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治污利器：中科院發(fā)現(xiàn)“會(huì)吃塑料的真菌”

2017-11-22 09:41:57 作者：本網(wǎng)整理來源：觀察者網(wǎng) 分享至：

聚氨酯材料（ polyester polyurethane，簡(jiǎn)稱PU）是現(xiàn)代塑料工業(yè)中發(fā)展最快的品種之一，廣泛用于工業(yè)、醫(yī)療、建筑和汽車等領(lǐng)域，但聚氨酯的快速發(fā)展帶來了其廢棄物污染環(huán)境等問題。

在針對(duì)“白色污染”的治理過程中，科學(xué)家們也想盡各種辦法研究對(duì)聚氨酯材料的化學(xué)降解，目前聚氨酯材料的化學(xué)降解主要包括水解、熱降解、光降解等，但這類降解成本高且易產(chǎn)生二次污染，而更為環(huán)保的生物降解一直是全球塑料污染研究的難點(diǎn)。

不過，據(jù)新華社3月31日?qǐng)?bào)道，中國科學(xué)家們?cè)诖祟I(lǐng)域有了突破性的進(jìn)展。中國科學(xué)院昆明植物研究所許建初研究組，于2017年發(fā)現(xiàn)了塔賓曲霉菌對(duì)聚氨基甲酸酯的生物降解作用。研究人員認(rèn)為，真菌的生物降解是治理合成聚合物污染的重要途徑，研究組從城市垃圾中分離出降解聚氨基甲酸酯的新的真菌，并鑒定命名為塔賓曲霉菌（Aspergillus tubingensis）。

文章簡(jiǎn)介中特別注明了研究組“首次發(fā)現(xiàn)塔賓曲霉菌對(duì)PU有降解作用”

這項(xiàng)研究成果以“塔賓曲霉菌（Aspergillus tubingensis）對(duì)聚氨基甲酸酯的生物降解”為題，發(fā)表在國際主流環(huán)境污染（Environmental Pollution）雜志上。

在文章簡(jiǎn)介中，作者們說明了用真菌降解聚氨基甲酸酯的三個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停ǘ紩?huì)用到2%的葡萄糖溶液）：一，在瓊脂培養(yǎng)基中；二，在液體MSM（觀察者網(wǎng)注：指無機(jī)鹽培養(yǎng)基）中孵育；三，在被埋入的土壤中。

具體步驟如下：

上圖可以揭示聚氨基甲酸酯（PU）表面生長(zhǎng)的塔賓曲霉菌的變化，（A）用塔賓曲霉菌接種并以PU無菌膜覆蓋的SDA板，（B）在孵育4天后PU膜轉(zhuǎn)移到MSM瓊脂板，以及（C）三周后從MSM瓊脂平板上回收的PU膜，（D）在SDA平板上溫育兩周的降解掉的PU膜，（E）對(duì)降解的PU膜D的控制，（F）對(duì)照E的SEM，（G和H）測(cè)試D的SEM。

上圖則展示了在液體MSM中孵育了三周的PU表面上的塔賓曲霉菌。（A）滅菌PU膜，（BC）PU膜在具有2%葡萄糖的液體MSM中孵育21天后，（D）在PU膜表面上生長(zhǎng)的塔賓曲霉菌，以及（E）兩個(gè)月后在MSM介質(zhì)里溶解的PU膜。

上圖揭示的是掩埋在土壤中四個(gè)月的聚氨酯膜的掃描電子顯微鏡照片（A）對(duì)照PU膜的SEM，（B）埋在土壤里一個(gè)月的PU膜的SEM，（C）埋在土壤里四個(gè)月的PU膜，（D）埋在土壤里四個(gè)月的聚氨酯膜的SEM。

上圖揭示的是塔賓曲霉菌Aspergillus tubingensis （a）在MEA上培養(yǎng)20天之后，電競(jìng)掃描圖（b）菌絲，莖稈和孢子囊（c）孢子囊上未成熟的孢子，（d）具有雙層結(jié)構(gòu)的分生孢子和孢子囊，（e）孢子囊上的分生孢子（懸臂），（f）分生孢子顯示葉片網(wǎng)狀的飾物和側(cè)翼為葉片頂部的赤道溝，（g）單個(gè)分生孢子。

據(jù)論文通訊作者、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人中科院昆明植物研究所研究員許建初講解，塔賓曲霉菌可以在聚氨酯表面生長(zhǎng)，并通過生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的酶和塑料發(fā)生生物反應(yīng)，破壞塑料分子間或聚合物間的化學(xué)鍵；同時(shí)，這一真菌還利用了其菌絲的物理強(qiáng)度，幫助“掰開”塑料聚合物。

研究指出，在“塔賓曲霉菌”作用下，原本在自然環(huán)境中難以降解的塑料，兩周就可以明顯看到生物降解過程，兩個(gè)月后其培養(yǎng)基上的塑料聚合物基本消失。“當(dāng)然其降解效率還受到多種環(huán)境因素影響，包括酸堿度、溫度以及所使用的培養(yǎng)基類型，”許建初說。

許建初指出：“未來，科研人員將逐步確定這一真菌大規(guī)模快速繁殖和塑料生物降解的理想條件，為產(chǎn)業(yè)化利用真菌降解塑料垃圾、治理塑料垃圾污染奠定基礎(chǔ)。”