海洋微塑料污染及生物降解研究進展分析

徐翠

摘? ?要：微塑料存在于生態(tài)系統(tǒng)中，這業(yè)已變成全球重視的問題，微塑料充斥于大氣、土壤、海洋中，構(gòu)成了屬于白色污染后尤為嚴重的環(huán)境污染。有機毒物會被微塑料釋放出來，并且能夠在生物體中蓄積，結(jié)合食物鏈最終影響到生物和人類。為此，本文分析了海洋微塑料污染的來源和危害，以及生物降解研究進展情況。

關(guān)鍵詞：海洋? 微塑料? 危害? 降解

中圖分類號：X55? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）01（b）-0119-02

由于塑料方便應(yīng)用、功能多樣、制造方便，因此被廣泛生產(chǎn)和應(yīng)用，然而由此形成的環(huán)境危害問題越來越嚴峻。特別是近年來，分析證實丟棄之后的大部分塑料制品沒有被充分降解，在海洋水體和陸地水體中聚集了很多塑料碎屑構(gòu)成了微塑料污染，且威脅到環(huán)境、生物、人類健康，微塑料污染對海洋環(huán)境形成的嚴重影響業(yè)已引起國際的高度重視。

1? 海洋微塑料的來源和污染危害

1.1 海洋微塑料的來源

世界每年大概會向海洋流入塑料800萬t，海上作業(yè)中的石油、漁業(yè)、河流流入等是海洋微塑料的來源。并且，工業(yè)應(yīng)用塑料原料、平時生活用品添加的一系列塑料顆粒經(jīng)由未曾處理好的污水流入海洋，聚苯乙烯和聚氨酯是其主導(dǎo)化學(xué)成分。除此之外，海洋中也會流入海岸帶堆放的塑料垃圾。

1.2 海洋微塑料污染危害

海洋魚類和浮游生物等誤食微塑料會形成假飽腹感且不斷累積，基于食物網(wǎng)中富集和轉(zhuǎn)移捕食關(guān)系，從而威脅到人類的健康。當今，在各種生物體內(nèi)（貽貝、蚊子等）不斷檢測出微塑料。固有的分析證實，大鼠被喂食微塑料之后其肝功能和生殖功能受到損害，塑料微顆粒還會導(dǎo)致海洋橈足類動物的死亡。

2? 塑料生物降解研究進展

2.1 可水解塑料生物降解

可水解塑料涵蓋聚氨酯（PUR）、聚酰胺（PA）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）。當今PA的生物降解方式是氧化分解和水解，源自壤霉菌屬、假單胞菌屬、黃桿菌屬、節(jié)桿菌屬的微生物水解酶具備使PA低聚物催化和水解的特點，其中黃桿菌屬體的nylA、nylB、nylC這幾個基因可以對一種尼龍寡聚物水解酶以及兩種尼龍二聚體水解酶進行編碼。

在2017年，中科院昆明植物所對一種真菌（塔賓曲霉菌）進行分離和鑒定，聚氨酯分子之間的化學(xué)鍵可以結(jié)合脂肪酶與脂酶破壞掉，且基于菌絲的物理強度影響下使聚合物降解，生長于聚氨酯表面，PU被降解清楚可見，在適宜的環(huán)境之下兩個月之后即可完全降解聚氨酯。

對PUR的生物降解分析較為深入，聚酯型PUR通?？梢员簧锝到?，也持續(xù)發(fā)現(xiàn)有關(guān)基因和酶，由于不同的微生物形成各種降解產(chǎn)物。專家業(yè)已以生物強化與促進技術(shù)加速降解處理土壤中的PUR，這大大提升了降解效率。

聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）具備高度對稱的分子構(gòu)造，有著理想的耐磨耗性、光學(xué)性能。紡織生產(chǎn)中飲料瓶以及合成纖維常常用到PET。PET具備較強的耐候性，能夠在環(huán)境中長時間存在。當前對PET難以實現(xiàn)生物降解，通常是回收應(yīng)用?？墒牵瑢＜野l(fā)現(xiàn)了一種嗜熱性放線菌Thermobifida fusca的水解酶基于55℃環(huán)境之下三周即可降低50%的結(jié)晶 PET 薄片量。之后被應(yīng)用于PET纖維改性和回收中。

專家還發(fā)現(xiàn) Ideonella sakaiensis 201-F6 基于30℃環(huán)境之六周即可將低結(jié)晶度PET薄膜完全地降解，此菌株形成的兩種酶可以分解PET為小分子物。分析證實，降解溫度愈加跟底物的玻璃化溫度75℃接近，將愈加實現(xiàn)理想的降解效果。然而，環(huán)境溫度一般比此溫度低，這是生物降解PET的一個困難?？傊?，生物降解PET體現(xiàn)為跟其它纖維素等天然多聚物解聚效果的類似作用。判斷生物降解效果的根本因素是結(jié)晶性高低，愈高的結(jié)晶度將愈難進行降解。

2.2 不可水解塑料生物降解

不可水解塑料涵蓋聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯乙烯（PS）。其中，聚乙烯具備穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，室溫條件之下能夠?qū)ο∷岬母g形成耐受性，然而對氧化腐蝕不耐受。在陽光或空氣中長時間暴露之后會粉化或老化，然而難以徹底分解?？梢詫E進行降解的微生物主導(dǎo)是真菌和細菌，源于Trametes versicolor與Rhodococcusruber的微生物漆酶能夠?qū)垡蚁┯枰苑纸?。專家發(fā)現(xiàn)海洋真菌Zalerionmaritimum，F(xiàn)TIR，NMR 和 SEM等分析結(jié)論表明無機鹽培養(yǎng)基中可以對PE進行降解。

專家還發(fā)現(xiàn)處于海洋中的PP樣品一年之后僅降低了0.65%的質(zhì)量，而在土壤中的這個數(shù)據(jù)是0.4%，然而，其在分析中發(fā)現(xiàn)通過熱預(yù)處理的PP樣本能夠降低10.7%的質(zhì)量，桿菌 Bacillus flexus存在于被降解的PP 樣本當中，這意味著PP生物降解中十分理想的效果是應(yīng)用氧化預(yù)處理方式。除此之外，還發(fā)現(xiàn)若干使PP降解的真菌，通過UV預(yù)處理的EngyodontiumalbumP.chrysosporium 可以在一年中降解至少10%的混金屬PP或者是純PP。

在陜西西安的中學(xué)生陳重光發(fā)現(xiàn)聚苯乙烯被黃粉蟲啃噬之后，我國不斷開展關(guān)于PS被黃粉蟲消化的問題。專家發(fā)現(xiàn)黃粉蟲在啃噬聚苯乙烯之后，其糞便中的PS長鏈出現(xiàn)解聚的現(xiàn)象，這意味著黃粉蟲的腸道微生物可以分解PS，實際上，其分離出的是能夠以PS為碳源的微小桿菌Exiguobacteriumsp.YT2，并且進行60d的液體培養(yǎng)可以使聚苯乙烯降解7.4%±0.4%的。專家也由被啃噬60d的PS黃粉蟲幼蟲糞便當中分離出以PS作為碳源的一種真菌和兩種好氧菌，其中，可以實現(xiàn)理想降解效果的是真菌 Aspergillus niger KHJ-1，經(jīng)過60d的反應(yīng)之后能夠使PS質(zhì)量降解4.29%。除此之外，專家由土壤當中發(fā)現(xiàn)了可以生長于PVC薄膜的真菌，并且PVC分子量和PVC薄膜質(zhì)量都減少少量，結(jié)合實際儀器檢測和觀察分析，證實PVC的構(gòu)造確實出現(xiàn)了相應(yīng)的改變。

3? 結(jié)語

綜上所述，針對業(yè)已形成的微塑料污染危害問題，可以應(yīng)用生物降解的方式。然而，生物降解微塑料的方式難以實現(xiàn)理想的效果，這是因為各種塑料的物理化學(xué)性質(zhì)、反應(yīng)環(huán)境條件、分子結(jié)構(gòu)等都各不相同，固有的生物降解方式存效果差、菌種數(shù)大量缺少、降解條件不適應(yīng)海洋環(huán)境等一系列因素的制約。為此，應(yīng)注重預(yù)防，避免海洋環(huán)境中排入更多微塑料。同時，應(yīng)評估微塑料生物降解的風險性，保障其不會對海洋環(huán)境形成消極影響。

參考文獻

[1] 孔芳，洪康進，徐航，等.基于嚙食泡沫塑料黃粉蟲腸道菌群中聚苯乙烯生物降解的探究[J].微生物學(xué)通報，2018（7）：85-86.

[2] 張萬杰，袁華，陳廣強.改性塑料生產(chǎn)過程常見質(zhì)量問題及解決措施[J].塑料，2010（2）：125-126.

[3] 郭存雨.黃粉蟲取食聚苯乙烯對其生長發(fā)育的影響[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（10）：152-153.

[4] 張成崗，鞏文靜，李志慧，等.雙腦模型假說—由腸道菌群微生態(tài)構(gòu)建的“菌腦”可能是人體對物質(zhì)記憶的“第二大腦”[J]. 實用臨床醫(yī)藥雜志，2019（6）：145-146.

[5] 伍珊.海洋微塑料污染及生物降解研究進展[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2019（9）：185-186.

[6] 王哲，信昕，劉吉元，等.黃粉蟲取食塑料的研究進展[J].應(yīng)用昆蟲學(xué)報，2019（1）：85-86.