最近，由杨珊珊博士与吴唯民博士执笔，近10年来在昆虫生物塑料降解与塑料污染研讨方面领军的我国、美国、法国、印度与韩国的专家及研讨者共22人协作在FESE宣布了一篇迄今为止最全面深化的关于昆虫生物降解塑料的研讨的总述与展望文章。

  自1950年代以来，塑料污染现已逐步形成全球性的环境、生态与潜在的人类健康问题。塑料生物降解的研讨始于1940年代，但迄今为止，研讨成果以为塑料在环境中的降解速率极为缓慢，半衰期达数年至数百年。

  早在1950年代，研讨人员发现有些昆虫嚼食损坏塑料包装材料。2003年，我国中学生发现黄粉虫取食聚苯乙烯泡沫塑料，提出了使用黄粉虫分化塑料。这以后一些青少年进行了重复实验和别离降解塑料的昆虫肠道菌, 但未被学术界重视。

  2015年研讨人员初次陈述承认黄粉虫（Tenebrio molitor）生物降解聚苯乙烯塑料，2017年又陈述了大蜡螟（Galleria mellonella）幼虫降解聚乙烯塑料薄膜。塑料在昆虫肠道内的半衰期被缩短到仅数小时，与塑料在环境条件下降解比较，塑料生物降解的速率有颠覆性的打破发现。从此， 昆虫生物降解塑料由曩昔不为干流学术期刊认可的论题，成为一个高度活泼且具有潜在革新性的研讨范畴。在曩昔的八年中，有关昆虫降解塑料的论文数爆破添加。迄今为止，共有11种分类群归于鞘翅目拟步甲科(Tenebrionidae：Colleptera )和鳞翅目螟蛾科(Pyralidae：Lepidoptera) 的昆虫被证明能够生物降解塑料（图1），其降解速率为已知的塑料降解微生物别离菌株的数十至数百倍。

  实验成果证明，首要塑料包含聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氨酯 （PUR）和聚苯乙烯 （PS）都能够被黄粉虫、大蜡螟等昆虫降解 （图2）。尼龙、橡胶、石墨烯、聚（己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯 (PBAT）及聚乳酸酯(PLA)也能被黄粉虫降解。

  本文总结了研讨昆虫生物降解塑料的办法 （图3）。图左描绘测定进食塑料后昆虫的生存率、虫重改变和塑料饲料的物料恒算承认昆虫是否消化和降解塑料；测验抗菌素按捺条件下的塑料降解状况研讨肠道微生物与宿主对塑料降解的奉献；和测定塑料降解后的碳平衡量 （包含虫体同化、虫粪排泄、CO2产值）证明黄粉虫经过消化/矿化塑料。图右描绘测定塑料降解进程引起的化学和物理改变和分子结构改变以及判定生物降解中心产品的多种剖析办法， 这中心还包含用GPC剖析承认塑料降解的聚合物解聚， FTIR与1HNMR用来测定塑料氧化反响发生的含氧官能团，TGA与WCA 用来剖析塑料的物理性质改变， 同位素实验用来承认生物降解、矿化与同化，PY-GC-MC和GC/MS用来剖析降解产品等等。

  图3 确认与表征昆虫降解塑料的进程和办法。首要剖析办法：核磁共振（NMR）、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 凝胶浸透色谱法 (GPC)、热重剖析(TGA)、 热解-气相色谱质谱法 (Py-GC-MS)、测定 湿接触角(WCA)、和14C和13C示踪符号与13C/12C同位素剖析

  近年来，研讨者们对影响塑料降解的因子进行了很多的实验。发现昆虫对不一样的塑料的降解才能的趋势与环境微生物降解一起，即PLA PET PS LDP HDPE PP；聚合物的分子量与结晶度越高、越晦气於降解。添加必定量的养分饲料促进昆虫降解塑料。塑料降解的速率取决于聚合物类型、分子量、高分子理化结构、昆虫品种及昆虫来历等。

  本文就关于昆虫自身肠道微生物组、转录组、蛋白质组和代谢组的新研讨评价了昆虫塑料生物降解的机理。剖析肠道微生物组是与塑料生物降解相关的一个重要方面。昆虫体内的降解塑料的肠道微生物源於昆虫的食物特殊性，如黄粉虫进食木质纤维素，大蜡螟消化蜂蜡。但进食塑料后，昆虫的微生物组、肠道微生物与宿主的基因转录组、代谢组随塑料品种、分子量及聚合物结构被调控，以习惯降解相应的塑料。

  抗菌素按捺实验标明，具有降解塑料才能的昆虫能够独立降解塑料如PET。但在环境条件下，塑料的生物降解进程多是昆虫的肠道共生反响，或许经过宿主和肠道微生物的协同作用来快速解聚和降解塑料。

  PS、PE、PVC、PET， PP等塑料进入肠道后， 被碎化为微米级颗粒，进一步被生物降解。聚合物链被解聚、生成中心体后被生物降解和矿化为CO2和H2O供给动力，少数被同化为虫体物质。昆虫肠道中的氧气与活性氧（ROS）作为电子受体参加氧化反响。昆虫体内塑料的生物降解归于宿主与肠道微生物的共生反响，肠道微生物群的参加塑料降解的奉献与昆虫宗族和塑料品种有关。肠道微生物和宿主都排泄的降解塑料的消化酶与乳化剂；反响以宿主消化酶为主，在塑料降解微生物的参加下加速进行。在进食塑料为单一食物时， 发现肠道固氮菌活性添加 ，为蛋白组成供给氮源。消化后的塑料剩余微塑料随虫粪排出（图4）。

  对黄粉虫与大麦虫降解塑料塑料的研讨标明，昆虫进食降解塑料时，肠道内的活性氧（ROS）浓度会依靠塑料类型升高， 如降解PVC时ROS高于PS。食料中参加抗氧化剂下降ROS浓度，一起影响塑料降解。活性氧既是为氧化应急反响产品，又参加塑料降解 （图4）。

  昆虫降解塑料的进程中会发生微塑料和纳米塑料。但在降解聚苯乙烯和聚乙烯的黄粉虫虫粪中，未检出纳米塑料。进食PS后，在黄粉虫腺体安排中，发现低含量的纳米塑料，三周后下降到检测浓度以下，或许被降解了。降解聚苯乙烯的黄粉虫，未在虫体内堆集溴基阻燃剂六溴环十二烷(HBCD)。

  塑料降解昆虫存在丰厚的塑料降解微生物。迄今已从黄粉虫、大麦虫和大蜡螟虫肠道中富集别离出了20株以上的塑料降解菌。并从肠道微生物与大蜡螟唾液中发现了塑料降解酶。现在这方面的研讨在加速进行。

  使用昆虫降解塑料具有广泛的发展前途。未来对昆虫对塑料的生物降解的研讨无疑将发现更多的塑料降解昆虫、功用菌与降解酶。对昆虫降解塑料有关的毒理学，将有更深化的研讨。经过微生物组、代谢物、基因转录和酶学的研讨将添补塑料生物降解的科学空白，开发用于塑料废弃物办理、资源收回和生物修正的新办法、新途径和生物产品。

  吴唯民，博士(Dr. Wei-Min Wu), 美国斯坦福大学土木与环境工程系资深高档研讨员, 斯坦福大学科蒂加资源收回研讨中心(William & Cloy Codiga Resource Recovery Center)中心资深研讨员。1976年结业於哈尔滨修建工程学院, 1984年取得清华大学硕士学位, 1991年取得美国密西根州立大学博士学位。1990年至2001年，在美国密西根生物技能研讨所先后担任副研讨员和研讨员、亚太地区开发主任。2001起在斯坦福大学作业。研讨范畴为环境生物技能与环境微生物学。现在首要是做塑料生物降解与微-纳米塑料污染的研讨，共宣布学术论文200余篇，他引15,000余次，H因子70，近10宣布40余篇有关塑料生物降解与微-纳米塑料污染的论文，并有多项专利与作品。为全球70家专业杂志审稿人与首要世界基金项目申请书评定人。

  Frontiers of Environmental Science & Engineering是由高等教育出书社、我国工程院和清华大学一起主办的环境范畴归纳学术期刊，聚集环境范畴前沿问题与研讨成果，侧重重视开创性、跨学科的研讨，致力于打造具有世界影响力的高水平学术交流平台，是我国工程院院刊系列期刊、我国科技期刊杰出行动计划要点期刊。

  FESE观念 Menachem Elimelech院士：部分反响环境调控强化穿透式电化学水处理技能

  由教育部主管、高等教育出书社主办的《前沿》（Frontiers）系列英文学术期刊，于2006年正式创刊，以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包含基础科学、生命科学、工程技能和人文社会科学四个主题，是我国掩盖学科最广泛的英文学术期刊群，其间12种被SCI录入，其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科世界威望检索系统录入，具有必定的世界学术影响力。系列期刊选用在线优先出书方法，确保文章以最快速度宣布。