4類降解塑料制品光降解性能及16種元素安全風(fēng)險(xiǎn)

王君，李林林，武吉偉，李麗，李秋霞

4類降解塑料制品光降解性能及16種元素安全風(fēng)險(xiǎn)

王君1，李林林2，武吉偉2，李麗2，李秋霞1

（1.山東交通學(xué)院，濟(jì)南 250357；2.山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)研究院，濟(jì)南 250102）

研究對比4類代表性領(lǐng)域（快遞袋、農(nóng)膜、購物袋、餐盒）共12批次聚烯烴基降解塑料制品的光降解性能以及16種元素安全風(fēng)險(xiǎn)，豐富該領(lǐng)域研究并為之提供借鑒和參考。首先采用高溫凝膠色譜（GPC）研究4類降解塑料的光降解性能，然后通過對比我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)限量，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）分析制品中16種元素的安全風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)驗(yàn)室光照降解10 d條件下，4類降解塑料制品均嚴(yán)重破碎，數(shù)均相對分子量和重均相對分子量分別降低了86.7%～96.7%、83%～95%，降解后重均相對分子量<10 000的分子數(shù)量占總數(shù)為60%～77%，多分散系數(shù)（8.24～20.12）高于降解前數(shù)值（7.52～8.38），均一性變差；16種元素在4類降解塑料制品中有程度不同的檢出，大多數(shù)元素在非食品接觸降解塑料中的檢出量高于食品接觸類，其中標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定的11種元素檢出量均低于相應(yīng)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)限量，硒元素在其他3類制品中的檢出量超出《快遞包裝綠色產(chǎn)品評價(jià)技術(shù)要求》的6%～280%。所考察的4類降解塑料制品的光降解性能均滿足GB/T 20197—2006的相應(yīng)要求。大部分制品中的11種元素都能符合相應(yīng)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，而降解餐盒、降解購物袋、降解農(nóng)膜3個(gè)類別、共9批次制品中的硒存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)進(jìn)一步關(guān)注降解塑料在使用中以及廢棄后的元素安全風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境影響。

高溫凝膠色譜；電感耦合等離子體質(zhì)譜；降解塑料；降解性能；元素安全風(fēng)險(xiǎn)

塑料因其質(zhì)量小、加工性能好、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)異特性被廣泛應(yīng)用于社會生活各領(lǐng)域。傳統(tǒng)塑料需要上百年才能緩慢分解，對資源和環(huán)境造成巨大壓力[1]，而可降解塑料可以通過光或微生物將塑料大分子鏈段分解為小分子，最終變成水和二氧化碳等，是有效解決“白色污染”的環(huán)境友好型產(chǎn)品[2]，正受到社會廣泛關(guān)注。2020年1月，我國發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)塑料污染治理的意見》中明確禁止、限制不可降解塑料制品的生產(chǎn)和銷售，鼓勵(lì)推廣可降解塑料在超市、餐飲、快遞等領(lǐng)域的分步實(shí)施。

目前，對于可降解塑料的研究集中于新材料的研發(fā)、改性及降解性能[3-6]。在安全風(fēng)險(xiǎn)方面，主要針對傳統(tǒng)塑料，研究有害物質(zhì)遷移[7-8]、海洋微塑料[9]、塑料廢棄物的環(huán)境影響[1,10]等。在降解塑料安全風(fēng)險(xiǎn)方面，僅有少量研究食品接觸類降解塑料的使用安全性，如力學(xué)性能、總遷移和三聚氰胺等特定遷移[11]。可見，專門針對市場流通的降解塑料產(chǎn)品的降解性能和安全風(fēng)險(xiǎn)的研究甚少。降解塑料在生產(chǎn)過程往往加入含鋇、鎘、鉛、錫等重金屬元素組成的催化劑、增塑劑等各種添加劑[12-14]，在降解過程中可能會釋放出這些元素進(jìn)入自然環(huán)境，造成一定程度的環(huán)境污染，甚至影響人類健康。

我國在降解塑料領(lǐng)域也制定了一系列國家標(biāo) 準(zhǔn)[15-19]，其中，GB/T 20197—2006對各類降解塑料的降解性能和有害物質(zhì)限量提出了相應(yīng)的技術(shù)要求，但標(biāo)齡較長，目前處于修訂階段。近年來，隨著可降解塑料快速發(fā)展，各領(lǐng)域也先后出臺了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行GB/T 29646—2013、GB/T 35795—2017、GB/T 38727—2020、GB/T 18006.3—2020分別對聚酯類、全生物降解農(nóng)膜、降解快遞包裝、降解餐飲具等進(jìn)行了相應(yīng)指標(biāo)的規(guī)定，限量元素種類由原來的5種（鉻、汞、砷、鉛、鎘）增加到11種（鉻、汞、砷、鉛、鎘、銅、鎳、鋅、鉬、硒、鈷），限量要求也逐漸加嚴(yán)。這些標(biāo)準(zhǔn)中的重金屬檢測通常采用原子熒光光度法、原子吸收光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）等，其中GB/T 18006.3—2020將原子吸收光譜法定為仲裁法，然而該方法在元素檢測的時(shí)效性和檢出限等方面具有一定的局限性，ICP-MS則能較好地解決這些問題。

綜上所述，與傳統(tǒng)塑料相比，可降解塑料在應(yīng)用領(lǐng)域、降解性能和安全風(fēng)險(xiǎn)方面的研究尚有待完善，目前對市場流通的降解塑料產(chǎn)品的真實(shí)降解性能和安全風(fēng)險(xiǎn)鮮有報(bào)道，有必要對市售降解塑料產(chǎn)品進(jìn)行較為全面的系統(tǒng)評估，一定程度上可為該領(lǐng)域研究提供借鑒和參考。選取市場占有率較高的4類代表性領(lǐng)域的降解塑料制品，采用高溫凝膠色譜研究每種制品的光降解性能，通過ICP-MS一次性同時(shí)測定其潛在的16種元素，并綜述對比相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試樣、試劑與儀器

試劑：鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、砷、鉬、鎘、錫、銻、硒、鋇、汞、鉛16種元素標(biāo)準(zhǔn)儲備液（100 mg/L）(GSB 04—1767—2004，196046—6)，購于國家有色金屬及電子材料分析測試中心；硝酸、過氧化氫，均為分析純，購于國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)品，Agilent公司；1，2，4-三氯苯，色譜純，Honeywell公司；實(shí)驗(yàn)室用水為GB/T 6682規(guī)定的一級水，自制。

試樣：選取的4類聚烯烴基可降解塑料制品為降解餐盒、降解購物袋、降解農(nóng)膜、降解快遞袋。為保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和代表性，每類制品選取了3家不同生產(chǎn)企業(yè)的各1批次樣品，共12家生產(chǎn)企業(yè)、12批次樣品。其中，降解餐盒樣品基材為聚丙烯，結(jié)構(gòu)式為—[CH2—CH(CH3)]—，其他3類樣品基材均為聚乙烯，結(jié)構(gòu)式為—[CH2—CH2]—，樣品其他信息見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)樣品信息

Tab.1 Information on experimental sample

儀器：高溫凝膠色譜儀，PL-GPC220，美國Agilent公司；氙燈人工加速老化箱，輻照度(340 nm)為(0.4±0.02) W/(m2·nm)，ETE-SXN-586L，無錫索亞特試驗(yàn)設(shè)備有限公司；電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，iCAP RQ，美國Thermo公司；微波消解儀，MARS Xpress，美國CEM公司；電子天平，ME204，梅特勒-托利多國際有限公司；高速萬能粉碎機(jī)，F(xiàn)W80，天津市泰斯特儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品降解處理試驗(yàn)

取面積為5 cm×40 cm的長條狀降解塑料樣品，按照GB/T 20197—2006[15]中光降解試驗(yàn)暴露條件對4類樣品分別進(jìn)行降解處理，氙燈人工加速老化箱黑標(biāo)溫度為65 ℃，相對濕度為65%，噴水周期為每次噴水18 min，2次噴水間隔102 min，持續(xù)10 d。

1.2.2 降解前后樣品相對分子量及其分布測試

分別稱取4類降解試驗(yàn)前后樣品各10 mg左右，加入8 g流動(dòng)相三氯苯溶解樣品，以聚苯乙烯（PS）作為標(biāo)準(zhǔn)品，1,2,4-三氯苯為流動(dòng)相，流速為1.0 mL/min，試驗(yàn)溫度設(shè)為160 ℃，對樣品及降解后產(chǎn)物采用高溫凝膠色譜分別進(jìn)行數(shù)均相對分子量、重均相對分子量、分子量分布測試。

1.2.3 16種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

配制鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、砷、鉬、鎘、錫、銻、硒、鋇、汞、鉛16種元素的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 mg/L），然后分別吸取0、0.1、1、10 mL混標(biāo)液于100 mL容量瓶中，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的硝酸溶液定容后上機(jī)檢測。

1.2.4 樣品試液的制備

將干燥樣品分別置于液氮中冷卻處理10 min，用粉碎機(jī)將其粉碎，過80目篩。稱量約0.3～0.5 g樣品，置于消解罐中，加入7 mL硝酸、2 mL雙氧水。按下述升溫程序進(jìn)行消解：在功率為1600 W，壓力為0.3 MPa，溫度為120 ℃條件下保持5 min；在功率為1600 W，壓力為0.6 MPa，溫度為150 ℃條件下保持5 min；在功率為1600 W，壓力為0.6 MPa，溫度為180 ℃條件下保持15 min。消解結(jié)束后，待試樣自然冷卻至室溫，將消解罐置于趕酸板上，溫度設(shè)置為140 ℃進(jìn)行趕酸，待溶液剩余1 mL左右，將樣品轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，加入1 mL硝酸定容至刻度，同時(shí)做試劑空白實(shí)驗(yàn)。

1.2.5 試液測定

將上述制備的多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液、樣品試液及空白試液經(jīng)過濾后，進(jìn)行ICP-MS檢測，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，并對試液中的16種元素進(jìn)行分析測試，儀器工作參數(shù)條件參照GB 31604.49—2016[20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 光降解性能分析

現(xiàn)行GB/T 20197—2006[15]對各類降解塑料的降解性能均規(guī)定了相關(guān)要求。其中，對光降解塑料要求為：在氙燈人工加速老化箱內(nèi)曝曬的條件下，縱/橫向拉伸斷裂伸長率、保留率均應(yīng)≤5%，且重均相對分子量下降率應(yīng)≥70%，且光降解后重均相對分子量小于10 000的分子百分含量應(yīng)≥10%。研究首先對照國標(biāo)分析了4類應(yīng)用領(lǐng)域的共12批次聚烯烴基降解塑料樣品的光降解性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可知，降解試驗(yàn)后，12批次的樣品均發(fā)生了嚴(yán)重破碎，無法進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，因此，全部樣品滿足國標(biāo)對于拉伸斷裂伸長率保留率的要求。另外，研究采用高溫凝膠色譜法（GPC）對降解試驗(yàn)前后的樣品進(jìn)行了數(shù)均相對分子量、重均相對分子量測試，結(jié)果見圖1。降解試驗(yàn)前所有樣品數(shù)均相對分子量為18978～23097，重均相對分子量為156827～175910；降解試驗(yàn)后數(shù)均相對分子量為629～3049，相當(dāng)于降解前的3.35%～13.3%，數(shù)均相對分子量下降率為86.7%～96.7%；重均相對分子量為7700～29730，相當(dāng)于降解前的5.2%～16.9%，重均相對分子量下降率約為83%～95%（見表2）。每種樣品的重均相對分子量和數(shù)均相對分子量在降解試驗(yàn)后都有明顯降低，因此，在該降解實(shí)驗(yàn)條件下，所考察的所有樣品都發(fā)生了程度顯著的有效降解。通過GPC軟件系統(tǒng)分析了光降解后重均相對分子量＜10 000的分子數(shù)量占比，為60%～77%。

綜上分析，所考察的12批次樣品的光降解性能（拉伸斷裂伸長率和保留率、重均相對分子量下降率、光降解后重均相對分子量小于10 000的分子含量）均滿足GB/T 20197—2006的相應(yīng)要求。

表2 樣品光降解性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

Tab.2 Testing results of sample photodegradation property

圖1 降解塑料樣品降解前后變化

為進(jìn)一步明確樣品降解試驗(yàn)后分子的分散性，對比了樣品降解前后分子多分散系數(shù)（重均相對分子量與數(shù)均相對分子量的比值），結(jié)果見圖2，多分散系數(shù)越大表明相對分子量均一性越差。圖2顯示，樣品降解前多分散系數(shù)集中在7.52～8.38，降解后為8.24～20.12，每種樣品降解后多分散系數(shù)均大于降解前數(shù)值，表明在實(shí)驗(yàn)室光照10 d的條件下，樣品降解產(chǎn)物分子種類呈多樣性，均一性變差。高分子聚合物在降解的不同階段分子量分布有較大的波動(dòng)，當(dāng)降解到中間階段時(shí)，各種大小范圍的分子同時(shí)存在，分子量分布較寬；當(dāng)降解到較小分子后，分子量分布變窄、均一且趨于穩(wěn)定；當(dāng)完全降解后，會產(chǎn)生更為單一的CO2、H2O等小分子。進(jìn)一步分析聚烯烴基光降解塑料的降解機(jī)理，在光照條件下，聚烯烴高分子體系中引入的一些發(fā)色基團(tuán)或光敏劑等添加劑可吸收光能并發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，使得聚烯烴分子鏈斷裂，伴隨氧化反應(yīng)，生成雙鍵、羰基等官能團(tuán)，發(fā)生降解。

圖2 降解塑料樣品降解前后分子多分散系數(shù)變化

2.2 16種元素混合溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線

為分析對比不同應(yīng)用領(lǐng)域的降解塑料制品中重金屬等元素的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，采用ICP-MS測定了鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、砷、鉬、鍶、錫、銻、硒、鋇、汞、鉛16種元素的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制了標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限和定量限見表3。由表3可知，各元素標(biāo)準(zhǔn)校正曲線線性相關(guān)系數(shù)良好，均在0.9991～1.0000內(nèi)，檢出限為0.03～0.2 μg/L，定量限為0.1～0.5 μg/L，這為后續(xù)樣品測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性提供了定量基礎(chǔ)。

2.3 16種元素安全風(fēng)險(xiǎn)分析

降解餐盒、降解購物袋、降解農(nóng)膜、降解快遞袋4類樣品中16種元素的測試結(jié)果見表4。

由表4可知，大部分元素在4類降解塑料樣品中均有不同程度的檢出，這些元素很大可能是降解塑料生產(chǎn)中加入的各種添加劑所引入，起到提高降解性能或改善塑料特性的作用[12-14]。相同應(yīng)用領(lǐng)域的3批次樣品中同種元素檢出量差別不大，如降解餐盒的3批次樣品（I-1、I-2、I-3）中鉻元素的檢出量分別為0.69、0.81、0.76 mg/kg，說明各種元素在同類降解塑料 制品中普遍存在且含量接近，具有一定的廣普性和重復(fù)性。

不同應(yīng)用領(lǐng)域的降解塑料制品中元素檢出量具有明顯差異，多數(shù)元素檢出量大致順序?yàn)椋悍鞘称方佑|類制品（降解快遞袋、農(nóng)膜）＞直接（或潛在）食品接觸類制品（降解餐盒、購物袋），少數(shù)元素檢出量順序不盡相同。推測其原因，由于應(yīng)用領(lǐng)域不同，降解塑料所要求的降解速率和性能也會有所差異，在生產(chǎn)過程中往往通過控制催化劑等添加劑的用量來加以調(diào)控，這就可能造成不同應(yīng)用領(lǐng)域的降解塑料中添加劑含量有所不同，表現(xiàn)為元素檢出量的差異。

為進(jìn)一步明確所考察的降解塑料制品中16種元素安全風(fēng)險(xiǎn)水平，綜述了我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)限量要求，并按照與樣品相同的應(yīng)用領(lǐng)域見表4。由表4可知，我國有關(guān)降解塑料產(chǎn)品技術(shù)要求的現(xiàn)行通用為GB/T 20197—2006[15]，適用于以各類降解材料加工而成的降解塑料制品，規(guī)定了鉻、鎘、汞、砷、鉛等5種重金屬限量。隨后，我國專門針對改性聚酯類生物降解塑料制定了GB/T 29646—2013[16]，將重金屬范圍擴(kuò)大到鉻、汞、砷、鉛、鎘、銅、鎳、鋅、鉬、硒等10種，并加嚴(yán)了上述鉻、鎘、汞、砷、鉛5種元素限量要求。近5年，我國在各領(lǐng)域也先后出臺了不同標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)行GB/T 35795—2017[17]、GB/T 18006.3—2020[18]、GB/T 38727—2020[19]分別對全生物降解農(nóng)膜、一次性可降解餐飲具、全生物降解物流快遞包裝中的11種元素（在上述10種元素基礎(chǔ)上增加了鈷元素）進(jìn)行了限量規(guī)定，且均與GB/T 29646—2013中限量要求保持一致。在GB/T 32163.2—2015《生態(tài)設(shè)計(jì)產(chǎn)品評價(jià)規(guī)范第2部分：可降解塑料》中有關(guān)重金屬的規(guī)定要求符合GB/T 20197。在快遞包裝領(lǐng)域，我國于2020年9月發(fā)布的《快遞包裝綠色產(chǎn)品評價(jià)技術(shù)要求》（國郵發(fā)[2020]）62號）同樣規(guī)定了與GB/T 29646—2013相同的10種元素限量，并進(jìn)一步加嚴(yán)了對鉻、汞、鉛、鎳、硒5種元素的限量規(guī)定，是目前我國關(guān)于快遞包裝類降解塑料中元素限量要求最嚴(yán)格的一部技術(shù)文件。國家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 9685—2016[21]是關(guān)于直接食品接觸包裝的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，對銅、鋅、鈷、鐵、錳、錫、銻、鋇8種元素的特定遷移限量（SML）進(jìn)行了相應(yīng)規(guī)定。

表3 16種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液的線性方程、相關(guān)系數(shù)、檢出限及定量限

Tab.3 Linear equation, correlation coefficient, detection limit and quantitation limit of the mixed standard solution containing 16 elements

表4 4類降解塑料制品中16種元素測定結(jié)果及相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)限量規(guī)定

Tab.4 Testing results of 16 elements in 4 kinds of degradable plastic product and relevant limitation regulation in national standards mg/kg

注：SML表示特定遷移限量；—表示未檢出

通過對比表4實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)要求可知，4類樣品中的鉻、鎘、汞、砷、鉛5種元素檢出量均符合降解塑料制品通用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 20197—2006的限量規(guī)定；鉻、汞、砷、鉛、鎘、銅、鎳、鋅、鉬、硒、鈷11種元素也同時(shí)滿足相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)的國標(biāo)限量要求。當(dāng)4類樣品與《快遞包裝綠色產(chǎn)品評價(jià)技術(shù)要求》對比時(shí)發(fā)現(xiàn)，硒在降解餐盒、降解購物袋、降解農(nóng)膜3個(gè)類別共9批次產(chǎn)品中的檢出量超出限量要求（0.05 mg/kg）約6%～280%；鎳元素雖都在該技術(shù)要求范圍內(nèi)，但在降解購物袋、降解農(nóng)膜2個(gè)類別共5批次產(chǎn)品中的檢出量均為10 mg/kg及以上，接近該技術(shù)要求限量（15 mg/kg）。考慮降解塑料制品與食品接觸的安全風(fēng)險(xiǎn)性，對比了降解餐盒及間接（潛在）食品接觸的降解購物袋樣品中的銅、鋅、鈷、鐵、錳、錫、銻、鋇8種元素檢出量與GB 9685—2016的元素特定遷移限量（SML），發(fā)現(xiàn)，該8種元素都有較高的檢出量，存在潛在的元素遷移可能性，后續(xù)工作將進(jìn)一步研究這些元素在降解制品中的遷移風(fēng)險(xiǎn)。

另外，由表4可知，上述可降解塑料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了11種元素限量，而食品接觸類制品的GB 9685—2016對未列入的鐵、錳、錫、銻、鋇5種元素也規(guī)定了SML，且文中研究的4類樣品中該5種元素檢出量也較高，因此，建議食品接觸類降解制品研究也應(yīng)適當(dāng)關(guān)注潛在風(fēng)險(xiǎn)性的元素測定與遷移。

3 結(jié)語

采用高溫凝膠色譜和電感耦合等離子體質(zhì)譜法分別研究了市場占有率較高的4類聚烯烴基降解塑料制品（降解快遞袋、降解農(nóng)膜、降解購物袋、降解餐盒）的降解性能及其16種元素的安全風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果顯示，在實(shí)驗(yàn)室光照10 d條件下，4類降解塑料制品都發(fā)生了顯著降解，數(shù)均相對分子量和重均相對分子量分別降低了86.7%～96.7%、83%～95%，降解后重均相對分子量＜10 000的分子含量為60%～77%，降解性能符合GB/T 20197—2006的相關(guān)規(guī)定。4類降解塑料制品中均有不同程度的元素檢出，大多數(shù)元素在非食品接觸降解塑料中的檢出量高于食品接觸類，有明確標(biāo)準(zhǔn)限量規(guī)定的11種元素均滿足相應(yīng)領(lǐng)域的國標(biāo)要求；而降解餐盒、降解購物袋、降解農(nóng)膜3個(gè)類別、共9批次產(chǎn)品中的硒檢出量超出《快遞包裝綠色產(chǎn)品評價(jià)技術(shù)要求》限量的6%～280%，鎳元素雖在限量范圍內(nèi)但有較高檢出量，存在潛在風(fēng)險(xiǎn)。綜上所述，目前市場流通的聚烯烴基降解塑料制品的降解性能和大部分元素檢出量基本能夠滿足相應(yīng)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)要求，少數(shù)元素存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

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Photodegradation Performance of Four Degradable Plastics and Safety Risks of 16 Elements

WANG Jun1, LI Lin-lin2, WU Ji-wei2, LI Li2, LI Qiu-xia1

(1.Shandong Jiaotong University, Jinan 250357, China; 2.Shandong Institute for Product Quality Inspection, Jinan 250102, China)

The work aims to study and compare the photodegradation performance of four kinds of degradable plastic product (express bags, agricultural films, shopping bags, meal boxes) used in different representative fields and the safety risks of 16 elements to provide the data reference for enriching field research. Firstly, the photodegradation of four kinds of degradable plastic product were verified by high temperature gel chromatography (GPC). Then, by comparing with the current standard limits, the safety risks of 16 elements in the product were studied by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). It was found that four kinds of product were all seriously broken under the condition of 10 days of laboratory light degradation. The number average and weight average molecular weight was decreased by 86.7%～96.7% and 83%～95%, respectively. After degradation, the molecular content of molecular weight < 10 000 was 60%～77% and the polydispersity coefficient (8.24～20.12) became higher than that before degradation (7.52～8.38), showing the worse homogeneity. All the 16 elements were detected to different degrees. For most elements, the contents in non-food contacting degradable plastics were generally higher than that in food contacting plastics. For the 11 elements regulated in standards, the detection amounts were all lower than the standard requirements of the corresponding field. The detection amount of Se in the other three types of product exceeds the “Technical Requirements for Green Product Evaluation of Express Packaging” by 6%～280%. In summary, the photodegradation performance of four types of degradable plastic product was all in line with the corresponding requirements of GB/T 20197—2006. The 11 elements in most products can meet the national standards in the corresponding field, while Se in 9 batches of products (three types: agricultural films, shopping bags, meal boxes) has certain safety risks. Further attention should be paid to the element safety risks and environmental impacts of degradable plastics during use and after disposal.

high temperature gel chromatography; inductively coupled plasma mass spectrometer; degradable plastic; degradation performance; safety risk of element

TB484.3；TB487

A

1001-3563(2022)03-0061-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.03.008

2021-08-07

山東交通學(xué)院博士科研啟動(dòng)基金（BS201901032）

王君（1980—），女，博士，研究員，主要研究方向?yàn)榘b質(zhì)量安全檢驗(yàn)研究與綠色評價(jià)。