淺談降解塑料的危害及解決方法

薛俊海

（遼寧省檢驗檢測認證中心/遼寧省產品質量監督檢驗院，沈陽 110032）

前言

隨著社會的不斷發展，質量輕、易加工、性質穩定的傳統塑料得到了大規模的使用?，F代經濟發展和塑料的使用息息相關，但傳統塑料的大量使用已給全球帶來嚴重塑料危害。

二十一世紀以來，我國已逐步實施“限塑令”，在并設立兩步走的雙碳目標，即2030 年實現“碳達峰”的階段性目標，2060 年基本實現“碳中和”的環保要求[1]。

鑒于綠色社會的建設要求，降解塑料得到大規模應用。降解塑料包括生物降解塑料、光降解塑料、化學降解塑料、熱降解塑料等類型，目前在國內獲得大規模應用的是生物降解塑料，其他類型的降解塑料僅“視覺上”消除塑料污染，目前生產技術和降解性能還未獲得社會的認可[2]。

以聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）等種類為代表的生物降解塑料，已經在農業、包裝等行業和領域得到了廣泛的使用。

降解塑料雖然解決了塑料的環保型問題，看似成為了傳統塑料的替代品，但可降解塑料實際上并非完美的替代方案，它對人體健康、生物多樣性和環境系統也會造成一定的危害。

一、現有環境和食品安全要求

降解塑料GB/T 41010-2021《生物降解塑料與制品降解性能及標識要求》降解材料標準對降解材料的化學性能提出了要求，其中包括常見的有害重金屬元素砷、鎘、鉻、銅、汞、鎳、鉛，還包括鈷、氟、鉬、硒、鋅等特定元素[3]。

GB 4806.7-2016《食品安全國家標準 食品接觸用塑料材料及制品》要求塑料制品的遷移量不得超過10mg/dm2。

GB 4806.6-2016《食品安全國家標準 食品接觸用塑料樹脂》規定了部分降解塑料樹脂的特定遷移量，在塑料包裝材料中應用較為廣泛的聚對苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）要求了對苯二甲酸和丁二醇的特定遷移量。

朱東波等研究人員對新生產出的降解塑料自粘保鮮膜的安全性進行了檢測和評價，降解塑料在高溫、微波、長時間儲存等使用條件時，遷移量較大，有一定的食品安全風險，總遷移量和特定遷移量均不符合國家標準的要求[4]。

二、降解塑料應用中的問題

1. 降解地膜的應用問題

可降解地膜在我國已經取得了一定的應用，雖然能降解的地膜是為了解決農業地面覆蓋薄膜的污染問題而推廣，但是可降解的地膜在較大規模的應用的過程中遇到了較多的問題。

近年來，我國在降解地膜推廣和應用過程中遇到的問題主要包括：

① 市場上銷售的部分明示可降解的地膜并不是完全降解地膜，目前國家認可完全降解地膜僅包括生物降解地膜，為此制定了推薦性國家標準GB/T 35795-2017《全生物降解農業地面覆蓋薄膜》，其中規定全降解地膜有機的成分不應小于51%，相對生物分解率不得小于90%[5]；

② 部分農業薄膜生產企業為控制成本、搶占市場、獲得利潤，在市場銷售部分降解農業地膜，這些企業在傳統塑料中添加淀粉、纖維素等物質，這些物質摻雜在地膜中，容易分解，但其中大量的聚乙烯（PE）等傳統塑料并不能實現降解，僅在表面上實現了農膜的降解，并不能減少白色污染[6]；

③ 全生物降解地膜的生產及加工成本要高于傳統地膜，傳統塑料地膜的成本在1 萬元/噸左右，但全生物降解地膜的成本則高達2.5 萬元/噸-3 萬元/噸，這種情況就致使全生物降解地膜的價格遠遠高于普通地膜，不易于降解材料在農業的應用和推廣；

④ 傳統地膜在農業上的主要作用為保溫、保墑、除草等，目前部分降解地膜尚不能完全實現傳統農膜的功能，使用降解地膜后，反而導致農業的減產。部分地區使用降解的地膜后農作物的產量呈現下降趨勢；

⑤ 可降解地膜在地里一段時間后即可分解，但受光照、雨水、溫度等影響，地膜的分解速度難以控制，容易影響下一批農作物的播種。在播種期，原有地膜并未完全分解，而部分分解的降解地膜又難以通過人工和機械的方式予以清除，因此降解地膜的使用受我國不同地區、不同季節的溫度、雨水、土壤以及播種的農作物種類等影響很大，需要進行系統研究才能滿足目標地區的降解地膜技術指標要求，應用條件非?？量蘙7]。

2. 降解購物袋的應用問題

我國降解購物袋產品也制定了國家標準GB/T 38082-2019《生物降解塑料購物袋》，全降解購物袋需在生物降解性能、標識、提吊性能、跌落試驗、漏水性、封合強度、落鏢沖擊等多個關鍵技術參數滿足標準要求[8]，但目前購物袋產品綜合性能不佳，企業使用可降解樹脂原材料制作的購物袋，落鏢沖擊等物理性能難以保證滿足標準要求。降解性能和應用性能難以兼顧的原因應為我國生產企業在原材料配比、生產工藝等技術水平不足，難以兼顧降解性能和物理性能。這些情況導致了我國購物袋產品的合格率不高，難以與傳統的塑料購物袋產品競爭，在國內市場的推廣情況不樂觀[9]。

三、降解塑料的危害

1. 降解塑料的分子鏈重組過程

降解塑料首先經過水解、交聯等化學反應和高分子反應形成更大的聚合物，分子量有明顯的上升。在這個重組的過程中，原有分子鏈斷裂，機械性能出現明顯的下降，原有塑料形態發生變化，塑料制品崩解形成微小顆?；蛭⑺芰蟍10]。

在這個過程中，降解塑料發生碎裂，塑料制品碎裂形成更小的塑料碎片和微塑料。生物可降解塑料與傳統塑料的環境危害相當，同樣也產生了大量的微塑料，且這些微塑料具有更強的化學活性。

然而，由于降解塑料具有“可降解性”，降解塑料在環境中的微塑料危害沒有得到社會的關注和中實。已有研究人員證明，降解塑料在自然環境中更容易形成降解塑料的微塑料，這些微塑料可轉移到土壤、水、大氣等環境，由于微塑料比表面積大的特性，更容易作為各種有機物質等污染物的載體，在環境中吸收、富集、轉移各種有害物質，危害環境系統和人類健康[11]。

理論上降解塑料進入環境后，在環境和微生物等作用下可以被降解成化學小分子。然而，降解塑料的降解條件較為苛刻，如應用較為廣泛的生物降解塑料國家標準GB/T 19277.1-2011《受控堆肥條件下材料最終需氧生物分解能力的測定》中的降解條件是58℃，pH 值在7.0-9.0 之間。但在正常的環境條件下，降解塑料的最佳降解條件并不能夠達到，因此降解塑料被投放到環境中后有很長時間將以微塑料等形式出現。研究發現，環境中降解微塑料與傳統微塑料的具有近乎相同環境行為，但大多數降解塑料只能在特定條件下發生（如堆肥），因此降解微塑料在環境中會存在較長的時間。因此，盡管目前降解塑料的產量僅占傳統塑料產量的1%左右，但隨著降解塑料的大規模應用，未來降解塑料的產量將在未來有較大的增長，以滿足國家和社會對環境保護的要求[12]。

但由于降解塑料在環境中也會導致微塑料污染，因此，需要對降解塑料進行科學的全產業鏈管理，并且需要改變現有工藝提高其在實際環境中的降解性能。

2. 降解塑料的分子鏈分解過程

降解塑料隨著降解過程的進一步進行，交聯形成的聚合物間化學鍵等連接進一步分解，形成分子量較小的高分子片段和化學小分子，這個過程降解塑料的分子量呈降低趨勢，原有高分子鏈斷裂形成小分子鏈和化學小分子。而且隨著降解過程的繼續，分子量不斷降低[13]。

降解塑料的高分子化合物分解為微小塑料顆粒后，在進一步的降解過程中會分解為化學小分子，這些小分子會對環境和人體健康造成危害。

生物降解材料聚乳酸（PLA）是目前應用較為廣泛的降解塑料。PLA 分解生成的乳酸、乙酸、甲酸等化合物容易誘發了海洋生物體內的蛋白質變化，改變了海洋動物的新陳代謝和日?；顒?，從而影響了海洋動物的多樣性和種群數量，以及海洋植物的總量，減少海洋植物營養物質的生產量[14]。

在陸地生物圈中，聚乳酸可能影響土壤穩定性。聚乳酸的分解物呈酸性，會降低土壤的pH值，減少土壤中的活性基團數量，破壞土壤結構，阻礙植物的發芽和生長，進而影響節肢動物的數量，破壞生態環境。

聚己二酸/對苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）也是一種應用廣泛的降解塑料，PBAT 在降解的過程中會生成對苯二甲酸、己二酸等酸性物質。這些酸性物質對環境有較大的危害，對大氣、水體、土壤等造成嚴重的污染，對苯二甲酸、己二酸等有機酸隨大氣循環，可在大氣的化學、物理變化中形成酸雨；這些有機酸進入水中時，會降低水環境的pH 值，造成水中的藻類、魚類等動物死亡，改變現有生態平衡。對苯二甲酸等芳香族化合物有較強的穩定性，會在土壤中緩慢的分解，消耗土壤中的堿性基團，影響土壤的pH 值，造成土壤的酸化。

降解塑料袋遷移化學物質對生態環境到底會有怎樣的影響，現在科研工作者無法給出準確的答案。但部分植物和動物對化學物質高度敏感，它們在生長和發育的各個階段都可能受到化學物質的影響，盲目大量使用降解塑料可能會造成不可逆轉的生態影響。

3. 降解塑料的化合物分解過程

降解產生的化學小分子在微生物和環境的共同作用下，一部分在環境中分解，形成二氧化碳和水等小分子；一部分在生物體內進行生化反應，進入自然界的物質循環過程，最終完成降解。

在降解塑料降解的最后一個階段，高分子鏈分解出的化合物會進一步分解為二氧化碳和水等小分子，最終完成降解。

生物可降解塑料的廢棄物與傳統高分子塑料會對環境和人體健康造成同等的危害。這兩種類型的塑料制品都會消耗環境中的能量和物質，能量包括太陽光能、熱能、化學能等，物質包括氧氣、養分等[15]。

環境中的植物和動物同樣會消耗這些能量和物質來維持本身的數量，降解塑料消耗的這些能量和物質會影響環境中生物的數量，減少進入生物圈中能量和物質的總量。在這個角度看來，降解塑料的使用并不是一個好的解決塑料污染的辦法，降解塑料在解決塑料污染的同時，可能會引來很多新的環境和生態問題。

四、提升降解塑料產品質量措施

降解塑料生產企業應加強對自身產品的質量重視程度，不斷改進和提升生產工藝，使得可降解制品滿足國家要求的降解要求。對比原有塑料制品，物理性能指標不應有明顯的性能下降。生產企業不應生產假冒偽劣的降解塑料制品，造成更為嚴重的污染和危害。

政府應加強可降解塑料制品管理，杜絕以次充好欺騙消費者。增加監督抽查等管理行為，從生產和流通領域監管降解塑料產品質量，防止不合格降解塑料產品在市場流通。檢測和科研單位應在降解塑料領域深入研究，發現降解材料對人體健康和自然環境的危害，在減少“白色污染”的同時，確保降解塑料不會造成其他的危害。

結語

用降解塑料制成的新種類的一次性產品（紙制品、降解塑料制品）替代原有的一次性產品（傳統的塑料制品），只是將環境問題轉移到了其他的方向和領域，可能引起難以預知的問題。為了解決目前的“白色污染”問題，我們應該在根本上減少塑料的使用，促進塑料制品的多次使用和循環利用，提高塑料制品的回收率，才能在源頭上解決“白色污染”的塑料危機。