編者：

塑料污染已成為全球性環境危機。全球每年產生超4億噸塑料垃圾，僅不到10%被回收利用，傳統塑料在自然界中需數百年甚至更久才能降解，對土壤、地下水、海洋生態系統構成持久且不可逆的威脅。2018年、2023年和2025年的世界環境日主題都是: Beat Plastic Pollution （塑戰速決），足見聯合國對塑料污染的重視。聯合國也正在討論制定“Ending Plastic Pollution ”(終結塑料污染）的國際公約。

面對這一世界性難題，北京航空航天大學楊軍教授團隊以生活中偶然發現的“蟲子吃塑料”現象為起點，歷經十余年持續攻關，原創性揭示了昆蟲—腸道微生物協同降解塑料的完整機制，開辟了用生物治理塑料污染的全新路徑。相關成果被歐盟正式列入面向2038年的《100項未來顛覆性創新突破技術》，歸類為“突破資源邊界”的“吃塑料的蟲子”（Plastic-Eating Bugs）核心技術方向，成為全球塑料污染治理領域公認的里程碑式突破。近日，本刊專訪了塑料生物降解研究領域的開拓者楊軍教授。

文/ 執行主編 鄭挺穎

楊軍

01

科研靈感：

廚房里的“米蟲”，

開啟降塑十年征途

您的研究成果被歐盟納入未來顛覆性技術清單，歐盟方面對這項技術給出了怎樣的定位與評價？

楊軍：歐盟在2019年發布的《100項未來顛覆性創新突破技術》報告中，明確將“食塑昆蟲微生物技術”列為解決全球資源約束與塑料污染危機的關鍵核心技術，認為它突破了傳統物理、化學降解的效率瓶頸與二次污染局限，具備綠色、低碳、可循環、可規?；暮诵膬瀯?，是推動塑料污染治理從末端處置向生物循環轉型的顛覆性方案。我們的研究是該領域唯一入選的中國原創成果，這不僅是對我們團隊工作的認可，更標志著中國在塑料生物降解基礎研究與應用方向，已走在全球最前列，同時也為聯合國可持續發展目標提供了可落地、可復制、可推廣的技術支撐。

您的研究始于倉儲害蟲嚙咬塑料袋的日?，F象，這個從偶然發現到堅定科研方向的過程，能否和我們詳細分享一下？

楊軍：一切要從2004年春節說起。當時我因負責“大型飛機”國家科技重大專項（屬于國家中長期科技發展規劃綱要（2006-2020）16個重大專項）論證秘書組工作需要留守北京。有一天，我打開一袋儲存的小米準備做稀飯，發現密封用的聚乙烯塑料袋上布滿很多小孔，明顯是被蟲子咬出來的。這個再平常不過的生活場景，我實際上已經在廚房里熟視無睹很多年了，但是此刻卻瞬間擊中了腦子剛好處于“空窗期”的我。我們都知道，塑料的高分子結構極其穩定，號稱“萬年不腐”，普通環境條件和微生物都難以分解，可這些小小的倉儲害蟲（學名印度谷螟），卻能輕易破壞塑料，它們究竟是如何做到的？

彼時全球塑料污染,特別是海洋塑料污染問題已經開始凸顯，塑料垃圾填埋會占用大量土地、污染土壤水源，焚燒容易釋放二噁英等有毒氣體，物理回收適用范圍極窄且效率低下，海洋塑料垃圾已經對海洋生物產生致命威脅，因此人類面對塑料垃圾幾乎陷入“無計可施”的困境。

看到那些小孔，我腦海里立刻冒出一個大膽猜想：蟲子吃塑料是一個客觀的自然現象，但蟲子本身并不能消化塑料，一定是它們的腸道里藏著能高效分解塑料的微生物，就像牛的胃里有細菌可以分解草料一樣。這個樸素的猜想，成為我此后十年研究的起點。

春節過后，我就帶領研究生秦小燕，在北航生物工程系宋怡玲老師協助指導下，開展了初步的驗證實驗：將聚乙烯塑料碎片與印度谷螟腸道提取液按照測度標準混合培養28天，再用凝膠滲透色譜儀（GPC）檢測塑料片的成分變化，用電鏡觀察塑料表面形貌的變化。結果讓我們興奮不已——塑料的分子量明顯下降，高分子鏈被打斷，塑料表面出現了孔洞。這直接證明：昆蟲腸道中的微生物，真的可以“吃掉”塑料。沒有宏大的選題，沒有刻意的規劃，純粹源于好奇心的一次觀察，就這樣開啟了我們團隊在塑料生物降解領域的漫長探索。

在當時，全球幾乎沒有團隊關注“昆蟲+塑料”這一方向，主流研究都集中在單一微生物篩選，降解效率低且無法應用。我堅信，這個被忽視的微小自然現象，背后藏著破解塑料污染的“金鑰匙”。也正是這次經歷讓我更加確信：最有價值的科學發現，往往藏在最不起眼的生活細節里，而好奇心，正是基礎研究最持久的動力。

02

十年攻堅：

三步破解“塑料消失術”，

構建全球首個協同降解模型

從發現蟲子能嚙咬塑料，到徹底闡明降解機制，你們用了整整十年。這十年間，團隊完成了哪些關鍵突破？

楊軍：這十年，我們就像偵探破案一樣，一步一步抽絲剝繭，最終完整還原了“塑料如何被蟲子腸道微生物分解”的全過程，核心分為三個關鍵階段。

第一步，鎖定“降解主角”，排除物理干擾。初期我們面臨一個普遍質疑：蟲子只是把塑料咬碎，并非真正降解。為此我們選擇黃粉蟲作為模式生物，并從黃粉蟲腸道里分離能夠高效降解聚苯乙烯的菌株。采用碳-13同位素標記技術，給塑料裝上“追蹤器”，結果清晰顯示：黃粉蟲吃掉的聚苯乙烯塑料，最終轉化為二氧化碳和蟲體組織，是真正的生物消化，而非物理破碎。更關鍵的是，我們將腸道微生物分離出來單獨培養，發現它們依然能高效降解塑料，徹底證明：微生物才是降解塑料的核心力量，昆蟲腸道只是提供了環境條件最優的“生物反應器”。

第二步，找到“降解武器”，破譯分子機制。既然微生物是主角，它們靠什么分解塑料？我們利用高通量基因測序、宏基因組和常規微生物技術，對黃粉蟲腸道菌群進行全面“普查”，分離出兩種關鍵功能菌株：微小桿菌YT2和金黃桿菌YT3。這兩種細菌會分泌過氧化物酶，如同一把精準的“分子剪刀”可以氧化剪斷塑料的C-C長鏈，把難以降解的大分子，分解為小分子有機物。

第三步，構建“協同模型”，形成完整理論體系。在大量實驗基礎上，我們在國際上首次提出“昆蟲—微生物—腸道環境”三方協同降解模型：昆蟲作為“物理破碎機”，將大塊塑料嚼碎，大幅增加接觸面積；腸道微生物作為“化學分解工”，分泌酶類切斷分子鏈；腸道作為“天然反應釜”，提供最適宜的溫度、酸堿度和營養條件。三者缺一不可、協同發力。這一完整機制于2014-2015年在全球環境領域頂刊《Environmental Science & Technology》（環境科學與技術）以3篇系列文章方式連續發表，是世界上首個系統闡明昆蟲降解塑料的理論模型，為全世界同行的研究奠定了核心框架，也讓“蟲子吃塑料”從偶然的自然現象，變成了嚴謹的科學理論。

十年間，我們經歷了無數次失敗，培養基污染、菌株分離不純、數據反復、論文被拒都是常態。但我們始終沒有放棄，因為我們知道，這項研究不是僅僅為了發表論文，而是為了給地球“減負”，為人類找到一條真正可行的治塑新路。

03

國際影響：

中國原創成果，

引領全球治塑新方向

您的成果發表后，在國際學術界和產業界，產生了哪些影響？

楊軍：最讓我們驕傲的是，這項源自中國實驗室的研究，真正走向了世界，成為全球塑料污染治理的重要參考方案。

在學術領域，我們論文發表的第二天，《Science》（科學）就在其故事精選欄目SIFTER報道了我們的工作?！禢ature· Materials》（自然·材料）專門發表評論文章“Plastics on the Menu”（ 塑味可餐），評價我們的工作“顛覆了人類對塑料不可降解的固有認知，證明塑料并非永恒垃圾，為全球污染治理打開了全新大門”。美國《Newsweek》（新聞周刊）進行了采訪報道，認為我們的研究將對解決塑料垃圾問題產生巨大影響。2018年6月27日，國際人類微生物組科學聯盟（IHMC）在第19次大會上設立“World Microbiome Day” （世界微生物組日），成立大會的背景板采用了我們發表的重要實驗照片（詳見下圖）。論文發表十余年來，有關報道引用超過62萬次，單篇研究論文引用數大于1190，在塑料生物降解領域位居世界第一。美國、德國、英國等數十個實驗室均成功重復驗證了我們的實驗，直接盤活了整個昆蟲降解塑料研究賽道，我們的工作也被公認為該領域的奠基性、開創性成果。

▲黃粉蟲嚙食聚苯乙烯泡沫塑料

在政策層面，前已述及，歐盟將其列入面向2038年的《100項未來顛覆性創新突破技術》；2017年，我還參與推動中歐NSFC-EC H2020設立人民幣1.2億元的塑料生物降解重點合作項目；2019年，我們提出的“合成塑料降解酶的定向進化工程及應用”項目列入科技部“變革性技術關鍵科學問題”重點專項指南，為“限塑令”“禁塑令”的落地提供了關鍵技術支撐，讓塑料治理從單純的“限制使用”，轉向“高效降解、循環利用”的可持續路徑。

在產業領域，成果真正實現了從實驗室到工廠的跨越。基于昆蟲腸道微生物降解塑料機理和聯合國關于塑料污染的定義，我們研發生產了一種塑料自然降解通用促進劑，只需要在常用塑料中添加1%，塑料制品就可以在棄置自然環境后快速降解。我們的有關塑料高效生物降解方法的專利，也將許可給法國上市企業卡比歐斯（Carbios）公司，與國內上市公司萬凱新材料股份有限公司合作，在浙江建設全球首座年處理5萬噸廢聚酯的生物酶解聚PET再生項目。

從一個偶然發現，到三篇頂級期刊論文，到獨特的降塑產品，再到應用于全球示范工程，實踐了“有所發現，有所發明，有所創造，有所前進?！蔽覀冇脤嶋H行動證明：中國的基礎研究，不僅能做出世界一流成果，更能解決全球性實際問題，為世界貢獻中國智慧和中國方案。

04

學術積淀：

跨學科融合，

是破解復雜難題的“金鑰匙”

這項研究成果橫跨化學、環境、生物和材料等“四大天坑”學科，這種跨學科能力是如何形成的？英國牛津大學的訪學經歷又給您帶來了哪些關鍵啟發？

楊軍：我的學術經歷就像一幅拼圖，每一段學習和工作經歷，都為后來的塑料降解研究補上了關鍵一塊。而英國牛津大學的訪學經歷，則讓我真正理解了基礎研究的本質和方法。

本科階段我在徐州師范學院（現江蘇師范大學）化學系，系統學習了有機化學等四大化學，跟沈瑩教授做畢業論文，讓我明白“塑料為什么難降解”；碩士在山東工業大學（現山東大學）/哈爾濱工業大學，師從汪云琇教授、陳林堂教授和周定教授等，學會了“如何研發推廣工業污染處理技術”；博士在清華大學環境學院，師從顧夏聲院士、錢易院士和陸正禹教授等學習微生物治污，主攻工業廢水厭氧生物處理技術，也在北京大學和清華大學生物系修讀了本科核心專業課，讓我知道“微生物能做什么”；博士后在北京大學，跟隨倪晉仁院士開展面向黃河斷流防治的高濃度泥沙-重金屬污染機理研究，初步掌握了基礎研究的方法論；工作在北航材料學院和之后的化學與環境學院，特別是2002-2005年在科技處負責民口科研，深切認識到“科研成果如何落地產業化”。正是這套“化學-環境-生物-材料”的復合知識結構和“教學-科研-管理-產業”的四棲融合能力體系，讓我能從材料、微生物、工程等多個維度，合力破解塑料降解難題。

2007-2008年，我受國家留學基金委資助，前往英國牛津大學工程科學系做訪問學者，合作導師是英國皇家工程院院士、系常務副主任阿里斯塔爾·博斯維克（Alistair Borthwick）教授。牛津大學最打動我的，是其深厚的基礎研究傳統和成熟的成果轉化創業機制。

回國后，我帶領博士生楊宇和碩士生汪祥燕等，在化學與環境學院院長江雷院士、美國斯坦福大學土木與環境工程系高級研究員吳唯民博士和華大基因微生物平臺負責人楊瑞馥研究員的共同指導下，采用多學科實驗方法和表征技術，對印度谷螟腸道細菌降解聚乙烯和黃粉蟲嚙食并降解聚苯乙烯的機理進行了全面、深入的研究，取得了突破性的系統成果，引發國內外的廣泛關注和專業評論。

05

治塑建議：三管齊下，

構建全鏈條塑料污染治理體系

基于多年的研究，您對社會、企業和普通公眾，在塑料污染治理方面有哪些科學建議？

楊軍：塑料污染治理是一項系統工程，必須堅持“源頭減量、中間替代、末端降解”三管齊下，缺一不可。

第一，源頭減量是根本。從生產端減少過度包裝，推廣輕量化、簡約化設計；從消費端減少一次性塑料使用，自帶購物袋、餐具，優先選擇可循環利用產品。源頭減量成本最低、效果最好，是治理塑料污染的第一道防線。

第二，中間替代要科學。科學推廣淀粉基、聚乳酸（PLA）、聚對苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）等可生物降解塑料，根據聯合國和歐盟的研究成果嚴格限定必須且必要使用的場合，同時還必須糾正：可降解并不等于可隨意丟棄。市面上絕大多數可降解塑料，需要在58℃左右的工業堆肥條件下才能完全分解，隨意丟棄依然會造成污染。同時要加快制定并嚴格執行標準，嚴厲打擊“偽可降解”產品，讓替代真正落到實處。

第三，末端降解是兜底。對于無法避免、難以回收的污染塑料、混合塑料，就是我們“昆蟲—微生物”技術產品的主戰場。我們的產品應用實踐已經證明，本產品可以克服可生物降解塑料生產使用過程中成本高、產業投資大、貨架期短和不利于回收循環利用等不足，符合固體廢物污染防治的減量化、資源化和無害化的“三化”原則，可以適用于填埋、堆肥、海洋和循環使用等處理場景。

對普通公眾而言，最重要的是科學認知、理性行動：不把可降解塑料當“免罪金牌”，做好垃圾分類，減少一次性用品使用，就是參與治塑最直接的方式。

06

科研感悟：

好奇心為舵，長期主義為帆

十年磨一劍做科技研究，確實難能可貴。您對青年科研工作者，有哪些最想分享的感悟？

楊軍：這十年，我有三點最深刻的體會，也是我常對學生說的話。

第一，好奇心比“有用”更重要，更是創新的源泉。著名科學家愛因斯坦說，好奇心是科學工作者產生無窮的毅力和耐心的源泉。我們的研究始于廚房做稀飯時的偶然觀察和靈光乍現，沒有預設成果，沒有功利目標，就是單純想知道“為什么”。正是這份純粹的好奇心，支撐我們在連續十年沒有亮眼成果和擔心捅破“窗戶紙”而不敢申報項目基金時依然堅持。做科研，先要有熱愛，再談收獲。

第二，慢就是快，厚積才能薄發。塑料生物降解研究像種樹，前幾年看不見果實，都在扎根，往深處扎。我們花十年時間解析機理，甘坐冷板凳，堅持不懈，才有今天的產業化可能。現在很多人追求“短平快”，產生了“泡沫化”，但真正的重大突破，從來都需要時間沉淀。我們做科研應該有唐代詩人柳宗元《江雪》中“孤舟蓑笠翁，獨釣寒江雪”的境界。

第三，學科交叉是科研的“望遠鏡”。單一學科容易陷入思維定式，跨學科能讓你看到別人看不到的路徑。我們的研究概括說就是用生物和化學的方法解決環境中的材料污染問題。所以，我常鼓勵學生做“知識游牧民族”，遵循“雜交優勢”的自然規律，積極拓展自己的知識邊界，不要把自己局限在一個專業里，圍繞問題找方法，而不是抱著方法找問題。

07

未來展望：

讓“蟲子吃塑料”技術產品，

成為保護地球的日常

下一步，您和團隊的研究方向是什么？對這項技術的未來有怎樣的期待？

楊軍：未來，我們將聚焦基于蟲子吃塑料機理而研制的塑料自然降解通用促進劑，推動這項中國原創技術和產品走向全球、走進日常。

塑料污染治理是一場持久戰，需要好奇心驅動、跨學科支撐、長期主義堅守。我最大的期待，就是未來某一天，“蟲子吃塑料”不再是新聞，而是像垃圾分類一樣，成為全球常態化的治塑方式。我們將繼續堅守在這條路上，用生物科技的力量，讓塑料不再污染地球，為子孫后代留下一片潔凈的家園。

楊軍，1965年生，北京航空航天大學教授、博士生導師。徐州師范學院學士（1984）、哈爾濱工業大學碩士（1987）、山東工業大學講師（1987-1994）、清華大學博士（1998）、北京大學博士后（2000）和牛津大學訪問學者（2007-2008）。曾任北航環境工程系創始副主任、科技處副處長、重大專項論證辦公室主任、研究生院學科辦副主任和發展規劃處副處長。主要從事塑料仿生降解材料、塑料生物降解、環境生物技術、水處理工程和可持續發展等研究，“蟲子吃塑料”研究的開創者。主持國家自然科學基金和載人航天預研等項目，負責組織完成國家中長期科技發展規劃（2006-2020）“大型飛機”和“月球探測工程（二、三期）”等重大專項論證秘書組工作。曾獲國家中長期科學與技術發展規劃戰略研究重要貢獻獎、北航優秀博士學位論文指導教師和中國商飛“大飛機奮斗者”等榮譽獎勵。兼任中國昆蟲學會昆蟲微生物組學專委會副主任委員和中國研究型醫院學會空間微生物學與感染專委會副主任委員。

編輯：柯欣

審核：王汝霖

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