可降解塑料制品中增塑劑檢測及風險研究

王立 齊永潤 姜傳興 張維 李林林

摘要：采用氣相色譜-質譜聯用法分析對比了超聲提取和索氏提取2種前處理方法測定可降解塑料制品中18種增塑劑含量，確認了18種增塑劑的檢出限和定量限，選取生物可降解材料和聚烯烴類不同基材可降解材料，4種典型的可降解塑料制品共24批次樣本進行檢測及風險分析研究。為可降解塑料制品增塑劑含量的測定提供了檢測依據和數據支持，為相關企業、消費者及監管部門提供借鑒參考。

關鍵詞：氣相色譜-質譜聯用儀（ICP-MS）；可降解塑料；18種增塑劑；風險

中圖分類號：TB48；TQ320.7；O657.63 文獻標識碼：A 文章編號：1400 （2021） 06-0015-06

Research on Detection and Risk Analysis of 18 Plasticizers in Typical Degradable Plastic Products

WANG Li， QI Yong-run， JIANG Chuan-xing， ZHANG Wei， LI Lin-lin

（Shandong Institute for Product Quality Inspection， Jinan 250102， China）

Abstract： Gas chromatography-mass spectrometry analysis was used to compare the two pretreatment methods of ultrasonic extraction and Soxhlet extraction to determine the content of 18 plasticizers in degradable plastic products. The detection limits and quantification limits of 18 plasticizers were confirmed. Biodegradable materials and polyolefin-based degradable materials with different substrates， 4 typical degradable plastic products， a total of 24 batches of samples for testing and risk analysis. It provides testing basis and data support for the determination of plasticizer content in degradable plastic products， and provides reference for related enterprises， consumers and regulatory authorities.

Key words： ICP-MS； paper products； biodegradable plastic；18 plasticizers； risk

近來，我國限塑令、垃圾分類等一系列政策相繼出臺，鼓勵使用可降解購物袋、可降解包裝膜（袋），在餐飲外賣領域推廣使用可降解塑料袋等替代產品。在綠色新政的驅動下，可降解塑料技術研發速度加快，并已逐漸應用于購物袋、餐飲具、農用地膜、快遞運輸包裝等生產生活領域[1-4]。

目前市場上根據原料來源分為生物可降解塑料和聚烯烴類可降解塑料，無論哪種可降解塑料制品，在加工過程中會添加各種添加劑作為阻燃劑、著色劑、填料、防滑劑、穩定劑和增塑劑等[5-11]，其中塑劑的主要成分是環氧化合物以及鄰苯二甲酸酯等。絕大多數的塑料制品都添加了增塑劑，增塑劑能夠使塑料軟化，同時提高塑料制品的耐熱和抗寒能力。然而相關研究發現，增塑劑會對人體的荷爾蒙分泌產生影響，尤其是處于青春期的青少年，會嚴重男女的性激素分泌從而造成第二性征紊亂。目前歐盟和其他發達國家已將增塑劑和其主要成分定為危害生物繁衍的有害物質[12]。可降解塑料制品目前的處理方式以焚燒和環境降解為主，其中增塑劑會隨著降解過程不斷的釋放到自然環境中，給生態環境造成潛在危害[13-15]，然而，隨著可降解塑料的不斷成熟與應用，對其進行安全風險評估，特別是評估添加的增塑劑等有毒有害物質的安全風險更是亟待解決的問題。

本研究優化了可降解塑料中18種增塑劑含量測定的樣品前處理條件，選取了市場銷售的2種基材（生物可降解和聚烯烴類可降解塑料）、4類典型可降解塑料制品：地膜、快遞塑料包裝袋、一次性餐飲具、購物袋，對其中危害較大的18種有害增塑劑進行分析研究，對比相關標準方法[16-17]，進行檢測對照，測定24批次樣品的18種增塑劑，對數據進行了安全風險評估，并提出了建議措施，旨在為可降解塑料制品中增塑劑的檢測方法，限量指標提供檢測依據、數據支持，為生產、消費及行業決策提供參考。

1實驗部分

1.1 儀器、試劑與實驗樣品

1.1.1 儀器

氣相色譜-質譜（GC-MS，美國Agilent公司），電加熱板（上海精宏實驗設備有限公司），電子天平（賽多利斯科學儀器北京有限公司，精度0.1 mg），高速萬能粉碎機（天津市泰斯特儀器有限公司），超聲波發生器，索氏提取儀。

1.1.2 試劑

正己烷，丙酮均為色譜純，購于國藥集團化學試劑有限公司；鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）、鄰苯二甲酸二乙酯（DEP）、鄰苯二甲酸二烯丙酯（DAP）、鄰苯二甲酸二異丁酯（DIBP）、鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）、鄰苯二甲酸二（2-甲氧基）乙酯（DMEP）、鄰苯二甲酸二（4-甲基-2-戊基）酯（BMPP）、鄰苯二甲酸二（2-乙氧基）乙酯（DEEP）、鄰苯二甲酸二戊酯（DPP）、鄰苯二甲酸二己酯（DHXP）、鄰苯二甲酸丁基芐基酯（BBP）、鄰苯二甲酸二（2-丁氧基）乙酯（DBEP）、鄰苯二甲酸二環己酯（DCHP）、鄰苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DEHP）、鄰苯二甲酸二苯酯（DPhP）、鄰苯二甲酸二正辛酯（DNOP）、鄰苯二甲酸二異壬酯（DINP）、鄰苯二甲酸二壬酯（DNP）混標：1000 mg/L，純度>95%，購于美國O2si smart solutions公司；實驗室用水為GB/T 6682規定的一級水，自制。

1.1.3 實驗樣品

某生產企業提供4類聚烯烴類可降解和4類生物降解塑料制品，即I PE降解地膜、II PP降解餐盒、III-PE降解購物袋、IV PE降解快遞包裝膜、V生物降解地膜、VI生物降解餐盒、VII生物降解購物袋、VIII生物降解快遞包裝袋，分別代表了使用最廣泛的可降解材料，每類選取了3批次試樣，具體信息如下表1所示。

1.2 實現步驟

1.2.1 18種增塑劑混合標準溶液的制備

配制18種增塑劑的混合標準溶液（1mg/L），分別吸取0、0.1、1、10mL混標溶液于100mL容量瓶中，用正己烷定容后上機檢測。

1.2.2 樣品試液的制備

將試樣剪碎至直徑≤0.3cm，105℃烘干恒重后，稱取樣品，處理方法1、取樣品約0.3～0.5g于具塞三角瓶中，加入20mL正己烷，超聲提取30min后過濾，殘渣再用20mL正己烷重復提取1次，合并濾液于50mL容量瓶中，定容后混勻過0.45μm有機相玻璃濾膜。處理方法2、取樣品約5g于將樣品置于索氏提取器中，在圓底溶劑瓶中加入100mL二氯甲烷-丙酮混合溶劑，提取6h，回流速度控制在4次～6次/h。冷卻后，取出溶劑瓶，移取20mL提取液氮吹至近干，加5mL正己烷復溶后過0.45μm有機相玻璃濾膜。進氣相色譜-質譜儀分析。同時做試劑空白實驗。

1.2.3 試液測定

將上述制備的18種增塑劑混合標準溶液、樣品試液及空白試液經過濾后，進行GC-MS檢測，繪制標準曲線，并對試液中的18種增塑劑進行分析測試，儀器工作參數條件參照GB 31604.30-2016[14]。

2 結果與討論

2.1 18種特定元素混合溶液的標準曲線

實驗首先采用GC-MS測定了18種增塑劑的混合標準溶液，繪制了標準工作曲線，標準曲線的線性方程、相關系數、檢出限和定量限見表2。由表2可知，各類增塑劑標準校正曲線線性相關系數良好，均在0.9991～1.0000范圍內，檢出限在0.03～0.2μg/L之間，定量限范圍為0.1～0.5μg/L，為后續測定數據準確性提供了基礎。

1鄰苯二甲酸二甲酯（DMP）、2鄰苯二甲酸二乙酯（DEP）、3鄰苯二甲酸二烯丙酯（DAP）、4鄰苯二甲酸二異丁酯（DIBP）、5鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）、6鄰苯二甲酸二（2-甲氧基）乙酯（DMEP）、7鄰苯二甲酸二（4-甲基-2-戊基）酯（BMPP）、8鄰苯二甲酸二（2-乙氧基）乙酯（DEEP）、9鄰苯二甲酸二戊酯（DPP）、10鄰苯二甲酸二己酯（DHXP）、11鄰苯二甲酸丁基芐基酯（BBP）、12鄰苯二甲酸二（2-丁氧基）乙酯（DBEP）、13鄰苯二甲酸二環己酯（DCHP）、14鄰苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DEHP）、15鄰苯二甲酸二苯酯（DPhP）、16鄰苯二甲酸二正辛酯（DNOP）、17鄰苯二甲酸二異壬酯（DINP）、18鄰苯二甲酸二壬酯（DNP）。

2.2 兩種前處理方法結果對照

為驗證方法的可靠性，參照GB31604.30增塑劑含量測定和HJ834方法中的超聲提取和索氏提取方法，分別就①PE可降解地膜②PP可降解餐盒③生物降解地膜（標注PLA+PBAT+淀粉）④生物降解購物袋（標注PBAT+CaCO3）4種材質的降解制品進行了測試，結果見表3，從檢測結果可以看出四個批次不同基材的可降解塑料制品均檢出了增塑劑，從提取效率看，索氏提取的提取效率更高。因此以下試驗前處理均采取索氏提取進行。

2.3 典型制品中18種增塑劑風險分析

選取了4類典型可降解塑料制品，不同基材共 24批次進行了18種增塑劑的檢測，結果見表4，18種增塑劑中檢出了鄰苯二甲酸二丁酯（DBP），鄰苯二甲酸二（2-乙基）己酯（DEHP）兩種。2006年11月起，DBP被列入California Proposition 65 （1986）可疑致畸物清單中，是一種可疑的內分泌干擾素，曾用在指甲油中。DBP在兒童玩具和兒童保育用品中被永久禁止使用超過1000 ppm的濃度，是由《2008年消費品安全改善法》（Consumer Product Safety Improvement Act of 2008，CPSIA）中section 108規定的。許多動物實驗研究結果顯示，DEHP 具有生殖發育毒性、免疫毒性、胚胎毒性、肝臟毒性及致癌性等多種毒性，并具有引起甲狀腺素代謝改變的類雌激素活性[18]。目前，美國、澳大利亞、日本等大多數國家規定DEHP在空氣中的職業暴露限值為5 mg·m-3，WHO建議飲用水中DEHP的限值為8μg·L-1，我國也采用了這一標準。在食品及包裝領域，我國規定DEHP僅能用于接觸非脂肪性食品的容器，不得用于接觸嬰幼兒食品用的材料，且最大殘留量為1.5 mg·kg-1食品[15，19-20]。可降解塑料制品由于其降解性，添加的DBP和DEHP等增塑劑終將100%釋放到環境中，根據環境限量標準已遠超出了限量要求，潛在安全風險極大。

2.3.1 相同基材的同類制品中特定增塑劑含量分析

對比相同基材的同類制品中特定增塑劑含量，可獲知不同企業生產的相同可降解塑料制品的風險差異性。除PP降解餐盒中有一批次未檢出增塑劑，其余均有檢出，且不同種類制品DBP和DEHP檢出含量相差較大，同基材同類型制品中兩種增塑劑檢出情況差異較大，說明同基材同類型不同批次產品配方差異較大。

2.3.2 不同基材的同類制品中增塑劑含量分析

對比不同基材、同類制品中特定元素含量，在一定程度上可了解同類可降解塑料制品由于基材不同所帶來的安全風險。

本研究通過對比聚烯烴類和生物降解的四類可降解塑料制品樣品中18種增塑劑檢出量（見表4），以檢出DBP和DEHP總量進行統計，PE可降解地膜>生物降解地膜，生物降解餐盒>PP降解餐盒，PE降解購物袋與生物降解購物袋增塑劑總量相當，PE降解快遞包裝膜與生物降解快遞包裝膜增塑劑總量相當，從檢出情況可以看出不同基材的同類可降解制品中增塑劑總量并無明顯差別，都有增塑劑添加。

2.3.3 相同基材的不同類制品中增塑劑含量分析

對比相同基材、不同類制品中增塑劑含量，可掌握當采用相同基材生產可降解塑料制品時，由于產品應用領域不同所帶來的風險差異性。

本研究對于四類聚烯烴可降解塑料制品增塑劑含量（即I～IV對比）可知，絕大多數元素在四類樣品中的含量基本相近，并呈現一定的規律，基本表現為：降解快遞包裝袋、降解農膜>降解購物袋、降解餐盒；對于四類生物可降解塑料制品（V～VIII），增塑劑含量基本順序為降解快遞包裝袋>降解農膜>降解餐盒>降解購物袋，說明直接或間接接觸食品的材質中元素含量要低于非食品接觸材質。

3 結論

本文采用氣相色譜-質譜聯用法分析對比了超聲提取和索氏提取2種前處理方法測定可降解塑料制品中18種增塑劑含量，索氏提取取樣量大，較超聲提取更徹底，方法準確可靠，18種增塑劑的檢出限分別為0.1，0.5ug/L，定量限分別為0.3，1.5ug/L，選取生物可降解材料和聚烯烴類不同基材可降解材料，4種典型的可降解塑料制品共24批次樣本進行18種增塑劑檢測及風險分析研究。為可降解塑料制品增塑劑含量的測定提供了檢測依據和數據支持，建議針對可降解地膜產品建立質量安全風險評價體系，完善相關產品和方法標準體系，加強質量風險監測，做到產品質量風險的早發現、早預防、早控制。

參考文獻：

[1] 李菲，姜貴長，等.淺析可降解塑料包裝材料[J].上海包裝，2019（04）：47-50.

[2] 王妍.環境保護與我國綠色包裝的發展[J].包裝工程，2002，23（1）：68-70.

[3] 李品高，王飛鏑，崔英德，等.我國完全生物降解塑料的研究現狀及前景[J].材料導報， 2006，20（3）：65-67.

[4] 郭娟，張進.可降解包裝塑料的現狀及發展趨勢[J].塑料科技，2008，36（2）：98-103.

[5] 潘越，鄭敏超，周梓欣，等.可生物降解農用地膜研究現狀及發展[J].廣州化工，2020，48（09）：37-39.

[6] 靳拓，薛穎昊，張明明，等.國內外農用地膜使用政策、執行標準與回收狀況[J].生態環境學報，2020，29（02）：411-420.

[7] 胡美華，徐友利，邵偉強，等.全生物降解地膜研發推廣應用現狀與對策措施[J].浙江農業科學，2019，60（05）：703-706.

[8] 馬兆嶸，劉有勝，張芊芊，等.農用塑料薄膜使用現狀與環境污染分析[J].生態毒理學報，2020，15（04）：21-32.

[9] 鄒小陽，牛文全，劉晶晶，等.殘膜對土壤和作物的潛在風險研究進展[J].灌溉排水學報，2017，36（07）：47-54.

[10] Wang J，Luo Y，Teng Y，et al.Soil contamination by phthalate esters in Chinese intensive vegetable production systems with different modes of use of plastic film[J]. Environmental Pollution，2013，180：265-273.

[11] 張璐，聶建欣，趙著燕，等.典型地膜殘留地區土壤重金屬殘留測定及其健康風險評價[J].有色金屬材料與工程，2017，38（01）：35-39.

[12] 陳榮圻.鄰苯二甲酸酯類增塑劑對人類健康的危害[J].染料與染色. 2015，52（06）：52-58.

[13] 孟雪征，牛貴龍，等.增塑劑鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯的危害、分布及生物降解[J].生態環境學報.2014，23（08）：1384-138.

[14] 劉迅.漫談玩具中有害化學物質檢測[J].中國標準化.2019， （16）.

[15] 汪再文.德國專家研討DEHP增塑劑對人及環境的危害[J].中國包裝工業. 2005， （12）：33.

[16] GB 31604.30-2016 食品安全國家標準 食品接觸材料及制品 鄰苯二甲酸酯的測定和遷移量的測定[S].中國標準出版社，2016：1-9.

[17] HJ 834-2017 土壤和沉積物 半揮發性有機物的測定氣相色譜-質譜法[S].中國環境出版社，2017：1-19.

[18] 陳文婕，戴紅，陳敏，等. 2012. 鄰苯二甲酸二乙基己酯（DEHP）對小白鼠肝臟毒性及脂質過氧化損傷[J]. 生態毒理學報， 7（01）： 93-98.

[19] CARRARA S，et al.Biodegradation of di（2-ethylhexyl） phthalate in a typical tropical soil [J].Journal of Hazardous Materials，2011（197）：40-48.

[20] GB 9685-2016 食品安全國家標準 食品接觸材料及制品用添加劑使用標準[S].中國標準出版社，2016：1-384.