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塑料生物可降解性评估中的陆生高等植物毒性试验要点浅析

2022.8.11

在塑料生物可降解性评估体系中,或以国际标准EN 13432为代表的认证体系中,陆生高等植物毒性试验均作为评估塑料生物可降解性性能的重要测试项目之一,正逐步得到测试机构越来越多的重视。

但同时我们湖北洛克泰克仪器股份有限公司,作为多年深耕塑料生物降解设备和方法研究领域的企业,也充分了解和认识到,当前国内客户在逐步开展该项检测的时候,面临了诸多的问题。特此,我们希望能尽绵薄之力,帮助大家能够更深入的理解标准和解惑试验当中的问题。

一、对标准的理解

针对欧盟EN 13432可降解材料认证,其中的植物毒性试验主要依据其附录E(Determination of ecotoxic effects to higher plants)和OECD 208(Terrestrial Plant Test: Seedling Emergence and Seedling Growth Test)。

我们在理解EN 13432的时候,要注意到这里的植物毒性试验并不是完全照搬OECD 208。OECD的测试方法主要是针对已知化学品,进行在理化性质、生态系统影响、环境行为影响、人体健康影响几大方面的试验和评价。初衷并不是用于塑料降解产物的评估,只是由于OECD 208等相关标准作为全球在人药、兽药、农药化学品评估方面的普遍认可度,故充分参考和借鉴了OECD 208的测试原理和方法。因此,这也是很多人在首次阅读理解OECD 208标准时,会觉得读不懂、不理解的原因之一。

另外,从OECD 208的标题我们可以了解到,这个方法本意是包括两部分试验:幼苗萌芽试验、幼苗生长试验。其设计初衷是因为,需先采用一个快速短期的幼苗萌芽试验对试验基体(土壤)进行初步确认是否适合选定的植株种子发芽,当确认可以后再进行进一步的长期生长试验。这是两个独立的试验。

但是,很多人在阅读了标准后,会发现标准并没有阐述过多关于幼苗萌芽试验的过程,而只谈到了幼苗生长试验。这使得很多人又一次陷入了不理解的状态。

其实,幼苗萌芽试验,需要我们回头去阅读EN 13432的附录E部分,才会清楚明白试验过程。

二、对方法的理解

OECD 208在评估化学品对植物生长的影响时,采用的是类似于制备不同浓度梯度化学品的方式,通过选定植株在经喷洒过不同浓度化学品的土壤中生长,最终通过植株生长情况评估Ecx(Effect Concentration)或Erx(Effective Application Rate)值以及计算NOEC(No Observed Effect Concentration)和LOEC(Lowest Observed Effect Concentration)值。

但当EN 13432参考OECD 208时,并不能完全按照以上方式去进行试验。因为,对于评估化学品,试验对象属于已知物质,人们可以通过配置不同已知浓度梯度进行试验。但应用于塑料降解产物(崩解后土壤)的评估时,试验对象是未知或者说不明确的,我们不知道塑料降解后土壤里是何种潜在的有毒物质。故按照EN 13432附录E要求,需将参比底物(Reference Substrate)与崩解试验后的土壤按照25%和50%两种比例混合,模拟在两个浓度梯度条件下进行试验。这就是很多人在初次阅读理解EN 13432和OECD 208两份标准时,遇到的最大的不解之处。

三、对试验设置的理解

在按照EN 13432附录E进行幼苗萌芽试验时,大家会很快面临一个问题,标准并未给出试验周期呀。其实,试验周期要根据选定的试验植株种子类型进行制定,并不是一概而论的。另外,在选择试验植株种子时,也应确保区域代表性,具体可参考OECD 208中“Criteria for selection of test species”一节。

另外,在按照OECD 208进行幼苗生长试验时,光照强度是有一定要求的即300~400 μE/m2/s。首先,大家要注意到,这是一个不太常用的光强单位,它采用的是光量子数方式描述光照强度,主要用于园艺学领域。它与我们平时常见的单位“lux勒克斯”并没有简单直接的数学换算关系,因为在单位时间单位面积内通过的光量子数会受到光源的距离、色温、波长、地理环境、气候环境等诸多因素的影响。

其次,需要特别注意到,OECD 208推荐的这个光强是按照“Greenhouse温室”条件建立的,原文为“The following conditions are generally recommended for greenhouse testing”。

塑料生物可降解性评估中的陆生高等植物毒性试验要点浅析 基于EN 13432 与 OECD 208(图1)

陆生植物试验:幼苗萌芽和幼苗生长试验

试验原理

本方法用于评价在土壤中(或其他合适的土壤基质)施用供试品后对出苗和较高植物早期生长的影响。

种子种入用供试品处理过土壤中,在对照组出苗率达到50%后的14到21天内进行评价。终点测量是可见的出苗率、干苗重(也可为鲜苗重),某些情况下为苗高,也要评价植物不同部位上可见的有害的影响。这些测量和观察与未处理的对照进行比较。根据可能的暴露途径,供试品混入土壤(或可能的人工土壤基质)或喷洒在土壤表面,尽可能正确代表化学品潜在的暴露途径。土壤混合时先进行大量散土的混合,然后再装入盆中,将所选植物种类种子种入土壤中。表面施药时,先将土壤装入盆中,将种子种好,然后再喷药。试验体(对照和处理土壤及种子)放在适合植物生长的环境中。本试验可根据研究目的测定剂量-反应曲线,或单剂量/比率作为限度试验。如果单剂量/比率试验超出一定的毒性水平(例如观察到的效应高于X%),要进行范围筛选试验测定毒性高和低限,再进行多剂量试验产生剂量-反应曲线。适当的统计分析方法分析获得最敏感参数的作用浓度Ecx或有效施用率Erx(如C25,ER25,EC50,ER50)。同样无作用浓度(NOEC)和最低作用浓度(LOEC)也能计算出来。

试验的有效性性

为保证试验的有效性,对照组必须满足以下条件:出苗率应不少于70%;幼苗没有可见的植物毒素影响(如变色病、坏死病、枯萎、叶子和茎的畸形),个别种类的植株在生长和形态上只有正常变异;试验期间,对照组幼苗平均存活率应高于90%;特定品种的生长环境条件应保持一致,同时其生长介质中应含有等量的人工土壤基质、支持介质或同样来源的基质。

 

作为中国科学测试仪器研究型制造商,湖北洛克泰克仪器股份有限公司为全球客户提供专业的科学测试仪器、测试方法、培训及技术服务。在生物降解测试领域,湖北洛克泰克仪器股份仪器有限公司提供生物降解测试仪器全方案,包括CMA、CNAS、Rheinland等认证所需生物降解测试仪器等。

洛克泰克公司秉承“技术推动科学进步”的使命,致力于我国的“碳达峰、碳中和”目标,为政府、大学、研究机构及企业提供服务,实现更健康、更安全、更环保的高质量发展。

湖北洛克泰克仪器股份有限公司成立于2013年,是国家级高新技术企业,拥有包括生物降解领域的近30余项专利证书(含发明专利)。为中国农业大学厌氧发酵联合实验室、华中农业大学产学研合作基地。也是中国生物降解检测仪器领域的开拓者和领先者。



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