世界上首次明確了各種生物降解性塑料(聚乳酸除外)在（zài）水深和環（huán）境不同的日（rì）本近海5個地（dì）點（diǎn）的深海底( 757 m~5，552 m )中均會被微生（shēng）物降解。

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

被證實分解的生物降解性塑料在世界上（shàng）的任何海域都會被分解，期待著對（duì）解決世界性的（de）塑料海洋（yáng）汙染（rǎn）問題做出貢獻。

針對（duì）微塑料危害和（hé）生物塑料的降解情況，在3月13-15日（rì）鄭州舉辦的生（shēng）物基（jī）與降（jiàng）解材料行業大會上，組委會（huì）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《微塑料危害（hài）對生（shēng）物塑料政策及市場的影響》。歡迎掃上圖（tú）二（èr）維碼參（cān）加。

內容概述

生物（wù）降解材料研究院報道，日本6家機構共同宣布，生物降解塑料 (聚乳酸除外)即使在深海（hǎi）也能被微生物分解，這一發現是世界第一次。

這些研究機構來自東京大學、海洋研究（jiū）開發機構、群馬（mǎ）大學、產品評價技術基礎機構、產業技術綜合研究所、日本生（shēng）物塑料協會（huì）。

他（tā）們的試驗地點包括神奈川縣的（de）三崎衝(水深757m)、靜岡縣（xiàn）的初島（dǎo）衝(水深855m) 、伊豆小笠原島弧海底火山附近的明神海（hǎi）丘（水深1292m）、黑潮續（xù）流域的深海平原（yuán）（水深5503m）、日本最東（dōng）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（zhe）了無數微（wēi）生（shēng）物，隨著時間的推移，樣品表麵出（chū）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（zhe）水深的加深而變慢，但也確認了（le）在所（suǒ）有的深海底會（huì）被生物分解。通過計算還推測，在水（shuǐ）深（shēn）約1000m的深海底，用本研究中使用（yòng）的（de）生物降解性塑料製作（zuò）的塑料袋將在3周到2個（gè）月內被生（shēng）物降解。此次，通過菌群分（fèn）析（16S rRNA基因（yīn）放（fàng）大器測序以及元基因組分析），還成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（xiàn）的分解微生物還存在於（yú）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界上的任何深海中被分解。根據本研（yán）究成果，作為對抑製未來海洋塑料汙染做（zuò）出貢獻（xiàn）的優秀（xiù）素材，生物（wù）降（jiàng）解塑料的研究開發有望取得進展。

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

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

發表內容

研究背景

據報道（dào），目前全世（shì）界每年生產（chǎn）約4億噸塑（sù）料（liào），每年約有800萬噸（dūn）塑（sù）料垃圾流入海洋(science 347，768 (2015) )。 我們平時使用的以聚乙烯和聚丙烯為代表的通用塑料（liào），是在山、河、湖、海的（de）任何環境中都不分解的塑（sù）料。現在，人們希望開發出一種“生物可降解塑料（liào）”，它（tā）在任何環（huán）境下都可以（yǐ）通過微生物（wù）的作用完（wán）全分解為二氧化碳和水。

迄今為止，以聚乳酸和（hé）微生物生產的聚酯等為首的許多生物降解性塑料被開發出來，對堆肥的生物降解性以及土壤（rǎng）、河流、湖泊、淺海（hǎi）域（yù）等的環境生物降解性進行了評價。然而，在（zài）海洋塑料（liào）垃圾最終進入的深海環境中，生（shēng）物降解塑料是否真的能被生物降解，或（huò）者深海中（zhōng）是否存在能降解生物降解塑（sù）料的微生（shēng）物，至今還沒有（yǒu）人證明。

研究內容

本研究利用（yòng）載人潛水調查船“深海6500”和（hé）自由落體（tǐ）式深海探測（cè）器“江戶子1號”，在深海放置生物分解性塑料和通用塑（sù）料3到14個月，根據這些（xiē）樣（yàng）品的重量和（hé）形狀的變化、特性 作為生物降（jiàng）解性塑料，研究了以微生物生產聚（jù）酯( PHA)和聚乳酸為首（shǒu）的生物降解性聚酯、還有PBAT、PBS、PBSA、PCL，PLLA，和以醋酸纖維素（sù）為首的多糖類酯衍生物。 同時，在麵向漂浮塑料（liào）垃圾較多的東京灣的海洋研究開發機構的（de）岸壁(神奈川縣（xiàn）橫須賀市，水深約5m )也設置（zhì）了同（tóng）樣的樣品，進行（háng）了生物分（fèn）解速度的比較。將設置（zhì）在深海的樣品在3個月到14個月後撈出，進行了（le）薄膜和注塑成型（xíng）體的重量和厚（hòu）度的變化、附著在表麵的分解微生（shēng）物的分析。結果表明，通用塑料和聚乳酸完全不（bú）降解，而除聚乳酸外（wài），其他可生（shēng）物降解的聚酯（zhǐ）和多糖酯衍生物在任一深海底都能降解。

比較深海和岸壁的生物分解速度(µg/cm2/day )，相對於（yú）岸壁的分解速（sù）度，水深1000m的深海約為五分之一到十分（fèn）之一，水深5000 m的深海約為二十分（fèn）之一（yī）(圖2(b) )。 這種生物分解速度（dù）的降低，除了水深變深引起的水壓和水（shuǐ）溫等環境變化之外，還（hái）可能是（shì）微生物的存在量和（hé）多樣性減少造成的。 假設用此次實驗中使用的生物降解性塑料之一的微生物（wù）生產聚酯製（zhì）作了塑料袋(一般（bān）厚度=15µm)，使用在初島海域(水（shuǐ）深855m)的（de）降解速度計算深海的降解時間，預計（jì）約（yuē）3周到2個月就會降（jiàng）解(約50%)

使用掃描電子顯微鏡觀察深海設（shè）置的塑料表麵的情況時，發現通用塑料和聚乳酸（suān）的樣品表（biǎo）麵幾（jǐ）乎沒有微生物附著，而生物降解（jiě）性塑料表麵有（yǒu）大量微生（shēng）物密集附著的情況(圖1)。 對附著（zhe）微生物（wù）的菌群分（fèn）析的（de）結果顯示，深海設置後幾個（gè）月會附著好氧（yǎng）微生物，菌群會隨（suí）著時間變化為厭氧微生物(圖3)。 這可能是因為馬（mǎ）林斯諾隨著（zhe）時間在樣品表麵堆積，從好（hǎo）氧條件向厭氧條件變化。 對（duì）生活在樣品正下方海底堆（duī）積物（wù）中的微生物的菌群進行了（le）分析，結果與處於厭氧條件下的樣品（pǐn）表麵的菌群幾乎相同。

對附著在樣品（pǐn）表麵微生物進行菌群分析和元基（jī）因（yīn）組分析，將具有（yǒu）分解生物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列的新微生（shēng）物。發現的微生物存（cún）在於世（shì）界各地的海（hǎi）底堆積物中，此次被證實分解的生物降解性塑料（liào）不僅在日本近海，還會在世界各地的海域被生物降解。

據悉，在初島海域的深海底設置了4個月的薄膜表麵隻存在好氧微生物(藍色（sè）或綠色（sè）)，但14個月後厭氧微生物（wù）(粉（fěn）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）沉積物中的菌（jun1）群基本相同。新發現的微生物產生的聚酯(PHA)分解菌存在於世界各地的海底堆積物中，PHA在世界各地的海裏被生物分解。

今後的展望

本研究證明，即使在海洋塑料垃圾最終會到達的深海底，生物降解（jiě）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（kě）能回收所有（yǒu）的塑料，很多東西會流到環境中。 因（yīn）此，在（zài）不可避免地泄露到海洋的產品等（děng）中，適當使用生物降解性塑料是（shì）必不可少的，可以說生物降解性（xìng）塑料是對抑製未來海洋塑料汙染做出貢獻的優秀材料。今後，有望開發出高（gāo）性能的（de）海洋生物降解塑料，在使用中，該塑料可持續發（fā）揮優異的物性，使用後，一（yī）旦泄（xiè）露到（dào）海洋中（zhōng）就會開始降解，同時具有盡快（kuài）降解的海洋降解塑料。

來源：生物降解材料研究院

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