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  塑料袋(Plastic bags)大部分是由硝化纤维材料构成的具有非常好的延展性和防水性的生活用品。由于购物塑料袋的质量轻,容量大并且便于收纳等特点被各国普遍的使用。但由于购物袋的降解周期长、处理困难等因素成为困扰生态环境的一大难题。

  塑料袋引发的河流堵塞以及野生动物死亡等极度影响到了生态平衡。而对塑料袋采用焚化等解决方法则会导致对空气的污染和资源的浪费。近年来对于塑料袋的回收与利用成为处理塑料袋的较好方法。

  塑料袋的主要成分为:聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PV)、聚丙烯(PPl、聚苯乙烯树脂(PS)。

  聚乙烯:通俗地说,聚乙烯就是一种热塑性树脂。它是略带白色的颗粒或粉末,半透明状,无毒无味,化学稳定性高,能耐酸碱腐蚀。商业上将聚乙烯分为低、中、高密度。通常用于包装的主要是不加增塑剂的低密度(0.929cm3—0.93加mO,聚乙烯大范围的应用于薄膜制品和日用杂品。

  聚丙烯:它的主链有一个甲基侧链。聚丙烯根据甲基分布的类型不同有三种分类:等规聚丙烯、间规聚丙烯、无规聚丙烯。聚丙烯通常是半透明固体,无味无毒,密度(0.90 g/cm3—0.919/cm3),机械强度比聚乙烯高,耐热性好。三种聚丙烯中,以等规聚丙烯产量最大。

  聚氯乙烯:相对分子质量5x104~12x10,聚氯乙烯通过游离基加成聚合反应生成高聚物,属热塑性树脂。无定型白色粉末,无固定熔点,密度为(1.35出m3~1.459em,),具有较好的化学稳定性。熔于环乙酮,氯苯,二甲基甲酰胺,甲苯~丙酮混合溶剂等。在生活中,我们常见到一些用于房屋装修的PVC扣板、PVC管材,还有一些人造革也是由聚氯乙烯制成的,在建筑材料中存在广泛的应用。

  聚苯乙烯:平均相对分子质量约20x10。无色无味透明树脂,透光性好。表面富有光泽,易燃,密度为(1.05加m3—1.07gems)具有优良的防水性,抵抗腐蚀能力、电绝缘性。因为聚苯乙烯的这种特性,经常被用来制作可耐高温的一次性容器,我们平时经常见到的一次性泡沫饭盒也是用聚苯乙烯制成的。

  塑料袋作为一种很稳定的化学物质,很难被空气氧化掉,它几乎不与任何物质发生反应。如果大量集留会形成白色污染,也破坏生态的循环规律。由于塑料袋大都是用不可再生降解材料生产的,不易被天然微生物菌降解,在自然环境中长期不分离。目前为止处理这些白色垃圾只能挖土填埋或高温焚烧。但是我们大家都知道这两种办法都不利于环保。废旧塑料袋埋填后能占用大量土地,而且被占用的土地长期也得不到恢复。分解的时间更是旷日持久,所以对土地有极大的危害,会改变土地的酸碱度,严重污染土壤,影响农作物吸收养分和水分,导致农业减产,影响土地的可持续利用。焚烧塑料袋时会产生大量的有害烟尘和有毒气体,同样也会造成对大气环境能够造成污染。

  我们有时会看到一些小饭馆和路边小吃摊都在盛饭的时候会在碗里套一个塑料袋,这看起来好像很卫生。但是其实这些塑料袋大多是聚氯乙烯制成的,遇热会释放出有毒物质,伴随着饭菜被一起吃到身体里去了。

  加拿大有个人口不到550人的小镇规定,消费者购物的时候需要自备购物袋,购物场所不得向顾客提供塑料购物袋,违反规定者将被处以很高的罚款。位于北欧的瑞典,政府鼓励塑料袋生产商开发更环保的绿色购物袋,中国国内的大型超市连锁店都向顾落攒缈脚}袋和可重复使用的布袋。

  2008年6月1日起,我国的商务部、发改委、工商总局联合发布了关于有偿使用塑料袋的管理办法。办法中规定商品零售场所有不标明塑料购物袋价格,向消费者无偿或变相无偿提供塑料袋等行为之一的,将受到最高1万元的罚款。这标志着“限塑令”的正式开始实施。在全国范围内实行塑料购物袋有偿使用制度,

  并禁止生产、销售、使用厚度小于0.025mm的塑料购物袋。国务院办公厅也对塑料袋的生产销售使用作出了具体规定,以从源头上采取有力措施,督促企业生产耐用、易于回收的塑料购物袋,引导、鼓励群众合理使用塑料购物袋,建设资源节约型和环境友好型社会。

  中国自2008 年期颁布限塑令,慢慢的开始对塑料袋的使用量进行了一定量控制。虽然限塑令某些特定的程度上在大型超市和农贸市场的塑料袋使用, 但在小型农贸市场等场所塑料袋的使用量仍没有有被效控制。

  而近年来国家也加强了对塑料袋的危害的科普工作, 积极的树立人们的环保意识, 通过号召与宣传让人们从意识上树立一种在选择购物方式中最好能够降低对购物袋的使用,或者对购物袋循环利用的价值观念。伴随着科技的进步和绿色生产的兴起, 很多工业生产里开始对聚乙烯材料的塑料袋进行回收利用,在提高资源利用率的同时还能节约成本。

  塑料袋的统一回收是指国家政府或者某些企业通过对垃圾分类或塑料袋回收箱等回收的塑料袋进行统一处理。废弃塑料袋大部分为聚乙烯材料,聚乙烯材料具备比较好的回收利用价值。目前对于废弃塑料袋的解决方法有以下两种。

  直接使用是指将塑料袋收集过之后通过简单地拼接粘合在不改变其化学性质的基础上进行使用。比如很多较为轻薄的塑料袋在进行清理洗涤和定型处理后,能做成农作物大棚覆盖膜。塑料袋制作的覆盖膜防护性很好并且有助于农作物生长等。也可以将较高等级的塑料袋进行回收之后,通过基本的清洗处理等环节,对塑料袋进行简单的二次加工,降低塑料袋的卫生水平进入下一级别包装使用中。这种解决方法对于可回收购物塑料袋而言是很常用的手法。同样在生产的全部过程中也有些企业专门利用废弃塑料袋进行服装和工艺品的设计,环保美观且具有经济价值。[1]

  目前很多对购物塑料袋的使用都是通过通过热分解或者化学分解等方式,对塑料袋进行再加工改变其性质投入其他工业生产里的。很常见的三种加工解决方法有填充改性、塑料合金化、交联改性。填充改性通过对塑料袋进行清理洗涤,干燥然后加入纤维或者其他无机填充料等进行捏合,塑造成新材料后整理成型。塑料合金化是通过将不一样的材质和密度的塑料材料按比例混合,理论上,可以制得不同性能的共混合金材料。适当的加入助剂能大大的提升最终成品的抗老化性。交联改性是通过对塑料袋的破碎清洗干燥后进行交联改性利用, 在对废弃塑料袋处理中加入交联剂,使其形成三维网状结构,由热塑性塑料变为热固性塑料,改善力学结构可以进行新的使用。通过对塑料袋的性质的改变使得塑料袋的应用场景范围变广。在工业上对于二次加工产品的应用限制范围也十分广泛,比如能应用到低级塑料制品的制作,或者也用作一些基础性的建筑材料。对于塑料袋的再利用在建筑保温材料上的应用较为广泛,并在这些年得到了大家的认可。[2]

  个人回收是居民个人对塑料袋的重复使用和利用环节。个人的回收利用主要由于居民的环保意识增强等原因,认识到了大量使用塑料袋和到处乱丢塑料袋的危害,从而出现开始对塑料袋进行个人回收利用的现象。目前居民个人回收利用塑料袋也是一种很好的对塑料袋的解决方法。比较基础的居民回收利用是将用过一次的塑料袋收集存放起来,进行二次利用。还有一些塑料袋的生活解决方法,比如将塑料袋制作成工艺和工艺摆件等, 起到装饰作用的同时也达到了环保的效果。再有塑料袋可以在居家生活中用于水管漏缝填堵,或者将塑料袋经过裁剪粘合做成家用的绳子用来捆绑东西等,都是十分实用的利用方式。[3]

  由于环境保护的要求和资源利用的要求,对于废弃购物塑料袋的解决方法问题越发引人注目。虽然塑料袋具有难以降解处理困难等特点,但伴随着科学技术的持续不断的发展和环保创新意识的进步,人们慢慢的开始逐步试着用很多新方法对废弃购物塑料袋进行回收利用了。不管是对塑料袋进行简单地二次利用,还是更改塑料袋的成分将其作为原材料投入生产生活中,亦或是居民个人对塑料袋的循环使用都是人们在处理废弃购物塑料袋道路上的发展与进步。[4]

  聚乳酸作为一种可生物降解的高分子聚合物,可大范围的应用于医疗、药学、农业、包装业、服装业等领域,以替代传统材料;聚乳酸还是一种低能耗产品,比以石油产品为原料生产的聚合物低30%~50%能耗。由于2015年1月1日吉林省“禁塑令”的实施,聚乳酸类塑料袋作为环境友好型材料代替了不可降解类塑料产品,聚乳酸塑料袋产业快速地发展。随着聚乳酸产业的迅速崛起,相应的产品质量标准、方法检验标准较少,禁塑前期依照国家标准《塑料购物袋的环保、安全和标识通用技术方面的要求》(GB 21660-2008)控制产品质量,标准中强制性条款限制了聚乳酸塑料袋厚度不能低于0.025 mm,许多生产厂商提出对于聚乳酸类可降解塑料袋厚度可相对减小,同时国家标准GB 21660-2008 于2017 年3 月转化为推荐性标准。

  在研究聚乳酸塑料薄膜袋厚度对其生物分解性能的影响,考察厚度与生物分解性能的内在联系,为聚乳酸塑料袋的生产、使用、贮存提供理论依照,从而推进聚乳酸产业的加快速度进行发展,同时为聚乳酸塑料袋的监督检验提供技术支持。

  总有机碳分析仪(德国元素公司,Vario)。薄层色谱级(TLC)纤维素(正控制参比材料,粒度小于20um);蛭石(粗糙型,表观密度80kg/m3±16 kg/m3;粒径:80%在4~12mm 之间,2%的颗粒可通过0.5mm 筛)。

  配制营养液实验方法采用蛭石代替堆肥,首次接种在含有有机物、无机物和腐熟堆肥培养液中进行,培养液的组分见表1、表2 和表3,蛭石与培养液的比例为1∶3(质量/体积)。

  活化蛭石配制所需质量的蛭石与培养液混合物,在每个活化反应器中放入1 kg 蛭石和3 升培养液混合物。活化反应器分别称量后,在50 ℃的环境下培育3d。

  粉碎样品称取聚乳酸塑料袋50g,粉碎至表面积为2×2cm 正方形,待用。

  装样称取培育好的活化蛭石200g(干重)和粉碎好的样品50g(干重),混合均匀后放入实验材料堆肥容器中,平行实验3 个;用薄层色谱级纤维素代替样品,按照上述比例放入参比材料堆肥容器中,作为参比对照实验,平行实验3 个;同时进行3 个空白实验,空白实验只含接种物,空白实验与样品实验中接种物的总干固体量相等。

  监测CO2 排出量将上述实验材料堆肥容器、参比材料堆肥容器及空白容器放置在58 ℃的实验环境中培养,每天监测CO2 排出量,计算生物分解率,45天后参比材料的生物分解百分率超过70%,继续培养,直至实验材料即样品生物分解趋于平稳或生物分解百分率达到90%,实验结束。

  根据实验结果可知:45天后参比材料的生物分解百分率为88.21%,超过70%,说明细菌生长良好,分解能力正常,实验结果有效;实验结束时不同容器的参比材料的生物分解百分率的相对偏差20%,说明实验精密度较好,实验结果有效;实验前10 天内空白容器产生的CO2 的平均值为115 mg/g 挥发性固体,说明细菌存活,实验结果有效。综上,聚乳酸塑料袋生物分解实验结果有效。

  本研究以承重量6kg 聚乳酸塑料袋为例,分别测试厂家A、B、C 生产的不同厚度聚乳酸塑料袋的生物分解百分率。根据测试结果可知:不同厚度聚乳酸塑料袋在生物分解实验45天后,生物分解率均不低于60%,在150 天后生物分解百分率达84%以上,说明聚乳酸塑料袋生物分解性能较好;不同厚度聚乳酸塑料袋在生物分解实验过程中均表现为迟滞、生物分解及平稳3 个阶段,即聚乳酸塑料袋生物分解百分率跟着时间的增加,生物分解百分率逐渐增大,最终趋于平稳;不同厚度聚乳酸塑料袋在生物分解实验前10天,生物分解百分率几乎无差别,10天后,厚度较小的聚乳酸塑料袋生物分解百分率明显高于厚度较大者,且厚度较小者生物分解百分率提前达到90%,但总体生物分解百分率低于纤维素参比材料。

  聚乳酸塑料袋厚度对其生物分解性能存在一定的影响,在生物分解阶段,厚度越小,生物分解性能越好。因此,在满足塑料袋物理性能条件时,可生产厚度较小的聚乳酸塑料袋,既能节约世界资源,减少相关成本,又可提高生物分解性能,但在使用的过程中需注意聚乳酸塑料袋保质期,由此减少由于聚乳酸塑料袋在自然条件下生物分解导致物理性能直线下降从而对消费的人造成一定的损失与不便。

  塑料袋因其廉价耐用、重量极轻、容量大、承重量大以及便于收纳等特点,成为了人们日常生活的必需品。但又因其降解周期极长,且处理困难易造成污染,已被多个国家禁止使用。我国也在2008年开始实行“限塑令”,[2007]72号文件规定,

  在所有超市、商场及集贸市场等商品零售场所实行塑料购物袋有偿使用制度,一律不得免费提供塑料购物袋。超市和商场的执行情况较好,但大多数市场则就没有执行。自带环保布袋或塑料袋的绝大多数都是购买计划性和目的性较强老年人和家庭主妇,而青年和上班族因购物的无计划成为使用塑料袋的主力军,因此塑料袋的使用量居高不下。塑料袋具有毒性的原因有2种,一是为增加塑料袋的可塑性、柔韧性和强度,在工艺流程中加入塑化剂(邻苯二甲酸酯类,PAEs),塑化剂具有毒性,与塑料之间未能形成稳定的化学,在遇水、酒精和油脂等

  溶剂时易溶解其中;二是再生塑料袋原料来源复杂,在工艺流程中会加入许多塑料助剂,导致其含有很多有毒有害于人体健康的物质。国家相关法律明确规定,禁止把有色塑料袋作为食品包装袋。有色塑料袋的色素成分很复杂,可能对身体有害,另外,因有色塑料袋会脱色,在盛放食品时色素会对食品造成浸透和污染。随着物流的快速地发展,快递袋的使用

  也越来越多,其安全性也受到广泛关注。正规的快递包装袋一般是低密度聚乙烯塑料袋,不具有毒性,但目前市面上存在大量用再生塑料做成的快递包装袋,多由生活垃圾、化工材料等加工而成,残留大量有害于人体健康的物质,易对人体健康造成影响。微核是常用的遗传毒理学指标之一,常被用来评价环境诱变因子对生物遗传物质的损伤所致程度,蚕豆根尖微核检测技术已普遍的应用于检测水体污染物、空气污染物、农药、日用品、工业化学品等的致突变性。为评价塑料袋渗滤液对植物细胞的遗传损伤,笔者以青皮蚕豆作为试验材料,分析白色食品塑料袋、红色普通塑料袋和快递包装袋的浸滤液对蚕豆根尖细胞微核率及微核指数的影响,评价塑料袋浸滤液对植物细胞遗传物质的损伤所致程度,以期为塑料袋的安全使用提供参考依据。材料与方法

  供试材料分别为优质青皮蚕豆(河南产)、白色食品塑料袋(购自淘宝)、红色普通塑料袋(购自淘宝)和灰黑色快递包装袋(快递公司提供)。

  供试染毒液的制备取白色食品塑料袋、红色普通塑料袋和灰黑色快递包装袋分别剪碎,置于锥形瓶中,每个锥形瓶分别放入3g塑料袋碎,每种塑料袋置于3个锥形瓶,共计9个锥形瓶。在每个锥形瓶中加入300mL蒸馏水,分别置于25℃、40℃、80℃温度条件下(模拟室温、夏季高温和食品打包温度)24h。滤除塑料袋,得到塑料袋浸滤液。

  微核试验选取饱满均匀的蚕豆种子,洗净后放入盛有蒸馏水的烧杯中,置于25℃培养箱内,光照/黑暗为12h/12h,浸泡24h,此期间至少换水2次。种子吸水膨胀后,用脱脂棉纱布包裹置于解剖盘内,保持湿度,催芽12~24h。待种子初生根露出2~3mm时,选取发芽良好的种子继续发芽。再经36~48h,种子大部分初生根长至2~3cm,每处理选取6~8粒初生根尖生长良好、根长一致的种子,放入装有被测液的培养皿中浸泡24h,浸泡液没过完整根尖即可。将处理后的种子,用蒸馏水浸洗3次,每次2~3min,然后放入铺好湿润脱脂棉的解剖盘,按上述培养条件使根尖细胞恢复24h。将恢复后的种子从根尖顶端切下1cm 长的幼根放入青霉素空瓶中,加卡诺氏固定液(无水乙醇∶冰醋酸=3∶1)固定24h。用蒸馏水处理对照组,方法相同。

  染色制片取出固定好的根尖,用蒸馏水冲洗幼根3min,吸净蒸馏水,加入6mol/L盐酸将

  幼根浸没,室温下酸解8~10min,至幼根软化,蒸馏水清洗3min并吸干,挑取1个根尖的乳白色分生组织于载玻片上夹碎捣烂,滴加1~1滴改良苯酚品红染液,染色10~15min。在经染色的样品上再加1滴染液,盖上盖玻片,覆1层吸水纸,用带橡皮头的铅笔垂直轻轻敲打,使样品分散压平,便于观察。

  镜检及微核识别标准每个试验组取6个根尖染色制片,每个根尖制片观察1000个细胞,对其微核数进行记录。微核识别标准在主核大小的1/3以下,并与主核分离的小核;小核着色与主核相当或稍浅;小核形态为圆形、椭圆形或不规则型。

  微核率=观察到微核的细胞数/观察的细胞总数×1000‰污染指数(PI)= 样品实测微核率平均值/对照组微核率平均值将所测样品的微核率与阴性对照比较,若PI≥

  1.5,则样品对植物造成遗传损伤。PI的划分标准:PI在0~1.5,基本无污染;PI在1.5~2.0,轻度污染;PI在2.0~3.5,中度污染;PI>3.5,重度污染(数值在上下限时,为上一级污染指数)。

  用Excel2013计算样品的平均值±标准差,SPSS17.0软件对数据来进行单因素方差分析。

  种塑料袋浸滤液处理蚕豆根尖细胞后的微核现象镜检发现,3种塑料袋浸滤液均可诱导产生微核(图1a、b),此外,还观察到其他一些染色体异常结构,如染色体桥(图1c)、染色体断片(图1d)等,这些异常结构出现的频率与不同塑料袋浸滤液和浸滤液制备温度有一定的关系。

  不同温度塑料袋浸滤液处理蚕豆根尖细胞的微核率从表中看出,3种塑料袋浸滤液处理的蚕豆根尖平均微核率随温度上升而增加。与对照组相比,除白色、红色塑料袋浸滤液的25℃处理组外,其他试验组的根尖细胞微核率均表现出显著差异;白色塑料袋、快递包装袋浸滤液的3个温度处理组组间无显著差异,而红色塑料袋浸滤液的25℃和80℃处理组的根尖细胞微核率差异显著。与对照组相比,各处理组的细胞微核率出现不同程度的增加,微核指数均大于1.5,表明在该试验条件下,3种塑料袋浸滤液均会对蚕豆根尖细胞造成一定的遗传损伤。

  种塑料袋浸滤液对蚕豆根尖细胞的损伤所致程度由图2看出,与对照相比,经3种不同塑料袋浸滤液染毒的蚕豆根尖细胞的微核率和微核指数出现不同程度的增加。25℃处理后,快递包装袋浸滤液处理的蚕豆根尖细胞微核率与对照组和红色塑料袋浸滤液处理组的差异显著(P<0.05);40℃和80℃处理后,3种塑料袋浸滤液处理组的蚕豆根尖细胞微核率均与对照组差异显著(P<0.05),且均表现为红色塑料袋浸滤液处理组的细胞微核率稍低于其他2个处理组,但组间无显著性差异。综合对比微核率及变化趋势,3种塑料袋浸滤液对植物的损伤所致程度表现为;常温条件下,快递包装袋对植物根尖细胞的损伤所致程度较大;中高温条件下,3种塑料袋损伤所致程度均大幅度提高,对植物根尖细胞造成损伤。

  1)研究表明,当白色食品塑料袋、红色普通塑料袋和灰黑色快递包装袋3种塑料袋的浸滤液作用于蚕豆根尖细胞时,其微核率均高于对照组(蒸馏水

  处理),显示这3种塑料袋浸滤液对植物根尖均具有一定的遗传损伤,且随浸滤液制备温度的升高,微核率随之增加。已有研究之后发现,塑料袋的主要化学物质邻苯二甲酸酯类(PAEs)属于环境内分泌干扰物,可在生物体内大量富集,具有生殖毒性、胚胎毒性和遗传毒性。[5]

  2)前人研究表明,PAEs主要用作增塑剂和软化剂,可增大塑料的可塑性和韧性,提高塑料的强度,其在塑料中以游离态存在,极易迁移到食品中,且随温度的增加,迁移速率和迁移量会随之增加。本研究之后发现,对于白色食品塑料袋,25℃时,其浸滤液对蚕豆根尖微核率为1.5‰,微核指数为3.0,显示为中度污染水平;而随温度上升到夏季高温(40℃)环境时,其微核率增加到2.75‰,微核指数为5.5,呈重度污染水平;若温度上升至装有热食物的高温(80℃)环境时,微核率升高至4.50‰,微核指数提高到9.0,呈高温胁迫下微核出现频率持续增加的趋势。因此,用塑料袋直接携带食物,会使PAES溶出迁移进入食物而影响健康。

  3)塑料的着色剂有有机着色剂和无机着色剂2种,部分有机着色剂如偶氮类染料会分解出致癌物质,而部分无机着色剂中含有汞、镉、铅、铬等含有毒性较大的重金属,这些重金属物质对蚕豆根尖细胞具有一定的遗传毒性。本研究中,红色塑料袋浸滤液在3种温度下均表现出对蚕豆根尖造成一定的遗传损伤,可能与有色塑料袋的着色剂物质有一定的相关性。然而,检验检疫部门在日常监管中经常发现过量添加塑料着色剂的事件,是有色塑料袋制品的重大安全风险隐患。[6]

  4)2016年,快递业资金量达300亿,而快递包装袋的安全问题引起很多学者和公众的关注。快递包装袋多以废旧塑料为原料,且为掩盖原有塑料的杂色,多制成灰黑色,而其所含的化学物质也会随温度的升高而不断地挥发,对人体造成不好影响。

  本研究发现,即使常温(25℃)环境的快递包装袋浸滤液对蚕豆根尖也会产生重度污染,引起严重的遗传损伤,且随温度不断升高,其损伤所致程度不断增加。

  5)继国务院办公厅出台“限塑令”后,国家标准委也发布3项塑料购物袋国家标准,但在市民中的普及率不高,且就没有对塑料袋所装物品和温度作出明确规定。本文研究之后发现,不一样的种类的塑料袋浸滤液对蚕豆根尖细胞微核的诱导程度有差异,蚕豆根尖细胞对塑料袋浸滤液的遗传毒性非常敏感,可为综合评价塑料袋质量和塑料袋使用规范的制定提供一定的理论依照。[7][8]

  生活垃圾堆肥是依靠自然界广泛分布的细菌、真菌等微生物,有控制地促进可被微生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。生活垃圾经过堆肥化处理后,可成为良好的有机肥料,施用符合环境标准的堆肥不仅可提高土壤的肥效,同时可改善土壤的结构,有利于农作物的增产。然而由于中国一方面大部分城市没有实行生活垃圾分类收集,另一方面用于收集生活垃圾的塑料袋大部分不能在堆肥过程中以及随后进入土壤中得到降解,在很大程度上影响了堆肥的质量和销路。为了既满足城市生活垃圾的收集又不影响堆肥的质量,应加强用于收集生活垃圾可生物降解的塑料袋的研究。生物可降解塑料的出现,使得生产用于收集生活垃圾的塑料袋从垃圾的收集到最终成为堆肥产品的过程中得到生物降解成为可能。国外在城市生活垃圾作堆肥的地区已经重视研究和生产能在堆肥过程中降解的塑料袋。有多种不同聚合材料组成的可生物降解的塑料袋面世。但由于塑料袋的生产的全部过程使用的原材料以及各种不同的添加剂,不同生产厂商生产的塑料袋的生物可降解性存在着明显的差异。本文给出了3种塑料袋在实验室模拟堆肥条件生物可降解特性的研究结果。

  实验用品由塑料袋、活性污泥、液体介质等组成。在实验室对3种不同聚合材料组成的塑料袋进行了生物可降解性试验,塑料袋的物质组成及特性见表1。用于试验接种的微生物取自污水处理厂的活性污泥。试验使用合成的溶液作为介质,在液体介质中添加的聚合物(塑料袋)是微生物的唯一碳源。这种介质对于保证试验系统处于好氧状态提供足够的氧气,降解过程通过微生物的新陈代谢所引起的氧的消耗以及二氧化碳的产生来描述。

  实验室试验借助BOD数字呼吸仪在封闭的恒温好氧条件下进行。这种呼吸仪主要由带有CO。吸收盒的反应器、电化学氧发生器、压力控制表和数据记录仪等部件组成。使用硫酸铜作为反应器中的电解质,试验样品在反应器内通过搅拌器强烈混合,保证介质中氧始终处于饱和状态,降解产生的C0:通过KOH吸收。由于氧的消耗和CO。的吸收在反应器内形成的负压通过压力表来调节。将每个试验的样品(塑料袋)制成面积为1 cm2、重约100 mg的塑料袋小块两份,分别放人两个反应器中,进行两次试验。为了用接种的方式确定试验介质的生化需氧量(以下称为盲值),不含试验样品的反应器同含有试验样品的反应器一起进行试验。反应器中介质体积为250 mL,试验时间为40 d,反应器中的耗氧量、C0。的产生量以及温度的纪录是自动连续进行的。以耗氧量为基础,塑料袋的生物降解率按下面公式计算:

  式中:Xo2为通过生物耗氧量计算得出的生物降解率,%;wsp。为生物耗氧比(m(O2)/ms),即某一时刻 每1 mg的试样所消耗的氧;Wth为理论耗氧量(m(O2)/mt),即1 mg试样被化学氧化剂氧化所消耗的氧气质量(化学需氧量)。其中ms为试样质量的试验值,mt。为试样质量的理论值。公式(1)中:

  式中Pt为某一时刻含有试样反应器内的生物耗氧量(m(O2)/V);Pbt为盲值,为某一时刻不含试样反应器内的生物耗氧量(m(O2)/V);Me为介中试样的质量(M2/V)。其中,V为介质体积。

  图1是3种不一样的材料的塑料袋在40 d内在BOD数字呼吸仪里生物降解的结果,每个值是两次试验结果的平均值。从图中能够准确的看出3号样品(由聚己内酰胺和聚酰胺脂两种聚合材料制成的塑料袋)在试验终点时被降解了76%,而1号样品(由脂肪族一芳香一共聚多醚制成的塑料袋)、2号(由聚己内酰胺和添加剂制成的塑料袋)样品在实验终点只降解了25%,并且在反应器中还有大量的塑料袋小块。而在3号样品的反应器中观察不到塑料袋小块,只在反应器的底部看到胶质状的聚合物残余物。表2是根据耗氧量计算得出的3种不一样的塑料袋在40 d的降解过程中在3个时间段的降解速率。从表2能够准确的看出,对于不一样的塑料袋,在同一降解阶段降解速率差别很大,在不同的降解阶段降解速率也不相同。3号样品的降解速率最大,且在3个阶段基本相同,而l号样品在中间阶段降解速率较大,初始和结束阶段较小。2号样品初始阶段降解速率较快,而中间和结束阶段降解速率逐渐降低。分析其原因,主要是由于原材料物质组成不同,表现在同一阶段降解速率就不相同。另外物质材料的非均一性以及添加剂对于微生物的降解也产生抑制作用。

  对于微生物降解速率而言,除了材料组成本身的特性外,微生物可接触到的被降解物质表面积的大小也是影响降解速率的因素之一,一般比表面积越大,降解速率越快(还应考虑在降解期间比表面积的增加)。试验期间考察了3种不一样的材料的塑料袋比表面积对于降解速率的影响。图2是根据初始状态3种塑料袋的比表面积与耗氧量得出的在不同时间耗氧量与面积比的曲线。从试验结果作出的曲线能够准确的看出,塑料袋被降解的速率与其比表面积基本上没有相关性,而主要与塑料袋的物质组成有关。3号样品的比表面积最小,但降解速率最大。2号样品的比表面积最大,降解速率最小,这说明在本次试验中比表面积的大小对于微生物的降解无显著的作用。

  在塑料袋的生产的全部过程中,为了改善聚合材料的可加工性能以及提高其机械强度,大多数塑料袋是由多种聚合材料以及添加剂等组成,这对于生物的可降解性产生特别大的影响。Otto等曾对由单一的聚己内酰胺成分组成的塑料袋在实验室模拟堆肥条件进行了生物降解试验,在12.5 d的试验中降解率达到了38.6%,而本次试验中由聚己内酰胺聚合物以及其他聚合物和添加剂组成的2、3号样品在相同的时间内分别降解了5.9%和21.0%。很明显由聚己内酰胺单一成分组成的塑料袋降解率大得多。这说明组成塑料袋的其他成分对于生物可降解性产生特别大的影响。[9]