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评价塑料生物降解性的三重阻力

来源: www.julongpanel.com    作者:体彩中心手机网   点击次数:1150     更新时间:2020-10-12  

集落形成单位:能生长成集落的活细胞。

直接计数法:也称显微镜计数法,用计数板在光学显微镜下直接对细胞进行检查和计数。

引言

《禁塑令后可生物降解塑料及制品治理》提案中建议的华东理工大学蓝敏波成员:完善生物可降解塑料的评价机制及产物尺度.

伴随着一系列扶持政策,生物降解塑料行业逐渐取代了传统(不可降解)塑料。为什么今天为生物可降解塑料的降解性能和情况影响建设统一的评价机制和产物尺度仍然是科学家需要突破的一个紧迫问题?

例如,在生物降解塑料ASTM D5247-92(已撤回)的需氧生物降解性的定标试验中,使用了两种土壤微生物,韦斯特玛尼链霉菌ATCC39115和绿色链霉菌ATCC39115来创建基质。

[注]

[注]

一、降解试验:必须联合

多种试验评价质料的生物降解性

材料生物降解的前提是大量微生物的存在。根据微生物来源的差异生物降解试验,可将其分为三类:特定微生物试验、情况微生物试验和自然情况试验.

特定微生物试验

将单独分散的微生物接种于试样上造就.特定微生物试验该方法重复性好,适用于探索降解机理和确定降解产物是否有助于评价生物降解塑料在自然条件下的降解能力。首先要看实验中使用的微生物是否存在于塑料垃圾最终可能进入的真实情况中。[1]

[注]

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自然条件试验可以反映真实条件下的降解情况,但条件难以控制

问题是特定微生物测试中测试的生物降解塑料是微生物唯一的碳源(而在自然情况中在存在其他营养物的情况下生物可降解塑料可能不是微生物优先选择的反映物)。[2]

[注]

微米:长度单位缩写为微米,相当于千分之一毫米。

不同类型生物降解实验的比力

图| | tV AUSTRIA

另一方面,如果试验中的微生物在自然条件下处于巨大的生物群组合中,那么在特定的环境下它们就是并纷歧定具有生存优势。[1]

[注]

因此,在高达65的工业堆肥条件下,聚乳酸可以得到有效降解。实验中,粒径为33.012.53.0 mm的聚乳酸在60天后完全崩解。[10]

有鉴于此,美国材料与试验学会(ASTM)和经济合作与发展组织(OECD)制定的生物降解性定标试验,拟在模拟案例中进行,以获得更为可靠的评价。[3]

[注]

实验室的人工条件和自然条件有很大的不同

竞争、生存和繁殖的能力至关重要

情况微生物试验.情景微生物学试验(情景模拟试验)该方法仍具有良好的重复性,能在一定程度上反映样品在自然条件下的生物降解性。

模拟的情况更接近真实的自然情况

图| |路易斯加西亚

碳源:能满足微生物生长繁殖所需碳源的所有营养物质。

但是,由于将试样放入容器中然后接种来自土壤、污泥或河水中的微生物群在实验室举行造就研究在海水中(土壤和堆肥是一样的)。[2]样品在装瓶过程中也可能被污染。富集了一些适应性强的微生物。样本失去代表性。[1]

[注]

富集:在特定条件下,系内微生物旺盛生长繁殖,而其他微生物生长受到抑制。

微生物含量不匀称通常很难收罗代表性样本

基于上述问题的自然条件试验(野外试验)的重要性不言而喻。自然情况试验.[1]

[注]

崩解:物质被物理破碎成极细的碎片。

然而,这些条件在只有将试样直接埋在土壤、污泥、堆肥中或浸入河流、海洋中方能真实反映塑料废物在自然界真实情况下的降解情况.很难控制[5]试验完成后,很难量化留在现场的试验材料,也很难测量材料降解释放的小分子;其他生物的代谢也可能影响分析,这使得难以监测可生物降解材料是否完全降解。

[注]

通过三种生物降解试验的优缺点,强调生物降解性始终与周围条件密切相关,并关注降解过程的影响,旨在为生物降解塑料的规模化提出意见和建议。

总的来说,用于评价塑料生物降解性的测试方法各有利弊。因此,当现场试验显着受到情况条件(如温度、湿度、酸碱度)的制约需要时,应结合多种方法测定的多项指标,最大限度地评价样品材料的生物降解性。

完全降解:根据CEN/TR1535133602006,生物降解材料在生物降解过程中需要矿化为二氧化碳、水和生物质。

玻璃化转变温度:无定形聚合物或部分结晶聚合物中的非晶相经历从玻璃态向高弹性态转变的温度。

凭据试样的特点选择合适的测试尺度

二、降解情况:必须评估

质料在差别情况中的生物降解性生物降解速率.的生物降解材料所有这些因素在不同的生态系统(地区)是不同的。[6]

图| |欧洲生物塑料

[注]

水生条件:水生生物生存的外部条件包括流水和静水;前者如池塘、湖泊、沼泽、水库,后者如河流、小溪、泉水、沟渠。

图|米勒

因此,对于可生物降解的材料,取决于酶、微生物、温度、湿度、酸碱度、氧气和光等等因素可以保证材料使用后的预期降解。

在25下进行了五氯苯酚在淡水(湖泊和河流)和海水(海湾和海洋)中的生物降解实验,以解释必须评估其在差别生态系统中的生物降解速率.的生物降解情况。降解率由高到低依次为海水(海湾)、淡水(河流)、淡水(湖泊)和海水(海洋)。[8]

目前的“海洋生物降解性”认证被指责为过早

以微生物浓度为例,每克堆肥有107-108个菌落形成单位,而土壤中只有10 6个。[2]对于海水,基于直接计数法的估计为每毫升10 6个细胞。[7]

以聚乳酸(PLA)为例。聚乳酸作为一种半结晶聚合物,其玻璃化转变温度约为60。[9]由于差别情况中微生物数量差别五氯苯酚的降解速率也相应受到影响.

[注]

模拟情境:在实验室中使用各种设备模拟真实情境的条件。

[注]

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(1)培养基:人工配制用于培养微生物的营养物质。

当情况温度高于其玻璃化转变温度时聚乳酸非晶区的分子链柔性变大降解历程随之加速.在希腊的实验表明,厚度为440微米的聚乳酸薄膜在25下放置11个月后完全崩解。[11]聚乳酸在土壤中的生物降解速率大致相同。土壤中的温度通常不高于30。需要一年左右才能完全解体。[11]

[注]

塑料制品的生物降解性哪里不好评价?

[注]

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图| | Pixnio

[注]

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