残留聚乙烯地膜降解菌株的筛选及降解特性研究*

邢祥祥，伍杰毅，赵鲁玉，宋天赐，黄婷婷，岳海涛,2†

(1.新疆大学 生命科学与技术学院，新疆 乌鲁木齐 830017；2.新疆大学 未来技术学院，新疆 乌鲁木齐 830017)

0 引言

聚乙烯（Polyethylene, PE）塑料发明于20世纪30年代，因其优良的材料可塑性，相关制品已广泛应用于各个领域.近年来，废弃聚乙烯塑料制品造成的白色污染问题日益受到关注，从自然环境中筛选具有聚乙烯降解能力的微生物资源、挖掘相关的酶和功能元件是学术界和环保产业界广泛重视的研究热点.

已报道的聚乙烯降解微生物的研究中，降解菌株主要从富集聚乙烯底物环境（如废弃塑料样品、受塑料污染土壤、定向喂食塑料的昆虫肠道等）、聚乙烯结构类似物中筛选获得.如Soleimani等[1]从塑料垃圾填埋场筛选得到17株聚乙烯降解菌，其中1株链霉菌60 d降解率达9.5%.Tribedi等[2]从塑料固体废弃物筛选出的假单胞菌在45 d内聚乙烯降解率达到5%.Gao等[3]在塑料废物样品中发现了能够有效定殖和降解聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乙烯的海洋细菌群落.Han等[4]从农业土壤中分离出6株聚乙烯降解菌株，90 d的降解率在0.22%～0.49%之间.Nowak等[5]研究发现聚乙烯在不同土壤中被微生物降解后重量损失在0.03%～0.28%之间.Kavitha等[6]从土壤中筛选出的芽孢杆菌在30 d内可使聚乙烯失重6.68%.Hadad等[7]从土壤中分离出1株能够利用支链低密度聚乙烯作为唯一碳源并对其进行降解的嗜热短杆菌，50 ℃培养30 d可使聚乙烯重量和分子量分别降低11%和30%.Yang等[8]从蜡蛾幼虫肠道中分离筛选出肠杆菌YT1和芽孢杆菌YP1，2株细菌经过60 d分别能降解约6.1%和10.7%的聚乙烯薄膜.Bombelli等[9]报道了以蜂蜡为食的蜡螟幼虫对聚乙烯的生物降解.Yang等[10]探究了黄粉虫幼虫对聚苯乙烯等塑料混合物的生物降解.这些研究丰富了对微生物降解聚乙烯塑料废弃物的认识，逐渐探索出微生物治理塑料污染的有效途径.

处于干旱和半干旱地区的新疆是中国重要的植棉区，自1980年推广使用聚乙烯地膜以来，目前农田地膜覆盖比已高达80%，达到35万公顷[11]，是中国使用聚乙烯地膜面积最大的省份[12].用于作物覆盖的地膜使用后通过机械回收，然而由于新疆广泛使用的弹齿式残膜回收机结构简单、回收率低，往往只能回收大片塑料地膜，没有回收彻底的地膜碎片堆积在农田中不断富集[13].残留地膜会影响土壤中水分和养分的运输，破坏土壤物理结构[14]，地膜残留对作物出苗和根系生长也会产生不良影响.一些研究表明，残留地膜的不断积累可能会对陆地土壤中的昆虫及动物产生不利影响，包括弹尾虫[15－16]、蚯蚓[17－19]、线虫[20]和小鼠[21]等.此外，较大的残膜碎片还会原位降解为微塑料与纳米塑料进入农田土壤生态系统，可能会通过食物链传递对人类造成潜在危害[22].

为解决碎片化残膜污染问题，受前人研究启发，我们从新疆荒漠、盐湖、高原、农田等生态环境中采集了富集聚乙烯废弃物底物样品、无（寡）聚乙烯底物样品、自然界存在的聚乙烯结构类似物共3类环境样品，采用通用细菌分离方法从上述样品中获得纯培养菌株，通过单一碳源培养基连续限制性筛选，以期获得聚乙烯降解菌株.此外，根据新疆日照时数长、紫外线强烈、年日照时长达2 500～3 500 h的现实情况[23].综合考虑紫外线照射可以改变聚乙烯的结晶度，在聚合物表面形成羧基、羰基和羟基等氧化基团，可能会促进微生物对聚乙烯的降解[24－26].为模拟田间及野外环境下菌株对聚乙烯地膜的生物降解效果，采用紫外线照射对聚乙烯地膜进行前处理，再接种聚乙烯降解菌株，评估紫外线照射对菌株的生物降解是否有促进作用.

1 材料和方法

1.1 实验材料

正十六烷购于上海源叶生物科技有限公司，聚乙烯地膜购于中化塑料有限公司.富集聚乙烯底物样品包括从戈壁荒漠采集的废弃塑料瓶（含部分聚对苯二甲酸乙二醇酯材质样品）、塑料片.无（寡）聚乙烯底物样品包括从阿尔金山无人区采集的土壤样品、动物粪便；荒漠蜣螂、拟步甲和伊犁黑蜂等昆虫；胡杨韧皮部组织；淤泥、湖水等.自然界中动植物产生的聚乙烯结构类似物样品包括蜂巢、松脂等.

1.2 实验方法

1.2.1 培养基配制

（1）Luria-Bertani（LB）培养基：蛋白胨10 g/L，酵母提取物5 g/L，NaCl 10 g/L，pH 7.0，121 ℃灭菌20 min，固体LB培养基在以上基础上再加入2%（W/V）琼脂.

（2）以正十六烷为唯一碳源选择性培养基：KNO31 g/L，K2HPO40.5 g/L，MgSO4·7H2O 0.5 g/L，NaCl 0.5 g/L，FeSO4·7H2O 0.01 g/L，琼脂20 g/L，正十六烷0.77 g/L，pH 7.2，正十六烷直接加入培养基中121 ℃灭菌20 min.

（3）以聚乙烯地膜为唯一碳源选择性培养基：KH2PO40.7 g/L，K2HPO40.7 g/L，MgSO4·7H2O 0.7 g/L，NH4NO31.0 g/L，NaCl 0.005 g/L，FeSO4·7H2O 0.002 g/L，ZnSO4·7H2O 0.002 g/L，MnSO4·H2O 0.01 g/L，聚乙烯地膜0.1 g/L，pH 7.0，121 ℃灭菌20 min，聚乙烯地膜裁剪成3 cm×3 cm正方形薄片紫外灭菌1 h后加入灭菌后的培养基中.

1.2.2 样品中可培细菌分离

取1 g样品（塑料片取0.05 g）置于100 mL锥形瓶中，加入20 mL无菌水150 r/min、37 ℃条件下摇培30 min.吸取100 μL梯度稀释后的样本溶液涂布于LB培养基上.菌株培养24 h，同时挑取单菌落分区划线纯化培养.纯化培养后的菌株置于液体LB摇瓶中150 r/min、37 ℃培养24 h.

1.2.3 以正十六烷为唯一碳源选择性筛选菌株

筛选出的可培细菌经LB液体培养基摇培至对数生长期，接种100 μL涂布于以正十六烷为唯一碳源的平板上，放置于培养箱中37 ℃培养7 d，每隔24 h记录菌株生长状况，菌株在平板表面形成明显菌落、生长致密认定为可以降解正十六烷.

1.2.4 以聚乙烯地膜为唯一碳源选择性筛选菌株

可降解正十六烷的菌株接种于LB液体培养基中摇培至对数生长期，按照5%（V/V）的接种量接种至以聚乙烯地膜为唯一碳源的培养基中，对照组不接种菌株，每组设置3个平行.培养30 d后取出聚乙烯地膜，放入超声波清洗仪后加入十二烷基硫酸钠（SDS）清洗1 h，用无菌水冲洗干净，自然干燥8 h后，用十万分之一分析天平（SECURA225D-1CN，赛多利斯，德国）测定其失重率.

1.2.5 不同类型样品微生物群落组成分析

使用E.Z.N.A.®DNA试剂盒（Omega Biotek，Norcross Ga，美国）从样品中提取微生物总DNA，使用紫外分光光度计（UV2310Ⅱ，Tianmei，中国）检测DNA的浓度和纯度，送至上海美吉生物医药科技有限公司进行高通量测序.

1.2.6 聚乙烯降解菌株系统进化分析

使用移液枪吸取l mL菌液加入1.5 mL离心管中，8 000 r/min离心1 min，弃上清，收集菌体.然后使用细菌基因组DNA提取试剂盒（DP302，Tiangen，中国）提取菌液总DNA进行16S rDNA的PCR 扩增，16S rDNA通用上、下游引物27F：5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′和1492R：5′-GGTTACCTTGTTACGACTT-3′.使用1.5%琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物后，送至生工生物工程（上海）股份有限公司完成测序.

1.2.7 聚乙烯降解菌形态学观察

将聚乙烯降解菌划线接种于LB培养基上培养1～2 d，观察菌株的生长状态并记录菌落形状、颜色、大小.革兰氏染色.吸取1 mL菌液12 000 r/min、4 ℃离心10 min后收集沉淀，磷酸缓冲液洗涤菌体，样品自然干燥后使用1%的锇酸进行固定，喷金处理后使用扫描电子显微镜（SU8000，日立，日本）观察菌体显微结构.

1.2.8 以聚乙烯为唯一碳源聚乙烯降解菌生长曲线的测定

将聚乙烯降解菌株按5%（V/V）接种量接种到以聚乙烯地膜为唯一碳源的培养基中，37 ℃、150 r/min条件下培养，取第1 d、第3 d、第7 d、第14 d、第21 d、第28 d、第35 d培养液于600 nm波长下测定其OD值，绘制生长曲线.

1.3 降解菌株对聚乙烯地膜降解效果的测定

使用聚乙烯降解菌株对经紫外线照射后的聚乙烯地膜进行降解.培养30 d后，将聚乙烯地膜取出按照1.2.4节的方式清洗后，切割成2 mm×2 mm的小片粘在导电碳膜双面胶上，使用离子溅射仪对样品表面进行固定喷金，扫描电镜观察聚乙烯地膜表面形态.

使用去离子水清洗聚乙烯地膜，自然干燥8 h，利用傅里叶红外光谱仪（VERTEX 70，Bruker，德国）测定聚乙烯地膜的表面化学官能团变化以表征其破坏结果，扫描范围为700～4 000 cm－1，分辨率为4.0 cm－1，扫描次数为100次.

1.4 数据分析

使用TBtools（v1.045）绘制热图.不同样品的微生物16S rDNA多样性分析结果选用相似水平为97%的OTU，使用ggplot2（v2.2.0）制作群落柱形图.菌株的16S rDNA测序结果在NCBI数据库上进行比对，利用MEGA 7.0软件基于邻接法（NJ）构建系统发育树.使用Origin 8.0绘制生长曲线.

2 结果和分析

2.1 聚乙烯降解菌株的筛选结果

经过初筛、复筛，从3种不同类型样品中共计筛选出399株菌株，其中可降解正十六烷的菌株87株（22%），87株降解正十六烷的菌株最终筛选出8株（9%）聚乙烯降解菌，见表1.从塑料片、昆虫、土壤、蜂巢、松脂这些样品分离的可培细菌中分别有33%、26%、25%、16%、30%的菌株可降解正十六烷.

表1 菌株筛选统计

间隔24 h对菌落数量进行统计，将87株正十六烷降解菌的生长状况制作成热图（图1），以表征菌株降解正十六烷的能力.

图1 降解正十六烷菌株生长情况

由图1可知，筛选出的87株菌株在第3～5 d普遍生长，在第7 d已经全部长出并且其中大多数菌株具备较好的降解正十六烷的能力.87株降解正十六烷菌株以聚乙烯薄膜为唯一碳源选择性筛选，从塑料片、昆虫、土壤、蜂巢、松脂等样品中筛选出的8株聚乙烯降解菌株，在热图中已标识出其鉴定的种属.其中：Brevundimonas sp.GP1、Acinetobacter sp.GP3、Enterobacter sp.GF21、Acinetobacter sp.GF1-2、Stenotrophomonas sp.GAJ2-3、Pseudomonas sp.GFC9-3最终在平皿上形成的菌落数大于80，Enterococcus sp.D2-3最终在平皿上形成的菌落数约为50，Bacillus sp.GMG4-2最终在平皿上形成的菌落数约为20.

2.2 不同类型样品群落分析与聚乙烯降解菌株的鉴定结果

为探究筛选出聚乙烯降解菌株的不同类型样品其群落组成结构，基于属水平对无（寡）聚乙烯底物样品鞘翅目昆虫拟步甲、阿尔金山无人区土壤以及自然界产生的聚乙烯结构类似物（松脂）这些样品进行群落组成分析（图2）.拟步甲样品组中肠杆菌属（Enterobacter）相对丰度为15.07%，肠球菌属（Enterococcus）相对丰度为11.79%，不动杆菌属（Acinetobacter）相对丰度为1.49%.松脂样品组中无色杆菌属（Achromobacter）是优势菌群（相对丰度为42.65%）.阿尔金山无人区土壤样品组中微红微球菌属（Rubellimicrobium）是优势菌群（相对丰度为4.02%）.不同类型样品的微生物群落组成差异明显，昆虫与松脂样品中微生物组成较为平均，阿尔金山无人区土壤群落中有大量丰度较低以及未鉴别出的种属.

为比较不同类型样品中筛选出的聚乙烯降解菌株的分类差异，应用MEGA 7.0软件构建系统发育树（图3A）.8株聚乙烯降解菌株中Enterococcus sp.D2-3和Bacillus sp.GMG4-2为革兰氏阳性菌，其余6株为革兰氏阴性菌.8株聚乙烯降解菌株有2株隶属不动杆菌属（Acinetobacter），降解率最高的为Stenotrophomonas sp.GAJ2-3，而Acinetobacter sp.GP3的降解率最低，Enterobacter sp.GF21的降解率为3.05%.

图3 菌株GF21的16S rDNA序列的系统发育树

从富集聚乙烯底物样品中筛选出的2株聚乙烯降解菌株，分别隶属不动杆菌属（Acinetobacter）和短波单胞菌属（Brevundimonas）.从无（寡）聚乙烯底物类型样品中筛选出的4株聚乙烯降解菌株，分别隶属肠杆菌属（Enterobacter）、寡氧单胞菌属（Stenotrophomonas）、肠球菌属（Enterococcus）和不动杆菌属（Acinetobacter）.从自然界动植物产生的聚乙烯结构类似物样品中筛选出的2株聚乙烯降解菌株，分别隶属假单胞菌属（Pseudomonas）和芽孢杆菌属（Bacillus）.3种类型样品中具有聚乙烯降解能力的细菌种属差异明显.从动植物样品拟步甲中筛选出的3株聚乙烯降解菌株，分别隶属肠杆菌属（Enterobacter）、肠球菌属（Enterococcus）和不动杆菌属（Acinetobacter），这一结果从侧面印证了多样性分析中肠杆菌属（Enterobacter）、肠球菌属（Enterococcus）和不动杆菌属（Acinetobacter）是拟步甲内生细菌的优势种属.

对8株聚乙烯降解菌株造成聚乙烯膜片的失重情况进行了测量，结果表明：这8株聚乙烯降解菌可对聚乙烯膜片造成不同程度的重量减少，30 d的培养周期后，可使聚乙烯失重0.22%～8.76%（图4）.筛选自阿尔金山无人区土壤的Stenotrophomonas sp.GAJ2-3造成膜片的失重率最高，为8.76%；筛选自鞘翅目昆虫拟步甲中的Enterococcus sp.D2-3、Enterobacter sp.GF21的降解率分别为8.30%、3.05%.

图4 筛选菌株对聚乙烯地膜的降解率

为研究菌株对聚乙烯地膜的降解机制，通过扫描电镜观察菌株对聚乙烯膜片造成表面微观形貌的改变，扫描电镜观察结果显示：接菌培养后，聚乙烯地膜表面出现了不同程度的破损（图5B～图5I）.其中Enterobacter sp.GF21在本次实验中对聚乙烯地膜表面造成的破损最严重.

图5 菌株处理后聚乙烯地膜扫描电镜图（×10.0 k）

已有研究从鞘翅目的黄粉虫以及鳞翅目的印度谷螟和蜡螟等昆虫体内筛选出了聚乙烯降解菌株[8－10]，本研究着重对分离自拟步甲体内且降解能力较好的菌株GF21进行了后续实验.将测序获得的菌株GF21 16S rDNA基因序列与NCBI中序列进行在线比对，菌株GF21与肠杆菌属的Enterobacter sp.CSCRZ6.1、Enterobacter sp.WXBRN3、Enterobacter sp.NCCP-755等多株菌株序列相似性达到99%以上.应用MEGA 7.0软件将该菌株的16S rDNA基因序列与其它相似度较高的菌株构建系统发育树（图3B）.根据形态特征和系统发育分析结果，将菌株GF21初步鉴定为肠杆菌Enterobacter sp.，命名为菌株Enterobacter sp.GF21并用于后续实验.其16S rDNA基因序列已提交GenBank，登录号为OM278539.其余聚乙烯地膜降解菌株的研究成果将另文阐述.

2.3 Enterobacter sp.GF21的形态

分别对Enterobacter sp.GF21菌落和菌体形态特征进行了观察.采用平板划线法将Enterobacter sp.GF21接种于LB培养基上37 ℃恒温培养24 h，Enterobacter sp.GF21菌落呈白色、近圆形、表面光滑，菌落边缘整齐.革兰氏染色阴性，扫描电镜观察菌体为椭圆形，无芽孢、鞭毛（图6）.

图6 Enterobacter sp.GF21形态特征（×20.0 k）

2.4 以聚乙烯为唯一碳源Enterobacter sp.GF21的生长曲线

为测定Enterobacter sp.GF21在以聚乙烯地膜为唯一碳源培养基中的生长状况，分别测定第1 d、第7 d、第14 d、第21 d、第28 d、第35 d不同培养时间菌株的OD600值.如图7所示，随着培养时间的增加，接菌摇瓶内培养物逐渐浑浊，28 d后OD600值从0.04增加至0.14，未接菌对照组OD600与初始状态持平.表明Enterobacter sp.GF21可利用聚乙烯地膜作为唯一碳源生长.

图7 Enterobacter sp.GF21在不同处理聚乙烯地膜培养基中的生长曲线

2.5 Enterobacter sp.GF21的扫描电镜与傅里叶红外光谱结果

为评估自然环境下阳光照射的聚乙烯残膜在结晶度发生改变后，对菌株降解过程造成的影响，使用Enterobacter sp.GF21对紫外线照射不同时长后的聚乙烯地膜进行降解.对照组设置为紫外线照射1 h、168 h后未接菌组，实验组设置为紫外线照射1 h、168 h后接菌组，紫外灯功率为16 W，紫外线波长为253.7 nm.摇培30 d后发现紫外线长时照射实验组相比短时照射组聚乙烯地膜失重率从1.11%增加到2.29%（图8B）.

通过对不同实验组的聚乙烯地膜进行扫描电镜和傅里叶红外光谱分析.由图8A的扫描电镜图可知，紫外线照射1 h实验组聚乙烯地膜降解后可见表面粗糙不平、有破损，而对照组地膜表面光滑平整.紫外线照射168 h实验组降解后发现地膜表面有清晰裂痕，对照组聚乙烯地膜表面无破损.

使用傅里叶红外光谱表征聚乙烯地膜上相关官能团对应波长峰的消减和位置偏移，1 720 cm－1附近的为C=O振动峰，1 026 cm－1附近的为C-O振动峰，1 370 cm－1、1 460 cm－1、2 850 cm－1、2 923 cm－1附近的为C-H振动峰.未经紫外线照射未接菌组（图8C1）与紫外线照射后未接菌组（图8C2、图8C3）相比图谱无明显差异.紫外线照射后未接菌组（图8C2、图8C3）与紫外线照射后接菌组（图8C4、图8C5）相比差异明显，后者在1 026 cm－1、1 720 cm－1附近出现了振动峰.紫外线照射1 h接菌组（图8C4）与紫外线照射168 h接菌组（图8C5）相比，长时间紫外线照射接菌后720 cm－1、1 370 cm－1、1 460 cm－1、2 850 cm－1、2 923 cm－1附近的振动峰变弱了.聚乙烯是线性的饱和碳氢化合物，表征不同基团振动峰的变化间接说明Enterobacter sp.GF21在以聚乙烯地膜为唯一碳源生长代谢过程中降解了聚乙烯地膜，导致其表面的化学官能团产生了变化.

图8 Enterobacter sp.GF21对聚乙烯地膜降解效果的检测

3 讨论和结论

废旧聚乙烯对环境的污染是目前困扰人类社会的环境治理难题，尤其是干旱区内陆农业区广泛使用的聚乙烯地膜残留更是呈现面积大、数量多、治理难的现实困境.通过生态循环，残留聚乙烯地膜碎片已广泛分布于农田土壤和部分自然水体中，并存在通过食物链传播的潜在风险.寻找高效的生物降解途径，是对其进行有效治理的关键.

本研究从3种类型样品中共计分离出399株菌株，以正十六烷为唯一碳源进行初筛，得到87株正十六烷降解菌株，以聚乙烯为唯一碳源进行复筛，从塑料片、昆虫、土壤、蜂巢、松脂样品中筛选出8株能够降解聚乙烯的细菌，30 d可使聚乙烯失重0.22%～8.76%，其中Enterobacter sp.GF21、Stenotrophomonas sp.GAJ2-3、Enterococcus sp.D2-3降解率较高.除通过失重率来衡量菌株的降解能力外，为尽可能排除实验误差等干扰，可使用扫描电镜等先进表征手段加以辅证[27]，因此本实验后续也进行了扫描电镜与傅里叶红外光谱的测定.

在筛选方法上，以短链烷烃作为唯一碳源初步筛选长碳链聚合物降解菌株已有一些报道[28－29].虽然聚乙烯与正十六烷相比其分子量更大、疏水性更强，但通过使用与聚乙烯分子结构较为相似的正十六烷进行初步筛选，发现可降解正十六烷的菌株中有9.2%可以降解聚乙烯，表明菌株降解正十六烷与降解聚乙烯之间存在关联但没有因果关系.8株聚乙烯降解菌株中有75%具备优秀的降解正十六烷能力，降解正十六烷能力一般的Bacillus sp.GMG4-2降解聚乙烯能力也较差，因此可使用正十六烷对聚乙烯降解菌株进行高效便捷的初步筛选.3种类型样品分离出聚乙烯降解菌株分别隶属肠杆菌属（Enterobacter）、寡氧单胞菌属（Stenotrophomonas）、假单胞菌属（Pseudomonas）、短波单胞菌属（Brevundimonas）、不动杆菌属（Acinetobacter）、芽孢杆菌属（Bacillus）、肠球菌属（Enterococcus），不同类型样品的群落组成存在差异，不同类型样品的理化性质不同、采集生境不同也影响着内生细菌群落组成的不同.鞘翅目昆虫拟步甲中筛选出的3株聚乙烯降解菌分别隶属肠杆菌属（Enterobacter）、肠球菌属（Enterococcus）、不动杆菌属（Acinetobacter），这一结果从侧面印证了多样性分析中发现的肠杆菌属（Enterobacter）、肠球菌属（Enterococcus）、不动杆菌属（Acinetobacter）是拟步甲内生细菌的优势种属，更易分离培养.

聚乙烯的降解可通过水分、氧气、高温、紫外线或微生物降解发生[30]，生物降解过程受到培养体系、聚合物的性质、微生物类型和预处理等多种因素影响[31].研究发现，初始非生物氧化有助于降低聚乙烯的分子量，形成容易生物降解的中间产物[32]，紫外线照射会破坏聚乙烯长碳链中的碳键和氢键释放出自由基，且长时间高强度的紫外线照射还可能会增加聚乙烯的亲水性，促进细菌在聚乙烯表面的定殖[24－26]，因此紫外线照射可以作为聚乙烯降解的光氧化诱导剂.Jeon等[33]研究发现增加紫外线照射强度略微降低了含铁硬脂酸盐线性低密度聚乙烯的拉伸性能和分子量，但显著提高了其生物降解性.本研究实验结果表明：紫外线长时照射实验组与紫外线短时照射实验组相比，接种菌株Enterobacter sp.GF21培养30 d后，聚乙烯地膜失重率从1.11%增加到2.29%.由于图8中实验使用的聚乙烯材料与之前不是同一批，故菌株Enterobacter sp.GF21最初实验降解率为3.05%，高于后续实验测定结果.

聚乙烯的生物降解过程十分缓慢，其表观变化通常不明显，借助扫描电镜可以观察菌株定殖的位置与密度、表面破损情况等[34]，聚乙烯的生物降解会导致聚乙烯地膜表面出现裂纹、空腔和层侵蚀[35]，Gao等[3]验证了转录表达的3种聚乙烯降解酶对聚乙烯表面造成了破损.本研究筛选出的聚乙烯降解菌株在聚乙烯表面形成的破损主要有裂痕和孔洞两种类型，造成这种情况的原因还需深入研究.通过扫描电镜可以观察到紫外线照射168 h实验组与紫外线照射1 h实验组菌株降解后的聚乙烯地膜表面均发生了破损.已有研究表明，聚乙烯的生物降解可以简单地分为3个步骤：首先，聚乙烯通过生物氧化或酶被分解为低聚体、二聚体或单体；随后，通过进一步的氧化反应聚合物链断裂形成脂肪酸；最后，脂肪酸被微生物代谢为二氧化碳和水.使用傅里叶红外光谱仪对聚乙烯地膜的微观破坏进行表征，可以观测在其表面识别的化合物[36].接菌培养后的聚乙烯形成了新的官能团，如C=O（1 720 cm－1）的形成表明了聚乙烯的氧化，这与Zhang等[37]报道的菌株降解聚乙烯后傅里叶红外光谱显示出羰基出现的结果一致.1 026 cm－1附近的C-O振动峰也为聚乙烯的生物氧化提供了证据，1 650～1 750 cm－1处形成的新峰可能代表醛类和酮类物质，极有可能是聚乙烯生物降解的中间产物.1 370 cm－1、1 460 cm1、2 850 cm－1、2 923 cm－1附近的C-H振动峰的宽度差异以及峰值变化，间接说明了菌株在代谢利用聚乙烯地膜过程中C-H含量发生了变化.

本实验从3种类型样品中共计分离出399株可培菌，以正十六烷为唯一碳源进行初筛，以聚乙烯为唯一碳源进行复筛，最终从塑料片、昆虫、土壤、蜂巢、松脂样品中筛选出了8株聚乙烯降解菌株，紫外线照射后菌株的降解率显著增加.本研究丰富了聚乙烯降解菌株资源库，筛选出的菌种资源可供进行代谢机制方面的进一步深入研究.