iso14855 原文

1、<p><b>　　ISO 14855</b></p><p>　　測定塑料材料在可控堆肥條件下的需氧生物降解性能及結構崩壞性能的實驗方法</p><p>　　──分析CO2產(chǎn)生量的方法</p><p><b>　　1范圍：</b></p><p>　　本國際標準規(guī)定了對塑料中有機成分的最

2、大需氧生物降解能力的測試方法，該方法是在可控堆肥條件下測定CO2的產(chǎn)生量，并且在測試的最后階段測定塑料的崩壞程度。本方法模擬典型的城市固態(tài)垃圾中有機組分的耗氧堆肥條件。把測試材料置于取自堆肥的接種物中。應緊密地監(jiān)測和控制堆肥環(huán)境的壓力，氧氣和濕度。該測試方法用來測試材料中可轉化為CO2的碳的數(shù)量百分比及其轉化速率。</p><p>　　本標準中所述的條件可能不適于達到最高生物降解程度的最佳條件。</p>

3、;<p><b>　　2參考標準</b></p><p>　　ISO 5663:1984 ,水質標準──Kjeldahd N測定 硒礦化作用方法。</p><p>　　ISO 8425;1999,水質標準──有機碳總量和溶解的有機碳的測定指南。</p><p><b>　　3定義</b></p>

4、<p>　　3.1需氧生物降解終點：</p><p>　　在有氧條件下有機化合物，經(jīng)過微生物的分解作用，不再產(chǎn)生CO2，水和其它元素與生物形成的礦物鹽（礦化作用）。</p><p><b>　　3.2堆肥過程：</b></p><p>　　設計一個需氧過程來產(chǎn)生堆肥。</p><p>　　注：堆肥主要是素菜殘

5、渣，有時含有其它有機材料，和一定量的礦物鹽的混合物，經(jīng)過生物降解形成的一種有機土壤。</p><p><b>　　3.3崩壞性：</b></p><p>　　材料變成非常小的碎片的物理性分解</p><p>　　3.4干燥固體總重：</p><p>　　取一個已知體積的測試材料或堆肥在105℃下進行干燥至質量恒重。<

6、;/p><p><b>　　3.5揮發(fā)性固體：</b></p><p>　　把干燥后同一樣品進行550℃的焚燒之后,減去已知體積的測試材料或堆肥的殘渣,就可知揮發(fā)性固體的總量。</p><p>　　注：揮發(fā)性固體含量表示了當前有機物總</p><p>　　3.6釋放CO2的理論總量ThCO2</p><p

7、>　　對化合物完全進行氧化之后，產(chǎn)生的CO2量是理論最大值，可由分子式算出，單位是mgCO2 /mg測試材料或mgCO2 /mg測試材料。</p><p><b>　　3.7延遲階段：</b></p><p>　　時間以天數(shù)計算，從測試開始直到降解微生物適應環(huán)境和/或進行選擇，同時有機物或化合物的生物降解水平已經(jīng)提高到生物降解最大值10%。</p>

8、<p>　　3.8生物降解的最高水平：</p><p>　　在測試期間，測試化合物或有機物達到某一個降解程度（以百分數(shù)表示）之后不再進行降解，該程度則是所測試材料的生物降解最高水平。</p><p>　　3.9生物降解階段：</p><p>　　以天數(shù)計算，時間從測試的延遲階段終點直到達到最高生物降解水平的90%</p><p>

9、　　3.10穩(wěn)定階段： </p><p>　　以天數(shù)計算，時間從生物降解階段終點直到測試結束。</p><p><b>　　4原理:</b></p><p>　　該測試方法模擬在一個充分有氧堆肥條件下，測定生物降解極限和測試材料破壞粉碎程度。接種物用組成穩(wěn)定的熟化堆肥提取物。所用的接種物可由穩(wěn)定、潮濕的堆肥得到。如果可能，可以取自固體的城市垃圾

10、有機堆肥。</p><p>　　測試材料和接種物混合均勻，移入一個穩(wěn)定的堆肥容器內，它可以在最佳的氧氣壓力、溫度和濕度的條件下, 充分地堆肥,測試期不超過六個月。</p><p>　　在測試材料的耗氧生物降解期間，CO2，水，礦物鹽和新的微生物細胞組成物（生物體）是最終生物降解產(chǎn)物。CO2產(chǎn)物可以連續(xù)監(jiān)測，或用定期間隔法測定試樣和空白樣容器內CO2累加量。生物降解百分率是由測試材料產(chǎn)生的C

11、O2量與理論CO2量的比率而得。</p><p>　　產(chǎn)生的CO2的最大理論值是由所測試的有機碳總量（TOC）計算而來的。生物降解百分數(shù)不包括碳轉化成新細胞菌群的數(shù)量，因為在測試期間，它不是新陳代謝生成的CO2。</p><p>　　另外，在實驗最后測定測試材料的崩壞性及測試材料的失重。</p><p><b>　　5.測試環(huán)境：</b><

12、;/p><p>　　在一個黑暗或弱光條件下保溫，罩子里或環(huán)境溫度持續(xù)為582℃，并且不含有抑制微生物的蒸汽。</p><p>　　在特殊情況下，例如：當測試材料的熔點較低，可以選擇另外的溫度。這溫度保持在穩(wěn)定的2℃誤差范圍之間。任何溫度變化都要進行說明，并且在測試報告中清楚指明。</p><p><b>　　6.試劑：分析級</b></p&g

13、t;<p>　　用粒徑小于20μmTLC（薄層—色譜法）級纖維素，作為正控制的參比材料。</p><p>　　7.設備：確保所有的玻璃容器都清潔且無有機及有毒物質。</p><p>　　7.1堆肥容器：長頸瓶玻璃瓶或玻璃瓶，氣體可以從上方直接排氣，最小需要2L的容器以滿足8.2和8.3中的需要。根據(jù)對不同的測試材料篩分的目的，可能會用到較小的容器。如果要測定材料的失重，應稱出

14、每個堆肥容器的重量。</p><p>　　7.2空氣供給系統(tǒng)：能夠給每個堆肥容器提供干燥或水飽和空氣，如果需要除去CO2的空氣，應設置足夠高的流量，這樣在測試期間，可以提供正確的有氧條件。</p><p>　　7.3測定CO2的設備：可用來直接測定CO2或用在堿性溶液全部吸收后，測定溶解其中的無機碳（DIC）（見附錄A給出的實例）。如果由呼吸作用產(chǎn)生的CO2可以直接測出，如用連續(xù)的紅外分析

15、儀或氣相色譜儀，就需要精確控制或測定所需的空氣流速。</p><p>　　7.4不漏氣的通氣管：用于把氣體供應系統(tǒng)，堆肥瓶及CO2測定系統(tǒng)進行連接。</p><p><b>　　7.5 PH計。</b></p><p>　　7.6分析設備：用于測定干燥固體量（105℃），揮發(fā)性固體量（550℃）和有機碳總量（TOC），分析測試材料的元素，如果需

16、要，測定溶解無機碳（DIC）。</p><p>　　7.7天平（無要求）測試大約有3~5公斤范圍重的堆肥或測試材料。</p><p>　　7.8分析設備（任意的）：測定空氣中的O2，濕度，揮發(fā)性脂肪酸和總氮量。（如：在ISO5663中Kjeldahl方法的詳細說明）</p><p><b>　　8.過程：</b></p><

17、p>　　8.1接種物的制備：把有氧堆肥場得到的好的有氧堆肥作為接種物。該接種物應是均勻的，并且沒有大塊的惰性物體，如：玻璃，石頭或金屬碎片。人工去處這些雜質，然后用大約0.5~1cm的網(wǎng)子進行篩分。</p><p>　　注1：建議采用城市固態(tài)垃圾的有機成份進行堆肥，可以保證微生物的充分多樣性。堆肥的肥齡最好在2~4個月之間。如果沒有這種堆肥，可用花園或農(nóng)場垃圾處理的堆肥，或用與城市垃圾的混合物堆肥。<

18、/p><p>　　注2：建議用疏松多孔的堆肥，以盡可能保證需氧的要求要求。加入建筑材料，如：小木頭塊或惰性、低生物降解材料，以防止在測試期間，堆肥粘結和凝固在一起。</p><p>　　測定接種物的干燥總量，揮發(fā)性固體的含量。干燥固體含量是濕固體的50%~55%之間，揮發(fā)性固體不應多于濕固體的15%或干燥固體的30%。若有必要，在堆肥之前可以加水或輕度的干燥以調整水份含量，例如：用干燥空氣對堆

19、肥進行通風。</p><p>　　制備1份接種物和5份去離子水的混合物，搖勻后并且測定其PH值，范圍是7.0~9.0。</p><p>　　注3：為了更好地表征接種物，可在測試的開始和最后任意測定</p><p>　　適合的因素，如；有機碳總量、氮總量或脂肪酸。</p><p>　　在測試期間用可生物降解的參比材料（看第6項）也可用測試空白瓶

20、中的CO2的溶解性，來檢測培菌液的活性。參比材料在試驗最后應有70%被降解（看第10項）。對空白的接種物進行10天以上的測試，它產(chǎn)生的CO2應在50~150mg/g揮發(fā)性固體之間（看第10項）。如果C O2的產(chǎn)生量太高，在新的測試之前，用通風法穩(wěn)定該堆肥。若活性太低，采用其它的堆肥為接種物。</p><p>　　8.2制備測試材料和參比材料：</p><p>　　分別測定測試材料的和參比材

21、料的有機碳總量（TOC）（參考ISO8245）gTOC/g干燥物總重。如果材料中不含有無機碳，也可用元素分析儀測定碳含量。測試材料應有足夠的有機碳來生成CO2，以便有合適的量滿足測定需要。一般地，在每個容器中至少需要在50g的干燥物中含有20g的TOC。</p><p>　　如果要測定物質的失重，就要測定干燥物的總量和測試材料的揮發(fā)性固體量。</p><p>　　注：在測試期間可以測定測試

22、材料和參比材料的物質失重，無規(guī)定要求。在附錄C的實例中，可在測試的開始和最后對測試材料的揮發(fā)性固體進行測定比較。</p><p>　　所用的測試材料是粒狀，粉末狀或簡單的形狀（如：啞鈴形）。任何一個測試材料的最大表面積為2cm*2cm。若最初測試材料的薄片太大，應減小該尺寸。</p><p><b>　　8.3進行試驗</b></p><p>

23、　　a)三個放測試材料的容器；</p><p>　　b)三個放參比材料的容器；</p><p><b>　　c)個空白容器。</b></p><p>　　要根據(jù)測試材料的性質和堆肥容器的大小決定接種物和測試材料混合物的數(shù)量。接種物的干固體量與測試材料的干固體量比例大約為6:1。要確保每個容器中有相同數(shù)量的堆肥。如果加入了惰性材料（見8.1注2）

24、，則不考慮這種關系。瓶子中3/4容積填充測試混合物。剩余足夠空間可使手搖動測試混合物。</p><p>　　一個典型的實例是：稱出含有600g干燥物的接種物和含有100g干燥物的測試材料，放入已準備好的3升的堆肥容器中，并且混合均勻。測試物應有與接種物一樣的水含量（大約50%）（見8.1）。一般用手輕輕擠壓時，應會感到有些粘，并且有游離的水分離出來。如果需要調整控制混合物的濕度，采用加水或用干燥空氣通風方法。把混

25、合物移入堆肥容器中。</p><p>　　注1：建議測試混合物中的有機碳和氮的比（C/N比率）應是最合適的，以保證良好的堆肥過程。測試混合物的C/N比率最好是10~40之間。若有必要進行調整。可由接種物和測試材料的TOC計算出有機碳含量。測定測試混合物樣品的氮總含量，例如：用ISO 5663中的Kjeldahl方法。</p><p>　　把堆肥容器放入582℃的測試環(huán)境（見5.），用水蒸汽

26、飽和無CO2的空氣，進行換氣。把空氣通入充滿NaOH溶液的氣體洗滌瓶，處理后得到該種氣體。</p><p>　　注2：如果消耗氣體中的CO2濃度可直接測出，那末可用一般的空氣而不是出去CO2的氣體。在這種情況下，建議測量每個測試容器進口和出口的CO2濃度。可用出口的濃度（一般較高）減去進口的濃度，進行校正。</p><p>　　采用充分的高流動率來保證每個堆肥容器在整個過程中達到需氧條件。

27、定期檢查每個出口的氣體流動情況，例如：用氣體洗滌瓶來保證系統(tǒng)中每個部分不會漏氣。</p><p>　　注3：間隔地測定堆肥容器內消耗氣體中氧氣地濃度，對所要求地需氧條件很有幫助，若進行該操作，氧氣的濃度不要低于6%。在第一個星期應仔細控制氧氣的情況，例如：至少每天測定兩次。以后可減少測量的次數(shù)。調整所需氣體的流速。</p><p>　　用同樣的方法測試參比材料。空白容器中只含有接種物，其中

28、有與測試材料容器內一樣數(shù)量的干固體量。</p><p><b>　　8.4培育階段：</b></p><p>　　每個堆肥容器中中間階段的時間間隔內消耗空氣而產(chǎn)生的CO2量，可以直接用氣相色譜，紅外分析儀或TOC法及時測定；釋放放出的CO2經(jīng)過NaOH溶液吸收以后，可以用測定溶解的無機碳量（DIC）的方法，間接地測得CO2的量，例：用ISO 8245（見附錄A）。測定

29、頻率取決于測試方法及所期望的生物降解曲線的準確度和測試材料的降解性。如果用直接法測定，至少每天兩次測定產(chǎn)生的CO2量，在生物降解階段，間隔為6小時，在穩(wěn)定階段，每天測定一次。若用累加法，在生物降解階段，每天測一次DIC，在穩(wěn)定階段每星期兩次。每周搖晃一次堆肥容器，防止出現(xiàn)較大的縫隙，保證微生物能夠同樣地侵蝕測試材料。</p><p>　　用視覺觀察，保證每個堆肥容器中測試混合物的濕度不要太高也不要太低，沒有游離態(tài)

30、的水或材料凝塊出現(xiàn)。典型的非常干燥的情況是在堆肥容器的上方缺少冷凝水。濕度可用合適的儀器測定。在本例中，濕度要保持在50%左右（看8.1），可用調濕通風或通干燥氣體調節(jié)濕度。調節(jié)濕度更迅速的方法可以用加水或在氣體進口導液法。每周搖晃一次堆肥容器，對保證濕度分布均勻很有幫助。如果進行調整，關閉CO2監(jiān)控儀。</p><p>　　在測試的最后階段，每周攪拌一次堆肥容器，記錄所觀察的堆肥現(xiàn)象，如：結構、濕度、顏色、菌種

31、的生長、產(chǎn)生氣體的味道及測試材料的碎片。</p><p>　　培育期不要超過6個月，持續(xù)溫度為582℃，它代表了真實的堆肥。若仍可觀察到測試材料的明顯生物降解性，可以把培育期延長到穩(wěn)定階段。若穩(wěn)定階段到達較早，培育期可以明顯縮短。</p><p>　　如在開始測PH值一樣，有規(guī)則間隔地測定PH值。</p><p>　　8.5試驗的終止階段；</p>&

32、lt;p>　　如果要測定測試材料的失重（看8.2注解），稱出包括瓶重的測試混合物重量，把樣品從所有的容器中取出，測定干固體總量及揮發(fā)性固體總量。</p><p>　　記錄可看到測試材料的任何外觀變化，來判斷材料的崩壞程度。</p><p>　　9結果的表達與計算：</p><p>　　9.1計算理論CO2量</p><p>　　ThCO

33、2=MTOT×CTOT×44/22 ........（1）</p><p>　　這里；MTOT是在測試開始放入堆肥容器中測試材料的干燥固體總量，g；</p><p>　　CTOT是測試材料中干燥固體量中有機碳的比例，g/g；</p><p>　　44和12分別是CO2和C的原子量。</p><p>　　9.

34、2計算生物降解百分率：</p><p>　　由產(chǎn)生的CO2累加量，計算每一個測定間隔內的生物降解百分數(shù)，使用方程（2）：</p><p>　　Dt= ........（2）</p><p>　　這里：（CO2）T是測試材料的每個堆肥容器內釋放出的CO2累加量,g</p><p>　　(CO2)B：空白容器內釋放的CO2

35、累加量</p><p>　　ThCO2：測試材料產(chǎn)生的CO2理論量</p><p>　　如果每個結果相差小于20%，計算出生物降解百分數(shù)的平均值。反之，對每個結果進行單獨計錄。</p><p>　　對于參比材料，用同樣的方程計算生物降解百分數(shù)。</p><p>　　9.3失重的計算：看附錄C。</p><p><

36、b>　　9.4結果表示：</b></p><p>　　整理有關測試材料、參比材料以及空白材料的測定和計算數(shù)據(jù)，在附錄E中有實例表。</p><p>　　標繪出每個堆肥瓶中包括空白瓶以及參比材料和測試材料產(chǎn)生的CO2隨時間為參數(shù)的累加量（看附錄B）。繪制一個參比材料和測試材料的生物降解曲線（附錄B中實例）。如果每個值的差別小于20%，用它們的平均值，如過不是，繪制每個堆肥容

37、器的曲線。</p><p>　　從穩(wěn)定期生物降解曲線中讀出平均值，作為最后的測試結果寫入實驗報告中。</p><p>　　如果測試材料組成是不連續(xù)的薄片，對材料的分解程度進行定性地描述。如果可能，添加相關的物性數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　10結果有效性：</b></p><p>　　測試結果在以下情況下，認為是有

38、效的：</p><p>　　45天以后，參比材料的生物降解程度大于70%；</p><p>　　在不同的容器中，參比材料的生物降解百分數(shù)在實驗最后相差小于20%；</p><p>　　c)經(jīng)過10天培育期以后，空白培菌液產(chǎn)生的CO2量在50mg~150mg/g揮發(fā)性固體之間。</p><p><b>　　測試報告：</b>

39、;</p><p>　　測試報告主要包括以下內容：</p><p><b>　　參考國際標準；</b></p><p>　　對測試材料必要的描述，例如：干燥或揮發(fā)性固體的含量，有機碳含量，形狀或觀察到的；</p><p>　　參比材料的必要描述和證明，及它的有機碳含量；</p><p>　　堆肥容

40、器的體積，培菌液、測試材料、參比材料的用量，測定CO2的設備主要特征，測定C含量設備的主要特征；</p><p>　　有關培菌液的信息，例如：來源、年齡、收集日期、儲藏、處理、穩(wěn)定性、干燥物總量、揮發(fā)性固體量、PH值、氮含量或揮發(fā)性脂肪酸含量；</p><p>　　由每一個堆肥容器或平均的得到CO2產(chǎn)生量和生物降解平均值，測試材料和參比材料的最后生物降解水平以及培菌液的活性（在空白容器內十

41、天以后CO2的產(chǎn)生量）；</p><p>　　在最后的測試期間有關培菌液和測試材料的觀察現(xiàn)象，例如：濕度、菌種的變化、結構、顏色、氣味和破壞程度的物性數(shù)據(jù)或圖片；</p><p>　　在測試的開始和最后每個堆肥容器內的物質和任何失重的詳細測定；</p><p>　　任何測試結果的報廢原因。</p><p><b>　　附錄A<

42、/b></p><p><b>　　測試系統(tǒng)原理</b></p><p>　　不含CO2的混合氣或加壓氣體保持在一個連續(xù)低壓供給狀態(tài)。如用加壓氣體，應用一個合適的CO2吸收器把它除去。如果用NaOH水溶液為吸收系統(tǒng)，氣體同時也被加濕。另一個含有Ba(OH)2溶液的收集器可以顯示氣體中是否存在CO2氣體。</p><p>　　圖A.1──測

43、試系統(tǒng)草圖</p><p><b>　　圖中：1.空氣</b></p><p><b>　　除去CO2的空氣</b></p><p><b>　　消耗的空氣</b></p><p><b>　　頂部的空氣</b></p><p>&

44、lt;b>　　測試混合物</b></p><p><b>　　NaOH溶液</b></p><p><b>　　除去CO2的系統(tǒng)</b></p><p><b>　　堆肥容器</b></p><p><b>　　CO2測試系統(tǒng)</b>&l

45、t;/p><p>　　在堆肥容器內，把氣體通入容器的低部，并且盡可能地分布均勻。如果進行了生物降解，那末在消耗地氣體中有CO2產(chǎn)生。</p><p>　　所放出的CO2氣體可以直接測定，例如：連接紅外分析儀或氣相色譜。在本例中，有必要準確地測定或計量流動氣體量。用測試設備，把空氣中的水分去處，如，冷凝。如果幾個堆肥容器和一個測試儀器相連，就需要一個合適的氣體轉換開關。</p>&