d6002-96 原文

1、<p>　　評(píng)價(jià)可環(huán)境降解塑料堆肥能力的標(biāo)準(zhǔn)指南</p><p>　　(D6002-96)</p><p><b>　　1 范圍：</b></p><p>　　1.1該指南包括所提出的依據(jù)、步驟和建立一種通常評(píng)估可環(huán)境降解塑料堆肥能力的方法。</p><p>　　1.2 該標(biāo)準(zhǔn)沒有涉及到操作中的安全問題，如果遇

2、到安全問題，應(yīng)與實(shí)際情況相聯(lián)系。本標(biāo)準(zhǔn)使用者的責(zé)任是建立適當(dāng)?shù)摹o毒的試驗(yàn)。并在應(yīng)用此標(biāo)準(zhǔn)前，明確規(guī)章的局限性。</p><p>　　2 參考文獻(xiàn)（略）。</p><p><b>　　3 術(shù)語：</b></p><p><b>　　3.1定義:</b></p><p>　　3.1.1生物降解塑料&l

3、t;/p><p><b>　　3.1.2可堆肥的</b></p><p><b>　　3.1.3堆肥</b></p><p>　　3.1.4可降解塑料</p><p>　　3.1.5中溫期：在20～45℃之間的堆肥期。</p><p><b>　　3.1.6塑料<

4、/b></p><p><b>　　3.1.7聚合物</b></p><p>　　3.1.8高溫期：在45～75℃之間的堆肥期。</p><p><b>　　4 指南簡介：</b></p><p>　　4.1本指南用階段標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估方法來評(píng)估環(huán)境降解塑料產(chǎn)品的堆肥能力（處理材料包括聚合物材料、過程

5、添加劑，和其它操作中需要的添加劑）。</p><p>　　4.1.1本指南包括模擬中溫和高溫條件的方法，這些條件代表了堆肥過程和堆肥終止。</p><p>　　4.1.2這些步驟的過程對(duì)從快速篩分聚合物材料到其它有機(jī)物成分相關(guān)的更長期、更復(fù)雜/昂貴費(fèi)用的評(píng)估。本指南將使人們對(duì)最感興趣和最有潛力的原料有正確的認(rèn)識(shí)水平。</p><p>　　4.1.3指南中的每一步包括

6、目的和總結(jié)，它包括測(cè)試方法、原理、測(cè)試周期、結(jié)果的意義和建議。</p><p><b>　　5 意義和應(yīng)用：</b></p><p>　　6 步驟1：快速篩分實(shí)驗(yàn)</p><p>　　6.1在該步驟中，快速篩分實(shí)驗(yàn)是在中溫條件下進(jìn)行，得到文獻(xiàn)上沒有的信息。其目的如下所述：</p><p>　　6.1.1確定塑料產(chǎn)品中聚合

7、物材料和其它有機(jī)化合物是否能進(jìn)行生物降解。以CO2的生成作為生物降解的理論依據(jù)。</p><p>　　6.1.2對(duì)降解機(jī)理的理解</p><p>　　6.2下列實(shí)驗(yàn)方法可用于聚合物材料、聚合物單體和其它有機(jī)物組分的初篩分試驗(yàn)。</p><p>　　6.2.1測(cè)試方法D5209（Sturm實(shí)驗(yàn)）——該水溶液測(cè)試方法使用一種新鮮、有活性的污泥樣品，它已經(jīng)進(jìn)行了通風(fēng)、均一

8、化和沉淀。上層清夜作為培菌液。它主要含有混合菌群，在中溫條件下，可以進(jìn)行快速的生物降解。測(cè)試材料進(jìn)行新陳代謝，產(chǎn)生的CO2可用堿液來吸收，并用滴定法來定量。實(shí)驗(yàn)周期通常為30天，但是如果該介質(zhì)為復(fù)接種的，時(shí)間可能要延長。一個(gè)正值結(jié)果（60％的理論CO2回收量）通常說明在堆肥環(huán)境中材料也可以生物降解。一個(gè)負(fù)值結(jié)果通常用實(shí)驗(yàn)室高溫堆肥測(cè)試法加以確定，例如D5338實(shí)驗(yàn)方法。非微生物降解作用可在無菌和抑菌控制條件下進(jìn)行定量，并且測(cè)定其分子量或

9、質(zhì)量的變化。</p><p>　　6.2.2固含量實(shí)驗(yàn)（D5988實(shí)驗(yàn)方法）——這個(gè)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)使用特定的砂土/土壤/熟化堆肥，來保證喜中溫和高溫的細(xì)菌及霉菌的混合體。生物降解可用Sterm實(shí)驗(yàn)來測(cè)定，即材料中碳轉(zhuǎn)化為CO2氣體的數(shù)量?？焖偕锝到獠牧峡稍?0天至60天內(nèi)篩分出來。一負(fù)值結(jié)果可以在高溫堆肥條件下加以驗(yàn)證（D5338測(cè)試方法）。</p><p>　　6.3用以下實(shí)驗(yàn)方法可以得到材

10、料內(nèi)在的生物降解能力和降解能力的其它信息。</p><p>　　6.3.1測(cè)試方法D5247（特殊微生物測(cè)試）——該水溶液測(cè)試方法是使用培養(yǎng)的純微生物菌種來評(píng)估材料在中溫條件下的生物降解能力，測(cè)試材料的失重和分子量的變化。試驗(yàn)周期為7～14天?？梢杂眠@種實(shí)驗(yàn)方法評(píng)估堆肥或土壤環(huán)境中固有的微生物。</p><p>　　6.3.2 G22標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則（抗菌實(shí)驗(yàn)）——本方法是把固體材料放在接種的培養(yǎng)

11、基上，并且加快微生物生長范圍。測(cè)試周期大約為14天。若結(jié)果為正值，表明測(cè)試材料是可生物降解的。</p><p>　　6.3.3透明區(qū)域分析——把不透明測(cè)試材料放入固體培養(yǎng)基內(nèi)。給定的微生物形成菌苔。材料的降解性能是由固體培養(yǎng)基中透明區(qū)域來確定的。測(cè)試周期為3～14天。若為正值，表明材料是可生物降解的。在堆肥或土壤填埋中固有的微生物也可用這種方法評(píng)估?？梢栽诮橘|(zhì)加入2，3，5，—三苯基—四唑氯（TTC）作為指示劑，

12、評(píng)估透明區(qū)域有機(jī)材料的降解能力。如果微生物菌落能把材料氧化，它們的電子轉(zhuǎn)移路徑將會(huì)使TTC還原?？捎盟纳罴t色測(cè)定還原的TTC，但是被氧化的TTC呈無色。</p><p>　　6.3.4密閉容器方法（測(cè)試方法E1720）——在準(zhǔn)備好的含有接種污水的小密閉容器中，評(píng)估好氧有機(jī)材料的生物降解能力。用上部空間分析法來監(jiān)測(cè)CO2氣體。該測(cè)試方法與D5209（Sturm）測(cè)試方法類似。正值結(jié)果（60+％）通常表明，材料在堆

13、肥環(huán)境中也有生物降解性。</p><p>　　6.4如果一種材料可以被微生物侵蝕，或被利用為生長物質(zhì)，我們可以得到對(duì)更基本的降解過程的理解。這典型地包括把材料作為碳源進(jìn)行純微生物的培養(yǎng)。利用這種純培養(yǎng)液來進(jìn)行細(xì)胞酶體系的分離和表征，歸因于材料的可降解性。</p><p>　　6.5可以用水芹種子實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)材料對(duì)植物發(fā)芽潛在的影響。對(duì)于分篩過程中塑料的添加劑量應(yīng)≤1％而言，這個(gè)步驟可能非常有價(jià)

14、值?？稍趯?shí)驗(yàn)開始和最后，來評(píng)估上述（6.2.2）的土壤含量實(shí)驗(yàn)中所使用的土壤，來建立微生物降解產(chǎn)物的潛在影響。在水芹實(shí)驗(yàn)中，分離的土壤或堆肥含有水和濾過的上層清液，可用于發(fā)芽實(shí)驗(yàn)。制備好各種上層清液的稀釋液，把等分試樣放于襯有濾紙的表面皿中。水芹種子放置于濕紙上，保持室溫、黑暗條件下4天，進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。4天以后，測(cè)定種子的發(fā)芽率，并且比較水分控制量。含有測(cè)試材料的土壤與空白土壤的差別不應(yīng)超過5％。</p><p>

15、;　　7 步驟2：實(shí)驗(yàn)室規(guī)模堆肥評(píng)估</p><p>　　7.1本階段目的如下：</p><p>　　7.1.1在實(shí)驗(yàn)室高溫堆肥條件下，確定聚合物材料或塑料產(chǎn)品的降解速率（化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，機(jī)械強(qiáng)度的降低、碎片或失重）。</p><p>　　7.1.2確定實(shí)驗(yàn)室規(guī)模高溫堆肥條件下，塑料產(chǎn)品和有機(jī)化合物的生物降解能力。</p><p>　　7.1

16、.3確定有機(jī)物殘?jiān)趯?shí)驗(yàn)室規(guī)模模擬堆肥土壤條件下，是否可繼續(xù)生物降解。</p><p>　　7.1.4用實(shí)驗(yàn)室規(guī)模堆肥實(shí)驗(yàn)，獲取更多證據(jù)，說明塑料產(chǎn)品或其組分的環(huán)境安全性。</p><p>　　7.1.5在進(jìn)行第三步驟田地堆肥實(shí)驗(yàn)前，確定實(shí)驗(yàn)室規(guī)模堆肥條件下，塑料制品或碎片的降解速率。</p><p>　　7.2下列測(cè)試方法，用以確定在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模堆肥條件下，聚合物材

17、料或塑料產(chǎn)品的降解速率。</p><p>　　7.2.1在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模高溫堆肥條件下，實(shí)驗(yàn)材料的降解速率可用D5338（不用收集CO2氣體）測(cè)試方法確定。從城市固體廢棄物中提取穩(wěn)定的肥料，作為接種物，將測(cè)試物置于其中。</p><p>　　7.2.1.1有氧堆肥是在溫度、通氣量、濕度條件嚴(yán)密監(jiān)控的環(huán)境條件下進(jìn)行的。材料的降解速率可以用D5338測(cè)試方法，溫度恒定在58℃，這個(gè)條件已北歐洲標(biāo)準(zhǔn)

18、組織（CEN）采用。測(cè)試周期為45天，但是在模擬堆肥土壤條件下，它的周期可能要延長。在不同時(shí)間間隔內(nèi)，材料可以從堆肥中取出清潔和干燥。</p><p>　　7.2.1.2可用分子量的變化（D3593測(cè)試方法）來定量材料化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化。也金可采用更先進(jìn)的技術(shù)如：傅立葉光譜（FTIR）和核磁共振法，進(jìn)行測(cè)定。</p><p>　　7.2.1.3可用測(cè)定薄膜的D882或片材的D638 測(cè)試方法，

19、測(cè)定由于材料的降解造成的完整材料的失重。材料的降解是因其失重而引起的。表面的破損情況可用如電境（SEM）設(shè)備加以確定。</p><p>　　7.2.1.4可以根據(jù)D5509和D5512方法，在實(shí)驗(yàn)室外堆肥加熱和自加熱控制條件下，建立模擬MSW基質(zhì)，測(cè)定材料的降解速率。</p><p>　　7.2.1.5篩分分析包括在上述為獲得附加碎片信息的測(cè)試中，用有3/8－英寸（9.51mm）孔徑的美國

20、標(biāo)準(zhǔn)篩10篩分含有碎片的堆肥。這是模擬最終篩分步驟，制得高質(zhì)量的堆肥。應(yīng)當(dāng)考慮到國家、省市和地方的法規(guī)要求。</p><p>　　7.3下面的測(cè)試方法建議確定塑料產(chǎn)品，產(chǎn)品中的聚合物和其它有機(jī)組分在堆肥環(huán)境中的生物降解速率。</p><p>　　7.3.1D5338測(cè)試方法用于測(cè)定在堆肥環(huán)境條件下，一種塑料產(chǎn)品中有機(jī)組分的生物降解能力。材料的生物降解能力是材料中轉(zhuǎn)化為CO2氣體的碳量于與堆

21、肥中有機(jī)物材料的碳總量之比。如果在第一步（6.2）得到正值，產(chǎn)品中的有機(jī)組分（≤1％）通常不需要再測(cè)試。該實(shí)驗(yàn)可單獨(dú)或同時(shí)進(jìn)行。生物降解速率或終點(diǎn)應(yīng)達(dá)到國家、省市或地方的規(guī)章要求，或者材料中7.3.2描述的要求。</p><p>　　7.3.1.1如果測(cè)試結(jié)果為負(fù)值，核實(shí)實(shí)驗(yàn)控制條件，或用田地使用水平的低計(jì)量重作實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　7.3.2產(chǎn)品和組分可在同樣的條件下進(jìn)行比較，天然

22、材料在堆肥環(huán)境下是可降解的（如：纖維或淀粉）。其它材料，如：橡樹、楓木、谷物的葉子以及牛皮紙，認(rèn)為在堆肥環(huán)境中是可降解的。通常用于包裝庭院碎物的未改性PE薄膜，一般作為負(fù)參照物。</p><p>　　7.3.3材料中的碳不可能都變?yōu)镃O2，因?yàn)椴牧现械奶伎梢赃M(jìn)入微生物體內(nèi)或變成穩(wěn)定的腐爛物質(zhì)。材料中的碳可以轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2中的碳，殘余的碳，水溶性碳，和微生物體內(nèi)的碳，來維持整個(gè)能量守恒。可用放射性示蹤材料在田地實(shí)驗(yàn)水

23、平的高CO2背景堆肥中進(jìn)行測(cè)試。然而，這些權(quán)威性研究的價(jià)格比較昂貴。</p><p>　　7.3.4一種材料對(duì)堆肥中微生物的影響可用Schwab所述方法評(píng)估。</p><p>　　7.4在堆肥條件土壤中，塑料產(chǎn)品有機(jī)組分的降解速率可用下面測(cè)試方法建立：</p><p>　　7.4.1如果在7.3中指出的非完全生物降解，可用6.2.2中的埋土實(shí)驗(yàn)方法確定產(chǎn)品和組分殘余

24、物在土壤中的生物降解能力。測(cè)試周期最小為6個(gè)月，或到達(dá)調(diào)整的具體要求，或速率的計(jì)算結(jié)果達(dá)到一穩(wěn)定值。</p><p>　　7.4.2 7.3.2中的材料可在土壤中另行測(cè)定，以得到其它相關(guān)的數(shù)據(jù)。</p><p>　　7.4.3堆肥的制備可根據(jù)先前的土壤研究D5951方法制備。</p><p>　　7.5塑料產(chǎn)品對(duì)制得的肥料不會(huì)產(chǎn)生任何負(fù)面生態(tài)影響。不過下面的水上和水

25、下生態(tài)實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)獲得依據(jù)來證明：產(chǎn)品對(duì)植物和動(dòng)物生命有影響。國家、省市和地方法規(guī)必須考慮這個(gè)問題。</p><p>　　7.5.1 7.3的堆肥可根據(jù)D5152或D5951實(shí)驗(yàn)方法在生態(tài)測(cè)試前準(zhǔn)備。</p><p>　　7.5.2建議生態(tài)實(shí)驗(yàn)至少在實(shí)驗(yàn)室和田地規(guī)模實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行。</p><p>　　7.5.2.1水生生態(tài)實(shí)驗(yàn)根據(jù)E1440指南。測(cè)試周期為1天。<

26、/p><p>　　7.5.2.2前述的植物發(fā)芽用6.5中的水芹種子測(cè)試。測(cè)試周期為4天。</p><p>　　7.5.2.3植物生長測(cè)試用OECD的208指南。評(píng)估植物的生長基及生存能力，一般測(cè)試三種植物類型。測(cè)試周期為1個(gè)月。比較含有測(cè)試材料的堆肥結(jié)果與不含有材料的單一堆肥結(jié)果。</p><p>　　7.5.2.4蚯蚓測(cè)試是根據(jù)OECD的207指南。監(jiān)測(cè)蚯蚓的重量變化

27、及生長情況。</p><p>　　7.6.1ASTM標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)規(guī)模測(cè)試法還沒有開展。工業(yè)和商業(yè)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室已建立了簡單到復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)規(guī)模體系。</p><p>　　7.6.2一些加熱實(shí)驗(yàn)規(guī)模系統(tǒng)可能要求模擬實(shí)地過程高溫條件。</p><p>　　7.6.3產(chǎn)品的降解性、安全性和微生物變化可用7.2，7.3.4，7.5中的方法進(jìn)行測(cè)定。</p><p&

28、gt;　　7.7在附加的生態(tài)實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)品對(duì)堆肥質(zhì)量沒有負(fù)面影響是以標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)和物理測(cè)試為依據(jù)的。國家、省市和地方法規(guī)必須加以考慮。</p><p>　　7.7.1含有降解塑料的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模堆肥質(zhì)量應(yīng)與無塑料堆肥進(jìn)行化學(xué)分析。建議：分析包括EPA503重金屬、PH值、堆肥濕度、溫度、多孔性和傳導(dǎo)性。</p><p>　　8 步驟3：田地/全范圍評(píng)估</p><p>　　8

29、.1在本步驟中，田地里的產(chǎn)品堆肥能力是以田地堆肥和庭院堆肥環(huán)境為基礎(chǔ)而建立的。庭院堆肥研究包括FTC市場指南。</p><p>　　8.2在全范圍體系中產(chǎn)品的田地評(píng)估包括一技術(shù)范圍。技術(shù)范圍是從難管理的垃圾（城市庭院垃圾）轉(zhuǎn)變到可溫度控制的通風(fēng)、穩(wěn)定的垃圾，又到可溫度控制的通道/劇烈的底板體系。參考（9）中描述了美國的設(shè)備技術(shù)。</p><p>　　8.2.1理想地，把產(chǎn)品放入于達(dá)到理想曝

30、曬水平的堆肥原料中，并且產(chǎn)品在整個(gè)曝曬過程中用旋轉(zhuǎn)設(shè)備保證可比性，保證產(chǎn)品不會(huì)在早期過程就被篩分掉。</p><p>　　8.2.2田地實(shí)驗(yàn)體系中，沒有磨碎的堆肥原料，測(cè)定生物降解速率的實(shí)用技術(shù)是將含有產(chǎn)品的玻璃纖維袋放入原料中。該袋子可定期取出以測(cè)定破碎率和7.2中所述的大量產(chǎn)品的降解性。</p><p>　　8.2.2.1包括使用袋子的田地實(shí)驗(yàn)過程已被ASTM采納。該過程符合ASTM標(biāo)

31、準(zhǔn)。</p><p>　　8.2.3有限的植物生長研究可用于含有降解產(chǎn)品的堆肥中。這些研究趨勢(shì)進(jìn)一步驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的結(jié)果。</p><p>　　8.3根據(jù)FTC市場導(dǎo)則（8），如果在家里或庭院環(huán)境中產(chǎn)品沒有堆肥能力，應(yīng)該發(fā)表一份無能力堆肥的聲明。</p><p>　　8.3.1如果需要進(jìn)行庭院環(huán)境中降解產(chǎn)品的堆肥降解性實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該縮短相應(yīng)的高溫堆肥期，使堆肥過程變慢

32、。因?yàn)橄鄳?yīng)的小堆或小尺寸箱的熱損失使明顯的影響因素。7.6和7.7中所述的方法將提供充分的證據(jù)。</p><p>　　8.3.2典型的家庭堆肥做法在單獨(dú)的土堆和箱子內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)品的堆肥。</p><p><b>　　9 報(bào)告</b></p><p>　　9.1報(bào)告將從以上三個(gè)步驟的結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。報(bào)告包括對(duì)堆肥能力（碎片、生物降解性和安全性）的結(jié)論，