ICS 83.080.01 CCS G 31
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T40611—2021/ISO18830:2016
塑料海水沙质沉积物界面非漂浮塑料
材料最终需氧生物分解能力的测定通过测定密闭呼吸计内耗氧量的方法
PlasticsDetermination of aerobic biodegradation of non-floating plastic
materialsin a seawater/sandy sedimentinterface
Method by measuring the oxygen demand in closed respirometer
(ISO 18830:2016,IDT)
2021-08-20发布
2022-03-01实施
国家市场监督管理总局 发布国家标准化管理委员会 中华人民共 和 国
国家标准
塑料 +海水沙质沉积物界面非漂浮塑料材料最终需氧生物分解能力的测定通过测定密闭呼吸计内耗氧量的方法
GB/T40611—2021/ISO18830:2016
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中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号（100029）北京市西城区三里河北街16号（100045)
网址：www.spc.org.cn 服务热线：400-168-0010
2021年8月第一版
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书号：155066·1-67673
版权专有 侵权必究 GB/T40611—2021/ISO18830:2016
前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件使用翻译法等同采用ISO18830：2016《塑料海水沙质沉积物界面非漂浮塑料材料最终需氧生物分解能力的测定通过测定密闭呼吸计内耗氧量的方法》。
与本文件中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下：
GB/T32116一2015循环冷却水中总有机碳（TOC)的测定（ISO8245：1999，NEQ）请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任，本文件由全国生物基材料及降解制品标准化技术委员会提出并归口。 本文件起草单位：北京工商大学、彤程化学（中国)有限公司、蚌埠天成包装科技股份有限公司、宁波
家联科技股份有限公司、重庆市联发塑料科技股份有限公司、中国神华煤制油化工有限公司、安徽丰原生物新材料有限公司、国家塑料制品质量监督检验中心（北京）、深圳万达杰环保新材料股份有限公司、 深圳市正旺环保新材料有限公司、广东崇熙环保科技有限公司、安徽华驰塑业有限公司、安徽雪郎生物科技股份有限公司、安徽丰原发酵技术工程研究有限公司、安徽丰原生物化学股份有限公司、安徽丰原生物纤维股份有限公司、四川大学、安徽恒鑫环保新材料有限公司、扬州惠通科技股份有限公司、兰州鑫银环橡塑制品有限公司、中成华道集团有限公司、安徽中成华道制塑有限责任公司。
本文件主要起草人：付烨、周迎鑫、吴刚、赵燕超、王熊、周义刚、李淑珍、周久寿、温亮、尹甜、冯申、 冯杰、魏文昌、张坚洪、魏杰、汪纯球、万玉青、纪传侠、胡富贵、于建梅、严德平、沈坤良、张建纲、秦文生、 艾蓉、高婷。
1 GB/T40611—2021/IS018830:2016
引言
用可生物降解塑料制成的产品被设计成通过堆肥厂或厌氧消化池中的有机循环来回收。不能因为这些制品可生物降解，而被认为可以随意地丢弃在环境中。这是不可取的，这些制品宜被回收和再利用。然而，自然环境（例如土壤或海洋环境）塑料的生物降解程度和速率测定试验方法是值得关注的，以便更好地捕述这些特定环境中塑料的降解行为。事实上，一些海洋中应用的制品是由塑料制成的（例如渔具），这些制品有时会被遗失或有意置于海洋环境中。可生物降解塑料材料的特性可通过应用特定的试验方法来表征，这些方法能够对暴露在海洋沉积物和海水中的塑料的生物降解性进行定量评估。
塑料制品被直接丢弃或随淡水流入远洋区（自由水域），而后，受材料密度、潮汐、洋流和海洋生物污
损的影响可能下沉到近滨海带并到达海底表面。许多生物降解塑料的密度大于1，因此容易下沉。从表面（与海水的界面）至深层，沉积物所处环境从有氧到缺氧再到庆氧状态，呈现出急剧变化的氧梯度 GB/T40611—2021/IS018830:2016
塑料海水沙质沉积物界面非漂浮塑料
材料最终需氧生物分解能力的测定通过测定密闭呼吸计内耗氧量的方法
1范围
本文件描述了一种试验方法，通过测定密闭式呼吸计中的耗氧量，测定塑料材料在海水和海底交界
处的海洋沙质沉积物上有氧生物分解的程度和速率。
需氧生物分解的测定也可通过监测二氧化碳的释放量来获得，方法见GB/T40611一2021。 本试验方法是在实验室条件下模拟海洋中不同海水沉沙区域的栖息环境，如在阳光照射到海底的
底栖区（光照区），在海洋科学中被称为近滨海带。
埋于海洋沉积物中的塑料材料和其他固体材料，其生物降解的测定不在本文件范围内。 本文件描述的条件可能与发生最大程度生物分解的最佳条件不一致。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T19276.1一2003水性培养液中材料最终需氧生物分解能力的测定采用测定密闭呼吸计中需氧量的方法（ISO14851：1999,IDT）
ISO8245水质总有机碳量（TOC）和溶解性有机碳量（DOC）的测定指南（Waterquality Guidelines for the determination of total organic carbon(TOC)and dissolved organic carbon(DOC)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
生化需氧量 biochemical oxygendemand BOD 在特定条件下，化合物或有机物在水中由于需氧生物氧化作用所消耗的溶解氧的质量浓度。 注：以每毫克或克化合物吸收氧气的毫克数表示。
3.2
理论需氧量 theoretical oxygen demand ThOD 将化合物完全氧化所需氧气的理论最大值，可由分子式计算得到。 注：以每毫克或每克试验材料吸收氧气的毫克数表示（mgO2/mg试验材料或mgO2/g试验材料）。
3.3
总有机碳 total organic carbon TOC 溶解或悬浮在水中的有机物所含有的总碳量。
1 GB/T 40611—2021/IS018830:2016
3.4
前处理 pre-conditioning phase 在没有试验材料存在的情况下，对培养液进行预培养，以消耗可能干扰生物分解测定的过量有机物
和提高微生物对试验环境的适应性。
4原理
本试验方法是根据GB/T19276.1一2003中规定的生化需氧量（BOD)测定方法确定的。试验介质包括固态和液态，其中固态介质为铺设在密闭烧瓶底部的海洋沙质沉积物，液态介质为浸泡沉积物的天然海水或人工海水。试验材料宜采用能够铺设在沉积物表面位于固液两相界面的薄膜。该试验系统在密闭容器（呼吸计）中模拟下沉至海底的塑料。在烧瓶的顶部空间设置合适的吸收器以吸收释放的二氧化碳。耗氧量（BOD)的测定，通过测量呼吸瓶中维持气体体积恒定的需氧量，或自动或人工测量体积或压力（或两者的组合）的变化来确定。
通过生化需氧量(BOD)与理论需氧量（ThOD)的比值得到材料的生物分解率（以百分率表示）。应考虑可能的硝化过程对BOD的影响。试验结果为生物分解率的最大量，由生物分解曲线的平稳阶段确定。
根据本文件规定的试验方法进行实验室间验证试验的详细信息见参考文献3。
5 试验环境
培养应在黑暗或漫射光的密闭空间内进行，该空间应没有抑制微生物生长繁殖的蒸汽，并保持恒温，宜在15℃～25℃之间，但不超过28℃，精确到土2℃。任何温度变化都应在试验报告中予以解释说明。
注：试验温度可能与海洋环境的实际温度不同
6试剂
6.1水
蒸馏水或去离子水，不得含有毒物质（尤其是铜），DOC含量小于2mg/L。 6.2 2人工海水
溶解：氯化钠（NaCI）六水氯化镁（MgCl2·6H2O）硫酸钠（Na?SO4）氯化钙（CaCl2）氯化钾(KCI) 碳酸氢钠（NaHCO）用水（见6.1)定容至1000mL。
22 g 9.7 g 3.7 g 1g 0.65 g 0.20 g
6.3天然海水/沉积物
用铲子将在低水位线下方的沙质沉积物和海水样本放人桶中。将湿的沉积物和海水一同转移至密
2 GB/T40611—2021/ISO18830:2016
闭容器中，并速运送至实验室。使用前始终以低温（约4℃）保存沉积物。海水/沉积物样本宜在取样后 4周内使用，记录贮存时间和条件。
注：海水和沉积物也可从运营良好的大型公共海洋水族馆取样。 测定沉积物中以及取代人工海水的天然海水中总有机碳（TOC)、pH值和氮含量。沉积物总有机
碳含量应在0.1%～2%的范围内。
为了降低有机物含量和背景呼吸，可对沉积物进行初步氧化。向沉积物和海水中通入空气，平缓搅
拌（最大搅拌速度为20r/min～30r/min)至所需时间。在试验报告中应记录该过程。
7仪器设备
7.1 密闭呼吸计
所有试验容器（玻璃烧瓶）和其他必要设备，应置于恒温室或恒温装置（如水浴）中。在不影响海水/ 沉积物界面的情况下，可以对海水进行搅拌。装置示例见附录A图A.1或GB/T19276.1一2003附录C。 搅拌装置见OECDTG308中附录4。
注：任何能够准确测定生化需氧量的呼吸计都是合适的，宜选用能够自动地、连续地测量和补充氧气的，从而在分
过程中不发生缺氧和不抑制微生物活性。测定总有机碳(TOC)和溶解有机碳(DOC)的分析仪器见ISO8245。
7.2硝酸盐和亚硝酸盐浓度分析设备
宜首先进行定性试验，以确定是否发生了硝化作用。如果介质中有硝酸盐/亚硝酸盐，则需使用合适的方法（如离子色谱）进行定量。
7.3分析天平
灵敏度至少应为0.1mg。
7.4pH计
8步骤
8.1试验材料
试验材料应采用薄膜或薄片。将试验材料切成圆片状。其直径应小于玻璃烧瓶的直径，以便于放置在玻璃烧瓶的底部
样品应具有已知质量，并含有足量的碳以使其产生的二氧化碳能足以被分析系统检测到试验材料浓度为每升海水中加大于或等于100mg的沉积物。样品浓度对应的ThOD含量约为
170mg/L或TOC约为60mg/L。每个烧瓶样品的最大浓度取决于呼吸计供氧限量。
计算ThOD（见GB/T19276.1一2003附录A）和TOC（见ISO8245或由化学式或元素分析）。 试验材料的形态和形状可能会影响其生物分解性。如要对比不同种类的材料作对比，宜采用相近
形状和厚度的样品。
注1：粉末也可作为试验材料。然而，重要的是，实践经验表明，如果不采取特殊措施，很难使粉末状样品稳定保持
在海水/沉积物界面上。以塑料材料制备粉体的方法见ISO10210，
注2：当薄膜状试验材料置于沉积物表面时，会限制水体和沉积物间的气体交换，导致试验材料下方形成庆氧区，
为了减少这种影响，可在整个薄膜样品表面均匀穿孔。
3 GB/T40611—2021/ISO18830:2016
8.2 2参比材料
使用无灰纤维素滤纸作为参比材料。 如可能，其TOC、形态和尺寸应与试验材料的类似。应使用与试验材料相同形态的非生物降解聚
合物（如聚乙烯)作为负控制参比材料。 8.3沉积物制备
用带有粗滤纸的漏斗过滤沉积物，去除过量的海水。海水去除完成后，得到可用于试验的沉积物。 以下将过滤后的沉积物称为“湿沉积物”。 8.4试验容器
准备若干个烧瓶，使测试至少包括： a）三个盛装试验材料的烧瓶（符号F）； b）三个用于空白试验的（符号Fε）； c）三个盛装参比材料的烧瓶（符号Fc）。 此外，如需要还可添加三个烧瓶盛装负控制参比材料（符号F）。 注：如为了筛选，可用2个烧瓶盛装试验材料、空白、参比材料，而不是3个烧瓶。
8.5前处理
通常情况下，使用容积为250mL的试验烧瓶。将30g湿沉积物置于烧瓶底部。缓慢倒人70mL 天然海水或人工海水。根据沉积物的不同粒度，试验宜在海水/沉积物体积比为3：1～5：1，沉积层厚度约0.3cm～0.5cm的条件下进行。
注：当使用粗粒度的沉积物时，沉积层厚度可增加至1.5cm。 在试验烧瓶的吸收室中加入二氧化碳吸收剂（见GB/T19276.1一2003附录C）。将烧瓶置于恒温
环境中，使所有容器达到所需温度。收集必要的数据并监测二氧化碳的生成量。获取必要的压力计读数（如果手动），并验证氧气消耗记录仪是否正常工作（自动呼吸计）。
本阶段是为了验证不同容器中具有相似的内源呼吸，并对多余有机物进行初步氧化，从而以较低内
源呼吸开始试验。可轻轻搅拌培养液，以加速过量有机物的生物分解。
本阶段通常会持续一周，但如果检测到大量氧气消耗，可能会延长时间。 为了防止试验烧瓶中氧气消耗量不同，不使用分流试验烧瓶。若有异常情况发生，则更换沉积物重
新开始。 8.6开始试验
将裁取的塑料薄膜样品（见8.1)浸在每个试验烧瓶的沉积物上。当使用8.1中规定的试验材料并配以容积为250mL的烧瓶时，样品（试验材料和参比材料）质量应为20mg。为了保证试样与沉积物的接触均匀，宜使用合适的盖片覆盖试样。盖片也应引人空白试验烧瓶中作对照，以确保条件类似，
注：可使用常见的非生物分解的乙烯基树脂涂覆玻璃纤维网制作合适的盖片，纤维直径约为280um且网眼尺寸为
1.8 mmX1.6 mm。 对参比材料和负控制参比材料重复上述操作。记录每个烧瓶中的沉积物质量、样品质量和海水
体积。
为了保证微生物多样性，保持其对试验材料生物分解的能力，可根据需求补充营养物。通过观察参
实验室滤纸Whatmann°42可以满足此用途，并且是可商业购买的合适产品。提供此信息是为了方便本文件的
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用户，并不构成GB对该产品的认可。
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