塑料的生物降解性及其检测方法

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1、万方数据塑料的生物降解性硬其检测方法《上海塑料》200303”旦』(总1塑!塑料的生物降解性及其检测方法薛福连(沈阳市辽中县化工总厂，辽中110200)摘要：讨论了塑料的生物降解性，包括降解因素、微生物分解塑料的各种形式、降解机理等。介绍r日前国内外常用的检测塑料生物降解的方法。关键词：塑料生物降解检测1．前言大量合成塑料的生产和应用，使得丢弃予环境中的废塑料物品急剧增加。由于大多数台成塑料是难以生物降解的，所以废塑料物品所造成的环境污染问题，已引起了世界各国的普遍关注。各发达国家的大公司，科研机构、大学研究部门投入大量的人力物力研究开发可分解塑料，短短几年L}I在这个领域中已

2、有大量的专利申请，开发出了多种多样的可分解塑料，并已有专门论著。但是对于塑料的生物降解过程和机理研究，报道较少，且无统一的、行之有效的检测方法。本文简述塑料的生物降解过程，并介绍国内外常用的多种检测方法。2．塑料的生物降解性塑料的生物降解性是指合成塑料在生物作用F所发生的降解和同化。对塑料降解起作用的生物主要是真菌和细菌．水解和氧化分解作用可促进翅料的生物降解。与一些天然聚合物相比，台成塑料的生物降解往往要困难得多。l8—2．1影响塑料生物分解性的因素塑料的生物分解性主要取决于下列诸因素：(1)合成塑料的分子大小和结构：(2)微生物的种类：(3)环境因素：如温度、pH、湿度、营

3、养物的可利用性等。在避光、高湿度、大量无机盐和有效碳源存在的条件下，塑料的生物降解过程较易进行。各种微生物对pH、温度和氧的需求是不同的。表1列示了微生物适宜的繁殖条件：表1各种微生物适宜的繁殖条件微生物种类温度，℃洲范围氧其它霉菌20一45好氧酵母菌20一45好氧‘F富的放线菌好氧碳水化物细菌好氧或厌氧2．2微生物分解塑料的几种主要形式对于合成塑料的生物降解，起主要作用的还是细菌，真菌和放线菌等微生物。微生物所起的分解作用有三种形式：(1)生物物理作用：微生物细胞的生长对台成塑料起机械性的破坏作用。(2)生物化学作用：微生物所产生的某些物质会对合成塑料起化学作用。万方数据塑料

4、。!生j少解t竺苎苎竺型查堕一——————!圭童望茎!!!13·!!!!：!(J墨!!!旦’(3)卣接酶作用：微生物的酶对合成塑料的某些组分发生作用，导致分裂或氧化分解。?：{塑料的生物降解机理目前认为，以改性胶状淀粉或颗粒淀粉为添加剂的淀粉添加型塑料是较为理想的生物降解性塑料，经研究认为这类可分解塑料的降解机理如下。(1)塑料中的淀粉颗粒先被真菌和细菌侵袭，消耗除去，从而削弱了塑料的强度，大u人增加了塑料的表面积。(2)塑料与土壤中存在的某些盐类接触，由于自氧化作用形成了过氧化物，使得塑料中聚合物的链断裂。上述两种降解方式是互相促进，相辅相成的。细菌消耗淀粉，使塑料表面积增加

5、，塑料表面积的增加又有利于自氧化降解。这样周而复始，高分}链逐渐断裂、缩短，使塑料的强度降低，使聚合物的分子量降低直到被微生物代谢的程度。合成塑料经生物降解后的最终产物，均为微生物推常代谤挝程所产生的物质和二氧化碳和水等。3．塑料生物降解性的测定根据塑料生物降解的机理和特点，测定其降解性的丰要依据是塑料分解后物理性质和化学性质的变化，以及在塑料基质上微生物的活性等。下面介绍目前几种常用的测定方法和新研究的改良测定法。3．1目前常用的测定法3．1．1生长分级法I““此法为美国标准试验方法(As叫)。先将塑料试样置于无有效碳的固体琼脂培养基中，然后接种微生物，培养三周。微生物菌落的

6、生长取决于其对作为碳源的塑料试样的利用情况。标准试验采用的微生物有下列三类。(a)真菌黑曲霉，黄曲霉，毛壳霉属，棒状青霉，支链淀粉霉。(b)细菌铜绿色假单孢菌，蜡样芽孢杆菌，棒状细菌，芽孢杆菌属。(c)放线菌链霉菌科。在进行培养的三周时间内，取出不同培养时I可的琼脂培养基，测定其中微生物的生长速度，分级如表2。表2微生物生长速率分级表级别微生物生长情况肉眼未见微生物生长覆盖lot咀下覆盖10～3帆轻度生长覆盖30～60％叶1度生长覆盖60一100％重度生长此法可用于测定任意厚度的塑料膜片的生物降解性。对于半固定蜡状物试样，可以先将其沉积在玻璃纤维布上，然后再按上述方法测定。测定

7、结果表明，霉菌优于细菌，因为霉菌的活性较高，且对人的感染危险较小。此法测定时间一般为三周，若时间过长(3—4周)，则测定结果受影响。这是因为，随着培养基中无机营养的逐渐耗竭，琼脂会脱水并逐渐分解。31．2陪替氏培养皿定量法(PetrlD1s“Method．Quantitative)采用溶液浇铸法或熔化法将塑料试样沉积在陪替氏培养皿底部，把培养皿干燥并称量，然后将营养琼脂倒于试样上，并接种微生物，进行培养；洗去琼脂和培养物，将此培养皿再一次干燥并称重，最后测定其重量损失，同时测定试样的某些物理