"Швидка біологічна деградація пластиків у кишковому тракті від їжі глистами відкриває нову долю пластикових відходів, які утилізуються в навколишньому середовищі". Про це повідомив професор Пекінського університету аеронавтики та космонавтики Ян Цзюнь.
Пластик, природно, важко розкладається в навколишньому середовищі, а полістирол є одним з найбільших, оскільки через його високу молекулярну масу та високу стабільність, як правило, вважають, що мікроорганізми не можуть розкласти полістирольний пластик. У 2015 році дослідницька група професора Ян Цзюнь з Пекінського університету аеронавтики та космонавтики та доктора медицини Чжао Цзяо з Шеньчжень БГІ спільно опублікував дві сестринські наукові праці в авторитетному журналі з екологічної дисципліни EnvironmentalScience & Technology, який довів, що личинки копитних - полістирол - найважчий пластик, що піддається деградації.
Дослідження показало, що пінополістирол, як єдине джерело їжі, личинки жовтих борошнистих червів можуть вижити більше місяця і з часом переростати у дорослих особин, полістирол яких повністю розкладається до СО2 або асимілюється до жиру в організмі комах. Отримані дані дають огляд глобальної проблеми забруднення пластиком.
Складаний світ-головоломка
Забруднення пластикових відходів, що виробляються нафтохімічною промисловістю, є глобальною екологічною проблемою. Більшість пластмас утилізують, коли їх споживають один раз. До цього часу науковці вважали, що вироби з пластмас не можуть розкладатися у своєму природному середовищі від десятиліть до сотень років через їх стабільну фізичну та хімічну структуру.
Професор Ян Цзюнь заявив, що у 2013 р. У всьому світі було спожито 299 млн. Тонн пластику, з них полістирол - 7%, річне споживання - близько 21 млн. Тонн, звичайна упаковка для обіду, кавові чашки та інші матеріали, які витримують температуру окріп - це полістирол. Авторитетні дослідження показали, що полістирол, пластик може розкладатися в межах 0,01-3% мікробної спільноти в ґрунті, мулі, відпадаючих відходах або гною протягом чотирьох місяців.
Щороку у всьому світі накопичується 40 мільйонів тонн відходів пластмас, а в Китаї щороку накопичується близько 2 мільйонів тонн відходів пластмас. Візьмемо, наприклад, сільськогосподарську плівку, щорічне виробництво сільськогосподарської плівки в Китаї становить до одного мільйона тонн, а річний темп приросту становить 10%, незалежно від того, які культури вкриті, усі мульчовані ґрунти мають залишкову плівку. За статистичними даними, річна залишкова кількість сільськогосподарської плівки в Китаї становить до 350 000 тонн із залишковою швидкістю плівки 42%. У шарі обробітку ґрунту від 0 до 30 см залишається велика кількість залишкової плівки. Це означає, що майже половина залишків сільськогосподарської плівки в ґрунті, безпека харчових продуктів є основною прихованою небезпекою.
"Потрібно від 200 до 400 років, щоб пластмаси повністю засвоїлися в ґрунті мікроорганізмами і перетворилися на СО2 та воду для неорганічної мінералізації, що призведе до накопичення в навколишньому середовищі". Професор Ян Цзюнь розповів вечірнім новинам Янчен.
Допоможіть зробити помилки
Команда Янга розпочала вивчення біодеградації пластмас у 2005 році. Основна увага приділяється найсильнішій деградації полістиролу та іншої пластичної деградації.
Раніше вчені використовували ґрунтових безхребетних, таких як дощові черв’яки, кури, равлики та слимаки, щоб перевірити, чи можна їсти пластмасу. Коли пластмаси, марковані 14С, були позначені як подані ПВХ, ПЕ та ПП, результати показали, що вони не можуть погіршуватися.
Ян Цзюнь вважає, що ідея біологічно розкладається пластмас повинна бути поширена не лише на мікроорганізми. Можуть розглядатися комахи-пептиди та терміти. Морські судна та снаряди можуть піддавати корозії поліетиленові та підводні кабелі.
Дослідження Ян Цзюнь 2014 року показало, що воскові черв’яки (личинки індійського сміттяра) можуть жувати та споживати поліетиленову плівку ПЕ, а кишечник личинок був виділений для розкладу двох штамів ПЕ-плівки, а саме ентеробактерії YT1 та палички YP1. Потім команда виявила, що харчова личинка - це більше тваринна тварина, більша за воскових черв’яків (зазвичай 35 мм в довжину і 3 мм в ширину) і може використовувати полістирол як єдиний корм. Жовтий їстівний кишечник має чотири стадії життя: яйця, личинки, лялечки та дорослі особини.
Черв'якові черви, також відомі як дієтичні черви, належать до видів Coleoptera, Coleoptera, mealopteridae, ялиця (mealopteris). Родом із Північної Америки, він був завезений до Китаю Радянським Союзом у 1950 р. Сухий продукт містить 30% жиру, містить білок на 50% вище, все ще містить різні елементи, такі як фосфор, калій, залізо. Висушені личинки жовтої ялиці містили близько 40% білка, лялечки 57% білка, а дорослі черви 60% білка.
У Китаї жовті харчові хробаки дійсно схожі на гусениць шовкопряда. Люди можуть безпосередньо споживати, смажити або використовувати їх як корм. Скорпіони, сороконіжки, молюски, змії, тропічні риби та золоті рибки, яких годували жовтими квітами, не тільки швидко ростуть і мають високий рівень виживання, але також мають сильну стійкість до хвороб і значно покращують родючість. Розведення жовто-жовтих дуже просте, фермери можуть використовувати свіжий овес, пшеничні висівки, вирощування яблук.
Склад помилок їсть пластик
Команда професора Янга купувала полістирольні пластмаси у санспек яншан без добавок та каталізаторів. Зразки полістиролового пластику, маркованого альфа-13С та бета-13С, закуповуються у США. Жовтих їстівних черв'яків купують на фермах комах в Дасіні, Пекіні та Циньхуандао в провінції Хебей і розводять на зерно. Цій комасі 3-4 роки (тобто вона втрачає шкіру 3-4 рази).
Жовті їстівні хробаки поміщають у поліпропіленовий пластиковий контейнер з піноблоками. Експериментатор, який регулярно вимірює споживану туманність жовтого порошку, контрольною групою є комаха жовтого порошку, яка виросла на пшеничних висівках, загальний експеримент 500 комах жовтого порошку з 5,8 г міхура - єдина їжа в контрольованому стані теплиці окремо 25 ± 1 ° C, вологість 80 +/- 2% і відводи від циклів світла/темряви). Під час інкубації мертві жовті їстівні черви негайно видаляють.
В експерименті Yang jun et al. годували личинок жовтої їжі пінопластом як єдиним джерелом їжі. Порівняно з нормальними (висівки) та личинками шлункового розладу, було встановлено, що протягом 16 днів у дослідний період спостерігалося значне збільшення сухої маси личинки, хоча вони не схожі на нормальних живлячих личинок (+ 33,6%), лише невелика кількість збільшується на 0,2% тому, що порівняно з висівками, вмістом пінопласту та низькою харчовою цінністю), але також не як суха маса личинки шлункового розладу (24,9%) і порівнюють виживаність вигодовування личинок пластиком та висівками між двома групами очевидної різниці немає.
100 жовтяниць може споживати від 34 до 39 міліграм полістиролу на день. Під час 16-денного експерименту 47,7% пінопласту, спожитого хробаками, перетворилося на CO2. Решта біологічно розкладаються частинки (близько 49,2%) були перетворені у фекалії кроликів і виведені з організму. Випробування з використанням мічених альфа-13С або бета-13С полістирольних пластмас показують, що вони мінералізуються до вуглекислого газу та ліпідів, мічених вуглецем 13. Пінополістирол у кишковому тракті личинок розкладеться протягом 24 годин.
Личинки, які використовують пінополістирол як єдину їжу, перетворюються на ракоподібних, подібно до того, як здорові хробаки, яких годували звичайним харчуванням (пшеничні висівки), роблять це через місяць. Жовті їстівні черви їли дірки в піні. Після проходження через кишкові глисти хімічна структура і склад пластикової піни змінюються. Спектри ЯМР GPC та c-13 та спектри tg ftir використовувались для підтвердження того, що довголанцюгові молекули полістиролу в кишковому тракті личинок порушуються з утворенням метаболітів комах та виводяться з фекаліями.
Крім того, бактерії, що руйнують полістирол, YT2 (exiguobacterium sp.yt2) були виділені з кишкового тракту личинок, використовуючи полістирол як єдине джерело вуглецю. Штам був збережений в Загальному мікробіологічному центрі та в Національному банку генів Китайського комітету з питань збереження та управління мікробіологічними видами і є першою бактерією, що розкладає полістирол, як повідомляється, збереженою в Міжнародному центрі.
Можна з’їсти всю пластмасу, складаючи
Дослідницька група запропонувала механізм деградації полістиролу шляхом годування личинок жовтого порошку гризунами. Спочатку пінопласт жували на дрібні шматочки личинки жовтого порошку і всмоктували в кишковий тракт. На другому етапі жувальна дія збільшує площу контакту між пінополістиролом та мікроорганізмами та позаклітинними ферментами. Отримані фрагменти надалі деполімеризуються в дрібномолекулярні продукти під дією позаклітинних ферментів, що секретуються кишковими мікроорганізмами. На третьому етапі ці дрібномолекулярні продукти ще більше розкладаються і засвоюються, утворюючи власні тканини личинки під дією різних ферментативних бактерій та власних ферментів личинки. Крок 4: Залишкові піни та деякі проміжні продукти розкладання змішуються з деякими кишковими мікроорганізмами, які виводяться з організму у вигляді калу комах. Пінопласт може додатково руйнуватися у фекаліях комах.