研究背景：

塑料由于其独特的特性，如低成本、轻量化、稳定性和良好的机械性能，被广泛应用于多个应用领域。塑料产量预计将在未来20年内翻一番，预计塑料需求的增加将导致消费后塑料垃圾的相应增加。事实上，据报道，塑料碎片是海洋污染最具问题的原因之一，因为它们的稳定性，它们可以在海洋环境中持续很长时间。此外，生物可降解材料替代传统聚合物通常被认为是减少塑料碎片在环境中积累的一种替代方法。，使用生物可降解塑料代替传统塑料，主要用于有机废物和农业系统，可以减少与塑料使用和废物管理不当相关的生态问题。然而，最近的研究表明，尽管这些聚合物具有生物降解性，但在海洋环境中发现了微塑料的组成部分。到目前为止，生物可降解塑料在海洋环境中的行为还没有得到充分的研究。

研究内容：

有研究表明，沙滩上出现的微塑料反映了邻近水域和沿海地区垃圾污染的程度，因此意大利的Mariacristina Cocca等人研究了聚乳酸、聚ε-己内酯、聚己二酸丁二酸酯和聚3-羟基丁酸酯在沙土中埋藏267天的降解情况。模拟它们作为海滩凋落物，评估它们在掩埋期的降解率。沙质海滩被选为典型的降解基质，因为它特别容易受到垃圾污染的影响。所分析的聚酯具有不同的降解机理和降解动力学。

主要研究结果：

1.图1 a)沙粒元素分析结果;b)砂样SEM显微图;c)埋在沙子里的样品的图像。

2. 图2 经过267天砂埋后的样品图片;b)样品在掩埋过程中的重量损失。

3. 图3 埋砂42天和267天后聚合物薄膜表面的SEM显微图:PE (a,b)PLA (c, d);PCL (e, f);PBSA (g, h);PHB (i, j)。

4. 图4 聚酯的热参数作为埋藏时间的函数:a)熔化温度Tm(◦C); b)结晶度指数Xc (%); c)热降解温度Td(◦c)

5，图5 PLA在埋藏过程中的DSC曲线

6. a-d)所分析聚酯埋藏时间的FTIR光谱;e) CI %（羰基指数）与掩埋时间的关系

研究结论：

在267天的砂埋试验中，研究了生物降解聚酯(如PLA、PCL、PHB和PBSA)的降解。研究发现，所分析的聚酯具有不同的降解行为和降解动力学。

1. 267天后，PLA几乎不受沙土掩埋的影响，材料没有损失，膜表面有有限的降解现象。在埋葬期间，PLA主要受到身体老化的影响。

2. 随着老化时间的增加，PCL表面出现较大的不规则缺陷，其尺寸从约100 μ m增加到数毫米。有限的重量损失和球晶的出现可能是由于报道的PCL降解机制，该机制从薄膜表面开始，而内部部分不受影响。

3. PBSA的降解速度比PCL快。当降解时间较长时，PBSA薄膜的重量下降45%，表面出现弥散的裂纹和孔洞。PBSA结晶度的轻微增加是由于与材料中非晶态区域降解相关的聚合物链重组所致。

4. PHB降解最快，200天后体重下降约90%。PHB表面存在生物攻击的迹象，通过FTIR光谱检测到与蛋白质相关的酰胺(N-H)弯曲，可以突出生物降解的发生。

综上所述，研究的聚酯在埋砂过程中表现出不同的降解动力学和降解机理。生物可降解聚酯降解行为的比较结果允许得出这样的结论:如果不受控制地处置，一些被分析的材料分散在环境中，预计将作为海滩垃圾保留。埋沙过程中降解趋势依次为PHB > PBSA > PCL > PLA。PHB可以在沙子中生物降解，其碳循环不仅在陆地环境中建立，而且在海洋环境中也建立。

参考文献：

Comparison of biodegradable polyesters degradation behavior in sand

原文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030438942101195X?via%3Dihub

DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.126231