ASTM D6954-24 透過氧化和生物降解相結合的方式對環境中降解的塑膠進行開發和測試的標準指南

美國材料與試驗協會（ASTM）發布的標準「ASTM D6954-24 透過氧化和生物降解相結合的方式檢測和測試環境中降解的塑膠的標準指南」提供了一個框架或路線圖，用於比較和排序聚合物在受控實驗室熱氧化和光氧化過程中降解的物理性能損失的速率和程度，以及降解後在特定應用和處置環境中的生物降解和生態影響。處置環境多種多樣，包括土壤、垃圾掩埋場、市政或工業堆肥（可能發生熱氧化）以及土地覆蓋和農業用途（可能發生光氧化）。

該標準採用三層已建立的 ASTM 標準來加速和量化熱氧化和光氧化過程以及其他非生物過程（第一層）引起的特性和分子量損失，測量生物降解（第二層），並評估這些過程產生的產品的生態影響（第三層）。

為熱氧化和光氧化選擇的第一階段條件會加速在選定的應用和處置環境中可能發生的降解。根據應用和處置環境，條件應包括一系列濕度或水濃度。需要在典型的氧化溫度下測量降解率，以便對在選定的應用中評估的聚合物進行比較和排序，並且這些聚合物達到一定的分子量，可以使用適合選定環境的 ASTM 生物特徵來識別測試二氧化碳釋放情況，產生可證明的可生物降解的殘留物。例如，應在所選應用和處置環境的典型溫度和濕度範圍內獲取加速氧化數據，例如土壤（20 至 30 度）、陸地（20 至 35 度）以及市政或工業堆肥設施（30 至 65 度）。對於土壤中的應用，必須考慮當地的溫度和濕度範圍，因為它們因地理位置而異。至少一個溫度應合理接近最終使用或處置溫度，但在任何情況下，該溫度與移除溫度的差異都不應超過 20 度。也應確定聚合物在測試溫度範圍內不會發生相變，例如玻璃化轉變溫度。

然後，將氧化產生的殘留物暴露在標準生物特徵測試方法中的適當的處置或利用環境中，以測量生物降解的速率和程度（第二階段）。

第一級評估中產生的數據和在選定環境（第二級）中確定的生物降解時間允許與本標準中在類似環境條件下評估的其他聚合物進行排名。生物降解的程度和持續時間必須符合 ASTM 方法，並且必須證明中間氧化階段和生物降解產生的所有殘留物對環境安全且不具持久性（第三階段）。

就本標準而言，除了 ASTM D883 和 ASTM D6002 中給出的術語和定義外，還適用以下定義：

• 塑膠的環境降解是指在特定環境中發生的非生物或生物降解過程，或兩者兼有，包括光降解、氧化、水解和生物降解。生物體影響生物降解過程，非生物降解過程本質上是非生物的。
• 凝膠是指交聯聚合物結構，其不溶於不會破壞聚合物中的主要鍵或交聯鍵的溶劑。聚合物在氧化生物降解過程中形成的交聯是降解過程中形成的化學鍵，主要是碳-碳鍵，因此對溶劑降解具有極強的抵抗力。
• 氧化是在氧氣存在下透過熱或輻射促進的過程。

此標準可用於根據在選定環境下可確定為可生物降解的分子量範圍，對塑膠材料的熱氧化降解速度和程度進行比較和排序。隨後，可以使用標準生物特徵測試方法並透過測量二氧化碳釋放量來比較和排序這些降解聚合物在土壤、市政或工業堆肥、垃圾掩埋場和水等各種環境中的生物降解情況。

如果指定的處置途徑是市政或工業堆肥，則 ASTM D6400 標準是測量市政或工業堆肥過程中生物降解的唯一明確且適用的標準。在本標準所包含的條件下氧化後的生物降解並不賦予「市政或工業可堆肥」的定義，也不賦予在商業或市政堆肥設施中進行堆肥的做法可接受的含義。

該標準採用分層標準的方法來評估塑膠產品的連續氧化和生物降解性以及在特定應用中的生態影響。該標準的每一層都包含一個摘要，介紹目標和測試方法、方法原理、測試持續時間和結果解釋。

選擇逐步方法是為了方便地分離實驗室中的氧化降解、生物降解和生態影響階段，但在現實世界中，這三個階段可能同時發生，而不是依次發生。

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