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近年來國(guó)內(nèi)外新發(fā)布的降解材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，基本上都對(duì)生態(tài)毒性提出了指標(biāo)要求；而在檢測(cè)方法方面，生態(tài)毒性試驗(yàn)一般可分為植物毒性試驗(yàn)和動(dòng)物毒性試驗(yàn)（蚯蚓試驗(yàn)）。本文帶您了解相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求以及具體的植物、動(dòng)物毒性試驗(yàn)測(cè)試方法。

 

01.生態(tài)毒性試驗(yàn)要求

 

生物降解材料中的生態(tài)毒性指的是可降解產(chǎn)品堆肥化后，堆肥對(duì)植物的生長(zhǎng)或動(dòng)物的存活是否產(chǎn)生負(fù)面影響，其目的是和正常堆肥比較，降解產(chǎn)品融入了堆肥投入環(huán)境后，植物生長(zhǎng)和動(dòng)物存活的情況。

 

在近幾年來新發(fā)布的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中，基本上都明確規(guī)定了生態(tài)毒性試驗(yàn)的指標(biāo)及要求，詳見表1。

 

 

▲ 表1 國(guó)內(nèi)外主要降解產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)生態(tài)毒性的要求

 

02.植物毒性

 

國(guó)外可堆肥降解產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)ISO17088和ASTM D6400在2021年的更新版中明確規(guī)定了植物毒性試驗(yàn)要求（試樣堆肥的出芽率和生物質(zhì)量與空白堆肥比值≥90%）。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18006.3-2020 《一次性可降解餐飲具通用技術(shù)要求》和GB/T 41010-2021《生物降解塑料與制品》均規(guī)定了對(duì)植物毒性試驗(yàn)結(jié)果的要求。

 

根據(jù)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法（EN 13432：2000附錄E），將崩解試驗(yàn)后粒徑小于10mm的堆肥（包括對(duì)照組和試樣組）與自然土壤分別按25%和50%（質(zhì)量比或體積比）混合，選用兩種不同的植物種植，每組進(jìn)行三個(gè)平行樣測(cè)定，每個(gè)平行樣用到100顆植物種子。試驗(yàn)要求見表2。

 

植物1	植物2	植物1	植物2
對(duì)照組 25%  （三平行）	對(duì)照組 25%  （三平行）	試樣組 25%  （三平行）	試樣組 25%  （三平行）
對(duì)照組 50%  （三平行）	對(duì)照組 50% （三平行）	試樣組 50% （三平行）	試樣組 50% （三平行）

 

▲ 表2 植物毒性試驗(yàn)建立

 

值得注意的是，在附錄E提到的植物類型是從經(jīng)合組織標(biāo)準(zhǔn)OECD 208（Organization for EconomicCo-operation and Development）在1984年發(fā)布的版本中選取。

 

 

▲ 圖 1 EN 13432附錄E對(duì)種植植物品種的選擇要求

 

從下表中列出的三類植物中選取其中兩類，每類選取其中的一種進(jìn)行試驗(yàn)。例如第一種植物選擇第1類中的小麥，第二種植物可選擇第2類中的大白菜。

 

 

▲ 圖 2 OECD 208植物毒性試驗(yàn)可選擇種植種類（中英文）

 

培育結(jié)束后，測(cè)試每組的植物出芽數(shù)和植物干重，若試樣組與對(duì)照組的比值≥90%則視為通過試驗(yàn)。在更新的ISO 17088-2021中，加入濃度僅測(cè)試50%，且每組平行樣數(shù)量增加至4個(gè)。整體試驗(yàn)周期一般不超過1個(gè)月，在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境（光照、溫度、濕度等）下，通過植物生長(zhǎng)情況能直觀觀測(cè)到可降解樣品通過堆肥對(duì)環(huán)境的影響。

 

03.動(dòng)物毒性（蚯蚓毒性）

 

除了植物毒性試驗(yàn)的要求，澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)AS 4736對(duì)降解產(chǎn)物的蚯蚓試驗(yàn)結(jié)果明確要求存活率≥90%，且存活蚯蚓與試驗(yàn)初蚯蚓質(zhì)量之比應(yīng)≥90%，測(cè)試方法參考ASTM E 1676。另外，在新版國(guó)標(biāo)GB/T 41010-2021和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 17088:2021中，蚯蚓試驗(yàn)也是可堆肥降解產(chǎn)品的必測(cè)項(xiàng)目。

 

蚯蚓試驗(yàn)沿用植物毒性試驗(yàn)的方法，將粒徑小于10 mm 的堆肥（包括對(duì)照組和試樣組）與自然土壤分別按25%和50%（質(zhì)量比或體積比）混合，每組使用三個(gè)平行樣品進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)平行樣中放置10條蚯蚓（品種：Eisenia Fetida）。試驗(yàn)設(shè)置見表3。

 

實(shí)驗(yàn)開始 t(start)		≥2周 培養(yǎng)周期	試驗(yàn)結(jié)束 t(end)
對(duì)照組 25%  （三平行）	試樣組 25%  （三平行）		對(duì)照組 25%  （三平行）	試樣組 25%  （三平行）
對(duì)照組 50%  （三平行）	試樣組 50%  （三平行）		對(duì)照組 50%  （三平行）	試樣組 50%  （三平行）

 

▲ 表 3 蚯蚓毒性試驗(yàn)安排

 

在ISO 17088-2021中，要求進(jìn)行急性和慢性蚯蚓毒性試驗(yàn)，測(cè)試方法分別為ISO 11268-1和ISO 11268-2。在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境（光照、溫度、濕度等）下，通過蚯蚓的存活結(jié)果可直接反映出可降解產(chǎn)品的堆肥產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的影響。比較兩個(gè)試驗(yàn)的測(cè)試周期和內(nèi)容，急性試驗(yàn)一般至少需要2周時(shí)間培育，慢性試驗(yàn)的培育周期則長(zhǎng)達(dá)56天。試驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)試試樣組和對(duì)照組中存活的蚯蚓數(shù)量以及蚯蚓質(zhì)量：試樣組存活的蚯蚓數(shù)量與對(duì)照組存活的蚯蚓數(shù)量的比值≥90%視為通過。對(duì)于慢性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后如出現(xiàn)蚯蚓后代，還需另外分別清點(diǎn)試樣組和對(duì)照組的后代數(shù)量：試樣組存活的后代數(shù)量與對(duì)照組存活的后代數(shù)量比值≥90%方可視為通過。

 

04.結(jié)語(yǔ)

 

生態(tài)毒性試驗(yàn)作為可降解材料測(cè)試的最后環(huán)節(jié)需要滿足的技術(shù)指標(biāo)，分別通過植物的生長(zhǎng)和蚯蚓的存活情況來模擬評(píng)估可降解產(chǎn)品進(jìn)入環(huán)境后的影響。通過崩解率和生態(tài)毒性兩個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目，不僅了解可降解產(chǎn)品在堆肥條件下的崩解性能，還可以評(píng)估對(duì)環(huán)境的影響。

 

新發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18006.3-2020、以及ISO 17088:2021均對(duì)降解產(chǎn)品的生態(tài)毒性給出了具體要求，植物毒性試驗(yàn)具體測(cè)試方法為EN 13432附錄E和OECD 208；蚯蚓毒性試驗(yàn)測(cè)試方法主要有ASTME 1676、ISO 11268-1: 2012。

 

可降解材料生產(chǎn)企業(yè)除了需要關(guān)注材料本身的降解性能、崩解性能外，還需要評(píng)估其產(chǎn)物投入環(huán)境后的影響，確保產(chǎn)品能夠全面符合國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的最新要求，生產(chǎn)出綠色、環(huán)保、安全的可降解產(chǎn)品。

 

參考文獻(xiàn)：

 

【1】GB/T 18006.3-2020一次性可降解餐飲具通用技術(shù)要求

【2】EN 13432: 2000 Packaging—Requirements for packaging recoverable through compostingand biodegradation—Test scheme and evaluation criteria for the final acceptanceof packaging

【3】OECD 208: 1984 TerrestrialPlants, Growth Test

【4】GB/T 41010-2021 生物降解塑料與制品降解性能及標(biāo)識(shí)要求

【5】ASTM E 1676 StandardGuide for Conducting Laboratory Soil Toxicity or Bioaccumulation Tests with theLumbricid Earthworm Eisenia Fetida and the Enchytraeid Potworm Enchytraeus albidus

【6】ISO 11268-1-2012Soil quality — Effects of pollutants on earthworms — Part 1 Determination ofacute toxicity to Eisenia fetidaEisenia Andrei

【7】ISO 11268-2-2012Soil quality — Effects of pollutants on earthworms — Part 2 Determination ofeffects on reproduction of  EiseniafetidaEisenia andrei