"Бързото биологично разграждане на пластмасите в чревния тракт от храната от червеи разкрива новата съдба на пластмасовите отпадъци, които се изхвърлят в околната среда." Професор от Пекинския университет по аеронавтика и астронавтика Ян Джун каза.
Пластмасата е естествено трудно разградима в околната среда, а полистиролът е един от най-големите, тъй като поради високото си молекулярно тегло и висока стабилност обикновено се смята, че микроорганизмите не могат да разграждат полистироловата пластмаса. През 2015 г. изследователска група на професор Янг Джун от Пекинския университет по аеронавтика и астронавтика и д-р. Zhao jiao от шенжен bgi съвместно публикува две сестрински научни статии в EnvironmentalScience & Technology, авторитетно списание за екологична дисциплина, което доказа, че ларвите на копитните полистирол, най-тежката пластмаса, която се разгражда.
Проучването показа, че полистироловата пяна като единственият източник на храна, ларвите на жълтите брашнени червеи могат да оцелеят повече от месец и в крайна сметка да се превърнат в възрастни, чийто полистирол е напълно разграден до CO2 или асимилиран с телесните мазнини на насекомите. Констатациите дават преглед на глобалния проблем със замърсяването с пластмаса.
Сгъваем световен пъзел
Замърсяването на пластмасовите отпадъци, произведени от нефтохимическата промишленост, е глобален екологичен проблем. Повечето пластмаси се изхвърлят, след като се консумират веднъж. Досега учените вярваха, че пластмасовите изделия не могат да се разлагат в естествената си среда от десетилетия до стотици години поради стабилната им физическа и химическа структура.
Професор Ян Джун каза, че през 2013 г. потреблението в световен мащаб на 299 милиона тона пластмаса, от които полистироловата пластмаса представлява 7%, годишната консумация от около 21 милиона тона, обикновени опаковки за обяд, чаши за кафе и други материали, които могат да издържат на температурата на вряща вода е полистирол. Авторитетни проучвания показват, че полистиролът и пластмасата могат да се разградят в диапазона от 0,01-3% от микробната общност в почвата, утайките, разлагащите се отпадъци или оборския тор в продължение на четири месеца.
Всяка година в света се натрупват 40 милиона тона отпадъчни пластмаси и около 2 милиона тона отпадъчни пластмаси се натрупват в Китай всяка година. Да вземем например селскостопански филм, годишното производство на селскостопански филм в Китай е до един милион тона, а годишният темп на растеж е 10%, независимо какви култури са покрити, всички мулчирани почви имат остатъчен филм. Според статистиката годишното остатъчно количество селскостопански филм в Китай е до 350 000 тона, с остатъчна скорост на филма от 42%. Голямо количество остатъчен филм остава в обработващия слой от 0 до 30 cm. Това означава, че почти половината от остатъците от селскостопански филм в почвата, безопасността на храните е основна скрита опасност.
"Може да отнеме 200 до 400 години, докато пластмасите напълно се асимилират в почвата от микроорганизми и се разградят до CO2 и вода за неорганична минерализация, което води до натрупване в околната среда." Професор Ян Джун разказа за вечерните новини янчън.
Помогнете да направите грешки
Екипът на Ян започва да изучава биоразграждането на пластмасите през 2005 г. Той се фокусира предимно върху най-тежкото разграждане на полистирола и другото разграждане на пластмаса.
Преди това учените са използвали почвени безгръбначни като земни червеи, пилета, охлюви и охлюви, за да проверят дали могат да ядат пластмаси. Когато маркираните с 14C пластмаси са етикетирани като подавани с PVC, PE и PP, резултатите показват, че те не могат да бъдат разградени.
Янг Джун вярва, че идеята за биоразградими пластмаси трябва да бъде разширена, а не само върху микроорганизмите. Lepidoptera насекоми и термити могат да бъдат взети под внимание. Морските кораби и черупки могат да корозират полиетиленови и подводни кабели.
Изследване от Ян Юн от 2014 г. установи, че восъчните червеи (ларви на индийски чистач) могат да дъвчат и да консумират полиетиленов PE филм, а червата на ларвите са изолирани, за да разграждат два щама PE филм, а именно ентеробактерия YT1 и бацил YP1. След това екипът установи, че хранителната ларва е по-скоро животинско животно, по-голямо от восъчните червеи (обикновено 35 mm дълги и 3 mm широки) и може да използва полистирол като единична храна. Жълтите ядливи черва имат четири етапа от живота: яйца, ларви, какавиди и възрастни.
Mealworms, известни също като диетични червеи, принадлежат към видовете Coleoptera, Coleoptera, mealopteridae, ела (mealopteris). Роден в Северна Америка, той е въведен в Китай от Съветския съюз през 1950 г. Неговият сух продукт съдържа 30% мазнини, съдържа протеини до 50% по-високи, все още съдържа различни елементи като фосфор, калий, желязо. Изсушените ларви на жълтата ела съдържат около 40% протеин, какавидите 57% протеин и възрастните червеи 60% протеин.
В Китай жълтите хранителни червеи наистина приличат на гъсениците на копринените буби. Хората могат директно да консумират, пържат или да ги използват като храна. Скорпиони, стоножки, миди, змии, тропически риби и златни рибки, които са били хранени с жълти цветя, не само растат бързо и имат висока степен на оцеляване, но също така имат силна устойчивост на болести и значително подобряват плодовитостта. Развъждането на жълти жълти е много просто, фермерите могат да използват пресен овес, пшенични трици, отглеждане на ябълки.
Състав на бъгове яде пластмаса
Екипът на професор Янг закупува полистиролови пластмаси от санспек яншан без добавки или катализатори. Проби от алфа 13С и бета 13С етикетирана полистиролова пластмаса се закупуват от Съединените щати. Жълтите ядливи червеи се закупуват от ферми за насекоми в Дасин, Пекин и Кинхуангдао в провинция Хъбей и се отглеждат за зърно. Това насекомо е на 3-4 години (което означава, че губи кожата си 3-4 пъти).
Жълтите ядливи червеи се поставят в полипропиленов пластмасов съд с блокове от пяна. Експериментатор, който редовно измерва консумираната мъглявина на жълтия прах, контролната група е насекомо с жълт прах, което се е издигнало върху пшенични трици, често срещан експеримент от 500 жълти прахообразни насекоми с 5,8 g балон е единствената храна в контролирано състояние на оранжерията отделно 25 ± 1 ° C, 80 +/- 2% влажност и мастер от светлина/тъмни цикли). По време на инкубацията мъртвите жълти ядливи червеи се отстраняват незабавно.
В експеримента на Yang jun et al. хранени ларви на жълти храни с пяна пластмаса като единствен източник на храна. В сравнение с нормалните (трици) и ларвите на стомашно разстройство, беше установено, че в продължение на 16 дни в експерименталния период се наблюдава значително увеличение на сухото тегло на ларвата, докато те не са като нормалните хранещи се ларви (+ 33,6%), само малко количество се увеличава с 0,2%, тъй като в сравнение с трици, съдържание на пластмасова пяна и ниска хранителна стойност), но също така не като ларва сухо тегло на стомашно разстройство значително (24,9%) и сравнете степента на оцеляване на хранене на ларви с пластмаса и трици между двете групи няма очевидна разлика.
100 жълтеница може да консумира 34 до 39 милиграма полистирол на ден. По време на 16-дневния експеримент, 47,7% от пянестата пластмаса, консумирана от червеите, се превръща в CO2. Останалите биоразградими частици (около 49,2%) се превръщат в заешки изпражнения и се екскретират от тялото. Тестовете с използване на маркирани с алфа 13С или бета 13С полистиренови пластмаси показват, че те са минерализирани до въглероден диоксид и маркирани с въглерод 13 липиди. Полистироловата пяна в чревния тракт на ларвите ще се разгради в рамките на 24 часа.
Ларвите, които използват полистиролова пяна като единствена храна, се развиват в ракообразни, точно както здравите червеи, хранени с нормална диета (пшенични трици), правят това след месец. Жълтите ядливи червеи изядоха дупки в пяната. След преминаване през чревните червеи, химичната структура и съставът на пластмасовата пяна се променят. Използвани са GPC и c-13 NMR спектри и tg ftir спектри, за да се потвърди, че дълговерижните полистиролови молекули в чревния тракт на ларвите са нарушени, за да образуват метаболити на насекоми и екскретирани във фекалиите.
Освен това, разграждащите полистирола бактерии YT2 (exiguobacterium sp.yt2) бяха изолирани от чревния тракт на ларвите, използвайки полистирол като единствен източник на въглерод. Щамът е запазен в Общия микробиологичен център и в Националната генна банка на Китайския комитет за опазване и управление на микробни видове и е първата бактерия, разграждаща полистирола, съобщавана за запазена в Международния център.
Можете да ядете всички пластмаси чрез сгъване
Изследователският екип предложи механизъм за разграждане на полистирола чрез хранене на ларви на жълт прах от гризачи. Първо, пянестата пластмаса се дъвче на малки парченца от ларвите на жълтия прах и се абсорбира в чревния тракт. Във втория етап дъвченето увеличава контактната площ между полистироловата пяна и микроорганизмите и извънклетъчните ензими. Получените фрагменти допълнително се деполимеризират в малки молекулярни продукти под действието на извънклетъчни ензими, секретирани от чревни микроорганизми. В третия етап тези малки молекулни продукти се разграждат и усвояват, за да образуват собствените тъкани на ларвата под действието на различни ензимни бактерии и собствените ензими на ларвата. Стъпка 4: Остатъчните пяни и някои междинни продукти за разграждане се смесват с някои чревни микроорганизми, които се екскретират от тялото под формата на изпражнения от насекоми. Пяната пластмаса може допълнително да се разгради в изпражненията от насекоми.