世界上首次明確了各種生物降解性塑料(聚乳酸除外)在水深和環境不（bú）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（jiě）。

從深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（wēi）生物存在於世界各地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的任何海域都會被分解，期待著對解決世界性的塑料海洋汙染問題做（zuò）出貢獻。

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

內（nèi）容概述

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

這些研究機構來自（zì）東京大學、海洋研究開發機構、群（qún）馬大學、產品評價技術（shù）基礎機構、產業技術綜合研究所、日本生物塑料協會。

他（tā）們的（de）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) 、伊豆小笠原島弧（hú）海底火山附（fù）近的明（míng）神海丘（水深1292m）、黑潮續流域的（de）深海平原（水深5503m）、日（rì）本最東（dōng）端的南鳥（niǎo）島衝（水深5552m）。

研究人員觀察（chá）到（dào）生物降解塑料表麵密密麻麻地附著了無數微生（shēng）物，隨（suí）著時間的推（tuī）移，樣品表麵出現（xiàn）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（shuǐ）深的（de）加深而變慢，但也確認了在所有（yǒu）的深海（hǎi）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（běn）研究（jiū）中使用的生物降解性塑料製作的塑料袋將在3周到2個（gè）月內（nèi）被生（shēng）物降解。此次，通過（guò）菌群分析（16S rRNA基因放大器測序以及元基因組（zǔ）分析），還（hái）成功發現了大量（liàng）能夠從深海中（zhōng）分解生（shēng）物降解塑料的新降解微生物（wù）。此外（wài），發現的分解（jiě）微生物還存在於世界各地的各種海底堆積物（wù）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（gēn）據本研究成果，作為對（duì）抑製未來海洋塑料汙染做出貢獻的（de）優秀素材，生物降解塑料的研究開發有望取得進展。

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2024年1月26日（rì）)上。

載人（rén）潛水調查船“深海6500”設置在深海（hǎi）底3個月（yuè）後的生物降（jiàng）解性塑料（liào）樣品上，觀察到（dào）了馬林斯諾（nuò）堆積（jī）的情況。在樣品表麵附著（zhe）的無數微生物的作用下（xià），生物降（jiàng）解就像在樣品表麵形成隕石坑一樣進行。

發表內（nèi）容

研究背景

據報（bào）道，目前全（quán）世界（jiè）每年生產約4億噸塑（sù）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（xī）和聚丙烯為代表的通用塑料，是在山、河、湖、海的任何（hé）環（huán）境中都不分解的塑料。現（xiàn）在，人們希（xī）望開發出一種“生物可降解塑料”，它在任何環境下（xià）都可以通過微生物的作用完全分解為二氧化碳和水。

迄今（jīn）為止，以聚乳酸和微生物生產的聚酯等為首的（de）許多生物降解性塑料被開發出來，對堆肥的（de）生物降（jiàng）解性以及土壤、河流、湖泊、淺海域等的（de）環（huán）境生（shēng）物降解性進行了評價。然而，在海洋塑料垃圾最終進入的深海環境中，生物降解塑料是否真的能被生物降解，或者深海中是否存在能降解生物降解塑料的微生（shēng）物（wù），至今還沒有人證明。

研究內容

本研究利用載人潛（qián）水調查船“深海6500”和自由落體式（shì）深海探測器“江戶子1號”，在（zài）深海放（fàng）置生物分解（jiě）性塑料和通用塑料3到14個月，根據這些樣品的重量和形狀的（de）變化、特性 作為生物降（jiàng）解性塑料，研究了以微生物生產聚酯( PHA)和聚乳酸為首的生物降解性聚酯（zhǐ）、還有PBAT、PBS、PBSA、PCL，PLLA，和（hé）以醋酸纖（xiān）維素為首的（de）多糖類酯衍生物。 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（nài）川（chuān）縣（xiàn）橫須賀市，水深約5m )也設置了同樣的樣品（pǐn），進行了生物分解速度的（de）比（bǐ）較。將設置在深海的樣（yàng）品在3個月（yuè）到14個月後撈出，進行了薄膜和注塑成型體的重量和（hé）厚（hòu）度的變化、附著在表麵的分解微生物的分析。結果表明，通用塑料和聚乳酸完全不降解，而除聚乳酸外，其他（tā）可生（shēng）物降解的聚酯和多糖酯衍生物在任（rèn）一深海底都能降解（jiě）。

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（shuǐ）深1000m的深海約為五分之一到十分之一（yī），水深5000 m的（de）深海（hǎi）約為（wéi）二十分之一(圖（tú）2(b) )。 這種生物分解速度的降低，除了水深變深（shēn）引起的水壓和（hé）水溫等環境變化之外（wài），還可（kě）能是微生物的存在量和多樣性減少造成的。 假設用此次實驗中使用的生物降解性塑料之一的微生物生產聚酯製作了塑料袋（dài）(一（yī）般厚度=15µm)，使用在初（chū）島海域（yù）(水深855m)的降解速度計算深海的（de）降解時間，預計約3周到2個月（yuè）就會降解(約50%)

使用掃描電子顯微鏡觀察深海設置（zhì）的塑料表麵（miàn）的（de）情況時，發現通用塑料和聚乳酸的樣品（pǐn）表麵幾（jǐ）乎沒有微生物附著，而生物降解性塑料表（biǎo）麵有大量微生（shēng）物密集附著的情況(圖1)。 對附著微生物的菌群分析的結果顯示，深（shēn）海設（shè）置後幾個月會附著好氧（yǎng）微生物，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諾隨著時間（jiān）在（zài）樣品表麵（miàn）堆積，從好氧條件向（xiàng）厭氧條件變化。 對生活在樣品正下方海底堆積物（wù）中的微生物的菌群進行了分析，結果與處於厭氧（yǎng）條件下（xià）的樣品表麵的菌群幾乎相同。

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

據悉，在初島海域的深海底設置了4個月的（de）薄膜（mó）表麵隻存在好氧（yǎng）微生物(藍色或綠色)，但14個月後厭氧微生物(粉紅（hóng）色)成為主導地位。14個月後，薄膜表麵的微生物菌群與（yǔ）海底沉（chén）積物中的菌群基本相（xiàng）同。新發現的微生物產生的聚酯(PHA)分解菌存在於世界各（gè）地的海底（dǐ）堆積（jī）物中，PHA在世界各地的海裏被（bèi）生物分解。

今後的展望

本研究證明，即使在海洋塑（sù）料垃圾最終會到達的深海底，生物降解性塑料也會被微生物分解。 塑料製品需要盡可（kě）能地回收、利用。 但是（shì），不可能回收所有的塑料，很多東西（xī）會（huì）流到環境中。 因此，在不可避（bì）免地泄露到海洋的產品等（děng）中，適當使用生物降解（jiě）性塑料是必不可少的，可以說生物降解性（xìng）塑料是對抑製未來海洋（yáng）塑料汙染做（zuò）出貢獻的優秀材料。今後，有望開發出高性能（néng）的海洋生物降解塑料，在使用中，該（gāi）塑料可持續發揮優異的物（wù）性，使用後，一旦泄露到海洋中就會（huì）開始降解，同時（shí）具有盡快降解的海洋降（jiàng）解塑料。

來源：生物降解材料研究院（yuàn）

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