ASTM D5338 受控堆肥条件下塑料材料需氧生物降解的测定

美国材料与试验协会（ASTM）制定的标准《ASTM D5338 在包括高温温度在内的受控堆肥条件下测定塑料材料有氧生物降解的标准测试方法》描述了一种在实验室条件下测定暴露于高温受控堆肥环境中的塑料材料有氧生物降解程度和速率的测试方法。

本测试方法旨在模拟达到高温堆肥条件的受控条件下，获得可重复、可再现的测试结果。测试材料暴露于源自城市固体废物堆肥的接种物中。有氧堆肥在温度、通风和湿度受到严密监控和控制的环境中进行。

在堆肥过程中，高温最容易在大型专业管理的设施中达到。然而，小型住宅堆肥单元（通常称为后院或家庭堆肥）也可以达到这样的温度。

本测试方法旨在测定样品中转化为二氧化碳的碳含量百分比。同时监测生物降解速率。本测试方法适用于所有用于在高温堆肥设施中进行堆肥的塑料材料。

塑料在堆肥装置中的生物降解至关重要，因为它会影响塑料周围其他材料的分解，以及堆肥后材料的质量和外观。塑料的生物降解也使得我们能够通过大型、专业管理的堆肥设施和运行良好的住宅单元（这些单元可达到高温）安全地处置这些塑料。本程序旨在测定塑料产品在受控堆肥过程中的好氧生物降解速率和程度。

由于堆肥设施的建造和运行差异很大，且堆肥系统的法律要求也各不相同，本程序并非旨在模拟特定堆肥系统的环境。然而，它有望模拟在达到嗜热温度的最佳条件下运行的堆肥操作的环境。更具体地说，本程序旨在创建一个标准的实验室环境，以便在受控堆肥条件下快速且可重复地测定好氧生物降解性。

ASTM D5338 是一项重要的测试方法，旨在评估塑料材料在受控堆肥条件下的需氧生物降解性能。该标准广泛用于评估用于堆肥的塑料对环境的影响，尤其是在市政或工业设施中。通过模拟高温下的受控堆肥环境，该标准提供了可重复的结果，以确定生物降解的程度和速率。

简而言之，该方法测量塑料材料在受控堆肥环境中通过有氧过程降解的效率。该标准等效于ISO 14855“受控堆肥条件下塑料材料最终有氧生物降解性的测定——释放二氧化碳的分析方法”，并且是可堆肥塑料ASTM D6400标准的重要组成部分，该标准因其生物降解性声明而获得监管机构和政府机构的认可。

本标准的主要目标是：

• 测量生物降解：通过测量堆肥过程中二氧化碳的释放来量化有氧生物降解的程度和速率。
• 模拟堆肥条件：模拟最佳堆肥环境，通常在嗜热温度（58 度）下，以评估现实世界堆肥设施中的材料性能。
• 确保可重复性：提供标准实验室方法，确保测试结果一致、可靠。

ASTM D5338 标准测试方法涉及将塑料材料暴露于受控的堆肥环境中，并使用源自城市固体废物堆肥的接种物。该过程受到严格监控，以确保温度、通风和湿度达到最佳条件。该方法的关键组成部分包括：

• 测试材料：
  • 检测项目：适用于所有拟用于堆肥的塑料材料，包括薄膜、颗粒、粉末或形状的产品，如狗骨头。
  • 有机碳含量：计算理论二氧化碳产量需要了解测试材料的有机碳含量。这可以通过元素分析或样品配方确定。

执行以下检查：

• 阳性对照：使用明确定义的可生物降解聚合物（例如薄层色谱级微晶纤维素（粒径高达 20 µm））来验证测试设置。
• 阴性对照：聚乙烯等不可生物降解的材料可确保生物降解过程的特异性。
• 空白对照：仅使用接种物来测量基线二氧化碳的产生。

• 接种物：取自城市固体废物制成的、通气良好的堆肥（2-4个月龄），筛分至最大10毫米，且不含玻璃或石头等大型惰性物质。使用约600克干固体。
• 测试物质剂量：通常，将 100 克测试物质的干固体与接种物混合。
• 反应器尺寸：堆肥箱最好为 2-5 升，并且测试混合物的填充量不超过四分之三，以确保足够的通风。
• 反应器数量：至少使用12个反应器：3个用于测试物质，3个用于空白对照，3个用于阳性对照，3个用于阴性对照。

• 温度：保持在58度，以模拟嗜热堆肥条件。
• 通风和湿度：密切监测和控制以优化微生物活动。
• 混合：每周混合一次堆肥，以防止沟流并确保对测试材料进行均匀的微生物攻击。
• 持续时间：通常为 45 天，但根据材料特性和测试要求可以延长至 180 天。

• 二氧化碳释放：通过测量二氧化碳的产生量来测量生物降解，通常使用带有二氧化碳清除装置的呼吸测定法、滴定设备，或更频繁的测量（每 3-6 小时）使用气相色谱法。
• 生物降解百分比：按标准给出的公式计算。

ASTM D5338 标准之所以被认为重要，原因如下：

• 环境合规性：制造商通过确保其产品符合可堆肥性的法律要求来支持其环保声明。
• 消费者信心：ASTM D5338 认证是 ASTM D6400 标准的一部分，它向消费者保证产品将在堆肥设施中生物降解，从而减少对环境的影响。
• 研发：通过提供开发和测试新型可生物降解塑料的标准方法，促进可持续材料的创新。
• 堆肥质量：堆肥装置中塑料的生物降解可防止其他有机物的分解，从而产生高质量的堆肥产出。

因此，ASTM D5338 是评估受控堆肥环境中塑料材料有氧生物降解性能的重要工具。它提供了一种标准化且可重复的二氧化碳排放测量方法，支持可持续塑料的开发，确保合规性，并增强消费者对可堆肥产品的信心。虽然它在模拟特定堆肥设施方面存在局限性，但其在环境性能测试和可生物降解材料创新方面的作用毋庸置疑。在日益注重可持续发展的全球背景下，制造商、研究人员和监管机构都依赖 ASTM D5338 来推动环保塑料的普及。

我们的机构多年来一直服务于全球科技发展，并密切关注其发展。我们拥有一支经验丰富的专业团队和广泛的基础设施，可为各行各业的企业提供广泛领域的测试、测量和分析服务。此外，我们还提供符合 ASTM D5338 标准测试方法的测试服务，该方法用于测定受控堆肥条件下（包括高温）塑料材料的有氧生物降解性能。