當(dāng)前，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、美國材料測試協(xié)會（ASTM）、美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）等組織均發(fā)布了對人造材料、塑料和合成材料以及/或生物降解的塑料分析方法。

NOAA制定了針對微塑料（0.3~5 mm）的分析方法。該方法要求采用Fe（II）催化劑進(jìn)行過氧化以消化有機(jī)物。該方法常用于PS、PVC、PP、PE等塑料的鑒定。這種方法不適用于已在海洋環(huán)境中發(fā)現(xiàn)的許多其他類型的塑料和人造纖維。

ASTM制定了D6691-17《用規(guī)定的微生物菌群或天然海水培養(yǎng)液測定海洋環(huán)境下塑料有氧生物降解性的試驗(yàn)方法》用于測試人造材料、塑料和合成材料。該方法采用均勻的接種物或添加了無機(jī)營養(yǎng)素的天然海水樣品，用于評估在30±2 ℃條件下的生物降解性。最小海水溶液（Minimum Marine Solution）中的氨濃度最-低約為635 mg/L，硝酸鹽濃度最-低約為307 mg/L。海洋中溶解的無機(jī)氮約為5.8 μmol/L或相當(dāng)于0.1 mg/銨。最小海水溶液中氨的濃度大約是海洋中的6000倍。在ASTM法中，最小海水溶液中的硝酸鹽的濃度大約是在海洋中發(fā)現(xiàn)的含量的110倍。印度洋表面附近的硝酸鹽水平幾乎為零。

ASTM的測試是基于海洋中的有氧條件。一般塑料材料停留在海洋表面的時間是有限的。由PE或PP制成的塑料繩索和漁網(wǎng)可能會留在海洋表面附近。其他漂浮的塑料會由于生物膜生長而下沉。

ISO制定了14851：2019，塑料材料在水介質(zhì)中的最終好氧生物降解性的測定，使用密閉式呼吸計(jì)測量生物降解所需的氧氣量。但是，該方法不包括海洋條件，因?yàn)槠渌褂玫慕臃N物活性污泥是用于淡水環(huán)境的。

ISO方法更傾向于采用粉末形式的測試材料，但也可采用薄膜、碎片、碎片或有形狀的制品。粉末的大表面積可以讓更多的微生物降解材料，所以如果測試所用的樣品不是塑料制品在環(huán)境中的本來形態(tài)，則生物降解率結(jié)果就會被高估。該標(biāo)準(zhǔn)還建議，應(yīng)使用不含添加劑，如增塑劑的塑料。另外，與排放到河流、湖泊和溪流中的物質(zhì)相比，粉末狀樣品也會導(dǎo)致生物降解率結(jié)果被高估。在接種物中所使用的活性污泥上清液并不存在于自然環(huán)境中，這會導(dǎo)致降解時間的偏差。在標(biāo)準(zhǔn)測試介質(zhì)中的磷濃度為113 mg/L。這比實(shí)際在淡水中發(fā)現(xiàn)的數(shù)量級要高。為了將研究結(jié)果擴(kuò)展到自然環(huán)境中的生物降解，磷的濃度需要維持在自然環(huán)境中的濃度。較低的溫度可以顯著延長生物降解的時間，并造成在自然環(huán)境的淡水中可生物降解的錯誤印象。淡水中有限的營養(yǎng)物質(zhì)是磷，而海洋環(huán)境中有限的營養(yǎng)物質(zhì)是氮。

ASTM和ISO標(biāo)準(zhǔn)中的呼吸計(jì)法被用于測量海洋環(huán)境中的生物降解，但可能會受塑料和用于塑料中的其他化學(xué)物質(zhì)的生物膜呼吸作用影響。在有氧條件下，塑料樣品生物降解為二氧化碳的最-低轉(zhuǎn)化率要求為60-70%，而降解周期，則ASTM D6691-17要求最長3個月，ASTM D7473-12要求最長6個月，ISO 18830、ISO 19679、ASTM D7991-15 要求最長為24個月。

塑料的吸收能力會導(dǎo)致材料所釋放的二氧化碳被樣品吸附。生物降解的確認(rèn)可以通過以下方法來完成：

考慮外觀、重量、力學(xué)性能的改變導(dǎo)致的差異。

考慮聚合物分子結(jié)構(gòu)的綜合變化，如用分光光度計(jì)對表面水解的測量。

考慮使用光學(xué)、原子力和掃描電子顯微鏡對生物膜的形成和/或微生物的影響進(jìn)行研究。

氮含量限制了海洋中有機(jī)物質(zhì)的生物降解，并不會達(dá)到在已發(fā)表的方法中所報告的生物降解水平。由于微生物所需的氮含量有限，使用ASTM方法估計(jì)的生物降解率可能比海洋中可能發(fā)生降解情況高出6000倍。由試驗(yàn)測得的生物降解周期也可能導(dǎo)致我們高估了材料的實(shí)際生物降解周期。因此，物質(zhì)在海洋環(huán)境中的生物降解率可能被高估。

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參考文獻(xiàn)：Marine biodegradability review of plastics. Water Cycle 2 (2021) 38–43.