孫玉松? 張夢然 羅晨

從中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所傳來最新信息，一種專門用于分解PET塑料的水解酶研究取得重要突破，未來將據(jù)此培育出?！俺浴盤ET塑料的新酶種，通過生物降解方法幫助解決日益嚴(yán)重的塑料垃圾污染問題。該研究成果已發(fā)表在最新一期《自然·通訊》雜志。

PET全稱“聚對苯二甲酸乙二酯”，是以石油為原料的常見化工材料，廣泛用于生產(chǎn)食品容器和電子產(chǎn)品，PET塑料已占全球聚合物總量18%，廢棄后在自然界中極難降解，是白色污染的重要來源。

長久以來科學(xué)界一直在尋找有效的PET生物降解方法。日前，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所郭瑞庭研究員帶領(lǐng)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)與蛋白酶學(xué)研究團隊利用X光晶體學(xué)技術(shù)，成功解析了新型PET水解酶的高分辨率結(jié)構(gòu)，同時，團隊還在國內(nèi)首次獲得了PET水解酶與其底物類似物的復(fù)合體結(jié)構(gòu)。

科研人員通過整體的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)比對發(fā)現(xiàn)，PET水解酶與先前報道的其他PET分解酶非常相像，只有活性區(qū)的兩個結(jié)構(gòu)特征不同。該項研究對PET水解酶甚至對酶學(xué)的研究都具有重要指導(dǎo)意義，闡明了PET水解酶的降解機理，對理解PET塑料的生物降解過程，加快降解PET新酶開發(fā)與利用，盡快實現(xiàn)PET水解酶工業(yè)化應(yīng)用具有重要意義。

目前，郭瑞庭研究團隊正利用所獲得的結(jié)構(gòu)學(xué)信息，加速對PET水解酶進行更加深入的理性設(shè)計和定向進化改造，以期培育出專門降解PET塑料新酶，早日實現(xiàn)PET塑料無害化生物降解。

食物鏈中的塑料微粒

塑料污染已經(jīng)擴散到多遠(yuǎn)？英國《自然·通訊》雜志日前發(fā)表的一項環(huán)境學(xué)研究稱，曾經(jīng)純凈的海冰正成為塑料微粒的臨時“儲存庫”——海冰內(nèi)含有大量塑料微粒（直徑小于5毫米的塑料），它們是隨海冰移動而擴散至北冰洋的。該發(fā)現(xiàn)同時證實，大量塑料微?？赡芤驓夂蜃兓瘜?dǎo)致的海冰消融而被釋放進入海洋。

每年大量塑料垃圾涌入海洋，其中大塊塑料會分解為微粒。此前一項研究顯示，已有數(shù)以萬億計的塑料微粒出現(xiàn)在北極海冰中，每立方米海冰含有多達(dá)240個塑料微粒，這一密度約是太平洋垃圾漂浮帶塑料微粒的2000倍。

此次，德國阿爾弗雷德·魏格納極地與海洋研究院科學(xué)家埃爾科·皮肯及其同事，分析了冰芯中塑料微粒的組成以及海冰的漂移軌跡，使用冰生長模型鑒定了究竟是哪些區(qū)域的塑料微粒在海冰生長期間被困在冰內(nèi)，并鑒定出了不同起源冰芯內(nèi)聚合物的獨特組成。研究還表明，這些海冰樣本源自美亞海盆和歐亞海盆，大部分是通過北極貫穿流（TranspolarDrift）穿過北冰洋中部的。

研究人員認(rèn)為，北冰洋中部的塑料微粒分布比之前所想的要復(fù)雜得多。更嚴(yán)重的是，因海冰消融而釋放的塑料微粒，很可能將遍布北冰洋表面和深水區(qū)域，被海洋中的濾食性動物吃掉，存留在它們體內(nèi)，再經(jīng)過食物鏈層層傳遞。

塑料微粒來源復(fù)雜廣泛存在

去年，一項針對十多個國家自來水樣本的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，83%的自來水都被塑料微粒所污染，其中美國塑料微粒污染問題最嚴(yán)重，自來水受污染比例高達(dá)94%?！氨敬螜z測不過是驗證了塑料微粒的普遍存在。瓶裝水中的塑料微粒數(shù)量約是自來水的兩倍，說明這些塑料微粒除了水源含有外，還有一部分可能來自瓶子，即包裝?！?/p>

零廢棄聯(lián)盟政策顧問毛達(dá)博士表示，研究者還在海鹽、魚類、貝類等軟體動物，甚至啤酒和蜂蜜中都發(fā)現(xiàn)過塑料微粒?！昂｛}、海洋生物是受海洋污染影響。但蜂蜜的產(chǎn)生經(jīng)歷了植物和動物的代謝過程，在其中發(fā)現(xiàn)塑料微粒，說明大自然的循環(huán)還有許多人們未知的部分?！?/p>

由中國科學(xué)院海岸帶環(huán)境過程與生態(tài)修復(fù)重點實驗室、中國科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院共同發(fā)表的論文《海岸環(huán)境中微塑料污染及其生態(tài)效應(yīng)研究進展》顯示，海岸環(huán)境中的塑料微粒來源非常復(fù)雜，既有河流、排污、垃圾堆放等陸源輸入，也有來自海洋漂浮垃圾隨洋流和潮汐的輸入。陸源輸入中，污水的大量排放及垃圾堆放等是塑料微粒的主要來源。一些洗滌劑、生活護膚及工業(yè)原料等工業(yè)品中含有大量塑料微粒，由于其粒徑小、密度低等原因不易從污水中分離或去除?！八芰侠陲L(fēng)吹日曬下逐漸變成碎片和微粒進入環(huán)境。牙膏、沐浴露、洗面奶、化妝品等個人護理產(chǎn)品含有大量人為生產(chǎn)的塑料微粒。”毛達(dá)說。

WHO將評估塑料微粒的健康風(fēng)險

“塑料微粒可能本身毒性小或沒有毒性，但由于顆粒小、有疏水性等特征，是持久性有機污染物等有毒有害化學(xué)物質(zhì)的載體。”毛達(dá)說。

《海岸環(huán)境中微塑料污染及其生態(tài)效應(yīng)研究進展》顯示，收集17個國家和地區(qū)海岸水體中100多個塑料微粒發(fā)現(xiàn)，其表面除了吸附有機污染物外，還會吸附金屬元素、納米顆粒等。研究還發(fā)現(xiàn)，聚乙烯型微塑料對多環(huán)芳烴的吸附要高于聚丙烯型。而礦泉水瓶類使用的材料基本是聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚對苯二甲酸乙二酯（聚酯）（PET）等。

世界衛(wèi)生組織（WHO）日前表示，將對飲用水中的塑料微粒健康風(fēng)險開展評估。負(fù)責(zé)WHO水和衛(wèi)生全球工作的協(xié)調(diào)者布魯斯·高登表示，飲用水中的塑料微粒是否含有害或有毒的成分，會對身體產(chǎn)生什么影響，目前這些都沒有研究。

據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計，全球塑料的年產(chǎn)量預(yù)計可達(dá)3億多噸，其中半數(shù)都只用過一次就丟棄了。到2050年，世界人口將飆升至近100億，塑料產(chǎn)量預(yù)計也將隨之增加兩倍。問題是，如今只有小部分塑料得到回收；剩余的則停留在周圍環(huán)境中，在土壤和海洋中不斷蔓延，如同疾病。從美國丟棄的垃圾最終可抵達(dá)南極。海水將塑料從海岸拖進一個巨大的漩渦，它在風(fēng)力作用下不斷攪動著，還有其他洋流推動垃圾遍布洋面各處。事實上，海洋就是一個整體，沒有界限。

有研究發(fā)現(xiàn)，90%的越洋遷徙海鳥一生中都吞食過塑料。專注于研究海鳥生存困境的珍妮弗·萊弗思博士介紹，研究人員收集的最高紀(jì)錄是一只90天的雛鳥體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了276片塑料，占這只鳥體重的15%。

據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署統(tǒng)計，每年有超過800萬噸塑料被遺棄在海洋，占海洋垃圾的80%。這不僅威脅海洋野生動植物的生存，還會破壞漁業(yè)和旅游業(yè)，對整個海洋生態(tài)系統(tǒng)造成至少80億美元的損失。

減少海洋垃圾需全球行動

聯(lián)合國秘書長海洋事務(wù)特使彼得·湯姆森表示，海洋處在極大的危險中。這一趨勢如果持續(xù)下去，預(yù)計到2050年，海洋中塑料的總重量將超過魚類總和，全球99%的海鳥都會誤食塑料制品。全球塑料消耗量正以每年8%的速度增長。我們必須開始考慮合理化使用，大力推行塑料再利用，一次性塑料制品必須淘汰。目前，盧旺達(dá)是少數(shù)幾個禁止使用塑料袋的國家之一；在海地，政府開設(shè)了“塑料銀行”，回收塑料可兌換現(xiàn)金或者手機充電服務(wù)。

去年2月，聯(lián)合國發(fā)起了一項大規(guī)模的“清潔海洋全球運動”，旨在促使各國政府出臺“限塑令”，督促行業(yè)減少塑料的生產(chǎn)和用量，重新設(shè)計塑料包裝；呼吁消費者減少塑料的過度使用，并改變隨意丟棄垃圾的習(xí)慣，以最終避免對海洋造成不可逆轉(zhuǎn)的影響。

在未來，“清潔海洋全球運動”將持續(xù)宣傳各國各企業(yè)在減少塑料垃圾方面實行的雄心勃勃的措施，比如消除個人護理產(chǎn)品中的塑料微珠、推行塑料袋“禁令”或征收塑料袋稅、大幅減少各種一次性塑料產(chǎn)品的使用。目前，包括比利時、哥斯達(dá)黎加、法國等10個國家已加入了這項運動。印度尼西亞決心在2025年前將海洋垃圾數(shù)量減少70%；烏拉圭將在今年下半年對一次性塑料袋征稅；哥斯達(dá)黎加將通過完善廢物管理體系，并在民間普及相關(guān)知識，推動民眾減少一次性塑料制品的使用。