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  • 我國的化學品生物降解性測試標準體系


    蔡繼權

    (杭州市化工研究院有限公司  浙江杭州  310023)


    1.前言

    隨著合成纖維等化學品在社會生產和生活中的大量應用,化學品生產事故、交通運輸事故、違法排污等原因引發的突發環境事件頻繁發生,持久性有機污染物、內分泌干擾物等引起的環境損害與人體健康問題日益顯現?;瘜W品大量進入人類社會生產和生活中并有較多品種產生長期滯留累積,已經對人類生存和生態環境造成巨大威脅。

    開發易于生物降解、低毒或無毒,對環境友好的綠色化學品已經成為必然趨勢。生物快速降解性成為評價合成纖維等化學品是否對環境友好的重要標志之一,判斷評價合成纖維等化學品能否快速生物降解也成為科研熱點。

    因此,建立科學有效的合成纖維等化學品生物降解性能評價方法,對控制合成纖維等化學品滯留累積污染環境具有重要意義。

    化學品快速生物降解性是受試物(有機物)在限定時間內與接種微生物接觸表現出的生物降解能力,是根據化學物質的環境危害性和持久性進行分類和標簽來評價和控制環境風險的基本指標。通過標準方法得到的測試結果表明該受試物在環境中可被迅速地生物降解,則列為“易生物降解”類物質。

    經濟合作與發展組織(Organization for Economic Co-operation and Development),簡稱經合組織OECD。其前身是1948年4月由西歐十多個國家成立的歐洲經濟合作組織,1960年12月14日,歐洲經濟合作組織的成員國與加拿大、美國等國家簽署公約,成立政府間國際經濟合作與發展組織,總部設在巴黎。該組織旨在共同應對全球化帶來的經濟、社會和政府治理等方面的挑戰,把握全球化帶來的機遇。

    經合組織OECD制定發布了一系列對化學品的生物降解性制度和技術標準,已成為化學品危害評估、風險評價和危險化學品分類標簽的重要依據。其中,經合組織OECD 301《快速生物降解試驗》系列標準規定了6種化學品經典快速生物降解性測試方法,國際上普遍等采用經合組織OECD 301規定的6種化學品經典快速生物降解性測試方法。

    歐盟2008年實施的《關于化學品注冊、評估、許可與限制(REACH)法規》和EC:440/2008法規將這6種經典方法寫入技術法規(相當于我國的強制性國家標準)的C.4部分),要求進口到歐盟成員國的化學品提交這些測試數據。

    我國也在對經合組織OECD生物降解性系列標準研究的基礎上,結合國內實際情況進行了等同采用和轉化。

    2.我國等同采用經合組織OECD 301化學品快速生物降解性測試標準

    我國在2004年實施的HJ/T 153-2004《化學品測試導則》中,規范性引用了OECD 301《快速生物降解試驗》的6種經典方法。原國家環境保護總局2003年發布實施、環境保護部2010年修訂實施的《新化學物質環境管理辦法》以及《新化學物質申報登記指南》要求,在我國申報登記的新化學物質必須提交基于這6種方法的快速生物降解性數據。

    我國國家質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會于2008年分別將OECD 301《快速生物降解試驗》的6種經典方法等同轉化為6項國家標準,分別為:GB/T 21803-2008《化學品 快速生物降解性 DOC消減試驗》;GB/T 21856-2008《化學品 快速生物降解性 二氧化碳產生試驗》;GB/T 21802-2008《化學品 快速生物降解性 改進的MITI試驗(I)》;GB/T 21831-2008《化學品 快速生物降解性 密閉瓶法試驗》;GB/T 21857-2008《化學品 快速生物降解性 改進的OECD篩選試驗》和GB/T 21801-2008《化學品 快速生物降解性 呼吸計量法試驗》。

    概述各方法技術要點的GB/T 27850-2011《化學品快速生物降解性通則》于2012年8月1日實施;但經合組織(OECD)2006年在“301B:二氧化碳(CO2)產生試驗”基礎上推出的新方法“310:密閉瓶二氧化碳(頂空試驗)法”,目前尚未轉化為我國標準。

    表1  化學品快速生物降解性測試標準對比

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    其中:

    (1)采用經合組織OECD化學品測試導則No.301A(1992年)《DOC消減試驗》的國家推薦性標準GB/T 21803-2008《化學品 快速生物降解性DOC消減試驗》,適用于測試非揮發、水中溶解度不低于100mg/L的化學品的快速生物降解性。

    (2)采用經合組織OECD化學品測試導則No.301B(1992年)《二氧化碳產生試驗》的國家推薦性標準GB/T 21856-2008《化學品 快速生物降解性 二氧化碳產生試驗》,適用于測試可溶于水的、難溶于水的、不揮發的或有吸附作用的化學品的快速生物降解性。

    (3)采用經合組織OECD化學品測試導則No.301C(1992年)《改進的MITI(Ⅰ)試驗》的國家推薦性標準GB/T 21802-2008《化學品 快速生物降解性改進的MITI試驗(Ⅰ)》,適用于可溶于水的或難溶于水、吸附性、易揮發或非揮發性化學品的快速生物降解性。

    (4)采用經合組織OECD化學品測試導則No.301D(1992年)《密閉瓶試驗》的國家推薦性標準GB/T 21831-2008《化學品 快速生物降解性 密閉瓶法試驗》,適用于測試可溶于水的或難溶于水、不揮發性、揮發性或有吸附作用的化學品的快速生物降解性。

    (5)采用經合組織OECD化學品測試導則No.301E(1992年)《改進的OECD篩選試驗》的國家推薦性標準GB/T 21857-2008《化學品 快速生物降解性 改進的OECD篩選試驗》,適用于測試非揮發、水中溶解度不低于100mg/L的化學品的快速生物降解性。

    (6)采用經合組織OECD化學品測試導則No.301F(1992年)《快速生物降解性:呼吸計量法試驗》的國家推薦性標準GB/T 21801-2008《化學品 快速生物降解性呼吸計量法試驗》,適用于測試與評價化學有機物的快速生物降解性。

    以上六種測試方法測試原理相同,即將含受試物質的無機培養基溶液或懸浮液接種微生物后,以受試物質作為唯一的有機碳源,在黑暗或散射光條件下培養,在28d培養期結束后,通過溶解性有機碳的消減、CO2產生量或O2消耗,以評價受試物的快速生物降解性。

    在所有的測試方法中,均選用苯胺、醋酸鈉、苯甲酸鈉為參比物,測試時,可選其中一種作為程序對照組和毒性對照組進行平行試驗。這三種參比物質在以上六種試驗中,均可大部分降解。同時,為減少對接種微生物的抑制,試驗用水必須是高純度去離子水或蒸餾水,不含對微生物有毒害作用的物質(如Cu2+)。對于每組、每系列試驗,必須使用同一批水。

    3.我國還發布了其他相關化學品生物降解性測試標準

    除以上經合組織OECD 301《快速生物降解試驗》的6項標準外,近年來,我國又發布了一系列相關化學品快速生物降解性的測試技術標準,舉例如下:

    (1)采用經合組織OECD化學品測試導則No.301《快速生物降解性》(1992年)技術內容相同的由中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會于2011-12-30發布、2012-08-01實施的國家推薦性標準GB/T 27850-2011《化學品 快速生物降解性 通則》,是《化學品 快速生物降解性》系列標準之一。它與GB/T 21801、GB/T 21802、GB/T 21803、GB/T 21831、GB/T 21856和GB/T 21857這六個標準配套使用。該標準規定了化學品快速生物降解性的術語和定義、方法概述、試驗的一般程序和準備、質量保證與質量控制、數據與報告。適用于篩選和測試化學物質在水中好氧條件下的快速生物降解性。

    (2)采用經合組織OECD No.303B(2001年)《模擬試驗 污水好氧處理 生物膜法》的國家推薦性標準GB/T 21795-2008《化學品 模擬試驗 污水好氧處理 生物膜法》,2008-05-12發布,2008- 09-01實施。該標準適用于具有固有生物降解性但不具有快速生物降解性的化學品,也適用于需要更多信息的物質,特別是高登記噸位的化學品。難溶于水的物質和揮發性物質需要通過特殊預處理后才能進行測試。

    (3)與歐盟委員會440/2008法規、歐洲議會和歐盟理事會《關于化學品注冊、評估、許可與限制》(REACH)的第1907/2006號法規的測試方法C.5(2008年)《降解 生化需氧量》技術性內容相同的國家推薦性標準GB/T 27852-2011《化學品 生物降解篩選試驗 生化需氧量》,2011年12月30日發布,2012年08月01日實施。

    該標準規定了化學品生物降解篩選試驗生化需氧量的試驗方法。該標準適用于水溶性固態或液態受試物,也可用于揮發性、低水溶解度的受試物。該標準給出了一種篩選受試物生物降解能力的方法,目的是測定固態或液態有機物的生化需氧量(BOD),適用于水性受試物,至少在理論上也適用于揮發性、低水溶解度受試物。

    該方法只適用于在試驗濃度下對細菌無抑制作用的受試物。若在試驗濃度下受試物不溶,應采用超聲擴散等特定方法,使受試物等到良好分散。受試物的毒性資料可能有助于解釋試驗結果偏低的現象及選擇適宜的試驗濃度。

    (4)與經濟合作與發展組織(OECD)化學品測試導則No.311(2006年)《有機物在消化污泥中的厭氧生物降解性 氣體產量測定法》技術性內容相同的由中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會發布的國家推薦性標準GB/T 27857-2011《化學品 有機物在消化污泥中的厭氧生物降解性 氣體產量測定法》,2011年12月30日發布,2012年08月01日實施。

    該標準規定了化學品有機物在消化污泥中的厭氧生物降解性氣體產量測定法,適用于已知水溶性的化學物質。如采用ISO 10634中提供的精確劑量配制的標準時,還適用于難水溶性及非水溶性的化學物質。該標準用于揮發性物質時,需采取特定的操作步驟驗證,例如確定試驗過程中試驗系統的氣密性等。

    4.結語

    我國2011年12月1日實施的《危險化學品安全管理條例》規定,環境保護主管部門負責組織化學品的環境危害性鑒定和環境風險程度評估。2011年10月國發〔2011〕35號文件《國務院關于加強環境保護重點工作的意見》,要求把環境風險評估作為危險化學品項目評估的重要內容。作為履行上述職責的基礎,快速生物降解性數據的科學性、可靠性,更加受到各方面的關注。

    2013年,我國編譯出版了《經濟合作與發展組織(OECD)化學品測試準則》。該書結合2011年7月前 OECD公布的化學品測試準則,對理化性質、生物系統效應、降解與蓄積、健康效應和殘留化學5個部分的155項試驗方法進行了編譯。其中,理化性質部分22項方法、生物系統效應部分35項方法、降解與蓄積部分25項方法、健康效應部分64項方法、其他測試原則部分9項方法。該書內容不僅反映了國際化學品測試方法的最新動態和發展趨勢,也為我國化學品和農藥安全評價試驗數據的國際認可提供了較為可靠的技術支撐。

    我國等同采用經合組織OECD化學品測試導則No.301《快速生物降解試驗》等一系列測試化學品快速生物降解性的經典方法,可根據受試物質選擇適用方法進行。但是,化學品的種類繁多,性質各異,測試周期長,程序復雜,對測試人員的專業知識和操作能力也有較高要求。

    隨著對有機化合物生物降解性研究工作的不斷深入,通過對有機物生物降解性的測試和對有機物化學結構與其毒性關系的研究,生物降解性的評價方法會日趨完善,從而為環境友好化學品的開發提供有力的支持和指導。

     

    作者簡介:

    蔡繼權,教授級高級工程師,長期從事化工新產品研發和科技管理。

    手  機:13858180086


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