塑料生物可降解性評估中的陸生高等植物毒性試驗(yàn)
在塑料生物可降解性評估體系中,或以國際標(biāo)準(zhǔn)EN 13432為代表的認(rèn)證體系中,陸生高等植物毒性試驗(yàn)均作為評估塑料生物可降解性性能的重要測試項(xiàng)目之一,正逐步得到測試機(jī)構(gòu)越來越多的重視。
但同時我們湖北洛克泰克儀器股份有限公司,作為多年深耕塑料生物降解設(shè)備和方法研究領(lǐng)域的企業(yè),也充分了解和認(rèn)識到,當(dāng)前國內(nèi)客戶在逐步開展該項(xiàng)檢測的時候,面臨了諸多的問題。特此,我們希望能盡綿薄之力,幫助大家能夠更深入的理解標(biāo)準(zhǔn)和解惑試驗(yàn)當(dāng)中的問題。
一、對標(biāo)準(zhǔn)的理解
針對歐盟EN 13432可降解材料認(rèn)證,其中的植物毒性試驗(yàn)主要依據(jù)其附錄E(Determination of ecotoxic effects to higher plants)和OECD 208(Terrestrial Plant Test: Seedling Emergence and Seedling Growth Test)。
我們在理解EN 13432的時候,要注意到這里的植物毒性試驗(yàn)并不是*照搬OECD 208。OECD的測試方法主要是針對已知化學(xué)品,進(jìn)行在理化性質(zhì)、生態(tài)系統(tǒng)影響、環(huán)境行為影響、人體健康影響幾大方面的試驗(yàn)和評價。初衷并不是用于塑料降解產(chǎn)物的評估,只是由于OECD 208等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為在人藥、獸藥、農(nóng)藥化學(xué)品評估方面的普遍認(rèn)可度,故充分參考和借鑒了OECD 208的測試原理和方法。因此,這也是很多人在閱讀理解OECD 208標(biāo)準(zhǔn)時,會覺得讀不懂、不理解的原因之一。
另外,從OECD 208的標(biāo)題我們可以了解到,這個方法本意是包括兩部分試驗(yàn):幼苗萌芽試驗(yàn)、幼苗生長試驗(yàn)。其設(shè)計初衷是因?yàn)?,需先采用一個快速短期的幼苗萌芽試驗(yàn)對試驗(yàn)基體(土壤)進(jìn)行初步確認(rèn)是否適合選定的植株種子發(fā)芽,當(dāng)確認(rèn)可以后再進(jìn)行進(jìn)一步的長期生長試驗(yàn)。這是兩個獨(dú)立的試驗(yàn)。
但是,很多人在閱讀了標(biāo)準(zhǔn)后,會發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)并沒有闡述過多關(guān)于幼苗萌芽試驗(yàn)的過程,而只談到了幼苗生長試驗(yàn)。這使得很多人又一次陷入了不理解的狀態(tài)。
其實(shí),幼苗萌芽試驗(yàn),需要我們回頭去閱讀EN 13432的附錄E部分,才會清楚明白試驗(yàn)過程。
二、對方法的理解
OECD 208在評估化學(xué)品對植物生長的影響時,采用的是類似于制備不同濃度梯度化學(xué)品的方式,通過選定植株在經(jīng)噴灑過不同濃度化學(xué)品的土壤中生長,最終通過植株生長情況評估Ecx(Effect Concentration)或Erx(Effective Application Rate)值以及計算NOEC(No Observed Effect Concentration)和LOEC(Lowest Observed Effect Concentration)值。
但當(dāng)EN 13432參考OECD 208時,并不能*按照以上方式去進(jìn)行試驗(yàn)。因?yàn)?,對于評估化學(xué)品,試驗(yàn)對象屬于已知物質(zhì),人們可以通過配置不同已知濃度梯度進(jìn)行試驗(yàn)。但應(yīng)用于塑料降解產(chǎn)物(崩解后土壤)的評估時,試驗(yàn)對象是未知或者說不明確的,我們不知道塑料降解后土壤里是何種潛在的有毒物質(zhì)。故按照EN 13432附錄E要求,需將參比底物(Reference Substrate)與崩解試驗(yàn)后的土壤按照25%和50%兩種比例混合,模擬在兩個濃度梯度條件下進(jìn)行試驗(yàn)。這就是很多人在初次閱讀理解EN 13432和OECD 208兩份標(biāo)準(zhǔn)時,遇到的最大的不解之處。
三、對試驗(yàn)設(shè)置的理解
在按照EN 13432附錄E進(jìn)行幼苗萌芽試驗(yàn)時,大家會很快面臨一個問題,標(biāo)準(zhǔn)并未給出試驗(yàn)周期呀。其實(shí),試驗(yàn)周期要根據(jù)選定的試驗(yàn)植株種子類型進(jìn)行制定,并不是一概而論的。另外,在選擇試驗(yàn)植株種子時,也應(yīng)確保區(qū)域代表性,具體可參考OECD 208中“Criteria for selection of test species”一節(jié)。
另外,在按照OECD 208進(jìn)行幼苗生長試驗(yàn)時,光照強(qiáng)度是有一定要求的即300~400 μE/m2/s。首先,大家要注意到,這是一個不太常用的光強(qiáng)單位,它采用的是光量子數(shù)方式描述光照強(qiáng)度,主要用于園藝學(xué)領(lǐng)域。它與我們平時常見的單位“lux勒克斯”并沒有簡單直接的數(shù)學(xué)換算關(guān)系,因?yàn)樵趩挝粫r間單位面積內(nèi)通過的光量子數(shù)會受到光源的距離、色溫、波長、地理環(huán)境、氣候環(huán)境等諸多因素的影響。
其次,需要特別注意到,OECD 208推薦的這個光強(qiáng)是按照“Greenhouse溫室”條件建立的,原文為“The following conditions are generally recommended for greenhouse testing”。
陸生植物試驗(yàn):幼苗萌芽和幼苗生長試驗(yàn)
試驗(yàn)原理
本方法用于評價在土壤中(或其他合適的土壤基質(zhì))施用供試品后對出苗和較高植物早期生長的影響。
種子種入用供試品處理過土壤中,在對照組出苗率達(dá)到50%后的14到21天內(nèi)進(jìn)行評價。終點(diǎn)測量是可見的出苗率、干苗重(也可為鮮苗重),某些情況下為苗高,也要評價植物不同部位上可見的有害的影響。這些測量和觀察與未處理的對照進(jìn)行比較。根據(jù)可能的暴露途徑,供試品混入土壤(或可能的人工土壤基質(zhì))或噴灑在土壤表面,盡可能正確代表化學(xué)品潛在的暴露途徑。土壤混合時先進(jìn)行大量散土的混合,然后再裝入盆中,將所選植物種類種子種入土壤中。表面施藥時,先將土壤裝入盆中,將種子種好,然后再噴藥。試驗(yàn)體(對照和處理土壤及種子)放在適合植物生長的環(huán)境中。本試驗(yàn)可根據(jù)研究目的測定劑量-反應(yīng)曲線,或單劑量/比率作為限度試驗(yàn)。如果單劑量/比率試驗(yàn)超出一定的毒性水平(例如觀察到的效應(yīng)高于X%),要進(jìn)行范圍篩選試驗(yàn)測定毒性高和低限,再進(jìn)行多劑量試驗(yàn)產(chǎn)生劑量-反應(yīng)曲線。適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計分析方法分析獲得最敏感參數(shù)的作用濃度Ecx或有效施用率Erx(如C25,ER25,EC50,ER50)。同樣無作用濃度(NOEC)和zuidi作用濃度(LOEC)也能計算出來。
試驗(yàn)的有效性性
為保證試驗(yàn)的有效性,對照組必須滿足以下條件:出苗率應(yīng)不少于70%;幼苗沒有可見的植物毒素影響(如變色病、壞死病、枯萎、葉子和莖的畸形),個別種類的植株在生長和形態(tài)上只有正常變異;試驗(yàn)期間,對照組幼苗平均存活率應(yīng)高于90%;特定品種的生長環(huán)境條件應(yīng)保持一致,同時其生長介質(zhì)中應(yīng)含有等量的人工土壤基質(zhì)、支持介質(zhì)或同樣來源的基質(zhì)。
作為中國科學(xué)測試儀器研究型制造商,湖北洛克泰克儀器股份有限公司為客戶提供專業(yè)的科學(xué)測試儀器、測試方法、培訓(xùn)及技術(shù)服務(wù)。在生物降解測試領(lǐng)域,湖北洛克泰克儀器股份儀器有限公司提供生物降解測試儀器全方案,包括CMA、CNAS、Rheinland等認(rèn)證所需生物降解測試儀器等。
洛克泰克公司秉承“技術(shù)推動科學(xué)進(jìn)步”的使命,致力于我國的“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo),為政府、大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)及企業(yè)提供服務(wù),實(shí)現(xiàn)更健康、更安全、更環(huán)保的高質(zhì)量發(fā)展。
湖北洛克泰克儀器股份有限公司成立于2013年,是優(yōu)良企業(yè),擁有包括生物降解領(lǐng)域的近30余項(xiàng)證書。為中國農(nóng)業(yè)大學(xué)厭氧發(fā)酵聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)產(chǎn)學(xué)研合作基地。