浅谈降解塑料的危害及解决方法

薛俊海

（辽宁省检验检测认证中心/辽宁省产品质量监督检验院，沈阳 110032）

前言

随着社会的不断发展，质量轻、易加工、性质稳定的传统塑料得到了大规模的使用。现代经济发展和塑料的使用息息相关，但传统塑料的大量使用已给全球带来严重塑料危害。

二十一世纪以来，我国已逐步实施“限塑令”，在并设立两步走的双碳目标，即2030 年实现“碳达峰”的阶段性目标，2060 年基本实现“碳中和”的环保要求[1]。

鉴于绿色社会的建设要求，降解塑料得到大规模应用。降解塑料包括生物降解塑料、光降解塑料、化学降解塑料、热降解塑料等类型，目前在国内获得大规模应用的是生物降解塑料，其他类型的降解塑料仅“视觉上”消除塑料污染，目前生产技术和降解性能还未获得社会的认可[2]。

以聚乳酸（PLA）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）等种类为代表的生物降解塑料，已经在农业、包装等行业和领域得到了广泛的使用。

降解塑料虽然解决了塑料的环保型问题，看似成为了传统塑料的替代品，但可降解塑料实际上并非完美的替代方案，它对人体健康、生物多样性和环境系统也会造成一定的危害。

一、现有环境和食品安全要求

降解塑料GB/T 41010-2021《生物降解塑料与制品降解性能及标识要求》降解材料标准对降解材料的化学性能提出了要求，其中包括常见的有害重金属元素砷、镉、铬、铜、汞、镍、铅，还包括钴、氟、钼、硒、锌等特定元素[3]。

GB 4806.7-2016《食品安全国家标准 食品接触用塑料材料及制品》要求塑料制品的迁移量不得超过10mg/dm2。

GB 4806.6-2016《食品安全国家标准 食品接触用塑料树脂》规定了部分降解塑料树脂的特定迁移量，在塑料包装材料中应用较为广泛的聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）要求了对苯二甲酸和丁二醇的特定迁移量。

朱东波等研究人员对新生产出的降解塑料自粘保鲜膜的安全性进行了检测和评价，降解塑料在高温、微波、长时间储存等使用条件时，迁移量较大，有一定的食品安全风险，总迁移量和特定迁移量均不符合国家标准的要求[4]。

二、降解塑料应用中的问题

1. 降解地膜的应用问题

可降解地膜在我国已经取得了一定的应用，虽然能降解的地膜是为了解决农业地面覆盖薄膜的污染问题而推广，但是可降解的地膜在较大规模的应用的过程中遇到了较多的问题。

近年来，我国在降解地膜推广和应用过程中遇到的问题主要包括：

① 市场上销售的部分明示可降解的地膜并不是完全降解地膜，目前国家认可完全降解地膜仅包括生物降解地膜，为此制定了推荐性国家标准GB/T 35795-2017《全生物降解农业地面覆盖薄膜》，其中规定全降解地膜有机的成分不应小于51%，相对生物分解率不得小于90%[5]；

② 部分农业薄膜生产企业为控制成本、抢占市场、获得利润，在市场销售部分降解农业地膜，这些企业在传统塑料中添加淀粉、纤维素等物质，这些物质掺杂在地膜中，容易分解，但其中大量的聚乙烯（PE）等传统塑料并不能实现降解，仅在表面上实现了农膜的降解，并不能减少白色污染[6]；

③ 全生物降解地膜的生产及加工成本要高于传统地膜，传统塑料地膜的成本在1 万元/吨左右，但全生物降解地膜的成本则高达2.5 万元/吨-3 万元/吨，这种情况就致使全生物降解地膜的价格远远高于普通地膜，不易于降解材料在农业的应用和推广；

④ 传统地膜在农业上的主要作用为保温、保墒、除草等，目前部分降解地膜尚不能完全实现传统农膜的功能，使用降解地膜后，反而导致农业的减产。部分地区使用降解的地膜后农作物的产量呈现下降趋势；

⑤ 可降解地膜在地里一段时间后即可分解，但受光照、雨水、温度等影响，地膜的分解速度难以控制，容易影响下一批农作物的播种。在播种期，原有地膜并未完全分解，而部分分解的降解地膜又难以通过人工和机械的方式予以清除，因此降解地膜的使用受我国不同地区、不同季节的温度、雨水、土壤以及播种的农作物种类等影响很大，需要进行系统研究才能满足目标地区的降解地膜技术指标要求，应用条件非常苛刻[7]。

2. 降解购物袋的应用问题

我国降解购物袋产品也制定了国家标准GB/T 38082-2019《生物降解塑料购物袋》，全降解购物袋需在生物降解性能、标识、提吊性能、跌落试验、漏水性、封合强度、落镖冲击等多个关键技术参数满足标准要求[8]，但目前购物袋产品综合性能不佳，企业使用可降解树脂原材料制作的购物袋，落镖冲击等物理性能难以保证满足标准要求。降解性能和应用性能难以兼顾的原因应为我国生产企业在原材料配比、生产工艺等技术水平不足，难以兼顾降解性能和物理性能。这些情况导致了我国购物袋产品的合格率不高，难以与传统的塑料购物袋产品竞争，在国内市场的推广情况不乐观[9]。

三、降解塑料的危害

1. 降解塑料的分子链重组过程

降解塑料首先经过水解、交联等化学反应和高分子反应形成更大的聚合物，分子量有明显的上升。在这个重组的过程中，原有分子链断裂，机械性能出现明显的下降，原有塑料形态发生变化，塑料制品崩解形成微小颗粒或微塑料[10]。

在这个过程中，降解塑料发生碎裂，塑料制品碎裂形成更小的塑料碎片和微塑料。生物可降解塑料与传统塑料的环境危害相当，同样也产生了大量的微塑料，且这些微塑料具有更强的化学活性。

然而，由于降解塑料具有“可降解性”，降解塑料在环境中的微塑料危害没有得到社会的关注和中实。已有研究人员证明，降解塑料在自然环境中更容易形成降解塑料的微塑料，这些微塑料可转移到土壤、水、大气等环境，由于微塑料比表面积大的特性，更容易作为各种有机物质等污染物的载体，在环境中吸收、富集、转移各种有害物质，危害环境系统和人类健康[11]。

理论上降解塑料进入环境后，在环境和微生物等作用下可以被降解成化学小分子。然而，降解塑料的降解条件较为苛刻，如应用较为广泛的生物降解塑料国家标准GB/T 19277.1-2011《受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解能力的测定》中的降解条件是58℃，pH 值在7.0-9.0 之间。但在正常的环境条件下，降解塑料的最佳降解条件并不能够达到，因此降解塑料被投放到环境中后有很长时间将以微塑料等形式出现。研究发现，环境中降解微塑料与传统微塑料的具有近乎相同环境行为，但大多数降解塑料只能在特定条件下发生（如堆肥），因此降解微塑料在环境中会存在较长的时间。因此，尽管目前降解塑料的产量仅占传统塑料产量的1%左右，但随着降解塑料的大规模应用，未来降解塑料的产量将在未来有较大的增长，以满足国家和社会对环境保护的要求[12]。

但由于降解塑料在环境中也会导致微塑料污染，因此，需要对降解塑料进行科学的全产业链管理，并且需要改变现有工艺提高其在实际环境中的降解性能。

2. 降解塑料的分子链分解过程

降解塑料随着降解过程的进一步进行，交联形成的聚合物间化学键等连接进一步分解，形成分子量较小的高分子片段和化学小分子，这个过程降解塑料的分子量呈降低趋势，原有高分子链断裂形成小分子链和化学小分子。而且随着降解过程的继续，分子量不断降低[13]。

降解塑料的高分子化合物分解为微小塑料颗粒后，在进一步的降解过程中会分解为化学小分子，这些小分子会对环境和人体健康造成危害。

生物降解材料聚乳酸（PLA）是目前应用较为广泛的降解塑料。PLA 分解生成的乳酸、乙酸、甲酸等化合物容易诱发了海洋生物体内的蛋白质变化，改变了海洋动物的新陈代谢和日常活动，从而影响了海洋动物的多样性和种群数量，以及海洋植物的总量，减少海洋植物营养物质的生产量[14]。

在陆地生物圈中，聚乳酸可能影响土壤稳定性。聚乳酸的分解物呈酸性，会降低土壤的pH值，减少土壤中的活性基团数量，破坏土壤结构，阻碍植物的发芽和生长，进而影响节肢动物的数量，破坏生态环境。

聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）也是一种应用广泛的降解塑料，PBAT 在降解的过程中会生成对苯二甲酸、己二酸等酸性物质。这些酸性物质对环境有较大的危害，对大气、水体、土壤等造成严重的污染，对苯二甲酸、己二酸等有机酸随大气循环，可在大气的化学、物理变化中形成酸雨；这些有机酸进入水中时，会降低水环境的pH 值，造成水中的藻类、鱼类等动物死亡，改变现有生态平衡。对苯二甲酸等芳香族化合物有较强的稳定性，会在土壤中缓慢的分解，消耗土壤中的碱性基团，影响土壤的pH 值，造成土壤的酸化。

降解塑料袋迁移化学物质对生态环境到底会有怎样的影响，现在科研工作者无法给出准确的答案。但部分植物和动物对化学物质高度敏感，它们在生长和发育的各个阶段都可能受到化学物质的影响，盲目大量使用降解塑料可能会造成不可逆转的生态影响。

3. 降解塑料的化合物分解过程

降解产生的化学小分子在微生物和环境的共同作用下，一部分在环境中分解，形成二氧化碳和水等小分子；一部分在生物体内进行生化反应，进入自然界的物质循环过程，最终完成降解。

在降解塑料降解的最后一个阶段，高分子链分解出的化合物会进一步分解为二氧化碳和水等小分子，最终完成降解。

生物可降解塑料的废弃物与传统高分子塑料会对环境和人体健康造成同等的危害。这两种类型的塑料制品都会消耗环境中的能量和物质，能量包括太阳光能、热能、化学能等，物质包括氧气、养分等[15]。

环境中的植物和动物同样会消耗这些能量和物质来维持本身的数量，降解塑料消耗的这些能量和物质会影响环境中生物的数量，减少进入生物圈中能量和物质的总量。在这个角度看来，降解塑料的使用并不是一个好的解决塑料污染的办法，降解塑料在解决塑料污染的同时，可能会引来很多新的环境和生态问题。

四、提升降解塑料产品质量措施

降解塑料生产企业应加强对自身产品的质量重视程度，不断改进和提升生产工艺，使得可降解制品满足国家要求的降解要求。对比原有塑料制品，物理性能指标不应有明显的性能下降。生产企业不应生产假冒伪劣的降解塑料制品，造成更为严重的污染和危害。

政府应加强可降解塑料制品管理，杜绝以次充好欺骗消费者。增加监督抽查等管理行为，从生产和流通领域监管降解塑料产品质量，防止不合格降解塑料产品在市场流通。检测和科研单位应在降解塑料领域深入研究，发现降解材料对人体健康和自然环境的危害，在减少“白色污染”的同时，确保降解塑料不会造成其他的危害。

结语

用降解塑料制成的新种类的一次性产品（纸制品、降解塑料制品）替代原有的一次性产品（传统的塑料制品），只是将环境问题转移到了其他的方向和领域，可能引起难以预知的问题。为了解决目前的“白色污染”问题，我们应该在根本上减少塑料的使用，促进塑料制品的多次使用和循环利用，提高塑料制品的回收率，才能在源头上解决“白色污染”的塑料危机。