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可降解塑料特點(diǎn)范文1
【關(guān)鍵詞】環(huán)保購(gòu)物袋；可降解；油墨；石頭紙
0.前言
隨著人們生活水平的不斷提高，人們的環(huán)保觀念也不斷提升。大家對(duì)過(guò)度包裝浪費(fèi)資源，包裝物棄置污染環(huán)境等情況不斷發(fā)出聲討。國(guó)家也出臺(tái)了“限塑”令，通過(guò)有償使用減小購(gòu)物袋的用量。但作為日常生活必不可少的用品，大部份購(gòu)物袋在使用完后仍然會(huì)被丟棄成為生活垃圾。絕大部分最終作為塑料垃圾進(jìn)入環(huán)境，而塑料大多化學(xué)性能穩(wěn)定，在自然環(huán)境中分解需要100～300年。如果用焚燒方法處理，焚燒設(shè)施不僅需投入大量資金，焚燒時(shí)還會(huì)有二惡英等多種有毒物質(zhì)產(chǎn)生，造成二次污染。而對(duì)于回收利用，收集或即使強(qiáng)制收集進(jìn)行回收利用，它的經(jīng)濟(jì)效益也不太好。所以要從根本上解決廢塑料的環(huán)境污染問(wèn)題，就應(yīng)該用能降解或易降解的購(gòu)物袋代替普通塑料購(gòu)物袋。現(xiàn)在筆者根據(jù)多年的印刷和油墨生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)如何為制造可降解環(huán)保購(gòu)物袋的幾點(diǎn)應(yīng)用體會(huì)，愿與大家共同探討。
1.制造可降解環(huán)保購(gòu)物袋材料
制造新型可解環(huán)保購(gòu)物袋，最重要的是要選用合適的材料。首先就是選用無(wú)污染的可降解材料替代普通塑料薄膜，還有就是選用合適的環(huán)保型印刷油墨。這樣才有可能制造出符合環(huán)保要求的購(gòu)物袋。
1.1環(huán)保基材的選擇
目前可用的可降解材料有以下幾種：
1.1.1光降解塑料
光降解塑料一般是指在光（紫外光）的照射下，引起光化學(xué)反應(yīng)而使大分子鏈斷裂和分解的塑料。光降解塑料可分為添加型和合成型兩類。添加型是在高分子材料中添加光敏劑，由光敏劑吸收光能后產(chǎn)生自由基，促使高分子材料發(fā)生氧化作用后進(jìn)而引發(fā)聚合物分子鏈斷裂使其降解。降解式將光敏基團(tuán)（如羧基、雙鍵等）導(dǎo)入高分子結(jié)構(gòu)內(nèi)賦予材料光降解的特性。常用的光敏劑有過(guò)渡金屬絡(luò)合物、硬脂酸鹽、N，N-二丁基二硫代氨基甲酸鐵等，用量約1%～3%（質(zhì)量）。合成型光降解塑料是通過(guò)共聚反應(yīng)在塑料的高分子主鏈上引入羰基等感光基團(tuán)而賦予其光降解特性的，并可以通過(guò)調(diào)節(jié)光敏基團(tuán)的含量來(lái)控制光降解活性。現(xiàn)在已知以一氧化碳或乙烯酮類為光敏單體與烯烴類單體共聚，可合成含羰基結(jié)構(gòu)的聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），聚氯乙烯（PVC）等光降解聚合物。光降解塑料只能在光照下降解，受氣候環(huán)境、地理因素制約很大，如果埋地部分不能降解，而且價(jià)格較高，因此光降解塑料很難廣泛推廣使用。
1.1.2生物降解塑料
生物降解能很好的解決埋地部分不能降解的問(wèn)題。目前研究開發(fā)的生物降解材料有天然高分子材料、微生物合成高分子材料、 人工合成高分子材料以及共混性高分子（添加型）材料。天然高分子型是利用淀粉、纖維紊、甲殼質(zhì)、蛋白質(zhì)等天然高分子材料制備的生物降解材料。其特點(diǎn)是貯存運(yùn)輸方便，只要保持干燥，不需避光，應(yīng)用范圍廣，不但可以用于農(nóng)用地膜、包裝袋，而且廣泛用于醫(yī)藥領(lǐng)域。生物合成的完全生物降解塑料是微生物把某些有機(jī)物作為食物源，通過(guò)生命活動(dòng)合成的高分子化合物。通過(guò)微生物合成而得到的生物降解塑料以聚羥基脂肪酸酯（PHA）類為多，其中最常見(jiàn)的有聚3-羥基丁酸酯（PHB）、聚羥基戊酸酯（PHV）及PHB和PHV的共聚物（PHBV）。化學(xué)合成法合成的生物降解塑料大多是在分子結(jié)構(gòu)中引入能被微生物降解的含酯基結(jié)構(gòu)的脂肪族聚酯，目前具有代表性的產(chǎn)品有聚己內(nèi)酯（PCL），聚琥珀酸丁二醇酯（PBS），聚乳酸（PLA），以及最近國(guó)內(nèi)研究最熱的二氧化碳基生物降解塑料等。另外按降解方法分生物降解可以分為：（1）生物物理降解法：當(dāng)微生物攻擊侵蝕高聚物材料后由于生物細(xì)胞的增長(zhǎng)使聚合物組分水解、電離或質(zhì)子化而分裂成低聚物碎片，聚合物分子結(jié)構(gòu)不變，這是聚合物生物物理作用而發(fā)生的降解過(guò)程。（2）生物化學(xué)降解法：由于微生物或酶的直接作用，使聚合物分解或氧化降解成小分子，直至最終分解成為二氧化碳和水，這種降解方式屬于生物化學(xué)降解方式。同樣生物降解塑料也存在價(jià)格較高
1.1.3光-生物雙降解塑料
光-生物雙降解塑料具有光、生物的雙重降解性。是當(dāng)前世界降解塑料的主要開發(fā)方向之一。試驗(yàn)表明光-生物雙降解塑料可在一個(gè)特定時(shí)間內(nèi)（通常為9個(gè)月～5年）在環(huán)境中能完全分解。但由于合成型光降解塑料成本較高，研究較少。目前研究較多的是摻混型光一生物雙降解塑料。
1.1.4石頭紙
石頭紙是一種由碳酸鈣研磨粉與高分子聚合物、膠合劑為原材料的新型材料，廣義上說(shuō)石頭紙也是光-生物雙降解類材料。石頭紙具有既可替代傳統(tǒng)的植物纖維紙張、專業(yè)性紙張，又能替代傳統(tǒng)的大部分塑料薄膜，且具有成本低、可控性降解的特點(diǎn)，能夠?yàn)槭褂谜吖?jié)省大量的成本，且不會(huì)產(chǎn)生污染。從替代塑料包裝物角度看，它能為國(guó)家節(jié)省大量的石油資源，產(chǎn)品使用后能夠降解，不會(huì)造成二次白色污染。另外石頭紙與上面進(jìn)過(guò)的幾種可降解塑料相比，還具有不可燃性，可書寫和辦公室打印，適用于大多數(shù)印刷方式，包括膠印（柯式印刷、平版印刷）、凹版印刷、凸版印刷、絲網(wǎng)印刷、輪轉(zhuǎn)印刷等。最重要目前已經(jīng)能大量工業(yè)化生產(chǎn)，這是用于生產(chǎn)非塑料型環(huán)保購(gòu)物袋的理想新材料。當(dāng)然石頭紙也有一些不足的地方：就是石頭紙因含有大量的碳酸鈣而不透明性，硬度也偏大而導(dǎo)致抗屈拆性差等。
表1 幾種可降解基材性能對(duì)比表
1.2印刷油墨的選擇
印刷油墨是制造購(gòu)物袋必不可少的組成部分。須然印刷油墨占購(gòu)物袋的成本很小，只占3%～5%左右。但對(duì)于一個(gè)購(gòu)物袋是否符合環(huán)保要求就尤為重要了。選擇印刷油墨要注意以下幾點(diǎn)：
1.2.1油墨的可降解性
油墨的連結(jié)料多為高分子聚合物，本質(zhì)上也是一種塑料。因此現(xiàn)用大部分印刷油墨降解性能較差，如果將這些油墨和塑料一起填埋處理，讓其自然降解，一般需要50年以上才能在環(huán)境中能完全分解。因此為配套降解基材，必需選用以可快速降解的連結(jié)料所生產(chǎn)的油墨。現(xiàn)在市面上能找到的可降解油墨有以大豆油油墨、聚乙烯醇油墨、聚酮油墨，這幾類油墨通常只需5～10年即可完全降解。
1.2.2油墨中的重金屬含量
眾所周知人體如果攝入過(guò)量的重金屬，可造成嚴(yán)重的生理?yè)p害，引發(fā)多種疾病。重金屬進(jìn)入人的機(jī)體后，會(huì)在人體內(nèi)部積聚下來(lái)，并可能轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的金屬化合物。以鎘為例，鎘元素進(jìn)入人體后，在體內(nèi)形成鎘硫蛋白，通過(guò)血液到達(dá)全身，并有選擇性地蓄 積于腎、肝中。情況嚴(yán)重時(shí)，使骨骼的生長(zhǎng)代謝受阻礙，從而造成骨骼疏松、萎縮、變形等。慢性鎘中毒主要影響腎臟，最典型的例子是日本著名的公害病——痛痛病。慢性鎘中毒還可引起貧血。油墨中的重金屬通常來(lái)自于顏料，特別是一些重金屬化合物顏料，如鎘紅、鉻紅、鉻黃及銀朱等。另外可溶性重金屬鹽毒性大易于進(jìn)入人體，因此我國(guó)、歐盟、美國(guó)都制定了油墨（涂料）涂層中可溶性重金限制：（見(jiàn)下表）
1.2.3油墨中其它有毒有害物質(zhì)
油墨中可能存在有毒有害物質(zhì)有：（1）連結(jié)料生產(chǎn)合成時(shí)殘留的單體，如劇毒物游離甲苯二異氰酸酯；（2）顏料生產(chǎn)合成時(shí)殘留的強(qiáng)致癌物多氯聯(lián)苯（PCB）、芳胺（MAK-Ⅲ）；（3）溶劑殘留導(dǎo)致苯、甲苯、二甲苯、甲醛超量。許多國(guó)家嚴(yán)格控制油墨干膜中的有毒有害物質(zhì)含量。以甲醛為例：日本要求甲醛含量
2.結(jié)語(yǔ)
隨著近年不斷有新材料的發(fā)明，并逐步進(jìn)入實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化。帶動(dòng)更多環(huán)境友好的產(chǎn)品將進(jìn)入我們的生活。我們相信，在不久的將來(lái)，真正可降解型環(huán)保購(gòu)物袋會(huì)進(jìn)入我們的生活，使“白色污染”會(huì)逐漸從環(huán)境中消失。我更期待這些環(huán)保新技術(shù)、新發(fā)明將為人類與自然的真正和諧作出巨大的貢獻(xiàn)。
【參考文獻(xiàn)】
[1]劉彥平，楊志遠(yuǎn)，楊建業(yè).我國(guó)生物全降解塑料的研究進(jìn)展.[期刊論文]-塑料工業(yè)，2006，（z1）.
[2]王廣文.生物塑料和降解塑料的研究進(jìn)展.[期刊論文]-塑料科技，2011，5.
可降解塑料特點(diǎn)范文2
[關(guān)鍵詞]綠色；包裝材料；可降解塑料包裝材料；可食性包裝材料；紙質(zhì)包裝材料
中圖分類號(hào)：TB484 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）30-0071-01
隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，綠色、低碳、環(huán)保、節(jié)能、安全等要素已成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)，人們對(duì)包裝材料對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響也越來(lái)越重視，綠色包裝材料正受到了越來(lái)越多的重視和推廣。人們對(duì)綠色包裝材料的認(rèn)識(shí)和要求也從原先單純的減少固體廢棄物及其對(duì)環(huán)境的污染，逐步擴(kuò)大為考慮在整個(gè)包裝生命周期全過(guò)程中對(duì)環(huán)境的影響，更加注重減排、節(jié)能、低碳、降耗、生態(tài)、安全，注重廢棄物的可自行降解、可循環(huán)再利用及可持續(xù)發(fā)展。目前我國(guó)研究和應(yīng)用最多的綠色包裝材料就是可降解包裝材料，可食性包b材料和紙質(zhì)包裝材料。
1、綠色包裝材料的內(nèi)涵及分類
綠色包裝材料是指材料在全生命周期內(nèi)對(duì)自然環(huán)境和人類健康不造成危害，并且后期能實(shí)現(xiàn)回收再使用或可自行降解從而不污染會(huì)環(huán)境，有效地降低不可再生資源的消耗，具有綠色的特性的包裝材料。根據(jù)應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀可以將其按照可降解塑料包裝材料、可食性包裝材料和紙質(zhì)包裝材料劃分。
1.1、可降解塑料包裝材料
目前主要的可降解塑料包裝材料有淀粉基可降解包裝材料、聚乳酸基可降解塑料、水溶性薄膜及其他可降解材料等。
淀粉基可降解塑料是淀粉經(jīng)過(guò)改性、接枝反應(yīng)后與其他聚合物共混加工而成的一種塑料產(chǎn)品。淀粉是綠色植物進(jìn)行光合作用得到的產(chǎn)物，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染，是一種純綠色無(wú)污染可再生資源。
聚乳酸（PLA）是一種新型的生物降解材料，是由各種可再生天然資源中的淀粉、纖維素、多糖等碳水化合物經(jīng)過(guò)水解、發(fā)酵、純化、聚合而制得的一種環(huán)境友好型樹脂，其原料來(lái)源廣泛，可再生。
水溶性塑料包裝薄膜主要原料是低醇解度的聚乙烯醇（PVA），主要利用其成膜性、水溶性及降解性的特點(diǎn)。PVA薄膜材料可100%生物降解，屬于綠色包裝材料。
1.2、可食性包裝材料
可食性包裝材料是以可食性生物大分子物質(zhì)及其衍生物為主要基質(zhì)，輔以可食性增塑劑，經(jīng)過(guò)混合、加熱、加壓、涂布和擠出等工藝，使各成膜劑分子相互作用，干燥后形成的一種具有一定工程性質(zhì)和選擇透過(guò)性的薄膜。可食性包裝材料廣泛應(yīng)用于如保鮮膜、包裝薄膜、食品包裝、糕點(diǎn)包裝、調(diào)味包裝等，是一種無(wú)廢棄物的資源型包裝材料，可使資源得到最大限度的利用，同時(shí)具有環(huán)保特性，成為未來(lái)食品包裝的發(fā)展趨勢(shì)之一。
1.3、紙質(zhì)包裝材料
在主要的幾種包裝材料中，紙質(zhì)包裝材料占有非常大的比重。雖然按照生命周期理論紙質(zhì)包裝材料的來(lái)源和生產(chǎn)過(guò)程不環(huán)保，但紙質(zhì)包裝原材料來(lái)源于可再生的草木及植物莖稈，且紙質(zhì)包裝材料價(jià)格低廉、廢棄后易回收利用、易自然降解等一系列綠色環(huán)保特性的優(yōu)點(diǎn)，總體來(lái)看，紙質(zhì)包裝材料的綠色環(huán)保性能是非常好的，常見(jiàn)的紙質(zhì)包裝材料有蜂窩紙板、紙漿模塑制品等。
2、我國(guó)綠色包裝材料發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)綠色包裝材料產(chǎn)業(yè)起步較晚，從上世紀(jì)八十年代中期開始生產(chǎn)和使用綠色包裝材料和制品，其中最典型的是紙漿模塑和蜂窩紙板制品。與美國(guó)、日本等國(guó)相比較，我國(guó)綠色包裝材料產(chǎn)業(yè)相對(duì)落后，且產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理。
我國(guó)綠色包裝材料的研發(fā)還處于起步階段，因此環(huán)境破壞和資源浪費(fèi)比較嚴(yán)重，不利于我國(guó)包裝產(chǎn)業(yè)健康快速發(fā)展。另外，我國(guó)包裝材料生產(chǎn)加工技術(shù)和設(shè)備相對(duì)落后，在生產(chǎn)加工過(guò)程中，造成了環(huán)境污染和資源浪費(fèi)的情況。此外，我國(guó)包裝材料回收再利用技術(shù)也相對(duì)落后，資源的浪費(fèi)以及環(huán)境的污染較為嚴(yán)重。
3、綠色包裝材料的發(fā)展對(duì)策
3.1、研發(fā)以質(zhì)輕、環(huán)保和可回收重復(fù)使用為目標(biāo)的材料，注重生產(chǎn)過(guò)程技術(shù)發(fā)展
在未來(lái)材料研發(fā)中，應(yīng)當(dāng)注重質(zhì)量輕便、簡(jiǎn)單實(shí)用的新包裝材料的研發(fā)。質(zhì)輕有助于降低運(yùn)輸成本，方便回收重復(fù)使用。面對(duì)日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，環(huán)保是未來(lái)包裝材料所應(yīng)當(dāng)具備的特點(diǎn)。可回收重復(fù)使用，則能夠滿足當(dāng)今社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的理念，降低不可再生資源的使用量，更好地保護(hù)我國(guó)的自然資源。
包裝材料對(duì)環(huán)境影響不應(yīng)僅僅局限在其使用后對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響，而應(yīng)該是在材料的全生命周期內(nèi)。為了包裝材料在全生命周期內(nèi)達(dá)到綠色標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)重視發(fā)展包裝材料生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)環(huán)節(jié)，減少生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成的不利影響。
3.2、國(guó)家宏觀調(diào)控，產(chǎn)業(yè)政策支持
國(guó)家應(yīng)進(jìn)一步加大環(huán)保產(chǎn)業(yè)的扶持力度，支持包裝行業(yè)積極開發(fā)新產(chǎn)品和采用新技術(shù)，促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和綠色環(huán)保包裝產(chǎn)業(yè)發(fā)展。設(shè)立國(guó)家基金作為研發(fā)資金支持，范圍包括具有國(guó)際領(lǐng)先水平或填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的項(xiàng)目、保障人身健康安全及符合環(huán)境保護(hù)要求的新型環(huán)保包裝材料項(xiàng)目、包裝減量化和節(jié)能化項(xiàng)目、包裝廢棄物處理和利用項(xiàng)目等符合國(guó)家宏觀政策、環(huán)境保護(hù)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)政策的項(xiàng)目。
3.3、建立綠色包裝評(píng)價(jià)體系
建立中國(guó)的綠色環(huán)保包裝評(píng)價(jià)體系，涉及到包裝產(chǎn)品的制造、使用、回收和廢棄的整個(gè)過(guò)程。從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度出發(fā)，建立一個(gè)包括國(guó)家立法、部門監(jiān)管、行業(yè)協(xié)調(diào)、企業(yè)實(shí)施、科研機(jī)構(gòu)支持、公眾廣泛參與等多方面內(nèi)容，并能夠有效運(yùn)行的綠色環(huán)保包裝體系。
3.4、加強(qiáng)環(huán)保部門監(jiān)督管理，完善相關(guān)法律法規(guī)，建立綠色環(huán)保包裝運(yùn)行機(jī)制
環(huán)保部門可以通過(guò)監(jiān)督管理以及鼓勵(lì)措施等方法，來(lái)促進(jìn)綠色包裝材料實(shí)際運(yùn)用到產(chǎn)品包裝中去。如可以對(duì)采用能耗大、污染大的包裝材料的企業(yè)給予法律或經(jīng)濟(jì)手段的懲罰，而對(duì)采用綠色、低碳包裝材料的企業(yè)，則給予資金或技術(shù)上獎(jiǎng)勵(lì)。
包裝物的取材、用量以及制造過(guò)程中的廢氣、污水排放和包裝廢棄物的回收、再利用和再生利用等都要依靠法律、制度和其他行政的、經(jīng)濟(jì)的措施和手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此要完善相關(guān)法律法規(guī)，加強(qiáng)法規(guī)建設(shè)，建立綠色環(huán)保包裝運(yùn)行機(jī)制。
3.5、加強(qiáng)各領(lǐng)域合作、技術(shù)交流，明確研發(fā)方向
綠色包裝材料的研發(fā)不僅涉及各個(gè)行業(yè)，也要依賴各大院校甚至全球合作的力量，因此應(yīng)該加強(qiáng)各個(gè)行業(yè)之間、企業(yè)與院校之間甚至國(guó)內(nèi)與國(guó)外之間的合作和技術(shù)交流。此外，還應(yīng)制定綠色包裝材料在未來(lái)5到10年內(nèi)的研發(fā)計(jì)劃，提出未來(lái)包裝材料研發(fā)方向和目標(biāo)，使我國(guó)綠色包裝材料研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用達(dá)到世界先進(jìn)水平。
4、結(jié)語(yǔ)
綜上可知，綠色包裝材料的研制和開發(fā)，在一定程度上緩解了包裝廢棄物對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染。我國(guó)在綠色包裝材料的研究和應(yīng)用上仍然存在著較多不足，產(chǎn)業(yè)相對(duì)落后，結(jié)構(gòu)不合理。今后的研究重點(diǎn)將是對(duì)現(xiàn)有的綠色包裝材料進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化提高生產(chǎn)工藝、降低成本和研發(fā)新型綠色包裝材料。
只有從對(duì)環(huán)境無(wú)污染、可降解可回收、不影響人類身體健康等方面出發(fā)，才能夠更好地實(shí)現(xiàn)包裝材料的“綠色”。相信隨著我國(guó)對(duì)綠色包裝材料越來(lái)越多的重視，以及人們環(huán)保意識(shí)地不斷提高，綠色包裝材料的使用必將得到更好的提高。
參考文獻(xiàn)
可降解塑料特點(diǎn)范文3
［關(guān)鍵詞］高分子材料 可降解 生物
我國(guó)目前的高分子材料生產(chǎn)和使用已躍居世界前列，每年產(chǎn)生幾百萬(wàn)噸廢舊物。如此多的高聚物迫切需要進(jìn)行生物可降解，以盡量減少對(duì)人類及環(huán)境的污染。生物可降解材料，是指在 自然 界微生物，如細(xì)菌、霉菌及藻類作用下，可完全降解為低分子的材料。這類材料儲(chǔ)存方便，只要保持干燥，不需避光，應(yīng)用范圍廣，可用于地膜、包裝袋、醫(yī)藥等領(lǐng)域。生物可降解的機(jī)理大致有以下3 種方式： 生物的細(xì)胞增長(zhǎng)使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞； 微生物對(duì)聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì)；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。按照上述機(jī)理，現(xiàn)將目前研究的幾種主要的可生物可降解的高分子材料介紹如下。
1、生物可降解高分子材料概念及降解機(jī)理
生物可降解高分子材料是指在一定的時(shí)間和一定的條件下，能被微生物或其分泌物在酶或化學(xué)分解作用下發(fā)生降解的高分子材料。
生物可降解的機(jī)理大致有以下3種方式：生物的細(xì)胞增長(zhǎng)使物質(zhì)發(fā)生機(jī)械性破壞；微生物對(duì)聚合物作用產(chǎn)生新的物質(zhì)；酶的直接作用，即微生物侵蝕高聚物從而導(dǎo)致裂解。一般認(rèn)為，高分子材料的生物可降解是經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行的。首先，微生物向體外分泌水解酶和材料表面結(jié)合，通過(guò)水解切斷高分子鏈，生成分子量小于500的小分子量的化合物；然后，降解的生成物被微生物攝入人體內(nèi)，經(jīng)過(guò)種種的代謝路線，合成為微生物體物或轉(zhuǎn)化為微生物活動(dòng)的能量，最終都轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。
因此，生物可降解并非單一機(jī)理，而是一個(gè)復(fù)雜的生物物理、生物化學(xué)協(xié)同作用，相互促進(jìn)的物理化學(xué)過(guò)程。到目前為止，有關(guān)生物可降解的機(jī)理尚未完全闡述清楚。除了生物可降解外，高分子材料在機(jī)體內(nèi)的降解還被描述為生物吸收、生物侵蝕及生物劣化等。生物可降解高分子材料的降解除與材料本身性能有關(guān)外，還與材料溫度、酶、ph值、微生物等外部環(huán)境有關(guān)。
2、生物可降解高分子材料的類型
按來(lái)源，生物可降解高分子材料可分為天然高分子和人工合成高分子兩大類。按用途分類，有醫(yī)用和非醫(yī)用生物可降解高分子材料兩大類。按合成方法可分為如下幾種類型。
2.1微生物生產(chǎn)型
通過(guò)微生物合成的高分子物質(zhì)。這類高分子主要有微生物聚酯和微生物多糖，具有生物可降解性，可用于制造不污染環(huán)境的生物可降解塑料。如英國(guó)ici 公司生產(chǎn)的“biopol”產(chǎn)品。
2.2合成高分子型
脂肪族聚酯具有較好的生物可降解性。但其熔點(diǎn)低，強(qiáng)度及耐熱性差，無(wú)法應(yīng)用。芳香族聚酯(pet) 和聚酰胺的熔點(diǎn)較高，強(qiáng)度好，是應(yīng)用價(jià)值很高的工程塑料，但沒(méi)有生物可降解性。將脂肪族和芳香族聚酯(或聚酰胺) 制成一定結(jié)構(gòu)的共聚物，這種共聚物具有良好的性能，又有一定的生物可降解性。
2.3天然高分子型
自然界中存在的纖維素、甲殼素和木質(zhì)素等均屬可降解天然高分子，這些高分子可被微生物完全降解，但因纖維素等存在物理性能上的不足，由其單獨(dú)制成的薄膜的耐水性、強(qiáng)度均達(dá)不到要求，因此，它大多與其它高分子，如由甲殼質(zhì)制得的脫乙酰基多糖等共混制得。
2.4摻合型
在沒(méi)有生物可降解的高分子材料中，摻混一定量的生物可降解的高分子化合物，使所得產(chǎn)品具有相當(dāng)程度的生物可降解性，這就制成了摻合型生物可降解高分子材料，但這種材料不能完全生物可降解。
3、生物可降解高分子材料的開發(fā)
3.1生物可降解高分子材料開發(fā)的傳統(tǒng)方法
傳統(tǒng)開發(fā)生物可降解高分子材料的方法包括天然高分子的改造法、化學(xué)合成法和微生物發(fā)酵法等。
3.1.1天然高分子的改造法
通過(guò)化學(xué)修飾和共混等方法，對(duì) 自然 界中存在大量的多糖類高分子，如淀粉、纖維素、甲殼素等能被生物可降解的天然高分子進(jìn)行改性，可以合成生物可降解高分子材料。此法雖然原料充足，但一般不易成型加工，而且產(chǎn)量小，限制了它們的應(yīng)用。
3.1.2化學(xué)合成法
模擬天然高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從簡(jiǎn)單的小分子出發(fā)制備分子鏈上含有酯基、酰胺基、肽基的聚合物，這些高分子化合物結(jié)構(gòu)單元中含有易被生物可降解的化學(xué)結(jié)構(gòu)或是在高分子鏈中嵌入易生物可降解的鏈段。化學(xué)合成法反應(yīng)條件苛刻，副產(chǎn)品多，工藝復(fù)雜，成本較高。
3.1.3微生物發(fā)酵法
許多生物能以某些有機(jī)物為碳源，通過(guò)代謝分泌出聚酯或聚糖類高分子。但利用微生物發(fā)酵法合成產(chǎn)物的分離有一定困難，且仍有一些副產(chǎn)品。
3.2生物可降解高分子材料開發(fā)的新方法——酶促合成
用酶促法合成生物可降解高分子材料，得益于非水酶學(xué)的 發(fā)展 ，酶在有機(jī)介質(zhì)中表現(xiàn)出了與其在水溶液中不同的性質(zhì)，并擁有了催化一些特殊反應(yīng)的能力，從而顯示出了許多水相中所沒(méi)有的特點(diǎn)。
3.3酶促合成法與化學(xué)合成法結(jié)合使用
酶促合成法具有高的位置及立體選擇性，而化學(xué)聚合則能有效的提高聚合物的分子量，因此，為了提高聚合效率，許多研究者已開始用酶促法與化學(xué)法聯(lián)合使用來(lái)合成生物可降解高分子材料
4、生物可降解高分子材料的應(yīng)用
目前生物可降解高分子材料主要有兩方面的用途：（1）利用其生物可降解性，解決環(huán)境污染問(wèn)題，以保證人類生存環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。通常，對(duì)高聚物材料的處理主要有填埋、焚燒和再回收利用等3種方法，但這幾種方法都有其弊端。（2）利用其可降解性，用作生物醫(yī)用材料。目前，我國(guó)一年約生產(chǎn)3000 多億片片劑與控釋膠囊劑，其中70%以上是上了包衣的表皮，其中包衣片中有80%以上是傳統(tǒng)的糖衣片，而國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家80%以上使用水溶性高分子材料作薄膜衣片，因此，我國(guó)的片劑制造水平與國(guó)際先進(jìn)水平有很大的差距。國(guó)外片劑和薄膜衣片多采用羥丙基甲纖維素，羥丙纖維素、丙烯酸樹脂、聚乙烯吡咯烷酮、醋酸纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥甲基纖維素鈉、微晶纖維素、羥甲基淀粉鈉等。
參考 文獻(xiàn) ：
可降解塑料特點(diǎn)范文4
1、白色污染的危害。
白色污染的危害是多方面的，埋入土壤中的塑料制品，養(yǎng)分的吸收，污染地下水，如果將塑料燃燒，則會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體，破壞環(huán)境。將塑料倒入海洋(海洋中塑料的分解需250年)，若被海鳥、魚類誤食，會(huì)造成這些動(dòng)物死亡，若是纏住一些艦船的螺旋槳，則會(huì)造成海上交通事故。
2、目前國(guó)際上較為先進(jìn)的白色污染治理辦法。
白色污染形成的關(guān)鍵是塑料不易分解，因此，科學(xué)家研制了多種自毀可降解塑料，如生物自毀塑料、化學(xué)自毀塑料、醫(yī)用自毀塑料等。
制造這些塑料的指導(dǎo)思想是：在塑料中加入某種化學(xué)物質(zhì)，使塑料能被光照、細(xì)菌或其他化學(xué)物質(zhì)溶解或消除。這些方法的共同特點(diǎn)是造價(jià)昂貴，無(wú)法與便宜的不可降解塑料競(jìng)爭(zhēng)。我們盼望著早日出現(xiàn)可以與不可降解塑料一樣便宜的可降解塑料能夠回收、再生、利用。
二、調(diào)查情況
我們小組在學(xué)校隨機(jī)挑選50人參加我們的問(wèn)卷調(diào)查，共收回45份，占90%(調(diào)查問(wèn)卷附表)，結(jié)果如下：
問(wèn)題一：你知道什么是白色污染嗎?
調(diào)查者中，有2/3表示知道白色污染，而有1/3表示不清楚。結(jié)果表明，大部分中學(xué)生是知道什么是白色污染的，這與學(xué)校教育有很大關(guān)系(高二化學(xué)教材對(duì)于白色污染有過(guò)講解)。但仍有一部分(1/3)的人不清楚，這表明，學(xué)校還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的教育。
問(wèn)題二：你經(jīng)常購(gòu)買小食品嗎?
71.1%的人偶爾購(gòu)買小食品，22.2%的人經(jīng)常購(gòu)買，只有6.7%的人不買小食品。這是因?yàn)椋瑢W(xué)生族很少有時(shí)間在家吃早飯，所以來(lái)學(xué)校購(gòu)買食品充饑的人很多，而食品包裝袋絕大部分都是塑料制品(請(qǐng)看以下的調(diào)查)，這就為校園白色污染的產(chǎn)生提供了前提條件。
問(wèn)題三：你如何處理塑料袋?
上圖顯示只有7人(占15.6%)將塑料袋隨地亂扔，而扔進(jìn)垃圾箱的占80%，但這并不表示大部分塑料袋進(jìn)入垃圾箱中，因?yàn)閾?jù)我們小組成員觀察發(fā)現(xiàn)，很多人雖然知道應(yīng)當(dāng)把塑料袋扔入垃圾箱內(nèi)，卻總是扔到垃圾箱旁，風(fēng)一吹，塑料袋就滿校園亂飛了。另外值得提出的是，在兩位選擇其他的同學(xué)中。一人表示會(huì)把塑料袋扔進(jìn)視線所見(jiàn)的垃圾箱內(nèi)。我們發(fā)現(xiàn)。校園內(nèi)垃圾箱以前并不多，而且大多銹跡斑斑的，沉重、固定的老式垃圾箱十分不方便。不過(guò)本學(xué)期開始后，學(xué)校增加了垃圾箱的數(shù)量，這對(duì)于防治校園白色污染是有幫助的。
問(wèn)題四：請(qǐng)同學(xué)對(duì)校園白色污染的處理方法提出一些建議。
提供建議如下：
(1)學(xué)校應(yīng)教育同學(xué)們?cè)鰪?qiáng)環(huán)保意識(shí)，多宣傳白色污染的危害。
(2)同學(xué)們不要隨意扔垃圾，對(duì)隨地扔廢棄物的人講講環(huán)保的重要性。
(3)學(xué)校統(tǒng)一將垃圾分類、回收，集中處理。
(4)增設(shè)垃圾箱，放在白色污染嚴(yán)重的地方(如小賣部門口)。
(5)設(shè)計(jì)一個(gè)環(huán)保標(biāo)志，掛在醒目的地方。
(6)盡量減少用塑料袋包裝物品，并杜絕使用一次性發(fā)泡飯盒(現(xiàn)在校食堂使用的一次性飯盒就是國(guó)家禁止使用的飯盒，但仍在使用)。
(7)呼吁全社會(huì)增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。
(8)學(xué)校不要焚燒垃圾。
通過(guò)本次調(diào)查，我們得出以下結(jié)論：
①大部分學(xué)生對(duì)于白色污染比較了解，但仍有部分人對(duì)白色污染的概念不清楚，這需要學(xué)校增強(qiáng)環(huán)保方面的教育。
②相當(dāng)一部分人雖然知道什么是白色污染，但依然使用或隨手丟棄白色污染物。由此可見(jiàn)，學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保的觀念十分重要，同時(shí)學(xué)校也要作出實(shí)際行動(dòng)，如多設(shè)置分類垃圾箱，組織回收有價(jià)值的垃圾等。
三、學(xué)校白色污染現(xiàn)狀調(diào)查
通過(guò)上一階段的調(diào)查，我們已經(jīng)調(diào)查清楚了學(xué)生對(duì)白色污染的了解情況，與同學(xué)們初步探討了如何防治校園白色污染。這一階段我們的主要目的是調(diào)查我們學(xué)校白色污染的情況，并對(duì)處理方法進(jìn)行可行性探討。
可降解塑料特點(diǎn)范文5
【關(guān)鍵詞】生物包裝材料；可降解；污染；環(huán)保
塑料制品具有不透氣、不透水、耐酸堿、質(zhì)量輕等特點(diǎn)和較高的強(qiáng)度、耐用度以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，從而成為包裝業(yè)使用最為廣泛的一種材料[1]。除生產(chǎn)企業(yè)外，零售商、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)乃至街頭巷尾的快餐攤點(diǎn)莫不以塑料袋、發(fā)泡塑料盒作為主要包裝物。這些制品約有一半廢棄在環(huán)境中，一般需要200年才能降解。另一類大量使用的包裝材料是紙塑制品，這些紙塑制品使用后也大部分丟棄于環(huán)境中，即使在微生物的作用下，也需要80年才能夠降解。這種難降解的塑料制品被丟棄于環(huán)境中所造成的嚴(yán)重后果是資源的巨大浪費(fèi)和環(huán)境污染。
針對(duì)這一現(xiàn)狀，科學(xué)家們提出了“環(huán)境包裝”的概念，這種材料既要追求良好的使用性能，又要深刻認(rèn)識(shí)到自然資源的有限性和盡可能降低廢棄物排放量，并在材料的提取、制備、使用直到廢棄與再生的整個(gè)過(guò)程中都盡可能地減少對(duì)環(huán)境的影響，是一種充分考慮到環(huán)境、生態(tài)和資源等因素的材料。這種材料具有節(jié)約資源、減少污染、對(duì)生態(tài)影響小、可再利用、可降解的特點(diǎn)[2]。
近年來(lái)，世界各國(guó)相繼開發(fā)出一些降解塑料、生物材料，對(duì)各國(guó)包裝材料行業(yè)的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。而降解塑料（主要是在塑料中加入淀粉、纖維素、光敏劑、生物降解劑等添加劑）存在消耗大量糧食、不能消除視覺(jué)污染等缺點(diǎn)，而且塑料微料的存在使其在土壤中降解速度較慢，不能及時(shí)回收利用[3]。因此，降解塑料的應(yīng)用前景具有局限性，最有開發(fā)潛力的是生物包裝材料。
1、生物包裝材料的分類
淀粉作為天然高分子物質(zhì)，來(lái)源豐富，價(jià)格便宜。在微生物作用下分解為葡萄糖，最后代謝為水和二氧化碳，是一種取之不盡的可再生資源[4]。
天然植物纖維同樣也是符合可持發(fā)展要求的可再生資源，它是地球上最豐富的碳水化合物。在自然界中可被微生物分解酶降解，作為植物或微生物營(yíng)養(yǎng)源而被攝取[5]。
甲殼質(zhì)是甲殼素和殼聚糖的統(tǒng)稱[6]，大量存在于低等動(dòng)物特別是節(jié)肢動(dòng)物（如蟹、蝦、昆蟲等）的甲殼中，甲殼質(zhì)纖維是自然惟一帶正電荷的陽(yáng)離子天然纖維。每年全球生物合成的甲殼素高達(dá)數(shù)百億噸，產(chǎn)量?jī)H次于天然纖維素，是地球上第二大生物高分子資源[7-8]。
2、生物包裝材料的應(yīng)用
近年來(lái)，人們以天然生物材料制作包裝原材料，或從天然生物材料中提取制作包裝材料的原料，研制新的生物包裝材料，這些生物包裝材料一經(jīng)問(wèn)世，便顯示出其強(qiáng)大的生命力。
2.1淀粉基生物包裝材料
近年來(lái)，改性淀粉的生物降解或可溶性的降解塑料，已成為淀粉基材料研究開發(fā)的熱點(diǎn)。淀粉基材料可用作油炸快餐食品的包裝、一次性食品用袋和紙包裝的外層膜等。
淀粉基聚乙烯醇是淀粉基包裝材料的典型代表。它在制膜前對(duì)淀粉進(jìn)行處理，也就是在擠壓機(jī)中進(jìn)行“無(wú)序和塑化”或進(jìn)行化學(xué)改性，加入一定量的增塑劑淀粉，再與聚乙烯醇或聚乙酸內(nèi)酯共混可得到透明的膜。膜中的淀粉部分會(huì)生物降解，剩余部分在堆積過(guò)程中降解。淀粉-聚乙烯醇膜有中等阻氣性能，機(jī)械性能比合成多聚物的膜差一些，可在食品一次性用袋方面代替低密度聚乙烯包裝。實(shí)驗(yàn)表明，淀粉基材料對(duì)微生物的生長(zhǎng)沒(méi)有促進(jìn)作用，并且包裝外的細(xì)菌不會(huì)透過(guò)而進(jìn)入包裝內(nèi)，說(shuō)明淀粉基材料具有長(zhǎng)期包裝的潛力。
玉米是一種美味又有營(yíng)養(yǎng)的淀粉食物，還被廣泛用于制造甜味劑和動(dòng)物飼料。隨著技術(shù)的進(jìn)步，將玉米中的糖分提煉出來(lái)，經(jīng)過(guò)發(fā)酵、蒸餾、萃取，得到制造塑料和纖維的基礎(chǔ)材料，基礎(chǔ)材料再被加工成直徑只有4.57mm的聚交酯（PLA）細(xì)微顆料。最后，這些小顆料被制成包裝袋、泡沫塑料或餐具。
2.2纖維素合成材料的應(yīng)用
纖維素是多羥基葡萄糖聚合物，經(jīng)過(guò)特定的物理和化學(xué)改性后具有不同的功能特點(diǎn)，可以粉狀、片狀、膜狀、纖維以及溶液等不同形式出現(xiàn)，它同時(shí)具有價(jià)廉、可降解和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。因此，用纖維素開發(fā)的功能材料極具靈活性并有廣泛的應(yīng)用。
用纖維素合成的各種生物降解材料，由于其大分子鏈上有許多羥基，具有較強(qiáng)的反應(yīng)性能和相互作用性能，因此，這類材料加工工藝比較簡(jiǎn)單，成本低，加工過(guò)程無(wú)污染；能夠被微生物王全降解；纖維素材料本身無(wú)毒，可得到廣泛應(yīng)用。由于纖維素分子間有強(qiáng)氫鍵，取向度、結(jié)晶度高，不溶于一般溶劑，因此不能直接用來(lái)制作生物降解材料，必須對(duì)其改性。纖維素改性的方法主要有酰化、醚化以及氧化成醛、酮、酸等。
用稻草加工成的稻草板，具有節(jié)能、保溫、隔熱、隔音等功能，透氣性好，沖擊強(qiáng)度高，且防水和抗震性明顯高于傳統(tǒng)材料制品；另外，稻草板用作包裝材料，其單位質(zhì)量是同體積紙板材料的1/10，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
除了稻草外，國(guó)內(nèi)還利用其它草漿為主要原料，開發(fā)出一次性餐具專用紙板。采用化學(xué)助劑優(yōu)化應(yīng)用技術(shù)提高草漿質(zhì)量，保證草漿接近制造餐具紙板的各項(xiàng)物理性能，表面又進(jìn)行了適合于食品包裝的加工處理，使成品具有抗熱水、不滲漏、不分層、抗油及熱封等功能。
2.3蛋白質(zhì)膜材料
用植物蛋白質(zhì)制得的膜盡管不是完全疏水的，但有較好的阻濕性能和阻氧性能，并可擠壓成型；其阻氧性受環(huán)境濕度影響較大，可在成膜時(shí)與脂質(zhì)復(fù)合，提高阻氧穩(wěn)定性，以應(yīng)用與提高含油量食品的儲(chǔ)藏。
小麥面筋蛋白膜已用來(lái)涂布油炸花生和炸雞，這種膜有合適的阻氧性能，但對(duì)二氧化碳卻有充分的通透性，適合于需要呼吸作用的新鮮產(chǎn)品，并且對(duì)芳香物質(zhì)透過(guò)率是低密度聚乙烯膜的1/10，有利于保存食品風(fēng)味。
動(dòng)物來(lái)源的蛋白質(zhì)用于制膜主要用膠原蛋白、乳清蛋白和酪蛋白。膠原蛋白膜是應(yīng)用較多的可食性蛋白膜，低濕度下阻氧性好，以作為香腸的腸衣廣泛使用；乳清蛋白膜可減少氧氣的透過(guò)，與乙酚單甘油酯復(fù)合涂布與冷凍大馬哈魚與焙烤花生上可明顯降低其氧化速度，也可將少早餐食品中的水分遷移；酪蛋白與脂肪的復(fù)合膜可應(yīng)用與新鮮蔬菜、干果、凍雨的保藏，能夠減少水分遷移和油脂氧化。
2.4甲殼素及殼聚糖復(fù)合材料
用甲殼素加工制備的包裝材料，有良好的透氣性能，吸水保濕性也好。該材料還具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐光性、耐藥品性、耐油脂性、耐有機(jī)溶液性、耐寒性等，其穩(wěn)定性優(yōu)于紙張。由于甲殼素來(lái)源于生物體結(jié)構(gòu)物質(zhì)，與人體細(xì)胞有很強(qiáng)的親和性和生物相溶性，可被體內(nèi)的酶分解而吸收，對(duì)人體無(wú)毒性和副作用，能有效地保護(hù)人體免受自然界的微輻射、重金屬離子等對(duì)皮膚的侵害，可用于制造紡織品。
通過(guò)對(duì)甲殼素和殼聚糖進(jìn)行化學(xué)修飾與改性，來(lái)制備性能獨(dú)特的衍生物，已經(jīng)成為當(dāng)今世界應(yīng)用開發(fā)的一個(gè)重要方面。目前，國(guó)際上應(yīng)用甲殼質(zhì)及其衍生物制備的海洋生物材料高科技產(chǎn)品不斷推出，應(yīng)用產(chǎn)品已達(dá)五百種以上。美國(guó)、日本、意大利、挪威、印度和韓國(guó)等國(guó)相繼建立甲殼素殼聚糖生產(chǎn)廠，其中日本和美國(guó)是主要生產(chǎn)國(guó)家，同時(shí)又是主要的消費(fèi)國(guó)。
2.5其它生物包裝材料
英國(guó)科學(xué)家從制作生物聚合物的細(xì)菌中，提取了3種能產(chǎn)生塑料的基因，再轉(zhuǎn)移到油菜的植株中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)期便產(chǎn)生一種聚合物液，再經(jīng)提煉加工后，便可得到一種油菜塑料。用這種塑料加工制成包裝材料或小兒尿布，棄后能自行化解，無(wú)污染殘物。目前因?yàn)閺奈⑸镏刑崛《嗑畚锍杀竞芨叨荒軓V泛使用，如果能通過(guò)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、改變工藝來(lái)降低成本，這將是一種很具潛力的多聚物。
巴西開發(fā)出一種新的環(huán)保物質(zhì)“生物泡沫塑料”，可取代現(xiàn)有泡沫塑料。新物質(zhì)的70%是由粟米、大豆和蓖麻的油制品提煉而成，而石油成分僅占30%。生物泡沫塑料可用作輕型包裝材料，不到兩年內(nèi)化解在大自然中。
在我國(guó)，新型生物包裝材料的研制也取得了一定的成果。如湖北武漢富拓環(huán)保包裝材料公司和武漢金豐環(huán)保塑料公司，已經(jīng)掌握了將變質(zhì)糧食加工成防震減壓包裝材料的技術(shù)，不僅為我國(guó)變質(zhì)糧找到了出路，也成功地探尋了包裝材料替代之路。此外，他們還能夠?qū)⒏收嵩Ⅺ湶莺蛷U報(bào)紙等加工成金黃色、橘黃色、淺灰色等各種各樣的防震減壓包裝材料。經(jīng)檢驗(yàn)表明，這種材料的性能不比發(fā)泡塑料遜色，目前只需在減輕重量方而做進(jìn)一步研究。
可降解塑料特點(diǎn)范文6
關(guān)鍵詞：殘膜污染；可降解地膜；生態(tài)環(huán)境；影響評(píng)價(jià)
中圖分類號(hào)：X825文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2016）12-0111-06
Abstract As an important agricultural production materials， plastic film has a huge use in China. The usage amount of mulch film in 2014 reached to 1.44 million tons， which increased by three times than that in 1992 with the annual growth rate of about 6%. The sum covered area of three provinces of Xinjiang， Shandong and Gansu occupied 38% of the total covered area in China. The traditional transparent plastic film is not easy to degrade after using because of its stable properties. The residual film quantity in farmland in some area is much higher than the limit value of 75.0 kg/hm2 in China. The residual film pollution shows the characteristics of obvious accumulative effect， large difference in different pollution areas and annual increasing pollution intensity. Degradable mulch film is an effective way to prevent the residual film pollution. Considering the migration， transformation and fate processes of degradable plastic film， the ecological environment impact assessment model was established with rate of residual film， seedling non-emergence rate， earthworm mortality and heavy metal pollution level as indices. The model assessed and divided the ecological environment impact of degradable plastic film into four levels of no impact， small impact， medium impact and large impact. This study provided a research method for evaluating the ecological environment impact of degradable mulch film.
Keywords Residual film pollution；Degradable film；Ecological environment impact；Assessment
地膜具有增溫保墑、增加土壤肥力、防治病蟲害等作用，我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年地膜用量十分巨大，目前已成為世界上地膜用量最多、覆蓋面積最大、覆蓋作物種類最多的國(guó)家[1]。常用的塑料地膜是以聚乙烯、聚氯乙烯為主要原料，通過(guò)添加抗氧化劑、紫外線吸收劑等制成的有機(jī)化合材料，具有良好的透光性和機(jī)械拉伸性，但其分子量大、性能穩(wěn)定、耐化學(xué)侵蝕、可緩沖冷熱，光分解性和生物分解性較差，在自然條件下不易降解，大量殘留于土壤中。殘留地膜在土壤中以片狀、球狀、棒狀和圓筒狀等形態(tài)存在[2]，大量殘膜碎片會(huì)導(dǎo)致土壤容重增加、孔隙度和含水量降低[3]，造成水分、養(yǎng)分的運(yùn)移被阻斷，從而導(dǎo)致作物營(yíng)養(yǎng)不良及減產(chǎn)[4]。近年來(lái)，由殘膜污染造成的農(nóng)村土地板結(jié)問(wèn)題以及由廢膜焚燒而產(chǎn)生的大氣污染、水污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，對(duì)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成潛在威脅，并具有長(zhǎng)期的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
20世紀(jì)80年代以來(lái)，可降解地膜憑借其環(huán)境友好性逐漸進(jìn)入人們視野，成為解決殘膜污染問(wèn)題的重要途徑。與傳統(tǒng)聚乙烯地膜相比，可降解地膜的主要優(yōu)點(diǎn)是在地膜失去增溫保墑等功能后，在各種因素作用下經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，能夠在環(huán)境中最終降解為無(wú)毒無(wú)害產(chǎn)品[5]，從而防止殘膜對(duì)農(nóng)田環(huán)境的污染。按照降解機(jī)理，可降解地膜可分為光（熱）降解地膜、生物降解地膜、氧化-生物降解地膜三類。有研究顯示，可降解地膜在煙草、花生等覆膜時(shí)間較短作物上具較好的適用性[1]。隨著政府引導(dǎo)的增強(qiáng)和農(nóng)民環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高，可降解地膜對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響及其評(píng)價(jià)技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。為規(guī)范可降解地膜的降解性能，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）、歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CEN）、日本生物降解塑料研究會(huì)（JBPA）、澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（SA）等組織，對(duì)其分子量、拉伸性能、失重率、崩解度、生物化學(xué)需氧量、CO2產(chǎn)量和生物毒性等指標(biāo)提出了要求，并規(guī)定了測(cè)試條件和測(cè)試方法。
本文通過(guò)分析我國(guó)地膜使用現(xiàn)狀，闡明了我國(guó)殘膜污染分布的時(shí)空分異特征；通過(guò)比較國(guó)內(nèi)外可降解地膜降解性能指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)，識(shí)別可降解地膜污染源的遷移、轉(zhuǎn)化、歸趨途徑，梳理評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立了可降解地膜生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型，為衡量可降解地膜帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境影響提供一種研究思路。
1 數(shù)據(jù)來(lái)源
本文根據(jù)《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》（1990-2015）中提供的數(shù)據(jù)信息，統(tǒng)計(jì)了20多年來(lái)（1992-2014年）農(nóng)用地膜的使用情況，并由此分析了我國(guó)殘膜污染現(xiàn)狀。
2 我國(guó)殘膜污染時(shí)空分異特征
地膜殘留量受覆膜年限、耕作方式等影響，不同地區(qū)不同耕層的殘片數(shù)量、面積差異較大。多數(shù)研究表明，殘膜主要集中在0～20 cm的土壤耕層中[6，7]，占土壤中殘膜總量的90%以上[8]。通過(guò)分析我國(guó)地膜使用數(shù)據(jù)可知，我國(guó)殘膜污染具有“積累效應(yīng)、區(qū)域差異、逐年增強(qiáng)”三個(gè)特征。
2.1 殘膜污染積累效應(yīng)明顯
由圖1可見(jiàn)，我國(guó)農(nóng)用塑料薄膜使用量大幅提升，從1992年的78萬(wàn)噸躍升到2014年的258萬(wàn)噸。其中，地膜使用量平均占農(nóng)用塑料薄膜使用量的54%，從1992年的38萬(wàn)噸，增長(zhǎng)到2014年的144萬(wàn)噸，增加了近3倍，年均增長(zhǎng)率6.2%；最大增長(zhǎng)率出現(xiàn)在1996年，比1995年使用量增長(zhǎng)了近20%。
全國(guó)地膜覆蓋面積逐年穩(wěn)步提升，1993年地膜覆蓋面積約572萬(wàn)公頃，到2002年增長(zhǎng)到1 170萬(wàn)公頃，面積翻了一翻；2014年增長(zhǎng)到1 814萬(wàn)公頃，比1993年提高了2倍多，年增長(zhǎng)率約為5.7%（見(jiàn)圖2）。
目前，我國(guó)去除殘膜的主要方法是靠機(jī)械或人工撿拾，人工撿拾大約需要16 h?hm-2[9]，過(guò)高的勞動(dòng)強(qiáng)度和撿拾成本推動(dòng)了機(jī)械化殘膜回收的應(yīng)用。但是，隨著我國(guó)地膜使用量和覆膜面積的不斷增加，地膜回收率無(wú)法達(dá)到相應(yīng)水平，導(dǎo)致我國(guó)殘膜量逐年增加，積累效應(yīng)明顯。
2.2 殘膜污染區(qū)域差異較大
由圖3可見(jiàn)，我國(guó)各省市地膜覆蓋面積差異較大，地膜的使用主要分布在北方的干旱和半干旱地區(qū)，也是我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)和農(nóng)業(yè)大省。新疆、山東和甘肅三地的地膜覆蓋面積占到全國(guó)覆蓋面積的38%，其中，新疆地膜覆蓋面積居全國(guó)之首，約為332萬(wàn)公頃；山東位居第二，為222萬(wàn)公頃，約為新疆地膜覆蓋面積的67%；甘肅、內(nèi)蒙古、河北、河南的地膜覆蓋面積均在100萬(wàn)公頃以上。在南方，地膜主要應(yīng)用于高山、冷涼地區(qū)，其中，云南地膜覆蓋面積達(dá)到102萬(wàn)公頃，四川和湖南緊隨其后。
2.3 殘膜污染強(qiáng)度逐漸增大
地膜使用強(qiáng)度即單位耕地面積的地膜使用量（kg/hm2），能夠在一定程度上反映某一區(qū)域或者地區(qū)殘膜污染的強(qiáng)度。2014年，新疆、上海、福建等地地膜使用強(qiáng)度較大，黑龍江、、吉林使用強(qiáng)度較小（見(jiàn)圖4）。從2004年至2014年全國(guó)地膜使用強(qiáng)度演化趨勢(shì)來(lái)看，我國(guó)地膜使用強(qiáng)度年均增長(zhǎng)較大的主要為西北、西南地區(qū)，青海十年間地膜使用強(qiáng)度年平均增長(zhǎng)43.6%，高出第二位增長(zhǎng)率為15.8%的近2倍。青海、寧夏屬于黃土高原旱作區(qū)，三分之二的降水量以無(wú)效蒸發(fā)形式流失，地膜覆蓋技術(shù)是黃土高原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的核心技術(shù)之一，部分地區(qū)地膜使用年限在10年以上；、海南由于耕地面積較少，地膜使用強(qiáng)度也較高。
3 可降解地膜的降解性能和生態(tài)影響評(píng)價(jià)及評(píng)價(jià)模型構(gòu)建
3.1 現(xiàn)有可降解地膜降解性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)方法
評(píng)價(jià)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。評(píng)價(jià)光降解常用的測(cè)試指標(biāo)有分子量、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、厚度、質(zhì)量變化等。另外，聚烯烴的氧化程度還可以用羰基指數(shù)表示，羰基指數(shù)是試樣在1 715 cm-1處的羰基紅外吸收峰與固定特征吸收峰的吸光度之比。
評(píng)價(jià)生物降解地膜能力的指標(biāo)包括生物分解率、生化需氧量（BOD）、CO2和CH4產(chǎn)生量等。在評(píng)價(jià)過(guò)程中一般使用組合的測(cè)試程序，以確認(rèn)生物降解的發(fā)生。在選擇測(cè)試方法時(shí)，應(yīng)考慮地膜潛在的應(yīng)用區(qū)域和遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程，如堆肥、土壤或水環(huán)境等。
地膜降解代謝產(chǎn)物可能對(duì)作物出苗率、生長(zhǎng)率以及蚯蚓的重量變化和生存情況帶來(lái)影響，生態(tài)毒性測(cè)試即可以評(píng)價(jià)可降解地膜對(duì)植物或動(dòng)物產(chǎn)生的影響。同時(shí)，還要保證地膜的重金屬含量在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍之內(nèi)。
根據(jù)現(xiàn)有地膜降解性能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可降解性試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法主要有土壤分解法、好氧堆肥法、特定微生物或酶作用法和厭氧試驗(yàn)[10]。土壤分解法包括自然土埋法和實(shí)驗(yàn)室土埋法，自然土埋法能反映自然界中材料的實(shí)際分解情況，一般以試樣的形態(tài)變化、失重率及力學(xué)性能的變化來(lái)定性表示，是目前我國(guó)可降解地膜性能評(píng)價(jià)普遍采用的試驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)室土埋法和堆肥法采用在一定時(shí)間內(nèi)的失重率、耗氧量及CO2釋放量等表征指標(biāo)。特定微生物或酶作用法是自然條件的簡(jiǎn)化模型，一般作為其它試驗(yàn)方法的補(bǔ)充試驗(yàn)。厭氧試驗(yàn)一般采用CO2和CH4的產(chǎn)生量作為表征指標(biāo)。
3.2 可降解地膜降解評(píng)價(jià)指標(biāo)篩選與建模
目前評(píng)價(jià)可降解地膜降解性能的指標(biāo)較多，但多為評(píng)價(jià)同一性能的平行指標(biāo)，指標(biāo)間具有顯著正相關(guān)性，例如CO2產(chǎn)生量、耗氧量和失重率均可表征生物降解過(guò)程的發(fā)生，是同一個(gè)降解過(guò)程的不同表征[11]；除此之外，還有許多關(guān)于殘膜影響的其他指標(biāo)，如對(duì)土壤關(guān)鍵酶活性的影響[12，13]，對(duì)棉花產(chǎn)量的影響[14，15] 等。因此，在選取構(gòu)建評(píng)價(jià)模型的指標(biāo)時(shí)，首先要考慮指標(biāo)的可操作性，即選取易于測(cè)量且直觀的指標(biāo)，這是模型構(gòu)建的第一原則。
模型的構(gòu)建還需建立在識(shí)別降解地膜遷移、轉(zhuǎn)化、歸趨過(guò)程的基礎(chǔ)之上。本研究構(gòu)建了一個(gè)三層降解評(píng)價(jià)模型，可以模擬表示出可降解地膜的光降解、生物降解過(guò)程和生態(tài)毒性評(píng)價(jià)（見(jiàn)圖5）。但在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，這三種過(guò)程一般是同時(shí)發(fā)生的。
第一層表示了可降解地膜的光降解過(guò)程：在日光照射下，長(zhǎng)鏈分裂成較低分子量的短鏈，聚合物的完整性受到破壞，物理性能下降，從而實(shí)現(xiàn)地膜降解。分子量和揮發(fā)性固體質(zhì)量的變化，是光氧化降解造成地膜物理性質(zhì)變化的表現(xiàn)。在光氧化降解作用下，地膜分解為平均分子量小于5 000的碎片。
經(jīng)第一層光氧化降解后的地膜碎片進(jìn)入第二層進(jìn)行生物降解。生物降解過(guò)程分為三個(gè)階段：首先通過(guò)生物的物理作用如細(xì)菌的增長(zhǎng)使高分子材料發(fā)生機(jī)械性破壞，分裂成低聚物碎片；再通過(guò)生物的化學(xué)作用，利用微生物中的酶將高分子聚合物分解成低分子碎片；然后由細(xì)菌等微生物侵蝕分解或氧化崩裂，最終形成CO2、水、生物質(zhì)及其所含元素的礦化無(wú)機(jī)鹽（在厭氧環(huán)境下，則形成甲烷、水和生物質(zhì)）[16]。該層生物降解過(guò)程利用一定時(shí)間內(nèi)CO2的產(chǎn)生量進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)測(cè)定地膜殘留率，要求60%的有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為CO2，且不能降解部分小于10%，而對(duì)于多種聚合物產(chǎn)品，則要求90%的有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為CO2。
經(jīng)前兩層降解后的殘膜碎片進(jìn)入第三層，繼續(xù)評(píng)價(jià)其生態(tài)毒性，一般進(jìn)行出苗率、蚯蚓死亡率和重金屬含量測(cè)定。另外，時(shí)間也是衡量降解殘留產(chǎn)物的重要條件，是考慮地膜長(zhǎng)期積累效應(yīng)的重要指標(biāo)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，選擇降解時(shí)間180天作為測(cè)試終點(diǎn)。
本研究在評(píng)價(jià)地膜降解殘留物對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響時(shí)，選取殘膜率、出苗率、蚯蚓死亡率和重金屬含量等指標(biāo)進(jìn)行衡量，指標(biāo)的釋義與計(jì)算方法見(jiàn)表2。
為將指標(biāo)調(diào)整為同一維度，將出苗率調(diào)整為未出苗率，重金屬含量指標(biāo)調(diào)整為重金屬污染度。基于這些指標(biāo)，采用效應(yīng)相加方法[17]構(gòu)建了可降解地膜生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)模型，計(jì)算公式如下所示。
R=∑ni=1Pi
式中， R為可降解地膜生態(tài)環(huán)境影響指數(shù)； P為可降解指標(biāo)值；i為指標(biāo)的數(shù)量，i=1，2，…，n。
3.3 可降解地膜的生態(tài)影響等級(jí)劃分
在建立的模型基礎(chǔ)上，采用絕對(duì)確定法[18]，依據(jù)頒布的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)劃分生態(tài)環(huán)境影響等級(jí)，將可降解地膜的生態(tài)環(huán)境影響分為無(wú)影響、影響較小、中等影響和影響較大四級(jí)，分別用一、二、三、四級(jí)表示（見(jiàn)表4）。
4 結(jié)論
隨著農(nóng)膜覆蓋技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)地膜使用量與覆蓋面積大幅度增長(zhǎng)，各地區(qū)地膜使用強(qiáng)度也呈現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì)，表現(xiàn)出積累效應(yīng)明顯、污染區(qū)域差異大和污染強(qiáng)度逐漸增大的時(shí)空分異特征。由于使用量、耕作方式和使用時(shí)間的差別，我國(guó)不同地膜覆蓋區(qū)域土壤中殘膜量差異較大，平均殘留量為60 kg?hm-2，最高達(dá)135 kg?hm-2[19]，高于我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)田地膜殘留量限值及測(cè)定》（GB/T 25413-2010）中“待播農(nóng)田耕作層內(nèi)（25～30 cm）地膜殘留量限值應(yīng)不大于75 kg?hm-2”的規(guī)定。
可降解地膜既保留了傳統(tǒng)地膜增溫保墑的功能，又能夠在環(huán)境中最終降解為無(wú)毒無(wú)害產(chǎn)品，是解決農(nóng)田殘膜污染的重要途徑。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)可降解地膜降解性能的規(guī)范，在識(shí)別可降解地膜遷移、轉(zhuǎn)化、歸趨過(guò)程的基礎(chǔ)上，利用殘膜率、未出苗率、蚯蚓死亡率和重金屬污染度指標(biāo)，建立了可降解地膜的生態(tài)影響評(píng)價(jià)模型。基于該模型及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，將可降解地膜對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響劃分為無(wú)影響、影響較小、中等影響和影響較大四個(gè)等級(jí)。
本研究建立的可降解地膜生態(tài)影響評(píng)價(jià)技術(shù)指標(biāo)體系和模型為評(píng)價(jià)可降解地膜對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響提供了一種有效的方法，有利于協(xié)助指導(dǎo)可降解地膜的研發(fā)和解決殘膜污染問(wèn)題，也為制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生物―氧化雙降解地膜》和我國(guó)政府有關(guān)農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)決策提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。
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