ASTM D6954-24 通过氧化和生物降解相结合的方式对环境中降解的塑料进行开发和测试的标准指南

美国材料与试验协会（ASTM）发布的标准“ASTM D6954-24 通过氧化和生物降解相结合的方式检测和测试环境中降解的塑料的标准指南”提供了一个框架或路线图，用于比较和排序聚合物在受控实验室热氧化和光氧化过程中降解的物理性能损失的速率和程度，以及降解后在特定应用和处置环境中的生物降解和生态影响。处置环境多种多样，包括土壤、垃圾填埋场、市政或工业堆肥（可能发生热氧化）以及土地覆盖和农业用途（可能发生光氧化）。

该标准采用三层已建立的 ASTM 标准来加速和量化热氧化和光氧化过程以及其他非生物过程（第一层）引起的特性和分子量损失，测量生物降解（第二层），并评估这些过程产生的产品的生态影响（第三层）。

为热氧化和光氧化选择的第一阶段条件会加速在选定的应用和处置环境中可能发生的降解。根据应用和处置环境，条件应包括一系列湿度或水浓度。需要在典型的氧化温度下测量降解率，以便对在选定的应用中评估的聚合物进行比较和排序，并且这些聚合物达到一定的分子量，可以使用适合选定环境的 ASTM 生物特征识别测试二氧化碳释放情况，产生可证明的可生物降解的残留物。例如，应在所选应用和处置环境的典型温度和湿度范围内获取加速氧化数据，例如土壤（20 至 30 度）、陆地（20 至 35 度）以及市政或工业堆肥设施（30 至 65 度）。对于土壤中的应用，必须考虑当地的温度和湿度范围，因为它们因地理位置而异。至少一个温度应合理接近最终使用或处置温度，但在任何情况下，该温度与移除温度的差异都不应超过 20 度。还应确定聚合物在测试温度范围内不发生相变，例如玻璃化转变温度。

然后，将氧化产生的残留物暴露在标准生物特征测试方法中的适当的处置或利用环境中，以测量生物降解的速率和程度（第二阶段）。

第一级评估中生成的数据和在选定环境（第二级）中确定的生物降解时间允许与本标准中在类似环境条件下评估的其他聚合物进行排名。生物降解的程度和持续时间必须符合 ASTM 方法，并且必须证明中间氧化阶段和生物降解产生的所有残留物对环境安全且不具持久性（第三阶段）。

就本标准而言，除了 ASTM D883 和 ASTM D6002 中给出的术语和定义外，还适用以下定义：

• 塑料的环境降解是指在特定环境中发生的非生物或生物降解过程，或两者兼有，包括光降解、氧化、水解和生物降解。生物体影响生物降解过程，非生物降解过程本质上是非生物的。
• 凝胶是指交联聚合物结构，其不溶于不会破坏聚合物中的主要键或交联键的溶剂。聚合物在氧化生物降解过程中形成的交联是降解过程中形成的化学键，主要是碳-碳键，因此对溶剂降解具有极强的抵抗力。
• 氧化是在氧气存在下通过热或辐射促进的过程。

该标准可用于根据在选定环境下可确定为可生物降解的分子量范围，对塑料材料的热氧化降解速度和程度进行比较和排序。随后，可以使用标准生物特征测试方法并通过测量二氧化碳释放量来比较和排序这些降解聚合物在土壤、市政或工业堆肥、垃圾填埋场和水等各种环境中的生物降解情况。

如果指定的处置途径是市政或工业堆肥，则 ASTM D6400 标准是测量市政或工业堆肥过程中生物降解的唯一明确且适用的标准。在本标准所包含的条件下氧化后的生物降解并不赋予“市政或工业可堆肥”的定义，也不赋予在商业或市政堆肥设施中进行堆肥的做法可接受的含义。

该标准采用分层标准的方法来评估塑料产品的连续氧化和生物降解性以及在特定应用中的生态影响。该标准的每一层都包含一个摘要，介绍目标和测试方法、方法原理、测试持续时间和结果解释。

选择逐步方法是为了方便地分离实验室中的氧化降解、生物降解和生态影响阶段，但在现实世界中，这三个阶段可能同时发生，而不是依次发生。

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