世界上首次明確了各種生物降解性塑（sù）料(聚乳酸除外)在水深和環境不同的日本（běn）近海5個（gè）地點的深海（hǎi）底( 757 m~5，552 m )中均會被微生物降解。

從深（shēn）海中發現了大量分解生物（wù）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（zhèng）實分解的生物降（jiàng）解（jiě）性塑料（liào）在世界上的任何海域都會被分解（jiě），期待著對解決世界性的塑料（liào）海洋汙染（rǎn）問題做出（chū）貢（gòng）獻。

針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（jǔ）辦（bàn）的生物基與降解材料行業大會上，組委會邀請了甄光明博士（中（zhōng）國科學院（yuàn）寧波（bō）材料所客聘研究員）出席，並分享《微塑（sù）料危害（hài）對生物塑料政策及市場的影響（xiǎng）》。歡迎掃上圖二（èr）維碼參（cān）加。

內容概述

生物降解（jiě）材料研（yán）究院報道，日本6家機構共同宣布，生（shēng）物降解塑料（liào） (聚乳酸除外)即使（shǐ）在深海也能被微生物分解，這（zhè）一發現是世界第一次（cì）。

這些研究機構來自東京（jīng）大學、海洋研究開（kāi）發機構、群馬大學、產（chǎn）品（pǐn）評價技術基（jī）礎機構、產業技術綜合（hé）研究所、日本生物塑料協會。

他們的試驗地點包括神奈川縣的三崎（qí）衝(水深757m)、靜（jìng）岡縣的（de）初島衝(水深855m) 、伊豆小笠原島弧海（hǎi）底火山附近的（de）明神（shén）海丘（水深1292m）、黑潮（cháo）續（xù）流（liú）域的深海平原（水深5503m）、日本最（zuì）東（dōng）端的南鳥島衝（水深5552m）。

研究人員觀察（chá）到生物降解塑料表麵密密麻麻地附著了無（wú）數微生物，隨著時（shí）間的推（tuī）移，樣品表麵出現粗糙的凹凸不平，進行生物降（jiàng）解（jiě）(圖1)。雖然深海的生物分解速度（dù）隨著水深的（de）加深而變慢，但也（yě）確認了在所（suǒ）有的深海底會被生（shēng）物分解。通過（guò）計算還推測，在水深約1000m的深海底，用本研究中使用的生物降解（jiě）性（xìng）塑料製作的塑料袋將在3周到2個月內被（bèi）生物降解。此次，通過菌群分析（16S rRNA基因放大器測序以及元基因（yīn）組分析），還成（chéng）功發現了大量能夠從深海中分解生物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種海底堆積物中，被證實分解的生（shēng）物降解（jiě）性塑料可能會在世界上的任（rèn）何深海中被分解。根據本（běn）研究（jiū）成果，作（zuò）為對抑製未來海洋塑料汙染做出貢獻的（de）優秀素材，生物降解塑料（liào）的研究開（kāi）發有望取得進展。

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

載（zǎi）人潛水調查船“深海6500”設置（zhì）在深海底3個月後的生物降解性塑料樣（yàng）品（pǐn）上，觀察到了馬（mǎ）林斯諾堆積的情況。在樣品表麵附著的無數微生物的作用下，生（shēng）物（wù）降解就像在樣品表麵形成隕石坑一樣進行。

發表內容（róng）

研究背景

據報道，目前全世界每年生產約4億噸塑料，每年約（yuē）有800萬（wàn）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聚（jù）丙烯為代表的通（tōng）用塑料，是（shì）在山、河、湖、海（hǎi）的任何環境中都不分解的塑料。現在，人們希望開發出一種“生（shēng）物可降解塑料”，它在任何環境下都可（kě）以通過微生（shēng）物的作用完全分解為（wéi）二氧化（huà）碳和水。

迄今為止，以聚乳酸和微（wēi）生物生產（chǎn）的聚酯等為首的許多生物（wù）降解性塑料被開發出來，對堆肥的生物降解性以及土壤、河流、湖泊、淺海域等的（de）環境生物降解（jiě）性進行了（le）評價。然而，在海洋（yáng）塑料（liào）垃圾最終（zhōng）進入的深海環境中，生物降解塑料是否真的能被生物降解，或者深海中（zhōng）是否存在（zài）能降解生物降解（jiě）塑料的微生物，至今還沒有人證明。

研究（jiū）內容

本研究利用載人潛水調查船“深海6500”和自由落體式深海探測器“江戶子1號”，在深海放置生物分（fèn）解性塑料和通用塑（sù）料3到14個月，根據這些（xiē）樣（yàng）品的重量和形狀的變化、特性 作為生（shēng）物降解性（xìng）塑料，研究了（le）以（yǐ）微生物生產（chǎn）聚酯( PHA)和（hé）聚乳酸為首的生物降解性聚酯、還有PBAT、PBS、PBSA、PCL，PLLA，和以醋酸纖維素為首的多（duō）糖類酯衍生物。 同時，在麵向漂浮塑（sù）料垃圾較多的東（dōng）京灣的海洋研究開發機構（gòu）的岸壁(神奈川縣橫須賀市，水深約（yuē）5m )也設置了同樣（yàng）的樣品，進行了（le）生物分解（jiě）速度的比較。將設置在深海的樣品在3個月到14個月後撈出，進行了（le）薄膜和（hé）注塑成型體的（de）重量和厚度的變化、附著在表麵的分解微生物的分析。結果表明，通（tōng）用塑料和聚乳酸完全不降（jiàng）解，而除聚乳酸外，其他可生物（wù）降解的聚酯和（hé）多糖酯衍生物在任一深海底都能降解。

比（bǐ）較深海和岸壁的生物分解（jiě）速度(µg/cm2/day )，相對於岸壁的（de）分解速度，水深1000m的深海約為五分之一（yī）到十分之（zhī）一，水深5000 m的深海約為二十分之一(圖2(b) )。 這（zhè）種生物分解速度的降低，除了水深變深引（yǐn）起的水壓和水溫等環境變（biàn）化之外，還可能是微生物的存在量和多樣性減少造（zào）成的。 假設用此（cǐ）次實驗中（zhōng）使用的生物降（jiàng）解性塑料之一的微生（shēng）物生產聚酯製作了塑料袋(一般厚度=15µm)，使用在初島海域(水深855m)的降解速度計算（suàn）深海的降解時間（jiān），預計約3周到2個月就會降解(約50%)

使（shǐ）用掃描電子顯微鏡觀察（chá）深海設置（zhì）的塑料表麵的情況時，發現（xiàn）通用塑料和聚乳酸（suān）的樣品表麵幾乎沒有微生物附著，而（ér）生物降（jiàng）解性塑料表麵有大量微（wēi）生物密集附著的情況(圖（tú）1)。 對附著微（wēi）生物的菌群分析的結果（guǒ）顯示，深海設置後幾個月會附著好氧（yǎng）微生物，菌群會隨著時間（jiān）變化（huà）為厭氧微（wēi）生物（wù）(圖3)。 這可能是（shì）因為馬林斯諾隨著時間在樣品表麵堆積（jī），從好氧條（tiáo）件向厭氧條件變化。 對（duì）生活（huó）在樣品正（zhèng）下方海底堆積物中（zhōng）的微生物的（de）菌群（qún）進行了分析，結果與處於厭氧條件下的樣品表麵的菌群幾乎相同（tóng）。

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

據悉，在初島（dǎo）海域的深海底設置了4個（gè）月的薄膜表麵隻存在好氧微生物(藍色或綠色)，但14個月後厭（yàn）氧微生物(粉紅色)成為主導地位。14個月後，薄膜表麵的微生物菌群與海底（dǐ）沉積物（wù）中的菌（jun1）群（qún）基本相（xiàng）同。新發現的微生物產生的聚酯(PHA)分（fèn）解菌存在於世界各（gè）地的海底堆積（jī）物中，PHA在世界各（gè）地的海（hǎi）裏被生物分解。

今（jīn）後的（de）展望

本研（yán）究證明，即使在海洋塑料垃圾最終會到（dào）達（dá）的深海底，生物降解性塑料也會被（bèi）微生物分解。 塑料製品需要盡（jìn）可能（néng）地回收、利用。 但是，不可（kě）能回（huí）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洋的產品等中，適當使用生物降解性塑料是必不可少的，可（kě）以說生物降解性塑料是對抑製未來海洋（yáng）塑料汙染做出貢獻（xiàn）的（de）優秀材料。今後，有（yǒu）望開發出高性能的海洋生物降解（jiě）塑（sù）料，在（zài）使用中，該塑料可持續發揮優異的物性，使用（yòng）後，一旦泄露到海洋中就會開始降解（jiě），同時具有（yǒu）盡快降解的海洋降解塑料。

來源：生物降解材料研究院

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