近日,國(guó)家發(fā)展改革委聯(lián)合有關(guān)部門(mén)召開(kāi)全國(guó)電視電話會(huì)議研究部署“十四五”塑料污染治理工作,第一任務(wù)“是積極推動(dòng)塑料生產(chǎn)和使用源頭減量,包括積極推行塑料制品綠色設(shè)計(jì)、持續(xù)推進(jìn)一次性塑料制品使用減量、科學(xué)穩(wěn)妥推廣塑料替代產(chǎn)品”,通過(guò)綠色設(shè)計(jì)、一次用品減量、科學(xué)穩(wěn)妥替代三項(xiàng)要求正確導(dǎo)向源頭減量,真是及時(shí)雨,雪中炭。曾被禁塑、限塑令推上可降解、可替代舞臺(tái)的主流材料是生物降解塑料,這種主流材料是否符合生態(tài)導(dǎo)向?產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展怎樣符合減污降碳?生態(tài)塑料新觀點(diǎn)能否成為未來(lái)主流?都是影響政府決策的焦點(diǎn)問(wèn)題,需要引起各方重視,本人先拋磚引玉,以石激浪,促進(jìn)符合自然環(huán)境降解條件的各類生態(tài)塑料產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生。
一、主流材料為可降解可替代添堵
生物降解塑料是實(shí)現(xiàn)降解替代的主流材料,卻成為實(shí)現(xiàn)替代決策的瓶頸,未添彩,反添堵,是有原因的。
生物降解是指在工業(yè)堆肥條件下,六個(gè)月可有90%以上成分轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。有兩個(gè)限制條件:一個(gè)是工業(yè)堆肥條件,并非自然環(huán)境。二是時(shí)間條件,在堆肥設(shè)施中仍需六個(gè)月,在自然環(huán)境會(huì)更長(zhǎng)。這兩個(gè)照抄歐盟堆肥標(biāo)準(zhǔn)的降解條件,就成為替代目標(biāo)的約束,雖成為主流材料但擔(dān)當(dāng)不了重任,呈現(xiàn)出為可降解可替代添堵的諸多表現(xiàn)。
1)自然環(huán)境生物降解性能驗(yàn)證否?
歐盟委員會(huì)的科學(xué)建議機(jī)構(gòu)(SAM)針對(duì)“開(kāi)放環(huán)境中塑料的可生物降解性”,特別指出:“只有當(dāng)替代產(chǎn)品的組成適合被排放的環(huán)境,并且該產(chǎn)品或其碎片有可能逃逸到接收環(huán)境中時(shí),才會(huì)實(shí)現(xiàn)可生物降解塑料的潛在利益”。
對(duì)于遺棄在自然環(huán)境中小于3-5%(北京僅為0.02%)的一次性塑料用品,只有證明在自然環(huán)境中的降解時(shí)間和終極形態(tài),替代品才能產(chǎn)生“潛在利益”。僅僅用堆肥處理廠條件下的測(cè)試結(jié)果來(lái)替代自然環(huán)境降解數(shù)據(jù),不代表替代產(chǎn)品“適合被排放的環(huán)境”。
2)無(wú)堆肥處理廠混合處置可接受否?
中國(guó)沒(méi)有堆肥塑料處理廠,所有的不降解和降解廢棄物都將共同進(jìn)入垃圾焚燒廠或填埋場(chǎng)處理,不能顯示降解效益。正因明白這一道理,歐盟塑料協(xié)會(huì)“EUBP”要采取的措施是,在2023年底之前將有機(jī)廢棄料從垃圾填埋場(chǎng)中清除出去,讓工業(yè)可堆肥塑料進(jìn)入專業(yè)處理廠。如果不將生物降解塑料與普通塑料分開(kāi),混在干垃圾(其他垃圾)或者回收垃圾中共同處置,生物降解則只能讓公眾為多花錢(qián)購(gòu)袋添堵。
3)生物降解塑料市場(chǎng)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)存在否?
目前生物降解塑料的ISO標(biāo)準(zhǔn)幾乎全部為檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn),直接相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)約有16項(xiàng)。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)約有37項(xiàng),其中檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)13項(xiàng),最新的檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)幾乎全部采用ISO標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)全部集中在該類產(chǎn)品的生產(chǎn)領(lǐng)域,以材料檢測(cè)定終身。與生物降解塑料市場(chǎng)推廣相關(guān)的市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)、消費(fèi)者使用標(biāo)準(zhǔn)仍屬空白。
4)生物降解塑料供應(yīng)成本增加可接受否?
世界綠色產(chǎn)品問(wèn)世的基本要求是不降低使用功能、不增加供應(yīng)成本。這一點(diǎn)恰是生物降解塑料研究多年未解決的短板。生物降解塑料成本成倍高于被替代品,是公眾不能接受的關(guān)鍵。保護(hù)生態(tài)環(huán)境旨在讓人民享受生態(tài)福祉,絕不是強(qiáng)加給人民額外負(fù)擔(dān)。一項(xiàng)重大決策,一定要先講社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益。國(guó)家立項(xiàng)近20年未有重大成果的不成熟技術(shù)和產(chǎn)品,讓廣大公眾分擔(dān)推廣代價(jià),最為添堵。
5)生物降解塑料推廣有無(wú)論證?
中國(guó)在禁塑限塑令中明確降解替代,把重?fù)?dān)壓在生物降解塑料肩上,應(yīng)該有技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性論證,應(yīng)該有先行先試示范驗(yàn)證,應(yīng)該有環(huán)境影響評(píng)價(jià),特別是為解決生態(tài)問(wèn)題的決策必須提交全生命周期生態(tài)安全、健康安全評(píng)估報(bào)告。至今為止,未見(jiàn)一個(gè)報(bào)告公示?,F(xiàn)在有數(shù)百億投資注入生物降解塑料領(lǐng)域,到底是真心解決白色污染,還是搞形式主義,違背生態(tài)規(guī)律,會(huì)成眾矢之的。因?yàn)樵谏鷳B(tài)文明新時(shí)代已容不得半點(diǎn)虛假。
二、減污降碳為可降解可替代定向
1)減污降碳從自然環(huán)境生態(tài)降解起步
自然環(huán)境生態(tài)降解不排除水、氣、光、熱、土壤、微生物等任何要素的作用,不排除任何材料在不同生境條件下的減量化、無(wú)害化、資源化過(guò)程,促使石化材料分子量在自然環(huán)境中大幅降低、羰基指數(shù)增大至結(jié)構(gòu)變化轉(zhuǎn)變?yōu)樯锾?,這一朔源返祖的逆向反應(yīng)過(guò)程稱為生態(tài)降解。
以生態(tài)降解、生態(tài)安全標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)塑料降解結(jié)果能被接受,就意味著跳出當(dāng)前單純?cè)u(píng)價(jià)材料特性的小視野,站上減污降碳的生態(tài)大舞臺(tái)。
值得關(guān)注的國(guó)際動(dòng)向是美國(guó)ASTM6954和英國(guó)的9017標(biāo)準(zhǔn)和GB/T 20197最大的區(qū)別是增加了數(shù)均分子量、Z均分子量、羰基指數(shù)和生物分解率這幾個(gè)指標(biāo),恰是這些指標(biāo)揭示出塑料降解特性的幾個(gè)關(guān)鍵判別:(1)當(dāng)重均分子量達(dá)到1萬(wàn)以下,則塑料演變?yōu)橛操|(zhì)和軟質(zhì)的蠟,而非高分子塑料;(2)羰基指數(shù)是代表PE氧化程度的一項(xiàng)指標(biāo),在老化過(guò)程中,C=C被C=O取代,羰基指數(shù)逐漸增大,至大于1.0,石化材料逐漸由疏水材料變?yōu)橛H水材料,最終能夠被微生物分解利用。對(duì)此結(jié)論,我國(guó)文獻(xiàn)早有介紹:分子量小于10000,為硬臘,小于1000,則從軟臘變?yōu)闈?rùn)滑脂液體,如下圖所示;
與生物降解塑料堆肥條件下降解為二氧化碳和水不同,塑料降解產(chǎn)物主要為生物碳。自然界中存在于有機(jī)物中的碳為有機(jī)碳,它不包括碳酸鹽巖、石墨中的碳等無(wú)機(jī)碳。根據(jù)微生物可利用程度分為易分解有機(jī)碳,難分解有機(jī)碳和惰性有機(jī)碳。有機(jī)碳中易于發(fā)生生物同化作用的部分,具有水溶性高、易被植物吸收,具有糖、醇、酸(含氨基酸)等功能團(tuán)的特征。這種生物碳代表有機(jī)碳生物同化作用產(chǎn)物,既區(qū)別于源于生物炭的有機(jī)肥,又區(qū)別于光合反應(yīng)的碳源(CO2)。李林林的探索實(shí)驗(yàn),純PE粉生物碳為0,石化材料變革類降解塑料地膜120小時(shí)老化處理后,生物碳可達(dá)70%以上。
2)重視再生循環(huán)
香港特區(qū)政府是先定降解標(biāo)準(zhǔn),出規(guī)矩。首先確定自身的垃圾處理方向(只有焚燒和填埋),然后權(quán)衡綜合社會(huì)和環(huán)保效益,對(duì)一次性的、不易回收的和不易循環(huán)再造的塑料產(chǎn)品,制定符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保降解政策。特區(qū)政府對(duì)降解塑料的材料應(yīng)用不作限制,只要能達(dá)標(biāo)不同材料或技術(shù)都可接納。例如垃圾袋,對(duì)指定垃圾袋的推薦技術(shù)規(guī)定設(shè)計(jì)為:
(1)材料中至少采用50%(將提升至70%)再生塑料,其中至少30%采用消費(fèi)后或工業(yè)回收塑料;
(2)產(chǎn)品在自然環(huán)境中生物降解率 >60%(單一聚合物)或 ≥90%(混合聚合物);
(3)確保產(chǎn)品的使用安全性(三層結(jié)構(gòu)制成,再生塑料夾在中間層)和對(duì)環(huán)境不會(huì)做成二次污染(無(wú)毒害)。
這種垃圾袋生產(chǎn)技術(shù)在香港地區(qū)已經(jīng)應(yīng)用多年,結(jié)合綠色環(huán)保標(biāo)志認(rèn)證,連同持續(xù)的環(huán)保教育和完善法規(guī),成果讓人滿意,并未出現(xiàn)由于應(yīng)用自然降解技術(shù)而助長(zhǎng)亂丟垃圾情況的發(fā)生。
3)啟用無(wú)機(jī)材料減碳
中國(guó)有多類使用藴藏豐富的無(wú)機(jī)材料碳酸鈣的塑料產(chǎn)品,生產(chǎn)過(guò)程不使用酸、堿、漂白劑,不消耗工業(yè)用水,也不排放“三廢”。替代石油基原料50%以上,相比傳統(tǒng)塑料減低二氧化碳排放量50%以上。且產(chǎn)品可多次重復(fù)使用、循環(huán)再生,符合減塑、降污政策導(dǎo)向,與傳統(tǒng)一次性塑料制品相比,性能沒(méi)有下降,在自然環(huán)境下2年內(nèi)能被降解成水,氣體和礦物質(zhì)。經(jīng)權(quán)威第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè),焚燒無(wú)有毒有害氣體排放,殘?jiān)鼰o(wú)二次污染,價(jià)格接近傳統(tǒng)塑料,僅是堆肥塑料-聚乳酸價(jià)格的1/3。獲得FDA、歐盟REACH、RoHS有毒有害物質(zhì)檢測(cè)、重金屬檢測(cè)、VOC檢測(cè)、LFGB食品檢測(cè)、國(guó)內(nèi)食品安全檢測(cè)報(bào)告,是符合綠色包裝生態(tài)設(shè)計(jì)要求的合格產(chǎn)品。
此產(chǎn)品碳足跡結(jié)果貢獻(xiàn)最大的是:原材料消耗中的聚丙烯對(duì)應(yīng)的溫室氣體排放量,占比60.69%;其次是電力消耗對(duì)應(yīng)的排放,占比25.42%;再者是碳酸鈣和鈦白粉對(duì)應(yīng)的排放,分別占比8.71%和3.76%。此案例使用50-55%的低碳無(wú)機(jī)材料,可實(shí)現(xiàn)廠區(qū)范圍內(nèi)產(chǎn)生的碳排放量?jī)H占生命周期內(nèi)碳排放量的1/4左右。若想進(jìn)一步降低排放,可對(duì)比分析上游原輔材料碳足跡,選擇碳足跡較低及距離較近的產(chǎn)品。在原輔材料排放中,聚丙烯是排放最大的原材料,可以在保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的前提下,選擇產(chǎn)品碳排放量更低的聚丙烯材料。
4)支持傳統(tǒng)塑料創(chuàng)新克服生態(tài)短板
塑料各種功能給人類帶來(lái)健康、便捷,唯不可降解成為生態(tài)短板。重點(diǎn)攻克短板,實(shí)為捷徑。應(yīng)運(yùn)而生的是多種石化材料的變革,集光降解、化學(xué)助劑誘導(dǎo)和緩釋性降解、低溫?zé)嵫踅到?、生物降解為一身,在自然環(huán)境發(fā)生分子量降低和羰基指數(shù)增大的快速變化,能實(shí)現(xiàn)分子量10000道尓頓以下、羰基指數(shù)大于1,官能團(tuán)結(jié)構(gòu)證明非塑料。聚乙烯、聚丙烯等普通常見(jiàn)塑料的原料是石油化工的產(chǎn)物。把源于石油化工的高分子材料制成的塑料降解為有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳,符合碳中和“通過(guò)生態(tài)建設(shè)實(shí)現(xiàn)土壤固碳”的目標(biāo)。
這類材料制成的育苗袋經(jīng)國(guó)家三北防護(hù)林項(xiàng)目示范應(yīng)用,其在深埋地面以下 80 公分處也可以逐步降解,幼苗根系穿透降解薄膜袋扎根土壤,極大地提高了荒山荒漠苗木種植成活率。
這類材料制成農(nóng)用地膜,旨在保持PE農(nóng)膜“白色革命”成果的同時(shí)消除“白色污染”。張軍平博士后基于GB 1037-1988 塑料薄膜和片材透水蒸氣試驗(yàn)方法(杯式法),以水蒸氣透過(guò)量和水蒸氣透過(guò)系數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)比測(cè)試了三種膜的水汽阻隔性能:
1、石化材料變革類降解農(nóng)膜,
2、PE普通膜,
3、PBAT/PLA共混生物降解膜。(厚度同為10微米)
測(cè)試結(jié)果為,水蒸氣透過(guò)量生物降解膜在200 g/(m2·24h)以上水平,是PE普通膜和石化材料變革類降解膜10倍以上。水蒸氣透過(guò)系數(shù),生物降解膜在4.5?10-14g·cm/(cm2·s·Pa)水平,也是PE普通膜和石化材料變革類降解膜10倍以上。石化材料變革類降解膜與PE普通膜處同一水平。
這就為真正推出成本低、功能高、保增產(chǎn)、符合生態(tài)導(dǎo)向的農(nóng)膜好產(chǎn)品打好基礎(chǔ)。
三、生態(tài)塑料是可降解可替代未來(lái)
生態(tài)塑料泛指為克服塑料難降解生態(tài)短板的塑料生態(tài)創(chuàng)新領(lǐng)域。涵蓋塑料再生循環(huán)類、石化材料變革類、無(wú)機(jī)材料替代類、生物基及生物降解類等等,均以生態(tài)導(dǎo)向把關(guān),確保使用功能不減,產(chǎn)品供應(yīng)價(jià)格可接受,生態(tài)負(fù)面影響有效控制,生態(tài)福祉獲得人民稱贊。上述要求均以全生命周期評(píng)價(jià)結(jié)論為據(jù),必須提供先行先試驗(yàn)證報(bào)告、技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性論證報(bào)告、環(huán)境影響后評(píng)估報(bào)告、生態(tài)安全、健康安全評(píng)價(jià)報(bào)告,改變生物降解塑料全面承擔(dān)替代任務(wù)準(zhǔn)備不足的困境,開(kāi)拓不拘一格促創(chuàng)新、生態(tài)為本的新局面,迎接更多生態(tài)塑料類產(chǎn)品問(wèn)世。
注意,生態(tài)塑料的成功在于全鏈條治污,全方位減污降碳,全生命周期生態(tài)安全、健康安全,優(yōu)勢(shì)不言自明。要點(diǎn)破的只是生物降解塑料在微塑料污染防范和降解性能檢測(cè)方面是否存在優(yōu)勢(shì)。
1)關(guān)于微塑料污染防治
在輿論更多介紹海洋微塑料污染的同時(shí),越來(lái)越多的研究證明,陸地系統(tǒng)中也普遍存在微塑料污染。全球有79%的塑料垃圾堆放在垃圾填埋場(chǎng),土壤可能是微塑料的一個(gè)巨大的匯。研究表明,陸地中存在的微塑料豐度可能是海洋的4-23倍。迄今,為數(shù)不多的幾例調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,土壤中存在相當(dāng)高含量的微塑料污染。微塑料濃度范圍在0.34-42960 items/kg 之間,有些文獻(xiàn)中以mg/kg為單位來(lái)統(tǒng)計(jì)微塑料的濃度,范圍在300-67500mg/kg,因?yàn)橛?jì)量單位的不統(tǒng)一,不同研究地區(qū)的微塑料濃度便無(wú)法進(jìn)行比較。土壤微塑料以纖維、微珠、碎片、薄膜等形狀為主,主要類型有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯等。調(diào)查統(tǒng)計(jì)的微塑料粒徑范圍為0.02-5 mm。
從農(nóng)田、溫室、家庭庭院到工業(yè)區(qū)、海灘、洪泛平原等各種類型的土壤中均有檢測(cè)到微塑料的存在。目前,對(duì)土壤微塑料污染現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查的國(guó)家有澳大利亞、瑞士、墨西哥、德國(guó)和中國(guó)。其中,中國(guó)對(duì)土壤微塑料存在和分布有關(guān)的野外調(diào)查工作開(kāi)展較多。我國(guó)是塑料垃圾的排放大國(guó),僅沿海地區(qū),估計(jì)每年排放的塑料垃圾高達(dá)132-353萬(wàn)噸,排放量在全球居首位。在我國(guó)的渤海、南海的海水和海灘等海洋環(huán)境,以及內(nèi)陸湖泊、河口、水庫(kù)等淡水環(huán)境中均有檢測(cè)到微塑料。近幾年在我國(guó)的土壤中也同樣發(fā)現(xiàn)有微塑料污染的現(xiàn)象。在毗鄰中國(guó)渤海和黃海的海灘土中,發(fā)現(xiàn)微塑料豐度在1.3-14712.5 items/kg,其污染主要受到當(dāng)?shù)厝藶榛顒?dòng)包括水產(chǎn)養(yǎng)殖、港口建設(shè)和旅游業(yè)的影響。在中國(guó)的黃土高原,Zhang等報(bào)道了不同土壤類型中微塑料的污染現(xiàn)狀。同時(shí),在上海郊區(qū)的菜地土壤、水稻田以及云南的菜地和河岸森林緩沖帶,也都發(fā)現(xiàn)微塑料的污染。
郭昌盛、侯嵩、樊境樸三位博士共同對(duì)比驗(yàn)證生物降解地膜與石化材料變革類降解地膜的微塑料的生態(tài)毒性??紤]到我國(guó)生物降解地膜的覆蓋周期主要在60 ~ 70d,進(jìn)入環(huán)境后可在較短時(shí)間內(nèi)降解為微塑料,對(duì)有機(jī)污染物如農(nóng)藥等具有很強(qiáng)的吸附能力,可能影響環(huán)境污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程;此外,隨地膜的老化降解,生產(chǎn)過(guò)程中添加的大量助劑如抗氧化劑、塑化劑等也會(huì)被逐漸釋放到環(huán)境中。石化材料變革類降解地膜和生物降解地膜主要材料和降解周期不同,但兩者都存在微塑料潛在污染問(wèn)題,對(duì)比評(píng)價(jià)兩者的安全性具有重要意義。
優(yōu)選赤子愛(ài)勝蚓(Eisenia fetida) ,具有對(duì)污染物敏感、易于實(shí)驗(yàn)室條件下養(yǎng)殖、繁殖率高、生命周期短等特點(diǎn),是最常用的土壤生態(tài)毒性評(píng)價(jià)品種,目前已建立標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試方法,如 ISO 11268-2-2011、ISO 11268-2-2011、OECD No.207、GB/T 21809-2008等。利用蚯蚓作為模式生物進(jìn)行生態(tài)毒理風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)涉及的主要研究?jī)?nèi)容包括:污染物對(duì)蚯蚓的存活、生長(zhǎng)、繁殖、行為等方面的影響,主要是通過(guò)蚯蚓的急性毒性試驗(yàn)、慢性毒性試驗(yàn)、繁殖試驗(yàn)以及回避試驗(yàn)來(lái)確定。
GB/T 25413 農(nóng)田地膜殘留量限值及測(cè)定中規(guī)定,農(nóng)田耕作層中地膜殘留量不得超過(guò)75kg/hm2。耕作層一般深度在20cm左右,因此該農(nóng)膜殘留限值可視為37.5g/m3。一般來(lái)說(shuō),含腐殖質(zhì)較多的土壤天然密度為1500kg/m3,因此,農(nóng)膜殘留量限值可換算為0.025g/kg,即每千克農(nóng)田耕作層土壤中,農(nóng)膜殘留量不得超過(guò)0.025g。
本次試驗(yàn)最低設(shè)置濃度為0.125g/kg,約是土壤中地膜殘留量限值的5倍;最高濃度為200g/kg,是該限值的8000倍,該濃度是一個(gè)無(wú)論是短期還是長(zhǎng)期使用農(nóng)膜都很難達(dá)到的極限值。因此,如在該試驗(yàn)梯度下仍未觀測(cè)到蚯蚓有明顯死亡,則可視為殘留地膜無(wú)急性土壤生物毒性。
測(cè)試結(jié)果表明兩種地膜對(duì)蚯蚓死亡率不存在明顯劑量效應(yīng),即使在超出農(nóng)業(yè)殘留地膜限值8000倍的條件下,蚯蚓的存活率并未受到影響。生物降解地膜,并未表現(xiàn)出明顯的生物友好性。
2)關(guān)于降解性能測(cè)試
目前測(cè)定塑料降解性能的標(biāo)準(zhǔn)均基于歐盟堆肥系列標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)設(shè)計(jì)降解材料90%轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水的降解過(guò)程。設(shè)計(jì)工業(yè)堆肥條件,六個(gè)月完成測(cè)試;設(shè)計(jì)土壤環(huán)境,2年滿足生物分解率達(dá)到60%或者相對(duì)生物分解率達(dá)到90%。這種模擬條件或者因自然環(huán)境不存在堆肥環(huán)境,或自然條件眾多因素難復(fù)制、驗(yàn)證,嚴(yán)重制約降解塑料市場(chǎng)監(jiān)管、健康發(fā)展。
更為實(shí)用可行的測(cè)試方法, 是李林林等融合中外測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的新探索,即利用測(cè)定生物碳含量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定樣品有機(jī)碳數(shù)量,再根據(jù)它在總有機(jī)碳的比例計(jì)算生物碳轉(zhuǎn)化率,作為量化評(píng)價(jià)指標(biāo)。引用前已述及的重均分子量、羰基指數(shù)等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo),作為定性評(píng)價(jià)指標(biāo)。二者結(jié)合則可快速完成降解水平科學(xué)判斷、量化評(píng)價(jià)。技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)一是模擬風(fēng)化條件的老化方法,二是生物碳轉(zhuǎn)化率測(cè)定。
(1)樣品老化
通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬樣品自然戶外暴露風(fēng)化條件,如空氣、陽(yáng)光和濕氣。通常稱為老化條件,以累計(jì)能量負(fù)荷區(qū)分不同老化條件。
樣品老化處理應(yīng)符合表1的規(guī)定,根據(jù)累計(jì)能量負(fù)荷需求任選其一:
表1老化處理選擇
表1中羰基指數(shù)測(cè)定,參考Almond, J.、Sugumaar、P.,Wenzel、M.,Hill、G.& Wallis、C.利用ATR-FTIR光譜法測(cè)定聚乙烯和聚丙烯的羰基指數(shù)。e-Polymers20, 369–381 (2020). DOI: 10.1515/epoly-2020-0041
(2)生物碳轉(zhuǎn)化率
選用相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),用定量的重鉻酸鉀—硫酸溶液,在加熱條件下,將降解塑料產(chǎn)物中的的生物活性碳氧化,多余的重鉻酸鉀溶液用硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,同時(shí)以二氧化硅作空白試驗(yàn)。根據(jù)氧化前后消耗的氧化劑消耗量,計(jì)算生物活性碳含量,用該含量與降解產(chǎn)物的總有機(jī)碳含量的比值作為降解產(chǎn)物中生物碳轉(zhuǎn)化率。在測(cè)試分子量和羰基指數(shù)同時(shí)完成本項(xiàng)測(cè)試,可在7-14天內(nèi)完成生態(tài)塑料生物碳轉(zhuǎn)化率70-90%的量化評(píng)價(jià)。
3)關(guān)于農(nóng)田樣品驗(yàn)證
檀文柄、王月等博士取農(nóng)田樣品進(jìn)行驗(yàn)證研究,為可降解可替代的生態(tài)導(dǎo)向提供環(huán)境影響后評(píng)價(jià)思路。
(1)田間塑料殘留物檢測(cè)
選取無(wú)地膜背景點(diǎn)、多年常規(guī)地膜點(diǎn)、使用可降解地膜不同年限點(diǎn)分別采集0-20 cm的耕作層土壤樣品,并對(duì)土樣進(jìn)行前處理,通過(guò)激光紅外成像系統(tǒng)(Agilent8700 LDIR)對(duì)塑料微顆粒進(jìn)行初步分析。
A、形狀:土壤塑料微顆粒形狀主要為纖維狀、小球狀、碎片狀和薄膜狀。
B、大?。?/span>土壤塑料微顆粒尺寸主要是<1 mm,占88%至98%,為泛指0.02-5mm粒徑范圍的微塑料概念,補(bǔ)充了分類調(diào)查數(shù)據(jù),
C、土壤塑料微顆粒的總豐度范圍是280,000–796,000個(gè)·kg–1。其中石化材料變革類降解地膜土壤微顆粒PE相對(duì)豐度小于5%優(yōu)于常規(guī)地膜,長(zhǎng)期覆膜PE相對(duì)豐度8.6%,均劣于石化材料變革類降解地膜。(覆膜3年土壤中PE占比2.4%,覆膜2年占比2.7%,覆膜1年占比5%)
以上數(shù)據(jù)均未用微塑料,因?yàn)槲⑺芰系囊话憬缍?mm就和本次1mm結(jié)論有別。表明不同塑料產(chǎn)品、不同影響環(huán)境、不同生態(tài)導(dǎo)向應(yīng)分類進(jìn)行,對(duì)其產(chǎn)生和危害也要從機(jī)理、毒理上說(shuō)通,防止盲從。就地膜的微塑料污染問(wèn)題,建議從微顆粒入手,逐步揭示微塑料污染的發(fā)生條件和防治對(duì)策,先獲調(diào)查權(quán),再有發(fā)言權(quán)。
(2)關(guān)于降解指標(biāo)量化評(píng)價(jià)
取使用期結(jié)束、結(jié)束后三個(gè)月、六個(gè)月、一年、兩年殘留物樣品直接進(jìn)行分子量、羰基指數(shù)、生物碳和生物碳轉(zhuǎn)化系數(shù)測(cè)定。同時(shí)取土壤樣品,測(cè)殘留物每公斤土壤殘留量,小于不同粒徑(1mm至5mm或特別規(guī)定)的塑料微顆粒豐度和屬性分析,則可以對(duì)各種塑料產(chǎn)品殘留物在自然環(huán)境中的降解能力給予更科學(xué)的評(píng)價(jià)。
四、結(jié)束語(yǔ)
可降解、可替代塑料產(chǎn)業(yè)鏈的未來(lái)在于落實(shí)生態(tài)導(dǎo)向、跨界融合;從創(chuàng)新中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始,融合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的硬核技術(shù);有針對(duì)性的選擇關(guān)鍵指標(biāo)提出新要求,改變與真實(shí)降解環(huán)境脫節(jié)的生物降解塑料(基于堆肥條件測(cè)試)標(biāo)準(zhǔn)的局限性;從綠色設(shè)計(jì)、材料準(zhǔn)入、質(zhì)量保證、降解性能、生態(tài)安全、健康安全、投入產(chǎn)出、綜合效益共八個(gè)方面規(guī)定控制指標(biāo);依靠科技成果標(biāo)準(zhǔn)化,標(biāo)準(zhǔn)化引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)化,開(kāi)拓中國(guó)生態(tài)塑料的新領(lǐng)域;用減污降碳的生態(tài)塑料實(shí)現(xiàn)再生循環(huán)類、石化材料創(chuàng)新類、無(wú)機(jī)材料替代類、生物基及生物降解類互為支撐、互為補(bǔ)充,千帆競(jìng)發(fā);讓人民享受生態(tài)塑料帶來(lái)的生態(tài)安全、健康安全,享受生態(tài)福祉。
本文涉及的部分新科技,系中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院李鳴曉等和院外專家李林林等有關(guān)生態(tài)導(dǎo)向研究的初步成果。應(yīng)該代表廣大公眾感謝生態(tài)環(huán)境權(quán)威研究機(jī)構(gòu)體現(xiàn)科學(xué)研究的人民性,也開(kāi)始關(guān)注涉及民生的塑料替代問(wèn)題,從一直被忽視的生態(tài)導(dǎo)向和生態(tài)安全關(guān)鍵點(diǎn)及時(shí)介入,未來(lái)可期。