研究背景：

近年来，在我们的日常生活中，石油基塑料的使用已成为一个关键的环境问题，因为它们只在短期内使用，且无法在自然环境中降解。特别是在海洋环境中，海洋环境具有低温，低盐，低微生物含量的特点，使得生物降解塑料在海洋环境中降解难度增大。而海洋中的塑料还会影响到海洋中的生物，它们以小塑料片的形式摄入，消化后会在细胞和器官中积累，水生动物的消化系统中的塑料的积累会造成伤害甚至动物死亡。这也可能对人类健康构成问题，因为人类可能在日常饮食中食用被污染的水生动物。使用生物降解塑料代替石油基塑料是解决这一问题的有效途径之一。工商业界使用的生物降解塑料多为聚乳酸（PLA）和聚丁二酸（PBS），而对这两种吹塑薄膜在土壤中的降解性已被多方面研究，但对这些生物塑料在海洋环境中的生物降解性研究较少，需要实验测试。

研究内容：

这项研究旨在探索PLA和PBS吹塑薄膜与低密度聚乙烯（LDPE）吹塑薄膜相比的生物降解性，后者是一种常用于一次性塑料的石油基产品。泰国东方大学的Santi Phosri团队通过拍照和失重观察了PLA和PBS吹塑膜的降解率。降解机制通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和生化需氧量（BOD）检测得到确认。

主要研究结果：

图1、海洋环境下可生物降解生物塑料的实验装置。

图2、观察低密度聚乙烯和聚丁二酸丁二醇酯漂浮在海水表面和淹没在海水下的沙子中的吹膜。

图3、观察低密度聚乙烯和聚乳酸漂浮在海水表面和淹没在海水下的沙子中的吹膜。

图4、样品在烘箱中干燥后吹出薄膜的重量。

图5、生物降解后漂浮在海水表面（W）和浸没在海水（S）下的沙子中的微塑料的粒度分布。

图6、通过ATR-FTIR测量的漂浮在海水表面（W）和浸没在海水（S）下的沙子中的塑料的化学结构。（A）低密度聚乙烯，（B）聚丁二酸丁二醇酯和（C）聚乳酸。

图7、细胞培养物（A）中的细菌生长和在光学显微镜下观察到的革兰氏阴性细菌（B）。

表1、生物塑料生物降解后海水的生化需氧量。

研究结论：

在海洋环境中，PBS和PLA的生物降解性分别与LDPE（一种石油基塑料）的生物降解性进行了比较。结果表明，PBS和PLA吹塑薄膜漂浮在海水表面并淹没在海水下的沙子中具有生物降解性。漂浮在海水表面的PBS吹膜在22周后降解，而淹没在海水下的沙子中的PBS吹膜需要更长的时间，大约4-8周。此外，PLA吹制的薄膜在漂浮在海水表面和淹没在海水下的沙子中56周和66周后裂成小块,，LDPE吹膜在100周内没有降解。。PBS和PLA吹膜塑料降解后化学官能团的变化是由于海水中的水解机制和生物活性消耗。由于降解速度较快，PBS微塑料在生物降解后粒径小于PLA微塑料的粒径。海水中PBS的微塑料在100周后消失，但不幸的是，PLA吹膜的微塑料在100周后并没有完全降解。

参考文献：

Biodegradability of bioplastic blown film in a marine environment.

原文链接：

https://doi.org/10.3389/fmars.2022.917397