科学通报 | 华东师范大学谢冰教授课题组撰写评述文章：可降解塑料的环境降解和影响研究进展

塑料污染已经成为一项全球环境问题，随着禁塑令的发布和实施，可降解塑料作为传统塑料的替代品已经在快递、外卖包装和一次性用品领域得到了广泛应用。可降解塑料在不同环境下受非生物和生物因素的降解，相比较传统塑料其赋存周期更短，但仍可能具备一定的持久性。研究可降解塑料在不同环境中的降解特征，有助于推动产业有序发展，是完善塑料污染全链条治理体系中不可或缺的环节，具有重要的现实意义。

华东师范大学谢冰教授课题组撰写评述文章：

• 明确了可降解塑料的定义和分类；

• 总结了不同聚合物组分的可降解塑料在水环境和土壤环境下的降解特征，进一步归纳了其在好氧堆肥和厌氧消化中的降解行为，分析了可降解塑料通过城镇有机固废生物处理的潜力和限制；

• 介绍了可降解塑料释放的微塑料和添加剂等中间产物对环境和生物的潜在影响；

• 对可降解塑料的环境归趋，材料开发和应用及处理处置进行了建议与展望，为可降解塑料的科学推广应用提供理论支持。

图1不同塑料定义与分类之间的关系示意图

表1常见的可降解聚合物及其用途

塑料类型

结构式

用途

淀粉基塑料St

包装、购物袋、垃圾袋、地膜、一次性医疗用品、一次性餐具

PLA

包装、购物袋、垃圾袋、地膜、一次性医疗用品、一次性餐具、建筑材料、纺织品

PHA

组织工程、医疗植入物、药物控释系统、包装、地膜、一次性医疗用品

聚乙烯醇(PVA)

可溶包装、高阻隔材料、医疗植入物

PPC

低温包装、地膜、泡沫材料、药物控释系统、高阻隔材料

PCL

可吸收外科缝线、低温包装、药物控释系统、医疗植入物

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)

包装、购物袋、垃圾袋、地膜、一次性餐具、农药化肥缓释材料

聚丁二酸-己二酸丁二酯(PBSA)

包装、购物袋、垃圾袋、地膜

聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)

包装、购物袋、垃圾袋、地膜、一次性餐具

表2可降解塑料在水环境中的降解研究

种类

形状

介质

条件

时间(d)

评价指标

降解率(%)

文献

PLA

薄膜

海水

20.8℃

82

质量损失

< 1

薄膜

海水/淡水

25℃, 16 h 光照、8 h 黑暗

365

质量损失

< 1/< 1

[21]

颗粒

好/厌氧水

(25 ± 1)℃, pH 7.0 ± 0.1/(36 ± 1)℃, 黑暗

117/77

产气量

不显著/4.6 ± 1.9

[22]

PLA/PBAT (45/55wt%)

薄膜

纯水

30℃

180

质量损失

-1.4 ± 0.05

[23]

PBAT

薄膜

海水

20.8℃

82

质量损失

1.5 ± 0.3

颗粒

好/厌氧水

(25 ± 1)℃, pH 7.0 ± 0.1/(36 ± 1)℃,黑暗

117/77

产气量

不显著

[22]

PHB

薄膜

海水/淡水

25℃

365

质量损失

~8.5/~6.5

[21]

颗粒

好/厌氧水

(25 ± 1)℃, pH 7.0 ± 0.1/(36 ± 1)℃, 黑暗

117/77

产气量

83.0 ± 1.6/83.9 ± 1.3

[22]

颗粒

自然海水

(30 ± 2)℃

28

产气量

12.8 ± 5.3

[24]

PHBV

颗粒

好/厌氧水

(25 ± 1)℃, pH 7.0 ± 0.1/(36 ± 1)℃, 黑暗

117/77

产气量

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

质量损失

< 2/< 2

[21]

颗粒

好/厌氧水

(25 ± 1)℃, pH 7.0 ± 0.1/(36 ± 1)℃, 黑暗

117/77

产气量

77.6 ± 2.4/4.5 ± 0.3

[22]

PBS

颗粒

好/厌氧水

(25 ± 1)℃, pH 7.0 ± 0.1/(36 ± 1)℃, 黑暗

117/77

产气量

不显著/3.1 ± 1.6

[22]

表3可降解塑料在土壤环境中的降解研究

种类

形状

介质

条件

时间(d)

评价指标

降解率 (%)

文献

St

薄膜

土壤

(25 ± 2)℃

136

产气量

~95

[29]

PLA

薄膜

土壤

(25 ± 2)℃

136

产气量

~0

[29]

薄膜/粉末

土壤

25℃，湿度60%

28

质量损失/总碳

~0/13.8

[31]

薄膜

土壤

25和37℃；

45和55℃

365/56

质量损失

~40

[32]

薄膜

土壤

23~25℃

200

产气量

~5

[35]

薄膜

土壤

湿度30%

98

质量损失

~10

[36]

薄膜

天然土壤

自然条件

184

质量损失

8.0

[37]

PLA/PE 50/50 wt%

薄膜

天然土壤

自然条件

184

质量损失

-0.3 ± 0.1

[37]

PLA/PBAT 45/55 wt%

薄膜

土壤

(30 ± 2)℃，湿度60%

180

质量损失

-0.7 ± 0.02

[23]

PLA/PHBV 70/30 wt%

薄膜

土壤

23~25℃

200

产气量

32

[35]

PBAT

薄膜

天然土壤

自然条件

184

质量损失

6.8 ± 0.3

[37]

PBAT/PLA 90/10 wt%

薄膜

天然土壤

自然条件

184

质量损失

-1.7 ± 1.0

[37]

PHB

薄膜

土壤

(25 ± 2)℃

136

产气量

~105

[29]

薄膜

土壤

(30 ± 0.1)℃

30

质量损失

~72

[30]

PHBV

薄膜

土壤

23~25℃

200

产气量

35

[35]

PCL

薄膜

土壤

(25 ± 2)℃

136

产气量

~91

[29]

薄膜

土壤

(30 ± 0.1)℃

30

质量损失

~72

[30]

PBS

薄膜/粉末

土壤

25℃，湿度60%

28

质量损失/总碳

1.2/16.8

[31]

PBS-St 50/50 wt%

薄膜/粉末

土壤

25℃，湿度60%

28

质量损失/总碳

7.2/24.4

[31]

表4可降解塑料在好氧堆肥中的降解研究

种类

形状

介质

条件

时间(d)

评价指标

降解率(%)

文献

PLA

薄膜

受控堆肥

37/45/50℃

365/63/42

质量损失

~20/~56/~30

[32]

薄膜

受控堆肥

(58 ± 2)℃, pH 7~8

35

二氧化碳产量

92

[35]

薄膜

受控堆肥

58℃

200

质量损失

100

[43]

薄膜

受控堆肥

60℃

~47

二氧化碳产量

~30

[44]

薄膜

受控堆肥

55℃, 湿度70%

28

二氧化碳产量

~70

[45]

PLA/PHBV 70/30 wt%

薄膜

受控堆肥

(58 ± 2)℃, pH 7~8

200

二氧化碳产量

100

[35]

PLA/PHB 75/25 wt%

薄膜

受控堆肥

58℃

28

质量损失

~90

[43]

PBAT

薄膜

非受控堆肥

12.5~13℃

450

质量损失

< 1

[41]

薄膜

受控堆肥

55 ℃,湿度 70%

28

二氧化碳产量

~35

[45]

PHA

薄膜

非受控堆肥

12.5~13℃

450

质量损失

7.9 ± 0.7

[41]

PHB

颗粒

受控堆肥

55℃, 湿度 70%

28

二氧化碳产量

~75

[46]

薄膜

受控堆肥

(58 ± 2)℃

110

二氧化碳产量

95.9

[46]

PHBV

薄膜

受控堆肥

(58 ± 2)℃, pH 7~8

200

二氧化碳产量

90

[35]

PBS

薄膜

非受控堆肥

12.5~13℃

450

质量损失

5.5 ± 0.3

[41]

薄膜

受控堆肥

(58 ± 2)℃, pH 7~8, 湿度50%~55%

160

二氧化碳产量

90

[47]

表5可降解塑料在厌氧消化中的降解研究

种类

形状

介质

条件

时间(d)

评价指标

降解率 (%)

文献

St

薄膜

厨余垃圾

52℃

127

产气量

79

[29]

薄膜

厨余垃圾

52℃

80

产气量

~89

[29]

颗粒/粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

40

产气量

48.8/53.0

[48]

颗粒/粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

120

质量损失

40.2/93.0

[48]

PLA

颗粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

产气量

< 1/4.4

[48]

颗粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

40

产气量

47.6/57.9

[48]

薄膜

厨余垃圾

(55 ± 2)℃

23

产气量

85.79 ± 0.038

[52]

薄膜

厨余垃圾

(55 ± 2)℃

23

质量损失

-1.69 ± 0.033

[52]

粉末

剩余污泥

35℃

60

产气量

~0

[53]

粉末

剩余污泥

37℃

277

产气量

39

[54]

粉末

脱水污泥/剩余污泥

55℃

75/100

产气量

91/79

[55]

薄膜

剩余污泥

35℃, 350 r/min

39

产气量

8.6

[56]

PBAT

颗粒/粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60

产气量

< 1/< 1

[48]

颗粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

产气量

< 1/< 1

[48]

薄膜

剩余污泥

35℃, 350 r/min

39

产气量

5.9

[56]

PHA

薄膜

剩余污泥

38 ℃, 100 r/min

85

产气量

77.1 ± 6.1

[57]

薄膜

剩余污泥

38℃, 100 r/min

85

产气量

54.6 ± 15.6

[57]

PHB

薄膜

厨余垃圾

52℃

127

产气量

92

[29]

粉末

剩余污泥

35℃, 350 r/min

60

产气量

67 ± 19

[53]

粉末

剩余污泥

37℃

277

产气量

12.5

[54]

粉末

剩余污泥

35℃, 350 r/min

60

产气量

79 ± 21

[58]

粉末

剩余污泥

35℃, 350 r/min

60

产气量

93 ± 42

[58]

P34HB

粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

产气量

72.8

[48]

粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60

产气量

85.4

[48]

PCL

薄膜

厨余垃圾

52℃

127

产气量

94

[29]

颗粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

产气量

1.2/2.9

[48]

颗粒/粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60/120

产气量

93.5/92.3

[48]

粉末

剩余污泥

37℃

9

产气量

90

[54]

粉末

剩余污泥

55℃

47

产气量

92

[55]

PBS

颗粒/粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60

产气量

< 1/< 1

[48]

颗粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

产气量

< 1/< 1

[48]

粉末

剩余污泥

37℃

277

产气量

-3.5

[54]

醋酸纤维

粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

产气量

70.9

[48]

粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60

产气量

4.6

[48]

PBSA

颗粒/粉末

唯一碳源

37 ± 2 ℃

60

产气量

9.4/21.0

[48]

颗粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

产气量

23.7/30.5

[48]

PPC

颗粒/粉末

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

产气量

95.4/84.6

[48]

颗粒/粉末

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60

产气量

96.2/95.7

[48]

PVA

颗粒

唯一碳源

(37 ± 2)℃

60

产气量

12.5

[48]

颗粒

唯一碳源

(55 ± 2)℃

60

产气量

12

[48]

文章信息

张雨辰, 徐源, 谢冰. 可降解塑料的环境降解和影响研究进展. 科学通报, 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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