研究背景：

环境中的塑料主要可以通过生物降解(主要是微生物)、光降解(主要是紫外线辐射)和水解来降解。由于环境温度不够高，热降解在自然界中并不普遍。因此，尽管PLA在工业堆肥条件下(50-60°C)在45-60天内降解，但在土壤中自然条件下降解速度要慢得多。除温度外，水的有效性也是水解的一个重要因素，并且与土壤类型一起是影响微生物多样性和活性的关键参数，这对生物降解有很强的影响。反过来，聚乳酸等塑料可以改变土壤条件，如pH值和氧化还原电位，从而影响微生物的组成，从而影响这些材料的降解率。

研究内容：

西班牙的Beltrán-Sanahuja等人进行了为期一年的模拟不同土壤情景的原位降解实验，评估了常规聚乙烯(PE)/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚酰胺(PA)/聚丙烯(PP)-乙烯乙烯醇(EVOH)-PP)和聚乳酸(PLA)基材料的降解情况。采用失重法、差示扫描量热法和红外光谱法对材料的降解性能进行了评价。这项工作的目的是评估关键参数的作用，如水分有效性、土壤类型和温度，以及它们在土壤中塑料降解中的相互作用。

主要研究结果：

1. 实验期间（2019年7月至2020年7月）的月平均、绝对（Abs）最低（最低）和最高（最高）温度（temp）。数据来自西班牙国家气象局(http://www.aemet.es)。

2. 不同材料失重趋势(均值±SE, n=4) [A (PA和PP-EVOH-PP);B (PET和PE);C(聚乳酸和纤维素);和D(双层叠层纸/PLA)]在不同的环境条件下:潮湿和干燥天气，粘土和壤土，根据所采取的措施，如符号所示。在所有环境条件下，所有材料在第0天的体重减轻为0%，并将其视为另一种测量方法，尽管为了便于可视化，在图中没有用符号表示。尽管在同一天进行了测量，但符号从时间轴上略微偏移，以避免重叠，便于可视化。对所有模拟条件和所有材料进行单一回归模型。回归的R2值为0.87，具有显著性(p < 0.001)。

3. 4种不同土壤处理下，材料B PET层在3400 cm−1处不同天数的吸光度值(mean±SD, n=4)。“WS”和“WM”分别代表湿沙土和湿泥土。“DS”和“DM”分别代表干沙土和干泥土。

4. 在四种不同的土壤处理下，不同天数的指数（材料A的PA层的PA指数和材料B的PET层以及材料PLA-C和PLA\\D的CO指数）（平均值±SD，n=4）。“WS”和“WM”分别代表潮湿的沙质土壤和潮湿的泥质土壤。“DS”和“DM”分别代表干燥的沙质土壤和干燥的泥质土壤。

5. 常规材料（PA;PE和PET）和PLA基材料(材料D)在4种降解处理的不同天数的结晶指数(CI) (mean±SD, n = 4))。“WS”和“WM”分别代表湿沙土和湿泥土。“DS”和“DM”分别代表干沙土和干泥土。

6.常规材料(PP;PA;PE和PET)和PLA基材料(材料D)在4种降解处理的不同天数的熔融焓。“WS”和“WM”分别代表湿沙土和湿泥土。“DS”和“DM”分别代表干沙土和干泥土。

7. 不同处理时间土壤中传统（A和B）和聚乳酸基（C和D）材料降解的外观。

研究结论：

在暴露于不同环境条件的土壤中一年之后，常规材料通过几项证据显示没有降解:失重、光谱学和热衍生指标。然而，基于同样的证据，PLA基材料表现出显著的退化。CO指数、CI和ΔHm似乎是检测生物基材料(如PLA基材料)降解早期迹象的合适参数。结果表明，水的可用性和温度是调节塑料降解的关键环境变量。基于聚乳酸的材料在土壤中的降解速度似乎比在海床中慢10-25%，而比在水柱中快40-60%。这项研究强调，在土壤中，对分解至关重要的环境变量可能比在海洋环境隔间中变化更大，根据具体条件，材料的降解性可能有显著不同。生物可降解性的评估标准不仅应努力复制自然条件，而且应使用足够低的降解关键环境参数水平，以确保当一种材料被评估为生物可降解时，该材料在大多数陆地环境中自然降解，时间全面较短。此外，材料可降解性的认证需要与模拟环境隔间相联系，同时参考材料所测试的特定环境条件进行报告。

参考文献：

Degradation of conventional and biobased plastics in soil under contrasting environmental conditions

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969721027492?via%3Dihub#s0090

DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.147678