科學通報 | 華東師范大學謝冰教授課題組撰寫評述文章：可降解塑料的環境降解和影響研究進展

塑料污染已經成為一項全球環境問題，隨著禁塑令的發布和實施，可降解塑料作為傳統塑料的替代品已經在快遞、外賣包裝和一次性用品領域得到了廣泛應用?？山到馑芰显诓煌h境下受非生物和生物因素的降解，相比較傳統塑料其賦存周期更短，但仍可能具備一定的持久性。研究可降解塑料在不同環境中的降解特征，有助于推動產業有序發展，是完善塑料污染全鏈條治理體系中不可或缺的環節，具有重要的現實意義。

華東師范大學謝冰教授課題組撰寫評述文章：

• 明確了可降解塑料的定義和分類；

• 總結了不同聚合物組分的可降解塑料在水環境和土壤環境下的降解特征，進一步歸納了其在好氧堆肥和厭氧消化中的降解行為，分析了可降解塑料通過城鎮有機固廢生物處理的潛力和限制；

• 介紹了可降解塑料釋放的微塑料和添加劑等中間產物對環境和生物的潛在影響；

• 對可降解塑料的環境歸趨，材料開發和應用及處理處置進行了建議與展望，為可降解塑料的科學推廣應用提供理論支持。

圖1不同塑料定義與分類之間的關系示意圖

表1常見的可降解聚合物及其用途

塑料類型

結構式

用途

淀粉基塑料St

包裝、購物袋、垃圾袋、地膜、一次性醫療用品、一次性餐具

PLA

包裝、購物袋、垃圾袋、地膜、一次性醫療用品、一次性餐具、建筑材料、紡織品

PHA

組織工程、醫療植入物、藥物控釋系統、包裝、地膜、一次性醫療用品

聚乙烯醇(PVA)

可溶包裝、高阻隔材料、醫療植入物

PPC

低溫包裝、地膜、泡沫材料、藥物控釋系統、高阻隔材料

PCL

可吸收外科縫線、低溫包裝、藥物控釋系統、醫療植入物

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)

包裝、購物袋、垃圾袋、地膜、一次性餐具、農藥化肥緩釋材料

聚丁二酸-己二酸丁二酯(PBSA)

包裝、購物袋、垃圾袋、地膜

聚對苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)

包裝、購物袋、垃圾袋、地膜、一次性餐具

表2可降解塑料在水環境中的降解研究

種類

形狀

介質

條件

時間(d)

評價指標

降解率(%)

文獻

PLA

薄膜

海水

20.8℃

82

質量損失

< 1

薄膜

海水/淡水

25℃, 16 h 光照、8 h 黑暗

365

質量損失

< 1/< 1

[21]

顆粒

好/厭氧水

(25 ± 1)℃, pH 7.0 ± 0.1/(36 ± 1)℃, 黑暗

117/77

產氣量

不顯著/4.6 ± 1.9

[22]

PLA/PBAT (45/55wt%)

薄膜

純水

30℃

180

質量損失

-1.4 ± 0.05

[23]

PBAT

薄膜

海水

20.8℃

82

質量損失

1.5 ± 0.3

顆粒

好/厭氧水

(25 ± 1)℃, pH 7.0 ± 0.1/(36 ± 1)℃,黑暗

117/77

產氣量

不顯著

[22]

PHB

薄膜

海水/淡水

25℃

365

質量損失

~8.5/~6.5

[21]

顆粒

好/厭氧水

(25 ± 1)℃, pH 7.0 ± 0.1/(36 ± 1)℃, 黑暗

117/77

產氣量

83.0 ± 1.6/83.9 ± 1.3

[22]

顆粒

自然海水

(30 ± 2)℃

28

產氣量

12.8 ± 5.3

[24]

PHBV

顆粒

好/厭氧水

(25 ± 1)℃, pH 7.0 ± 0.1/(36 ± 1)℃, 黑暗

117/77

產氣量

81.2 ± 1.7/87.4 ± 7.5

[22]

PCL

薄膜

海水/淡水

25℃, 16 h 光照，8 h黑暗

365

質量損失

< 2/< 2

[21]

顆粒

好/厭氧水

(25 ± 1)℃, pH 7.0 ± 0.1/(36 ± 1)℃, 黑暗

117/77

產氣量

77.6 ± 2.4/4.5 ± 0.3

[22]

PBS

顆粒

好/厭氧水

(25 ± 1)℃, pH 7.0 ± 0.1/(36 ± 1)℃, 黑暗

117/77

產氣量

不顯著/3.1 ± 1.6

[22]

表3可降解塑料在土壤環境中的降解研究

種類

形狀

介質

條件

時間(d)

評價指標

降解率 (%)

文獻

St

薄膜

土壤

(25 ± 2)℃

136

產氣量

~95

[29]

PLA

薄膜

土壤

(25 ± 2)℃

136

產氣量

~0

[29]

薄膜/粉末

土壤

25℃，濕度60%

28

質量損失/總碳

~0/13.8

[31]

薄膜

土壤

25和37℃；

45和55℃

365/56

質量損失

~40

[32]

薄膜

土壤

23~25℃

200

產氣量

~5

[35]

薄膜

土壤

濕度30%

98

質量損失

~10

[36]

薄膜

天然土壤

自然條件

184

質量損失

8.0

[37]

PLA/PE 50/50 wt%

薄膜

天然土壤

自然條件

184

質量損失

-0.3 ± 0.1

[37]

PLA/PBAT 45/55 wt%

薄膜

土壤

(30 ± 2)℃，濕度60%

180

質量損失

-0.7 ± 0.02

[23]

PLA/PHBV 70/30 wt%

薄膜

土壤

23~25℃

200

產氣量

32

[35]

PBAT

薄膜

天然土壤

自然條件

184

質量損失

6.8 ± 0.3

[37]

PBAT/PLA 90/10 wt%

薄膜

天然土壤

自然條件

184

質量損失

-1.7 ± 1.0

[37]

PHB

薄膜

土壤

(25 ± 2)℃

136

產氣量

~105

[29]

薄膜

土壤

(30 ± 0.1)℃

30

質量損失

~72

[30]

PHBV

薄膜

土壤

23~25℃

200

產氣量

35

[35]

PCL

薄膜

土壤

(25 ± 2)℃

136

產氣量

~91

[29]

薄膜

土壤

(30 ± 0.1)℃

30

質量損失

~72

[30]

PBS

薄膜/粉末

土壤

25℃，濕度60%

28

質量損失/總碳

1.2/16.8

[31]

PBS-St 50/50 wt%

薄膜/粉末

土壤

25℃，濕度60%

28

質量損失/總碳

7.2/24.4

[31]

表4可降解塑料在好氧堆肥中的降解研究

種類

形狀

介質

條件

時間(d)

評價指標

降解率(%)

文獻

PLA

薄膜

受控堆肥

37/45/50℃

365/63/42

質量損失

~20/~56/~30

[32]

薄膜

受控堆肥

(58 ± 2)℃, pH 7~8

35

二氧化碳產量

92

[35]

薄膜

受控堆肥

58℃

200

質量損失

100

[43]

薄膜

受控堆肥

60℃

~47

二氧化碳產量

~30

[44]

薄膜

受控堆肥

55℃, 濕度70%

28

二氧化碳產量

~70

[45]

PLA/PHBV 70/30 wt%

薄膜

受控堆肥

(58 ± 2)℃, pH 7~8

200

二氧化碳產量

100

[35]

PLA/PHB 75/25 wt%

薄膜

受控堆肥

58℃

28

質量損失

~90

[43]

PBAT

薄膜

非受控堆肥

12.5~13℃

450

質量損失

< 1

[41]

薄膜

受控堆肥

55 ℃,濕度 70%

28

二氧化碳產量

~35

[45]

PHA

薄膜

非受控堆肥

12.5~13℃

450

質量損失

7.9 ± 0.7

[41]

PHB

顆粒

受控堆肥

55℃, 濕度 70%

28

二氧化碳產量

~75

[46]

薄膜

受控堆肥

(58 ± 2)℃

110

二氧化碳產量

95.9

[46]

PHBV

薄膜

受控堆肥

(58 ± 2)℃, pH 7~8

200

二氧化碳產量

90

[35]

PBS

薄膜

非受控堆肥

12.5~13℃

450

質量損失

5.5 ± 0.3

[41]

薄膜

受控堆肥

(58 ± 2)℃, pH 7~8, 濕度50%~55%

160

二氧化碳產量

90

[47]

表5可降解塑料在厭氧消化中的降解研究

種類

形狀

介質

條件

時間(d)

評價指標

降解率 (%)

文獻

St

薄膜

廚余垃圾

52℃

127

產氣量

79

[29]

薄膜

廚余垃圾

52℃

80

產氣量

~89

[29]

顆粒/粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

40

產氣量

48.8/53.0

[48]

顆粒/粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

120

質量損失

40.2/93.0

[48]

PLA

顆粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

產氣量

< 1/4.4

[48]

顆粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

40

產氣量

47.6/57.9

[48]

薄膜

廚余垃圾

(55 ± 2)℃

23

產氣量

85.79 ± 0.038

[52]

薄膜

廚余垃圾

(55 ± 2)℃

23

質量損失

-1.69 ± 0.033

[52]

粉末

剩余污泥

35℃

60

產氣量

~0

[53]

粉末

剩余污泥

37℃

277

產氣量

39

[54]

粉末

脫水污泥/剩余污泥

55℃

75/100

產氣量

91/79

[55]

薄膜

剩余污泥

35℃, 350 r/min

39

產氣量

8.6

[56]

PBAT

顆粒/粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60

產氣量

< 1/< 1

[48]

顆粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

產氣量

< 1/< 1

[48]

薄膜

剩余污泥

35℃, 350 r/min

39

產氣量

5.9

[56]

PHA

薄膜

剩余污泥

38 ℃, 100 r/min

85

產氣量

77.1 ± 6.1

[57]

薄膜

剩余污泥

38℃, 100 r/min

85

產氣量

54.6 ± 15.6

[57]

PHB

薄膜

廚余垃圾

52℃

127

產氣量

92

[29]

粉末

剩余污泥

35℃, 350 r/min

60

產氣量

67 ± 19

[53]

粉末

剩余污泥

37℃

277

產氣量

12.5

[54]

粉末

剩余污泥

35℃, 350 r/min

60

產氣量

79 ± 21

[58]

粉末

剩余污泥

35℃, 350 r/min

60

產氣量

93 ± 42

[58]

P34HB

粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

產氣量

72.8

[48]

粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60

產氣量

85.4

[48]

PCL

薄膜

廚余垃圾

52℃

127

產氣量

94

[29]

顆粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

產氣量

1.2/2.9

[48]

顆粒/粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60/120

產氣量

93.5/92.3

[48]

粉末

剩余污泥

37℃

9

產氣量

90

[54]

粉末

剩余污泥

55℃

47

產氣量

92

[55]

PBS

顆粒/粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60

產氣量

< 1/< 1

[48]

顆粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

產氣量

< 1/< 1

[48]

粉末

剩余污泥

37℃

277

產氣量

-3.5

[54]

醋酸纖維

粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

產氣量

70.9

[48]

粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60

產氣量

4.6

[48]

PBSA

顆粒/粉末

唯一碳源

37 ± 2 ℃

60

產氣量

9.4/21.0

[48]

顆粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

產氣量

23.7/30.5

[48]

PPC

顆粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

產氣量

95.4/84.6

[48]

顆粒/粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60

產氣量

96.2/95.7

[48]

PVA

顆粒

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

產氣量

12.5

[48]

顆粒

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60

產氣量

12

[48]

文章信息

張雨辰, 徐源, 謝冰. 可降解塑料的環境降解和影響研究進展. 科學通報, 2025, 70(18): 2812–2824.

Zhang Y, Xu Y, Xie B. Advances in environmental degradation and impact of degradable plastics (in Chinese). Chin Sci Bull, 2025, 70(18): 2812–2824.

doi: 10.1360/TB-2024-0824

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