GBT 43282.1-2023 塑料 暴露于海水中塑料材料需氧生物分解的測(cè)定 第1部分：采用分析釋放二氧化碳的方法（正式版）

塑料暴露于海水中塑料材料需氧生物分解的測(cè)定第1部分：采用分析釋放二氧化碳的方法2023-11-27發(fā)布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB/T43282.1—2023/ISO23977-1:2020 Ⅲ 2規(guī)范性引用文件 l3術(shù)語和定義 4原理 5試驗(yàn)環(huán)境 37儀器設(shè)備 48步驟 48.1試驗(yàn)材料 8.2參比材料 8.3試驗(yàn)容器 8.4前處理 8.5開始試驗(yàn) 8.6二氧化碳測(cè)量 8.7結(jié)束試驗(yàn) 9結(jié)果的計(jì)算和表達(dá) 9.1計(jì)算 79.1.1產(chǎn)生的二氧化碳量 9.1.2生物分解百分率 9.2外觀檢驗(yàn) 9.3結(jié)果表達(dá)與解釋 10結(jié)果的有效性 11試驗(yàn)報(bào)告 附錄A(資料性)呼吸測(cè)量系統(tǒng)示例 參考文獻(xiàn) IⅢ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T43282《塑料暴露于海水中塑料材料需氧生物分解的測(cè)定》的第1部分。GB/T43282已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：采用分析釋放二氧化碳的方法；——第2部分：采用測(cè)定密閉呼吸計(jì)內(nèi)需氧量的方法。本文件等同采用ISO23977-1:2020《塑料暴露于海水中塑料材料需氧生物分解的測(cè)定第1部請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由全國(guó)生物基材料及降解制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC380)提出并歸口。安徽豐原生物技術(shù)股份有限公司、山西華陽生物降解新材料有限責(zé)任公司、浙江海正生物材料股份有限通新材料有限公司、武漢華麗環(huán)保產(chǎn)業(yè)有限公司、江西軒品新材料有限公司、廣東崇熙環(huán)?？萍加邢薰?、深圳萬達(dá)杰環(huán)保新材料股份有限公司、安徽華馳環(huán)?？萍加邢薰尽⒒萃ū惫ど锟萍?北京)有限正大實(shí)業(yè)有限公司、輕工業(yè)塑料加工應(yīng)用研究所。眾所周知，海洋垃圾會(huì)對(duì)海洋生物和人類造成危害和負(fù)面影響。暴露在海洋環(huán)境中的退化程度是影響塑料材料沖擊性能和強(qiáng)度的因素之一。不能認(rèn)為這些制品可生物降解，而隨意地丟棄在環(huán)境中，這是不可取的，這些制品也需要回收和再利用。然而，自然環(huán)境(例如，土壤或海洋環(huán)境)塑料的生物降解程度和速率測(cè)定試驗(yàn)方法是值得關(guān)注的，以便更好地描述這些特定環(huán)境中塑料的降解行為。因此，生物降解程度和速率對(duì)于揭示塑料材料在不同海洋環(huán)境下的潛在生物降解性具有重要意義。GB/T43282《塑料暴露于海水中塑料材料需氧生物分解的測(cè)定》擬由兩個(gè)部分構(gòu)成。 第1部分：采用分析釋放二氧化碳的方法。目的在于用測(cè)量二氧化碳釋放量的方法確定塑料材料需氧生物分解程度和速率。——第2部分：采用測(cè)定密閉呼吸計(jì)內(nèi)需氧量的方法。目的在于用測(cè)量需氧量的方法確定塑料材料需氧生物分解程度和速率。兩部分內(nèi)容均描述了確定塑料材料需氧生物分解程度和速率的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法。但塑料材料的生物分解分別通過在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)量密閉式呼吸計(jì)中塑料材料暴露于從沿海地區(qū)采集的海水中的二氧化碳釋放量和需氧量來確定。目前已建立了幾種在不同環(huán)境和實(shí)驗(yàn)室條件下塑料材料的生物降解試驗(yàn)方法，如表1所示。表1塑料生物降解試驗(yàn)方法條件試驗(yàn)方法環(huán)境需氧/厭氧受控堆肥條件需氧GB/T19277.1—2011GB/T19277.2—2013高固體厭氧堆肥條件厭氧GB/T33797—2017受控污泥消化系統(tǒng)厭氧GB/T38737—2020土壤需氧GB/T22047—2008水性培養(yǎng)液需氧GB/T19276.1—2003GB/T19276.2—2003厭氧GB/T32106—2015海水/沙質(zhì)沉積物界面需氧GB/T40611—2021*GB/T40612—2021*海洋沉積物需氧GB/T40367—2021海水需氧本文件*GB/T43282.2—2023°暴露于海洋微生物的塑料材料生物降解能力測(cè)定試驗(yàn)方法。所有海洋生物降解測(cè)試方法都基于塑料材料與取自海岸線地區(qū)的海洋樣本(海水和/或沉積物)的接觸情況。從定量的觀點(diǎn)來看，這些方法是不相等的，例如，海水中的微生物密度通常比沉積物中的密V中的營(yíng)養(yǎng)物濃度高。本文件提供了一種在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)定暴露于中上層海水中微生物群的塑料材料的生物分解水平的測(cè)試方法。生物分解率由測(cè)量二氧化碳釋放量得到。該測(cè)試方法既能用海水進(jìn)行(“遠(yuǎn)洋海水試遠(yuǎn)洋海水試驗(yàn)?zāi)M的是在低水流和低潮汐運(yùn)動(dòng)的近海地區(qū)條件，而懸浮沉積物海水試驗(yàn)?zāi)M的是在強(qiáng)水流和潮汐運(yùn)動(dòng)的沿海地區(qū)的可能條件。1GB/T43282.1—2023/ISO23977-1:2020塑料暴露于海水中塑料材料需氧生物分解的測(cè)定第1部分：采用分析釋放二氧化碳的方法本文件描述了確定塑料材料需氧生物分解程度和速率的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試方法。塑料材料的生物分解是通過在實(shí)驗(yàn)室條件下，測(cè)量密閉式呼吸計(jì)中塑料材料暴露于從沿海地區(qū)采集的海水中的二氧化碳釋放量來確定的。本文件描述的條件可能與發(fā)生最大程度生物分解的最佳條件不一致。然而，本測(cè)試方法旨在指示塑料材料的潛在生物分解性。注：本文件適用于塑料材料，也適用于其他材料。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于ISO5667-3水質(zhì)取樣第3部分：水樣的保存和處理(Waterquality—Sampling—Part3:Preservationandhandlingofwatersamples)ISO8245水質(zhì)總有機(jī)碳量(TOC)和溶解性有機(jī)碳量(DOC)的測(cè)定指南[Waterquality—Guidelinesforthedeterminationoftotalorganiccarbon(TOC)anddissolvedorganiccarbon(DOC)]samplesforbiodegradationtestingofplasticmaterials)注：GB/T38787—2020塑料材料生物分解試驗(yàn)用樣品制備方法(ISO10210:2012,IDT)ISO10523水質(zhì)pH的測(cè)定(Waterquality—DeterminationofpH)注：GB/T22592—2008水處理劑pH值測(cè)定方法通則(ISO10523:1994,NEQ)ISO11261土壤質(zhì)量總氮量測(cè)定改進(jìn)的凱氏定氮法(Soilquality—Determinationoftotalni-trogen—ModifiedKjeldahlmethod)下列術(shù)語和定義適用于本文件。遠(yuǎn)洋帶pelagiczone海底上方的水體。注1:又稱開放水域或水柱。注2:遠(yuǎn)洋帶表面會(huì)隨著風(fēng)浪移動(dòng)。它與大氣接觸，暴露于日光中。隨著深度增加、壓強(qiáng)增加、溫度降低，光和波浪能量減弱。2GB/T43282.1—2023/ISO23977-1:2020溶解無機(jī)碳dissolvedinorganiccarbon;DIC溶解在水中無法以特別相分離方法而分離的無機(jī)碳。注：如通過40000m/s離心分離15min或孔徑0.2μm～0.45μm過濾膜過濾進(jìn)行相分離。二氧化碳理論釋放量theoreticalamountofevolvedcarbondioxide;ThCO?試驗(yàn)材料完全氧化時(shí)所能生成的二氧化碳的理論最大值，由分子式計(jì)算得到。注：以每克或每毫克試驗(yàn)材料釋放出的二氧化碳的毫克數(shù)表示。總有機(jī)碳totalorganiccarbon;TOC溶解或懸浮在水中的有機(jī)物所含有的碳含量。注：表示為每100mg化合物中碳的毫克數(shù)。溶解有機(jī)碳totalorganiccarbon;DOC溶解在水中、無法以指定相分離方法分離的有機(jī)碳。注：如通過40000m/s離心分離15min或孔徑0.2μm～0.45μm過濾膜過濾進(jìn)行相分離。遲滯階段lagphase從試驗(yàn)開始一直到微生物適應(yīng)和(或)選定了分解物，并且試驗(yàn)材料的生物分解程度已經(jīng)增加至最大生物分解率(3.8)10%時(shí)所需要的時(shí)間。注：以天為單位。生物分解階段biodegradationp從遲滯階段(3.6)結(jié)束至平穩(wěn)階段所需的時(shí)間。注：以天為單位。最大生物分解率maximumlevelofbiodegradation試驗(yàn)中，化合物或有機(jī)物不再發(fā)生生物分解時(shí)的生物分解程度。注：以百分率表示。平穩(wěn)階段plateauphase從生物分解階段(3.7)結(jié)束至試驗(yàn)結(jié)束時(shí)所需的時(shí)間。注：以天為單位。前處理pre-conditioning在后續(xù)試驗(yàn)條件下，對(duì)沒有試驗(yàn)用化合物或有機(jī)物存在的培養(yǎng)液進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)，達(dá)到使微生物適應(yīng)試3驗(yàn)條件以提高試驗(yàn)效果的目的。4原理本文件描述了使用靜態(tài)水測(cè)試系統(tǒng)測(cè)定天然海水中本地微生物種群對(duì)塑料材料生物分解性測(cè)試方海水試驗(yàn)”)或加入少量沉積物的海水(“懸浮沉積物海水試驗(yàn)”)一起孵育，這些沉積物來自海水取樣的生物分解由適當(dāng)?shù)亩趸坚尫帕糠治鰷y(cè)量方法測(cè)定。通過二氧化碳釋放量與理論量[二氧化碳理論釋放量(ThCO?)]的比值得到材料的生物分解率，以百分率表示。試驗(yàn)結(jié)果為最大生物分解率，由生物分解曲線的平穩(wěn)階段確定。測(cè)量二氧化碳釋放系統(tǒng)原理見ISO14852:2021中附錄A。5試驗(yàn)環(huán)境培養(yǎng)應(yīng)在黑暗或漫射光的密閉空間中進(jìn)行，該空間應(yīng)沒有抑制微生物生長(zhǎng)繁殖的氣氛，并保持恒溫。溫度宜在15℃~25℃之間，但不超過28℃,精確至±1℃。任何溫度變化都應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中予以解釋說明。注：測(cè)試溫度可能不同于海洋環(huán)境的實(shí)際溫度。只使用公認(rèn)的分析級(jí)試劑。蒸餾水或去離子水，不應(yīng)含有毒物質(zhì)(尤其是銅),TOC含量小于2mg/L。6.2天然海水/沉積物符合ISO5667-3。使用前，用適當(dāng)?shù)姆椒ㄈコＫ械拇诸w粒，如沉積物適用，去除其中粗顆粒。報(bào)告應(yīng)記錄處理海水能用紙過濾器過濾，以去除粗顆粒。宜至少使用沒有粗顆粒的過濾海水洗滌至少兩次來減少沉積物中粗顆粒的數(shù)量。根據(jù)ISO8245、ISO10523和ISO11261分別測(cè)量海水和(如適用)沉積物樣品的TOC、pH和氮若發(fā)現(xiàn)海水樣品的TOC含量偏高，則宜在使用前對(duì)海水進(jìn)行大約一周的前處理。例如，如果加入試驗(yàn)樣品后，TOC的背景濃度超過總TOC的20%左右，則可在試驗(yàn)溫度、黑暗或漫反射光條件下，并在需氧條件下通過攪拌對(duì)海水和沉積物進(jìn)行預(yù)處理，以減少易降解有機(jī)物的含量。請(qǐng)?zhí)峁┮韵掠嘘P(guān)海水的資料，以及沉積物樣本(如適用)的資料：——日期；——收集深度(m);4——采集時(shí)溫度(℃);——鹽度(PSU);——總有機(jī)碳(TOC,mg/L); —-pH;——預(yù)處理過程的描述(如適用)。確保所有的玻璃器皿都經(jīng)過徹底清潔，特別是不含有機(jī)或有毒物質(zhì)。所用為實(shí)驗(yàn)室常規(guī)設(shè)備及如下設(shè)備。7.1試驗(yàn)燒瓶宜選用容量為300mL的生物量瓶。容器應(yīng)置于恒溫室或恒溫裝置(如水浴)中。在不影響試驗(yàn)條件的情況下，可使用容量更大或更小的反應(yīng)器。7.2二氧化碳吸收容器(如玻璃燒杯)置于測(cè)試燒瓶頂部，盛裝10mL濃度為0.0125mol/L的Ba(OH)?或3mL濃度為0.5mol/L的KOH。作為Ba(OH)?和KOH的替代品，4mL濃度為1mol/L的NaOH可用作二氧化碳吸收劑。設(shè)備見附錄A中圖A.1。7.3測(cè)定二氧化碳分析設(shè)備包括任何具有足夠精度的適當(dāng)儀器，如二氧化碳或溶解無機(jī)碳(DIC)分析儀或在基本溶液中完全吸收后應(yīng)進(jìn)行滴定測(cè)定的儀器。靈敏度至少應(yīng)為0.1mg。樣品應(yīng)具有已知質(zhì)量，并含有足量的碳，能產(chǎn)生足夠通過系統(tǒng)測(cè)量的CO?。采用試驗(yàn)材料濃度為每升海水至少100mg。樣品質(zhì)量宜對(duì)應(yīng)TOC約60mg/L。每個(gè)燒瓶的最大樣品質(zhì)量受限于瓶中氧氣供應(yīng)。每升海水的推薦量為每升海水150mg～300mg的試驗(yàn)材料。通過化學(xué)式計(jì)算TOC或其他合適的分析技術(shù)(如元素分析或依據(jù)ISO8245測(cè)量)測(cè)定并計(jì)算ThCO?。將試驗(yàn)材料以粉末或薄膜的形式添加至試驗(yàn)燒瓶中。如果采用粉末狀試驗(yàn)材料，宜使用已知的、尺5寸分布較窄的顆粒。宜采用最大直徑為250μm的顆粒。粉末的制備應(yīng)按照ISO10210規(guī)定進(jìn)行。如1.0cm,長(zhǎng)度：取決于聚合物的質(zhì)量和薄膜的厚度)。宜將其固定在例如聚四氟乙烯(PTFE)涂層纖維網(wǎng)(尺寸：約4cm×9cm,孔尺寸：5mm×5mm)。纖維網(wǎng)被折疊成兩層(約2cm×9cm),在中間固定各種試驗(yàn)材料。然后將纖維網(wǎng)的兩端黏接在一起。固定在纖維網(wǎng)之間的試驗(yàn)材料以圓筒的形式直立放置在瓶子底部(見圖A.2)。試驗(yàn)材料的形態(tài)和形狀會(huì)影響其生物分解性。試驗(yàn)中宜使用顆粒尺寸相近的粉末。如要對(duì)比不同當(dāng)試驗(yàn)中使用粉末或薄膜時(shí)，顆?；虮∧?huì)黏附在海水上方的燒瓶?jī)?nèi)壁上。這種情況，宜輕輕搖晃瓶子，將粉末或薄膜片沖回海水試樣中。如果材料以固定在如聚四氟乙烯(PTFE)涂層纖維網(wǎng)(見圖A.2)中間的塑料材料加入，則大部分時(shí)間都浸在海水中。使用微晶纖維素或無灰纖維素濾紙作為參比材料。如可能，其TOC、形態(tài)和尺寸宜與試驗(yàn)材料的使用與試驗(yàn)材料相同形態(tài)的非生物分解聚合物(如聚乙烯)作為負(fù)控制參比材料。a)3個(gè)盛裝試驗(yàn)材料的燒瓶(符號(hào)Fr);b)3個(gè)用于空白試驗(yàn)的燒瓶(符號(hào)F);c)3個(gè)盛裝參比材料的燒瓶(符號(hào)Fc);此外，如果預(yù)計(jì)降解過程超過6個(gè)月，宜設(shè)置負(fù)控制參比：d)3個(gè)盛裝負(fù)控制參比材料(符號(hào)Fy)。如為了篩選，可用2個(gè)燒瓶盛裝試驗(yàn)材料、空白、參比材料和負(fù)控制參比材料，而不是3個(gè)燒瓶。規(guī)定使用容積為300mL的試驗(yàn)瓶。該試驗(yàn)是分批進(jìn)行的，方法是將試驗(yàn)材料與90mL天然海水單獨(dú)孵育(“遠(yuǎn)洋海水試驗(yàn)”),或與90mL添加了0.1g/L～1.0g/L(濕重)沉積物的天然海水孵育(“懸浮沉積物海水試驗(yàn)”)。在試驗(yàn)燒瓶的吸收室中加入二氧化碳吸收劑，通常為10mL濃度為0.0125mol/L的Ba(OH)?、3mL濃度為0.5mol/L的KOH或4mL濃度為1.0mol/L的NaOH。將密封的燒瓶放在恒溫環(huán)境中的磁力攪拌器(7.5)上，并使所有容器達(dá)到所需的溫度。攪拌應(yīng)持續(xù)進(jìn)行(如100r/min攪拌),以保持微生物和沉積物(如適用)處在懸浮狀態(tài)。沿海地區(qū)泥沙的磨蝕是由水流和潮汐運(yùn)動(dòng)引起的自然現(xiàn)象。然而，如果使用磁力攪拌子來混合添加了沉積物的海水(“懸浮沉積物海水試驗(yàn)”),宜使用PTFE涂層的啞鈴狀磁力攪拌子，或者使用配備了支點(diǎn)環(huán)的PTFE涂層磁力攪拌子，以減少試驗(yàn)期間沉積物的過度磨損。其他攪拌系統(tǒng)也可以使用，例如BriassoulisD.等和OECDTG308:2002中附錄4所采用的裝置。獲取必要的讀數(shù)并監(jiān)測(cè)二氧化碳的釋放。進(jìn)行這一階段是為了驗(yàn)證不同容器中的內(nèi)源性呼吸是相似的。此外，根據(jù)6.2中給出的前處理程序，天然海水中和沉積物中(如適用)的易降解有機(jī)物背景濃度在這一階段降低。6前處理結(jié)束后，打開燒瓶，并將試驗(yàn)材料以粉末或薄膜的形式加入試驗(yàn)燒瓶中(7.1)。按照8.1中規(guī)定的初始試驗(yàn)樣品濃度，使用容積為300mL的燒瓶時(shí)，樣品的質(zhì)量應(yīng)約為20mg試驗(yàn)材料。對(duì)參比材料和負(fù)控制參比材料(如適用)重復(fù)上述操作。記錄加入每個(gè)燒瓶的試驗(yàn)樣品質(zhì)量、海水體積和沉積物質(zhì)量(如適用)。宜在試驗(yàn)開始時(shí)，在海水樣品中加入KH?PO(0.1g/L)和NH?Cl(0.05g/L)。依據(jù)ISO10523測(cè)量海水的pH,如有必要，使用鹽酸(HCl)或氫氧化鈉(NaOH)溶液將pH調(diào)整至在試驗(yàn)期間，可根據(jù)需要補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)素，以支持微生物多樣性和維持試驗(yàn)材料的生物分解能力。注意試驗(yàn)材料、參比材料和負(fù)控制參比材料(如適用)中的碳與培養(yǎng)基中氮的比例至少為C:N=40:1。此外，如果預(yù)計(jì)測(cè)試材料在顯著的生物分解之前有很長(zhǎng)的滯后期，則能定期用新鮮海水和沉積物替換部分海水(如約20%)和沉淀物(如適用，約20%),以減少必要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的可能損耗并維持微生物群落的多樣性。如果更換海水和沉積物(如適用),則所有試驗(yàn)材料、參考材料和空白燒瓶中都應(yīng)更換。在更換海水過程中，應(yīng)采取適當(dāng)措施，確保測(cè)試材料仍留在試驗(yàn)燒瓶中。可用移液管小心地吸取海水來更換試驗(yàn)燒瓶中的海水，并目測(cè)試驗(yàn)材料沒有被移除。更換沉積物可使用鑷子。宜在遲滯階段結(jié)束后生通過觀察參考物質(zhì)生物分解曲線的時(shí)間進(jìn)程，可判斷是否需要補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或采取其他適當(dāng)措施。任何營(yíng)養(yǎng)素的添加和處理方法都應(yīng)在檢測(cè)報(bào)告中予以說明。8.6.1二氧化碳與Ba(OH)?反應(yīng)，沉淀為碳酸鋇(BaCO?)。二氧化碳的產(chǎn)量通過用0.05mol/L鹽酸將剩余的氫氧化鋇滴定到酚酞終點(diǎn)或通過自動(dòng)滴定儀來確定。由于采用靜態(tài)培養(yǎng)，碳酸鋇會(huì)在液體表面積聚，應(yīng)通過定期輕輕搖晃容器來分散，以確保釋放的二氧化碳持續(xù)吸收。可用不會(huì)形成沉淀物的KOH或NaOH代替Ba(OH)?避免這個(gè)問題。宜通過自動(dòng)滴定儀測(cè)定二氧化碳，以避免職業(yè)接觸酚酞。根據(jù)聯(lián)合國(guó)全球化學(xué)品分類和標(biāo)簽協(xié)調(diào)系統(tǒng)(GHS),該物質(zhì)被歸類為致癌物質(zhì)(1B類)。8.6.2盛放二氧化碳吸收劑的容器(7.2)應(yīng)在吸收容量超過之前取出并滴定。時(shí)間會(huì)隨著海水和試驗(yàn)材料的不同而不同，隨著海水含碳量的降低而緩慢增加。在取出容器時(shí)，宜使反應(yīng)器保持打開狀態(tài)，以便在更換10mL新鮮Ba(OH)?并重新密封反應(yīng)器之前對(duì)試驗(yàn)燒瓶進(jìn)行換氣。反應(yīng)器宜保持打開大約一般不超過1年。然而，如果仍能觀察到顯著的生物分解，并且在這段時(shí)間后還沒有達(dá)到平臺(tái)期，則可延長(zhǎng)試驗(yàn)，但不超過2年。在測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，應(yīng)特別注意技術(shù)系統(tǒng)(例如測(cè)試容器和連接件的密封性)。采取任何特殊措施，例如確保微生物多樣性(見8.5)或提供足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(見8.5),均應(yīng)在試驗(yàn)報(bào)告中詳細(xì)說明。在試驗(yàn)的最后一天，測(cè)量所有燒瓶中海水的pH,隨后用1mL濃鹽酸對(duì)所有燒瓶中的海水77GB/T43282.1—2023/ISO23977-1:20209結(jié)果的計(jì)算和表達(dá)9.1計(jì)算9.1.1產(chǎn)生的二氧化碳量計(jì)算CO?產(chǎn)生量的第一步是校正測(cè)試材料反應(yīng)器的內(nèi)生二氧化碳產(chǎn)量。對(duì)照反應(yīng)器作為校正可能是通過微生物的內(nèi)源性呼吸產(chǎn)生的CO?的空白。測(cè)試材料產(chǎn)生的CO?量由試驗(yàn)反應(yīng)器和空白反應(yīng)器之間的差異(以毫升滴定液為單位)決定。下一步是將HCl滴定的毫升數(shù)換算為產(chǎn)生CO?的毫克數(shù)。二氧化碳進(jìn)入吸收容器時(shí)，反應(yīng)方式如下，見公式(1):Ba(OH)?+CO?→BaCO?(s)+H?O………………其中s代表固體。生成的BaCO?是不溶性沉淀。根據(jù)以下化學(xué)反應(yīng)，用鹽酸滴定10mL的CO?吸收劑，確定溶液中殘留的Ba(OH)?的量，見公式Ba(OH)?+2HCl→BaCl?+2H?O……(2)根據(jù)公式(3)得出Ba(OH)?的殘留量：……(3)式中：R?——?dú)埩舻腂a(OH)2。反應(yīng)的Ba(OH)?的量由最初存在于吸收器中的Ba(OH)?量與CO?反應(yīng)后剩余Ba(OH)?量之差確定，見公式(4);R,——Ba(OH)?的反應(yīng)量；R?！掌髦性瓉泶嬖诘腂a(OH)2的量；R?——與CO。反應(yīng)后剩余Ba(OH)。的量。這意味著產(chǎn)生的CO?的摩爾數(shù)由公式(5)得到：式中：R,——反應(yīng)的Ba(OH)。的量。采用KOH為CO?吸收劑釋放的CO?將與KOH按如下方程式反應(yīng)，見公式(6):2KOH+CO?→K?CO?+H?O………(6)公式(6)的產(chǎn)物K?CO?是可溶的，不析出。8KOH+HCl→KCl+H?O,pH=7 如公式(6)所示，用作CO?吸收劑的KOH溶液中同時(shí)含有未反應(yīng)的KOH和K?CO?。在滴定過KOH+HCl→KCl+H?O,pH=7 (8)K?CO?+HCl→KHCO?+KCl,pH=8.5 公式(6)和公式(7)中的pH變化是疊加的，無法區(qū)分。只有pH在7～8的范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)于這兩種反應(yīng)的單一終點(diǎn)，才能用合適的指示劑識(shí)別出來。通過減去中和原KOH溶液所需的H+和公式(8)和公式(9)所示反應(yīng)所需的H+,可確定吸收的mmolCO?=(Vhcc)—VHct(s+g))×[HCl]………Vnc?)——公式(7)中消耗的HCl體積，單位為毫升(mL);[HCl]——鹽酸溶液的濃度(0.05mol/L)。如果終點(diǎn)滴定儀可用，則無需指示劑，進(jìn)一步反應(yīng)即可測(cè)定CO?的mmol。進(jìn)一步加入HCl,使HCl與公式(9)生成的KHCO?反應(yīng)，見公式(11):KHCO?+HCl→H?CO?+KCl,pH=4 公式(11)中消耗的等價(jià)物質(zhì)量，因此公式(9)中消耗的等價(jià)物質(zhì)量對(duì)應(yīng)于公式(6)產(chǎn)生的K?CO?,對(duì)應(yīng)于吸收的CO?。因此，1molKHCO?對(duì)應(yīng)公式(6)中反應(yīng)的1molCO?,因此CO?的mmol數(shù)相當(dāng)于公式(11)終點(diǎn)VHccu)——公式(11)中消耗的HCl體積，單位為毫升(mL);最后由公式(13)得到CO?以毫克表示的量：44——CO?的相對(duì)分子質(zhì)量(g/mol)。當(dāng)采用NaOH作為CO?吸收劑時(shí)，如果將鉀(K)的符號(hào)替換為鈉(Na)的符號(hào)，公式(6)～公式生物分解百分率是CO?釋放量與理論二氧化碳(ThCO?)之間的比值。ThCO?如公式(14)所示，生物分解率如公式(15)所示：S——樣品的質(zhì)量，單位為毫……TOC(%)——塑料材料(或參比材料，或如適用，負(fù)控制參比材料)的TOC除以100;9GB/T43282.1—2023/ISO23977-1:202044——CO?的相對(duì)分子質(zhì)量；12——C的相對(duì)原子質(zhì)量。式中：%B——生物分解百分率；CO?——產(chǎn)生的二氧化碳，單位為毫克(mg)。9.2外觀檢驗(yàn)在測(cè)試結(jié)束時(shí)，檢查樣品的狀況。如果樣品仍然存在，則回收樣品以進(jìn)行質(zhì)量測(cè)定、其他分析和拍照。9.3結(jié)果表達(dá)與解釋為每個(gè)測(cè)量間隔和每個(gè)試驗(yàn)瓶測(cè)得的CO?值、生物分解百分率制定表格。對(duì)于每個(gè)試驗(yàn)燒瓶，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制累計(jì)二氧化碳釋放量曲線，以及生物分解百分率曲線?？蓪?duì)平均生物分解百分率繪制曲線。生物分解率最大值由生物分解曲線平穩(wěn)階段的平均值或最高值求得，如當(dāng)曲線開始下降或在平穩(wěn)階段緩慢增加時(shí)，表示試驗(yàn)材料的生物分解程度。試驗(yàn)材料的吸濕性和形狀可能會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此試驗(yàn)盡可能選用化學(xué)結(jié)構(gòu)類似的試驗(yàn)材料進(jìn)行比較。當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果顯示較低生物分解率時(shí)，試驗(yàn)材料的毒性資料可有助于結(jié)果的解釋。10結(jié)果的有效性試驗(yàn)只有符合下列條件時(shí)，結(jié)果才被認(rèn)為有效：a)180d后，參比材料(Fc)的生物分解率大于60%;b)6個(gè)月后，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)空白F每升海水CO?釋放量不超過150mg;c)在平穩(wěn)階段或試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，3個(gè)空白(Fg)試驗(yàn)容器中CO?釋放量的最大相對(duì)偏差應(yīng)小d)在平穩(wěn)階段或試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，3個(gè)參比材料(Fc)試驗(yàn)容器的生物分解百分率的最大相對(duì)偏差應(yīng)e)測(cè)試結(jié)束時(shí)，負(fù)控制參比(燒瓶Fy)的生物分解率低于10%。如果不能滿足以上條件，請(qǐng)使用其他天然海水重新試驗(yàn)。11試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)至少包含下列內(nèi)容：a)本文件編號(hào)；b)所有關(guān)于試驗(yàn)材料、參比材料的必要信息，如TOC、ThCO?和化學(xué)成分、配方(如已知)、形狀、形態(tài)和數(shù)量；c)所用海水、海洋沉積物(如適用)的來源(見6.2);d)前處理階段的描述，如適用(見8.4);e)該試驗(yàn)作為遠(yuǎn)洋海水試驗(yàn)(不添加沉積物)或作為懸浮沉積物海水試驗(yàn)(添加沉積物)進(jìn)行；h)采用的分析技術(shù)，包括呼吸計(jì)和TOC的原理；i)試驗(yàn)材料和參比材料的全部試驗(yàn)結(jié)果(以表格和圖片的形式),包括CO?釋放量和生物分解百分率值；j)遲滯階段、生物分解階段所用時(shí)間、達(dá)到最大生物分解率和整個(gè)試驗(yàn)所用時(shí)間，以及負(fù)控制參比Fy(如有);k)任何其他相關(guān)數(shù)據(jù)(如若樣品仍有殘留，最終樣品分析及最終樣品照片);1)為了確保生物多樣性或避免營(yíng)養(yǎng)缺乏，試驗(yàn)期間采用方法的詳細(xì)信息(見8.5);m)任何與本文件規(guī)定的試驗(yàn)條件有偏差的內(nèi)容。(資料性)呼吸測(cè)量系統(tǒng)示例可通過封閉系統(tǒng)吸收CO?并用合適的滴定系統(tǒng)進(jìn)行量化來實(shí)現(xiàn)CO?釋放量的測(cè)量，呼吸測(cè)量系統(tǒng)示例見圖A.1。海水中的微生物、沉積物中的微生物(如適用)會(huì)消耗氧氣并形成CO?。所形成的CO?由CO?吸收劑[通常是Ba(OH)?、KOH或NaOH]吸收，并滴定以確定吸收的CO?量。通常情況下，使用容積為300mL的燒瓶裝入約90mL來自遠(yuǎn)洋區(qū)域的海水，如果適用，加入沉積物(濕，0.1g/L～1.0g/L),呼吸測(cè)量系統(tǒng)中固定在聚四氟乙烯(PTFE)涂層纖維網(wǎng)之間的塑料條暴露在海水中的示例見圖A.2。頂空約為210mL。標(biāo)引序號(hào)說明：1——帶有紅外接口的壓力測(cè)量頭；2——用于CO?吸收的吸收器；3——頂空；4——海水；5——磁力攪拌子；6——帶有紅外接口的控制器；7——pH電極(可選帶有pH測(cè)量)。圖A.1呼吸測(cè)量系統(tǒng)示例GB/T43282.1—2023/ISO23977-1:2020圖A.2呼吸測(cè)量系統(tǒng)中固定在聚四氟乙烯(PTFE)涂層纖維網(wǎng)之間的塑料條暴露在海水中的示例GB/T43282.1—2023/ISO23977-1:2020[1]GB/T19276.1—2003水性培養(yǎng)液中材料最終需氧生物分解能力的測(cè)定采用測(cè)定密閉呼吸計(jì)中需氧量的方法[2]GB/T19276.2—2003水性培養(yǎng)液中材料最終需氧生物分解能力的測(cè)定采用測(cè)定釋放的二氧化碳的方法[3]GB/T19277.1—2011受控堆肥條件下材料最終需氧生物分解能力的測(cè)定采用測(cè)定釋放的二氧化碳的方法第1部分：通用方法[4]GB/T19277.2—2013受控堆肥條件下材料最終需氧生物分解能力的測(cè)定采用測(cè)定釋放的二氧化碳的方法第2部分：用重量分析法測(cè)定實(shí)驗(yàn)室條件下二氧化碳的釋放量[5]GB/T22047—2008土壤中塑料材料最終需氧生物分解能力的測(cè)定采用測(cè)定密閉呼吸計(jì)中需氧量或測(cè)定釋放的二氧化碳的方法[6]GB/T32106—2015塑料在水性培養(yǎng)液中最終厭氧生物分解能力的測(cè)定通過測(cè)量生物氣體產(chǎn)物的方法[7]GB/T33797—2017塑料在高固體份堆肥條件下最終厭氧生物分解能力的測(cè)定采用分析測(cè)定釋放生物氣體的方法[8]GB/T38737—2020塑料受控污泥消化系統(tǒng)中材料最終厭氧生物分解率測(cè)定采用測(cè)量釋放生物氣體的方法[9]GB/T40367—2021塑料暴露于海洋沉積物中非漂浮材料最終需氧生物分解能力的測(cè)定通過分析釋放的二氧化碳的方法[10]GB/T40611—2021塑料海水沙質(zhì)沉積物界面非漂浮塑料材料最終需氧生物分解能力的測(cè)定通過測(cè)定密閉呼吸計(jì)內(nèi)耗氧量的方法[11]GB/T40612—2021塑料海水沙質(zhì)沉積物界面非漂浮塑料材料最終需氧生物分解能力的測(cè)定通過測(cè)定釋放二氧化碳的方法[12]GB/T43282.2—2023塑料暴露于海水中塑料材料需氧生物分解的測(cè)定第2部分：采用測(cè)定密閉呼吸計(jì)內(nèi)需氧量的方法[13]ISO14852:2021Determinationoftheutimateaerobicbiodegradabilityofplasticmateri-alsinanaqueousmedium—Methodbyanalysisofevolvedcarbondioxide[14]ISO18830:2016Plastics—Determinationofaerobicbiodegradationofnon-floatingplas-ticmaterialsinaseawater/sandysedimentinterface—Methodbymeasuringtheoxygendemandinclosedrespirometer[15]ISO22766:2020Plastics—Determinationofthedegreeofdisintegrationofplasticmateri-alsinmarinehabitatsunderr