiàn）了大量分解生物（wù）降解塑料的新降解微生物，這些微生物（wù）存在於世界（jiè）各（gè）地的各種海底（dǐ）堆積物中。

被證實分解的生物降解性塑料在世界（jiè）上的任何海域都會（huì）被分解，期待著對解決世界性（xìng）的塑料海洋汙染問題做出貢獻。

針（zhēn）對微（wēi）塑（sù）料危害和生物塑料的降解情（qíng）況，在3月13-15日鄭州舉辦的生物基與（yǔ）降解材料行業大會上，組（zǔ）委會邀請了甄光明博士（中國科學院寧波材料所客聘研究員）出席，並分享（xiǎng）《微塑料危害對生物塑料政策及市（shì）場的影（yǐng）響》。歡迎（yíng）掃上圖二維碼參加。

內容概（gài）述

生物降（jiàng）解材料研究院報（bào）道，日本6家機構共同宣布，生物降解塑料 (聚（jù）乳酸除（chú）外)即使在深海也能被微生物分解，這一發現（xiàn）是世界第一次。

這些研究機（jī）構來自（zì）東京大學、海洋（yáng）研（yán）究開發機構、群馬大學、產品評價技術基礎機構、產業技術綜合研究所（suǒ）、日本生物塑料協會。

他們（men）的試驗地點包括（kuò）神奈川縣的三崎衝(水深757m)、靜岡縣的初島衝(水深855m) 、伊（yī）豆小笠原島弧海（hǎi）底火山附近的明神海丘（水深（shēn）1292m）、黑潮續流域的深海平原（yuán）（水深5503m）、日本最東端的南鳥島衝（水深5552m）。

研究人員觀察到生物降解塑料表麵密密麻麻地附著了無數微生物，隨著時間的推移，樣品表麵出現粗糙的凹凸不平，進行生物降解(圖1)。雖然深海的生物分解速度隨著水深（shēn）的加深（shēn）而（ér）變慢（màn），但也確認了在所（suǒ）有的深海底會被生物分解。通過計（jì）算還（hái）推測，在水深約1000m的深海底，用（yòng）本研究中使用的生物降解性塑料（liào）製作的塑料袋將在3周到2個月內被生物降（jiàng）解。此次，通過菌群分析（16S rRNA基因放大器測序以及元基因組分析），還成（chéng）功發（fā）現了大（dà）量能夠從深海中分解生物（wù）降解塑料的新降解微生物。此外，發現的分解微生物還存在於世界各地的各（gè）種（zhǒng）海（hǎi）底堆積物中，被證實分解的生（shēng）物降解性塑料可能會（huì）在世界上的任何深海（hǎi）中被分解。根據本（běn）研（yán）究成果（guǒ），作為（wéi）對抑製未來海洋塑料（liào）汙染做出貢獻的優秀素材，生物降解塑料的研究開發有望（wàng）取得進展。

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

載人潛水調查船（chuán）“深海6500”設（shè）置在深海底3個月後的生物降解性塑料樣品上，觀察到了馬林（lín）斯諾堆積的情況。在樣品表麵附著的無數微生物的作用下（xià），生物降解就像在樣品表麵形成隕石坑一樣（yàng）進行。

發表內容

研究背景

據（jù）報道，目前（qián）全世界每年生產約（yuē）4億噸塑料（liào），每年（nián）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）聚丙烯為代表的通用塑料，是在山、河、湖、海的（de）任（rèn）何環境中都（dōu）不分解的塑料。現在，人們希望（wàng）開發出一種“生物可降解塑料”，它在任何環境下都可以通過（guò）微生物的作用完全分解為二氧化碳和水。

迄今為止，以聚乳酸和微生物生產的聚酯等為首的許（xǔ）多（duō）生物（wù）降解性塑（sù）料被開發出來，對堆肥的生物降解性以及土壤、河（hé）流、湖泊、淺海域等的環境生（shēng）物降解性（xìng）進行了評價。然而（ér），在海洋塑料垃圾最終（zhōng）進入的深海（hǎi）環境中，生（shēng）物降解塑料是否真的能被生物降解，或者深海中是否存在能降解生物降（jiàng）解塑（sù）料的微（wēi）生物，至今還沒有人證明。

研究內容（róng）

本研究利用載人潛水調查（chá）船“深海6500”和自由落體式深海探測器“江戶子（zǐ）1號”，在深（shēn）海放（fàng）置生物分解性塑料和通用塑（sù）料3到14個月，根據這些樣（yàng）品的重量和形狀的變化、特性 作為生物降解性塑料，研究了以微生物（wù）生產聚酯( PHA)和聚乳酸為首的生物降解性（xìng）聚酯、還有PBAT、PBS、PBSA、PCL，PLLA，和以（yǐ）醋酸纖維素為首的多糖類酯衍生物（wù）。 同時，在麵向漂浮塑料垃圾較多（duō）的東京灣的海洋研究開發機構的岸壁(神（shén）奈川縣橫（héng）須賀市（shì），水深約（yuē）5m )也設置了同（tóng）樣（yàng）的樣品，進行了生物分解速度的比較。將設置（zhì）在深海的樣品在3個（gè）月到14個月後撈出，進行了薄膜（mó）和注塑成型體的重量和厚度的變化、附著在（zài）表（biǎo）麵的分解微生物的分析。結果表（biǎo）明，通用塑料（liào）和聚乳酸完全不降解（jiě），而除聚（jù）乳酸（suān）外，其他可生物降（jiàng）解的聚酯和多糖酯衍生物（wù）在任一深海底都能降解。

比較深海和岸壁的生物分（fèn）解速度(µg/cm2/day )，相對於岸壁（bì）的分解速度，水深1000m的深海約（yuē）為五分之一到十分之一（yī），水深5000 m的深海約為二十分之一(圖（tú）2(b) )。 這種（zhǒng）生物分解速度（dù）的（de）降低（dī），除了水深變深引起的水壓和水溫等環境變化之外，還可能是微生物的存在量和多（duō）樣性減少造成的（de）。 假設用（yòng）此次實（shí）驗中使用的生物降解性塑料之一的微生物生產聚酯製作了塑料袋(一般厚度=15µm)，使用在（zài）初島海域(水深855m)的降解速度計算深海（hǎi）的（de）降解時間，預（yù）計約3周到2個月（yuè）就會降解(約50%)

使用掃描（miáo）電子顯微鏡觀（guān）察深海設（shè）置的塑料表麵的情況（kuàng）時，發現通用塑料和聚乳（rǔ）酸的樣品表麵幾（jǐ）乎沒有微生物附（fù）著，而生物降解性塑料表麵（miàn）有（yǒu）大量微生（shēng）物密集附著的情（qíng）況(圖1)。 對附著微生物的菌群分析的結果顯（xiǎn）示（shì），深海設（shè）置後（hòu）幾個月（yuè）會附著好氧微生物，菌群會（huì）隨著時間變化為厭氧微生物(圖3)。 這（zhè）可能是因為馬林斯諾隨（suí）著時間在樣品（pǐn）表麵堆積，從好氧條（tiáo）件向厭氧條件變化。 對生活（huó）在樣品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（de）樣品表麵的菌群幾乎相同。

對附（fù）著在樣（yàng）品（pǐn）表麵微生物進行菌群分析和元基因組分析，將具有（yǒu）分解生（shēng）物降解性塑（sù）料的微生物產生聚酯(PHA)分解酶、聚酯酶、果膠酶的基因的（de）堿基序列的新微（wēi）生物。發（fā）現的微生物存在於世（shì）界各地的海底（dǐ）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（hái）會在世界各地的海域被生（shēng）物降解。

據悉，在初島海域的深海（hǎi）底設置了4個月的薄（báo）膜表麵隻存在好氧微生物(藍色或綠（lǜ）色)，但14個（gè）月（yuè）後厭氧微生物(粉紅色)成為主（zhǔ）導地位。14個月後，薄膜表麵的微生物菌群與（yǔ）海底（dǐ）沉積（jī）物中的菌群基本相同（tóng）。新發（fā）現的微生物（wù）產生的聚酯(PHA)分解菌存在於世界各地的海（hǎi）底（dǐ）堆積物中，PHA在世界各（gè）地（dì）的海裏（lǐ）被生物分解。

今後的展望

本研究證明（míng），即使在海洋塑料垃圾最終（zhōng）會到達的深海底（dǐ），生物降解性塑料也會被微生物分解。 塑料製品需要盡可能地回收、利用。 但是，不可能回收所有的塑料，很多東西會流到環境中。 因此，在（zài）不可避免地泄露到海（hǎi）洋的產品等中（zhōng），適當使用（yòng）生物降解性塑料是必不可少（shǎo）的，可以說生物降解性塑料是（shì）對抑製未來海洋塑料汙染做出貢獻（xiàn）的優秀材料。今後，有望開發出（chū）高性能的海洋生物降解塑料，在使用中，該塑料可持續（xù）發揮優異的物性，使用後，一旦泄（xiè）露到海洋（yáng）中就會開（kāi）始降解，同時具有盡快降解的海（hǎi）洋降解塑料。

來源：生物降解（jiě）材料研究院

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