塑料污染已成为全球性环境危机。全球每年产生超4亿吨塑料垃圾，仅不到10%被回收利用，传统塑料在自然界中需数百年甚至更久才能降解，对土壤、地下水、海洋ECO构成持久且不可逆的威胁。2018年、2023年和2025年的世界环境日主题都是: Beat Plastic Pollution （塑战速决），足见联合国对塑料污染的重视。联合国也正在讨论制定“Ending Plastic Pollution ”(终结塑料污染）的国际公约。

  面对这一世界性难题，北京航空航天大学杨军教授团队以生活中偶然发现的“虫子吃塑料”现象为起点，历经十余年持续攻关，原创性揭示了昆虫—肠道微生物协同降解塑料的完整机制，开辟了用生物治理塑料污染的全新路径。相关成果被欧盟正式列入面向2038年的《100项未来颠覆性创新突破技术》，归类为“突破资源边界”的“吃塑料的虫子”（Plastic-Eating Bugs）核心技术方向，成为全世界塑料污染治理领域公认的里程碑式突破。近日，本刊专访了塑料生物降解研究领域的开拓者杨军教授。

  您的研究成果被欧盟纳入未来颠覆性技术清单，欧盟方面对这项技术给出了怎样的定位与评价？

  杨军：欧盟在2019年发布的《100项未来颠覆性创新突破技术》报告中，明确将“食塑昆虫微生物技术”列为解决全球资源约束与塑料污染危机的关键核心技术，认为它突破了传统物理、化学降解的效率瓶颈与二次污染局限，具备绿色、低碳、可循环、可规模化的核心优势，是推动塑料污染治理从末端处置向生物循环转型的颠覆性方案。我们的研究是该领域唯一入选的中国原创成果，这不仅是对我们团队工作的认可，更标志着中国在塑料生物降解基础研究与应用方向，已走在全球最前列，同时也为联合国可持续发展目标提供了可落地、可复制、可推广的技术支撑。

  您的研究始于仓储害虫啮咬塑料袋的日常现象，这个从偶然发现到坚定科研方向的过程，能否和我们详细分享一下？

  杨军：一切要从2004年春节说起。当时我因负责“大型飞机”国家科技重大专项（属于国家中长期科技发展规划纲要（2006-2020）16个重大专项）论证秘书组工作需要留守北京。有一天，我打开一袋储存的小米准备做稀饭，发现密封用的聚乙烯塑料袋上布满很多小孔，明显是被虫子咬出来的。这个再平常不过的生活场景，我实际上已经在厨房里熟视无睹很多年了，但是此刻却瞬间击中了脑子刚好处于“空窗期”的我。我们都知道，塑料的高分子结构极其稳定，号称“万年不腐”，普通环境条件和微生物都难以分解，可这些小小的仓储害虫（学名印度谷螟），却能轻易破坏塑料，它们究竟是怎么样才能做到的？

  彼时全球塑料污染,特别是海洋塑料污染问题已开始凸显，塑料垃圾填埋会占用大量土地、污染土壤水源，焚烧容易释放二噁英等有毒气体，物理回收适合使用的范围极窄且效率低下，海洋塑料垃圾已经对海洋生物产生致命威胁，因此人类面对塑料垃圾几乎陷入“无计可施”的困境。

  看到那些小孔，我脑海里立刻冒出一个大胆猜想：虫子吃塑料是一个客观的自然现象，但虫子本身并不能消化塑料，一定是它们的肠道里藏着能高效分解塑料的微生物，就像牛的胃里有细菌能分解草料一样。这个朴素的猜想，成为我此后十年研究的起点。

  春节过后，我就带领研究生秦小燕，在北航生物工程系宋怡玲老师协助指导下，开展了初步的验证实验：将聚乙烯塑料碎片与印度谷螟肠道提取液按照测度标准混合培养28天，再用凝胶渗透色谱仪（GPC）检测塑料片的成分变化，用电镜观察塑料表面形貌的变化。结果让我们兴奋不已——塑料的分子量显而易见地下降，高分子链被打断，塑料表面出现了孔洞。这直接证明：昆虫肠道中的微生物，真的可以“吃掉”塑料。没有宏大的选题，没有刻意的规划，纯粹源于好奇心的一次观察，就这样开启了我们团队在塑料生物降解领域的漫长探索。

  在当时，全球基本上没有团队关注“昆虫+塑料”这一方向，主流研究都集中在单一微生物筛选，降解效率低且无法应用。我坚信，这个被忽视的微小自然现象，背后藏着破解塑料污染的“金钥匙”。也正是这次经历让我更加确信：最有价值的科学发现，往往藏在最不起眼的生活细节里，而好奇心，正是基础研究最持久的动力。

  从发现虫子能啮咬塑料，到彻底阐明降解机制，你们用了整整十年。这十年间，团队完成了哪些关键突破？

  杨军：这十年，我们就像侦探破案一样，一步一步抽丝剥茧，最终完整还原了“塑料如何被虫子肠道微生物分解”的全过程，核心分为三个关键阶段。

  第一步，锁定“降解主角”，排除物理干扰。初期我们面临一个普遍质疑：虫子只是把塑料咬碎，并非真正降解。为此我们最终选择黄粉虫作为模式生物，并从黄粉虫肠道里分离能够高效降解聚苯乙烯的菌株。采用碳-13同位素标记技术，给塑料装上“追踪器”，结果清晰显示：黄粉虫吃掉的聚苯乙烯塑料，最终转化为二氧化碳和虫体组织，是真正的生物消化，而非物理破碎。更关键的是，我们将肠道微生物分离出来单独培养，发现它们依然能高效降解塑料，彻底证明：微生物才是降解塑料的核心力量，昆虫肠道只是提供了环境条件最优的“生物反应器”。

  第二步，找到“降解武器”，破译分子机制。既然微生物是主角，它们靠什么分解塑料？我们利用高通量基因测序、宏基因组和常规微生物技术，对黄粉虫肠道菌群做全面“普查”，分离出两种关键功能菌株：微小杆菌YT2和金黄杆菌YT3。这两种细菌会分泌过氧化物酶，如同一把精准的“分子剪刀”可以氧化剪断塑料的C-C长链，把难以降解的大分子，分解为小分子有机物。

  第三步，构建“协同模型”，形成完整理论体系。在大量实验基础上，我们在国际上首次提出“昆虫—微生物—肠道环境”三方协同降解模型：昆虫作为“物理破碎机”，将大块塑料嚼碎，大幅度的增加接触面积；肠道微生物作为“化学分解工”，分泌酶类切断分子链；肠道作为“天然反应釜”，提供最适宜的温度、酸碱度和营养条件。三者缺一不可、协同发力。这一完整机制于2014-2015年在全球环境领域顶刊《Environmental Science & Technology》（环境科学与技术）以3篇系列文章方式连续发表，是世界上首个系统阐明昆虫降解塑料的理论模型，为全世界同行的研究奠定了核心框架，也让“虫子吃塑料”从偶然的自然现象，变成了严谨的科学理论。

  十年间，我们经历了无数次失败，培养基污染、菌株分离不纯、数据反复、论文被拒都是常态。但我们始终没放弃，因为我们大家都知道，这项研究不是仅仅为了发表论文，而是为了给地球“减负”，为人类找到一条真正可行的治塑新路。

  杨军：最让我们骄傲的是，这项源自中国实验室的研究，真正走向了世界，成为全世界塑料污染治理的重要参考方案。

  在学术领域，我们论文发表的第二天，《Science》（科学）就在其故事精选栏目SIFTER报道了我们的工作。《Nature· Materials》（自然·材料）专门发表评论文章“Plastics on the Menu”（ 塑味可餐），评价我们的工作“颠覆了人类对塑料不可降解的固有认知，证明塑料并非永恒垃圾，为全球污染治理打开了全新大门”。美国《Newsweek》（新闻周刊）进行了采访报道，认为我们的研究将对解决塑料垃圾问题产生巨大影响。2018年6月27日，国际人类微生物组科学联盟（IHMC）在第19次大会上设立“World Microbiome Day” （世界微生物组日），成立大会的背景板采用了我们发表的重要实验照片（详见下图）。论文发表十余年来，有关报道引用超过62万次，单篇研究论文引用数大于1190，在塑料生物降解领域位居世界第一。美国、德国、英国等数十个实验室均成功重复验证了我们的实验，直接盘活了整个昆虫降解塑料研究赛道，我们的工作也被公认为该领域的奠基性、开创性成果。

  在政策层面，前已述及，欧盟将其列入面向2038年的《100项未来颠覆性创新突破技术》；2017年，我还参与推动中欧NSFC-EC H2020设立人民币1.2亿元的塑料生物降解重点合作项目；2019年，我们提出的“合成塑料降解酶的定向进化工程及应用”项目列入科技部“变革性技术关键科学问题”重点专项指南，为“限塑令”“禁塑令”的落地提供了关键技术支撑，让塑料治理从单纯的“限制使用”，转向“高效降解、循环利用”的可持续路径。

  在产业领域，成果真正的完成了从实验室到工厂的跨越。基于昆虫肠道微生物降解塑料机理和联合国关于塑料污染的定义，我们研发生产了一种塑料自然降解通用促进剂，只需要在常用塑料中添加1%，塑料制品就可以在弃置自然环境后快速降解。我们的有关塑料高效生物降解方法的专利，也将许可给法国上市企业卡比欧斯（Carbios）公司，与国内上市公司万凯新材料股份有限公司合作，在浙江建设全球首座年处理5万吨废聚酯的生物酶解聚PET再生项目。

  从一个偶然发现，到三篇顶级期刊论文，到独特的降塑产品，再到应用于全球示范工程，实践了“有所发现，有所发明，有所创造，有所前进。”我们用实际行动证明：中国的基础研究，不仅能做出世界一流成果，更能解决全球性实际问题，为世界贡献中国智慧和中国方案。

  这项研究成果横跨化学、环境、生物和材料等“四大天坑”学科，这种跨学科能力是如何形成的？英国牛津大学的访学经历又给您带来了哪些关键启发？

  杨军：我的学术经历就像一幅拼图，每一段学习和工作经历，都为后来的塑料降解研究补上了关键一块。而英国牛津大学的访学经历，则让我真正理解了基础研究的本质和方法。

  本科阶段我在徐州师范学院（现江苏师范大学）化学系，系统学习了有机化学等四大化学，跟沈莹教授做毕业论文，让我明白“塑料为什么难降解”；硕士在山东工业大学（现山东大学）/哈尔滨工业大学，师从汪云琇教授、陈林堂教授和周定教授等，学会了“如何研发推广工业污染处理技术”；博士在清华大学环境学院，师从顾夏声院士、钱易院士和陆正禹教授等学习微生物治污，主攻工业废水厌氧生物处理技术，也在北京大学和清华大学生物系修读了本科核心专业课，让我知道“微生物能做什么”；博士后在北京大学，跟随倪晋仁院士开展面向黄河断流防治的高浓度泥沙-重金属污染机理研究，初步掌握了基础研究的方法论；工作在北航材料学院和之后的化学与环境学院，特别是2002-2005年在科技处负责民口科研，深切认识到“科研成果如何落地产业化”。正是这套“化学-环境-生物-材料”的复合知识结构和“教学-科研-管理-产业”的四栖融合能力体系，让我能从材料、微生物、工程等多重维度，合力破解塑料降解难题。

  2007-2008年，我受国家留学基金委资助，前往英国牛津大学工程科学系做访问学者，合作导师是英国皇家工程院院士、系常务副主任阿里斯塔尔·博斯维克（Alistair Borthwick）教授。牛津大学最打动我的，是其深厚的基础研究传统和成熟的成果转化创业机制。

  回国后，我带领博士生杨宇和硕士生汪祥燕等，在化学与环境学院院长江雷院士、美国斯坦福大学土木与环境工程系高级研究员吴唯民博士和华大基因微生物平台负责人杨瑞馥研究员的共同指导下，采用多学科实验方法和表征技术，对印度谷螟肠道细菌降解聚乙烯和黄粉虫啮食并降解聚苯乙烯的机理进行了全面、深入的研究，取得了突破性的系统成果，引发国内外的广泛关注和专业评论。

  基于多年的研究，您对社会、企业和普通公众，在塑料污染治理方面有哪些科学建议？

  杨军：塑料污染治理是一项系统工程，一定要坚持“源头减量、中间替代、末端降解”三管齐下，缺一不可。

  第一，源头减量是根本。从生产端减少过度包装，推广轻量化、简约化设计；从消费端减少一次性塑料使用，自带购物袋、餐具，优先选择可循环利用产品。源头减量成本最低、效果最好，是治理塑料污染的第一道防线。

  第二，中间替代要科学。科学推广淀粉基、聚乳酸（PLA）、聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯（PBAT）等可生物降解塑料，根据联合国和欧盟的研究成果严格限定必须且必要使用的场合，同时还必须纠正：可降解并不等于可到处乱丢。市面上绝大多数可降解塑料，需要在58℃左右的工业堆肥条件下才能完全分解，到处乱丢依然会造成污染。同时要加快制定并严格执行标准，严厉打击“伪可降解”产品，让替代真正落到实处。

  第三，末端降解是兜底。对于没办法避免、难以回收的污染塑料、混合塑料，就是我们“昆虫—微生物”技术产品的主战场。我们的产品应用实践已经证明，本产品能克服可生物降解塑料生产使用的过程中成本高、产业投资大、货架期短和不利于回收循环利用等不足，符合固态废料污染防治的减量化、资源化和无害化的“三化”原则，可以适用于填埋、堆肥、海洋和循环使用等处理场景。

  对普通公众而言，最重要的是科学认知、理性行动：不把可降解塑料当“免罪金牌”，做好垃圾分类，减少一次性用品使用，就是参与治塑最直接的方式。

  十年磨一剑做科学技术研究，确实难能可贵。您对青年科研工作者，有哪些最想分享的感悟？

  第一，好奇心比“有用”更重要，更是创新的源泉。著名科学家爱因斯坦说，好奇心是科学工作者产生无穷的毅力和耐心的源泉。我们的研究始于厨房做稀饭时的偶然观察和灵光乍现，没有预设成果，没有功利目标，就是单纯想知道“为什么”。正是这份纯粹的好奇心，支撑我们在连续十年没有亮眼成果和担心捅破“窗户纸”而不敢申报项目基金时依然坚持。做科研，先要有热爱，再谈收获。

  第二，慢就是快，厚积才能薄发。塑料生物降解研究像种树，前几年看不见果实，都在扎根，往深处扎。我们花十年时间解析机理，甘坐冷板凳，坚持不懈，才有今天的产业化可能。现在很多人追求“短平快”，产生了“泡沫化”，但真正的重大突破，从来都需要一些时间沉淀。我们做科研应该有唐代诗人柳宗元《江雪》中“孤舟蓑笠翁，独钓寒江雪”的境界。

  第三，学科交叉是科研的“望远镜”。单一学科容易陷入思维定式，跨学科能让你看见其他人看不到的路径。我们的研究概括说就是用生物和化学的方法解决环境中的材料污染问题。所以，我常鼓励学生做“知识游牧民族”，遵循“杂交优势”的自然规律，积极拓展自己的知识边界，不要把自己局限在一个专业里，围绕问题找方法，而不是抱着方法找问题。

  杨军：未来，我们将聚焦基于虫子吃塑料机理而研制的塑料自然降解通用促进剂，推动这项中国原创技术和产品走向全球、走进日常。

  塑料污染治理是一场持久战，需要好奇心驱动、跨学科支撑、长期主义坚守。我最大的期待，就是未来某一天，“虫子吃塑料”不再是新闻，而是像垃圾分类一样，成为全世界常态化的治塑方式。我们将继续坚守在这条路上，用生物科学技术的力量，让塑料不再污染地球，为子孙后代留下一片洁净的家园。

  杨军，1965年生，北京航空航天大学教授、博士生导师。徐州师范学院学士（1984）、哈尔滨工业大学硕士（1987）、山东工业大学讲师（1987-1994）、清华大学博士（1998）、北京大学博士后（2000）和牛津大学访问学者（2007-2008）。曾任北航环境工程系创始副主任、科技处副处长、重大专项论证办公室主任、研究生院学科办副主任和发展规划处副处长。主要是做塑料仿生降解材料、塑料生物降解、环境生物技术、水处理工程和可持续发展等研究，“虫子吃塑料”研究的开创者。主持国家自然科学基金和载人航天预研等项目，负责组织完成国家中长期科技发展规划（2006-2020）“大型飞机”和“月球探测工程（二、三期）”等重大专项论证秘书组工作。曾获国家中长期科学与技术发展规划战略研究重要贡献奖、北航优秀博士学位论文指导教师和中国商飞“大飞机奋斗者”等荣誉奖励。兼任中国昆虫学会昆虫微生物组学专委会副主任委员和中国研究型医院学会空间微生物学与感染专委会副主任委员。

  杂志收录情况：《中国知网》《中国期刊核心期刊（遴选）数据库》《中国学术期刊综合评价数据库（CAJCED）统计源期刊》《中国期刊全文数据库（CJFD）》《中国科协、中国图书馆学会（解读科学发展观推荐书目）》