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虫子吃掉白色污染,可行吗?

发布时间:2015-11-24 浏览次数:

虫子吃掉白色污染,可行吗?

这包小米用塑料袋装着,被遗忘在北京航空航天大学副教授杨军家的橱柜中。

当再次打开橱柜的时候,小米生出了蠕蠕的虫子,还有不少飞蛾迎面扑来。

在不少人的日常生活中,这只是件令人头疼的琐事,而在科学家的眼中,这件琐事却可能给令世界头疼的白色污染带来希望——让虫子吃掉白色污染。

日前,北京航空航天大学杨军研究组和江雷院士、美国斯坦福大学吴唯民高级研究员、深圳华大基因公司赵姣博士等,继2014年12月发表“蜡虫肠道微生物降解聚乙烯”的论文后,再次在国际环境科学与技术领域顶尖期刊《环境科学与技术》上发表了《啮食塑料黄粉虫对聚苯乙烯的生物降解和完全矿化作用:1.化学与物理特性和同位素失踪试验》和《啮食塑料黄粉虫对聚苯乙烯的生物降解和完全矿化作用:2.肠道微生物的作用》两篇研究论文,首次以全面证据揭示了黄粉虫啮食降解聚苯乙烯(塑料泡沫)、将其完全降解矿化为二氧化碳、同化为虫体脂肪的过程。

蜡虫:塑料薄膜真的被降解了

虫子吃掉白色污染,可行吗?

让虫子吃掉塑料,这个想法看起来有些荒诞不经,实施起来似乎也有一定难度——要多大数量的虫子才能消灭掉已经累积了五六十年的塑料制品污染?

杨军认为,他们的研究最大的意义在于给社会提供了一种塑料降解的途径,一种从无到有的可能。

塑料是一种合成的高分子化学制品,由于其阻燃、耐热、抗腐蚀、用途广、质量轻且成本低廉,塑料制品悄然深入到社会的每个角落,从工业生产到人们的衣食住行,无处不在。

然而,塑料制品的泛滥带来了严重的白色污染,由于塑料成分极其稳定,降解需要200~300年。近年来可降解塑料问世,大大提升塑料的降解速度,但依然需要两到三年的时间。

走到这里,“白色污染”的治理似乎停滞了——开发可降解塑料,逐步取代以前的塑料制品,之前那些已经形成的污染就交给时间吧。

虫子吃掉白色污染,可行吗?

然而,故事开头的那包满是虫子的小米,给了杨军灵感。

当时他正在北航材料学院创建环境工程系研究生物科技,“我看到这包小米的袋子上有非常多的破洞,从材料学角度,这可能有两种情况。其一,袋子被虫子咬破了,但虫子并没吃,这样的话会有塑料碎片;其二,一些塑料袋体被虫子吃下去了。我仔细地翻了翻橱柜,碎片很少,那就有可能是塑料被吃掉降解了,我觉得很兴奋。”

这种虫子就是蜡虫(印度螟虫)。

于是,在研究生的帮助下,杨军开始了“让蜡虫吃掉塑料薄膜”的实验。他说:“我们精心饲养蜡虫,让蜡虫以实验用塑料为食,待蜡虫发育成熟后再对它进行科学解剖,用国际通行的测试方法,反复测试发现,塑料薄膜真的被降解了。”

黄粉虫:摄入泡沫塑料中47.7% 转化为二氧化碳

虫子吃掉白色污染,可行吗?

蜡虫个头小,分解塑料的量和种类都有限,做进一步降解机理实验也不方便。

杨军团队便扩大调研范围,了解到有人用蚯蚓、千足虫、蛞蝓、蜗牛等做过降解塑料的实验,但效果并不理想。看到有关泡沫塑料板被黄粉虫啃食的新闻报道,杨军团队决定用个头大很多的黄粉虫试着降解更艰难的目标——聚苯乙烯,也就是俗称的白色泡沫塑料。

杨军买来没有添加剂和催化剂的聚苯乙烯塑料原料和α-13C、β-13C标记的聚苯乙烯塑料样品,接着买到3~4虫龄(即褪了3~4次皮)谷物饲养的黄粉虫。

这些黄粉虫被放置在一个有泡沫塑料块的聚丙烯塑料容器里。实验人员定期测量被黄粉虫吃掉的泡沫塑料块重量,实验中500个黄粉虫以5.8克的泡沫为唯一食物。

经过测算,在16天的试验期,黄粉虫每天摄入的泡沫塑料中47.7%转化为二氧化碳,而残留(约49.2%)被转化为类似粪便的生物降解颗粒排泄出体外。幼虫肠道内聚苯乙烯泡沫停留时间不超过24小时就降解。

用聚苯乙烯泡沫塑料作为唯一食物的黄粉幼虫,最后正常发育成甲壳成虫。

关于让虫子降解塑料这个项目,杨军说,目前还处于基础研究的阶段,还没有完全应用到实际生活中。“很多国内外的中小学生已经拿这个做创新课题,开始了自己的实验。”杨军说,“目前,我们和斯坦福一起在做海上塑料污染的防治研究,在食盐中已经发现了塑料污染,这个问题很严重,希望很快有解决方案。”

这十年的研究,个中甘苦也许不足为外人道,在成果发表之前的漫长时间里只能保密。然而,这也是科学家的乐趣所在吧,他们从寻常的事物中发现蛛丝马迹,拼就令人惊叹的图景。

什么叫"白色污染"?

所谓"白色污染"是指由农用薄膜、包装用塑料膜、塑料袋和一次性塑料餐具(以上统称塑料包装物)的丢弃所造成的环境污染。由于废旧塑料包装物大多呈白色,因此称之为"白色污染"。

"白色污染"主要有哪些危害?

(1)造成"视觉污染":在城市、旅游区、水体和道路旁散落的废旧塑料包装物给人们的视觉带来不良刺激,影响城市、风景点的整体美感,破坏市容、景观。

 (2)造成对自然生态环境破坏:一次性的塑料制品由于其原料--高分子树脂具有极强稳定性的特点,它在自然环境状态难以降解,可以存在几百年,甚至上千年,这样大量、长久地日积月累,就会给自然生态环境造成破坏。

直接破坏有:混在土壤中,会影响农作物的生长,导致农作物的减产;被家禽、家畜、野生动物(甚至濒危野生动物)误食,就会导致其死亡等。

间接破坏有:在处理一次性塑料制品过程中对环境造成的破坏,如采用填埋方法,会不断占用宝贵的土地资源;如采用焚烧方法,会产生大量的有毒有害气体,破坏大气环境;另外,在发泡的塑料餐盒、包装材料的生产过程中由于采用氟氯烃作发泡剂,这将会对大气臭氧层有严重的破坏作用。

治理"白色污染"涉及到哪些部门?

环保部门:负责白色污染防治的监督管理,在审批建设项目环境影响报告、受理排污申报登记和发放排污许可证时,要对防治白色污染提出具体要求。

计划部门:负责制定防治白色污染的产业政策,组织替代产品的开发生产以及废旧塑料的再生利用。

城建环卫部门:负责组织实施一次性塑料制品的接收及处理处置工作。

交通部门:负责加强船舶的白色污染防治工作,港航监督部门搞好检查监督。

铁道部门:负责火车站、列车以及铁路沿线排水沟以内的白色污染防治工作。

旅游部门:负责加强行业管理中的旅游车船和景点的白色污染防治工作。

园林风景主管部门:负责景区(点)一次性塑料制品的清扫、处理工作。

卫生部门:负责将白色污染防治列为创建卫生城市、卫生城镇工作内容,提出具体考核要求。

工商行政管理部门:在审核企业登记申请和对企业实行监督管理过程中,发现可能或已经存在白色污染的,要及时向环保部门通报情况。