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一、传统塑料的现实情况如何？

塑料为人类的物质生活提供了很多便利。但传统聚酯如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯，由于其不可降解性，给环境和生态造成了严重的污染，因此引起了人们对聚合物废料处理的关注。

目前而言，一次性塑料回收再利用普遍存在着成本高，技术不成熟等问题，废弃塑料的处理主要以填埋和焚烧为主，但这两种处理方法会产生新的有害物质，并不是好的处理方法。

基于现状，寻求可持续发展的绿色节能生物降解材料已成为当今全球的一个重要课题。生物可降解高分子材料(BPMs)根据原材料的不同，可分为可再生高分子材料和石化高分子材料。

二、PBAT的降解性能与农艺性能如何？

聚己二酸对苯二甲酸丁二烯酯(PBAT)是一种石化基芳香脂肪族共聚酯，具有良好亲水性和加工性能，物理力学性能与聚乙烯相近。在肥沃土壤中自然存在的酶的帮助下，几周内就能完全降解。这些特性使其成为一种优秀的环保聚合物，可在食品包装工业、垃圾袋、购物袋、保鲜膜、地膜等领域取代非生物降解聚合物。

PBAT是一种常见的可降解地膜材料，因此，这种材料需要能在自然环境中持续保证性能直到作物生长完毕。通过将PLA、PBAT和PBAT/PLA共混膜样品埋在土壤中，定期取出降解后的样品，研究其降解行为。

实验结果表明:降解后的PBAT、PLA和PBAT/PLA样品与降解前样品的红外特征峰基本相同，但元素分析结果显示：降解后的PBAT、PLA和PBAT/PLA样品中的碳原子含量降低，氧原子含量增加，充分说明样品确实在降解，PBAT/PLA共混物中PBAT和PLA的降解速率与各自单一聚合物的降解速率不同。

生物可降解聚酯的实际降解行为比较复杂，往往受太阳辐射、湿度、温度、微生物群落、使用条件等因素的影响。实验中，实验者将PBAT基地膜应用在了地中海气候的葡萄园中，借此检验这种地膜的生物降解性能以及保温性能。18个月后收获的果实产量证实这些薄膜具有良好的农艺性能。

在使用期间，表层土壤含水量保持在较高水平，之后逐渐降低，使得葡萄生长出旺盛、分布均匀的根茎。5个月后地膜破碎，即使在有机质和微生物生物量较差的土壤里也表现出生物降解能力。

研究人员还发现，在含有10wt%处理废物的地膜在使用效率和生物降解方面表现出与原材料地膜相似的行为，可以有效减少对原材料的需求。

三、哪些外部情况会对降解产生的影响？

研究人员研究了热带地区日光曝晒下PBAT在土壤中的降解行为。

实验发现，光降解起主要作用，开始于薄膜的暴露侧，并在第8周后通过聚合物基体扩散，致使主链断裂交联导致膜的完整性和力学性能丧失，非交联部分平均分子质量下降表现为一级反应。土壤掩埋样品的分子质量下降速度远低于太阳暴露的非交联部分的薄膜样品，表现为表面侵蚀的生物降解行为。

太阳总辐射、凝胶含量和数均分子质量之间的关系表明PBAT薄膜在大约7周的时间内，太阳总辐射累计达到800MJ/m会失去完整性。

为了更好地了解气候因子的相对重要性，实验人员在2015-2018年期间在2种不同气候条件的蔬菜田间试验中，对PBAT地膜进行了3～4个月的评价工作。

研究发现，太阳辐射是影响覆膜降解的重要因素，尤其温度较高的气候条件下影响更大。

四、降解后的PBAT会毒害环境吗？

生物可降解聚合物被认为是减少固体废弃物高排放，减少对环境影响的一种可行性代替品。然而，这些材料的环境安全性是一个有待探讨的问题。过去曾有人质疑PBS和PBAT塑料的降解产物是否会给动植物带来危害。

研究人员用担子菌(一种酶)预处理PBAT地膜，这让地膜在土壤中的降解速率非常快，5周后土壤中无可回收固体碎片。另外，土壤中菌群也发生了变化，这种变化在膜固体碎片降解后仍在继续，担子菌的加入缩短了原土壤菌群恢复所需的时间。这种方法可以有效地缩短生物可降解聚酯的降解时间，生物可降解微生物在土壤中的积累加速了PBAT膜的降解速率，有助于农业生态系统的可持续性。

研究原还研究了3种不同的天然填料(炭黑、有机肥和稻壳灰二氧化硅)的低掺入率对PBAT/PLA地膜的影响。

结果表明，所有的膜都表现出了吸附增益和生物降解，其结果优于纯共混物。在土壤生态毒性方面，这些薄膜对大豆的萌发率没有影响，生长和生物量均高于为添加填料的薄膜，说明在PBAT/PLA地膜中少量添加这些填料，能进一步增强地膜的农艺性能，加快陆地作物的生长。

体外试验是一种简单、方便的方法，可以用来评估不同物质对植物的影响。研究人员通过该方法评估了PBAT基地膜对莴苣和番茄的影响。

结果发现，PBAT基地膜提取物对植物生长有一定影响，主要是影响植物根系的生长(而这种情况在其他生态毒性测定如盆栽中可能会被忽视)，对植物和环境没有明显影响。

研究人员还检测了PBAT、PLA及其共混物降解后对洋葱分生组织细胞的生态毒理学效应。实验结果表明：材料降解后对洋葱分生组织细胞无植物毒性、细胞毒性、遗传毒性和诱变性。

研究人员制备了含和不含紫外线稳定剂添加剂的PBAT薄膜样品，在膜降解后，用土壤水提取物培养莴苣、洋葱和人肝癌细胞株HepG2/C3A，进行生物测定实验。

结果显示：土壤水提取物对植物生长没有明显影响，检测样本均未发现染色体异常。碱性单细胞凝胶电泳技术和小核试验证实了其不存在遗传毒性，即在PBAT膜降解前后，土壤均未对被试样品造成损害。

总的而言，PBAT作为一种性能优良的石化基高分子材料，在许多领域可以替代非生物降解聚酯。研究结果显示：PBAT在自然环境下很容易降解，且降解产物对动植物和环境系统没有明显的影响，是环境友好型生物降解材料。使用更多的生物可降解材料确实有利于解决农户使用传统地膜带来的塑料碎片给土地带来的塑料污染，可以减少微塑料的产生。

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