掌上青島/青網(wǎng)訊 10月12日，中德海洋塑料污染研討會在國家海洋局第一海洋研究所科研樓舉行。來自德國萊比錫大學(xué)生物化學(xué)研究所韋韌博士和Wolfgang Zimmermann教授與國家海洋局第一海洋研究所孫承君、曲凌云研究員進(jìn)行了深度的探討交流。

據(jù)了解，在本次合作項目通過交流、互訪、以及共同開展針對海洋塑料污染與微生物生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)研究增進(jìn)國家海洋局第一海洋研究所和萊比錫大學(xué)生物化學(xué)研究所彼此之間的相互了解與信任，加強雙方技術(shù)上的交換和互補，特別是為充分了解雙方國家研究和科研體系、最大化利用對方卓越的科研基礎(chǔ)設(shè)施以及共同利用類似黃海近海海域這樣的獨有研究場地提供了方便條件，也為以后開展更長期有效的國際交流合作打下堅實的基礎(chǔ)。從項目內(nèi)容角度，針對黃海塑料垃圾污染現(xiàn)狀，雙方合作開展塑料污染物表面菌膜生物多樣性的分析以及潛在的聚酯水解酶的功能基因篩選研究，為評估在自然條件下海洋微生物對聚酯塑料垃圾的侵蝕以及潛在的降解可能性打開新的視角，也為減少海洋塑料污染這樣一個全球化的挑戰(zhàn)提供新的思路。海洋微生物尤其是放線菌類的多樣性將為分離篩選全新的聚酯水解酶提供了一個新的平臺，也為海洋微生物資源的可持續(xù)開發(fā)與在生物化工領(lǐng)域的利用提供新的參考。

據(jù)介紹，有機聚合物塑料是二十世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一。由于其多種優(yōu)良的理化特性以及合成技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化的成功，塑料被廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥和市政等領(lǐng)域。自20世紀(jì)40年代開始大規(guī)模生產(chǎn)以來，塑料的產(chǎn)量迅速增加，從20世紀(jì)50年代的每年150萬噸大幅增加到2013年的2.99億噸。

而隨著中國工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，中國已成為全球塑料產(chǎn)量最大的國家，占全球總產(chǎn)量的27.8%。塑料工業(yè)的發(fā)展在給人類社會生活、生產(chǎn)帶來方便的同時，也導(dǎo)致大量的廢舊塑料垃圾不斷產(chǎn)生。在20世紀(jì)70年代初期，有關(guān)海洋塑料垃圾的首次報道在科學(xué)界并未引起關(guān)注，但隨著海洋塑料污染問題日益嚴(yán)重，海洋塑料垃圾越來越受到重視。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）估計，1997年有超過640萬噸垃圾進(jìn)入海洋，2005年每平方公里的海洋表面有超過13000件塑料垃圾，2006年這一數(shù)據(jù)為18000件。2010年，中國沿海居民產(chǎn)生了882萬噸的塑料廢品，幾乎占全球塑料廢品的27.7%。其中約有132萬－353萬噸的塑料廢品最終成為了海洋垃圾。研究表明，60%～80%的海洋碎片來自于陸地活動，且這些碎片中約80%為塑料，多數(shù)的海洋塑料碎片是經(jīng)環(huán)境分解后的微型塑料，絕大多數(shù)直徑小于5毫米。由于塑料的持久性和普遍性，塑料垃圾正在破壞、威脅著海洋環(huán)境，更可怕的是，它已經(jīng)開始漸漸地進(jìn)入食物鏈，嚴(yán)重影響到海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康和可持續(xù)發(fā)展。

黃海是中國三大邊緣海之一，也是太平洋的邊緣海。黃海沿岸城鎮(zhèn)及居民人口密度較高，受人類活動產(chǎn)生垃圾污染的風(fēng)險很高。青島市海洋與漁業(yè)局發(fā)布的《2013年青島市海洋環(huán)境公報》顯示，2013年，青島近海海洋漂浮垃圾中，塑料垃圾占了一半以上。

海洋微生物系統(tǒng)對整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、能量流動以及整體生物地化循環(huán)起到了舉足輕重的作用。因此，人類活動所產(chǎn)生的塑料污染物對海洋微生物系統(tǒng)所造成的影響也會進(jìn)一步影響整個海洋生態(tài)系統(tǒng)。國家海洋局第一海洋研究所海洋生態(tài)研究中心關(guān)注黃海生態(tài)和海洋微生物研究三十多年，從黃海等海區(qū)分離獲得了豐富多樣的微生物資源，建立了我國近海海洋微生物資源庫。通過對菌種功能篩查和定向研究，將所整理的資源分為生態(tài)環(huán)境益生菌（光合細(xì)菌為主）、潛在藥源菌（放線菌、真菌為主）、環(huán)境污染修復(fù)菌（例如石油降解菌）等類群并將資源信息上交國家海洋微生物資源平臺。這些在海洋微生物方面研究的經(jīng)驗和資源將為未來和德國學(xué)者在這個領(lǐng)域展開進(jìn)一步的深入合作提供堅實的基礎(chǔ)。

在眾多海洋塑料污染物中，主要成分為聚對苯二甲酸乙二酯（PET）的各類食品包裝占有很大一部分比例。2013年P(guān)ET占全球塑料產(chǎn)量的6.9%，由于其良好的理化特性和環(huán)境穩(wěn)定性，PET被廣泛應(yīng)用于人類活動的各個領(lǐng)域。在過去十幾年中，德國、日本、奧地利和中國的幾個課題組分別報道了從放線菌類細(xì)菌以及環(huán)境宏基因組中分離出來的PET水解酶，證明了PET生物降解的可能性。通過重組表達(dá)和定向進(jìn)化等方法，這些水解酶已被生產(chǎn)、改造并應(yīng)用于特定生物反應(yīng)器內(nèi)的小規(guī)模PET降解中，為PET綠色生物降解的工業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。據(jù)了解，在過去的十年中，德國萊比錫大學(xué)生化研究所微生物與生物過程技術(shù)課題組專注于放線菌來源的聚酯水解酶的分離、表達(dá)、定向進(jìn)化、降解機理分析以及水解酶生物反應(yīng)器的研發(fā)和其在其他生物化工領(lǐng)域的應(yīng)用，并在國際知名期刊上發(fā)表論文十?dāng)?shù)篇及申請兩項相關(guān)專利，是微生物降解聚酯塑料領(lǐng)域的先鋒團(tuán)隊。最近，該研究所和日本的一個課題組分別證實了利用分泌PET水解酶的放線菌株進(jìn)行全細(xì)胞催化降解PET以及其他聚酯塑料可能性。該研究所的技術(shù)平臺必將為未來展開的中德在利用海洋微生物資源降解塑料垃圾的合作中提供強有力的支持。

掌上青島/青網(wǎng) 記者 丁升