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聚乙烯地膜在光降解以后脆化,很容易在翻土后進入土壤中,如果多年長期使用這種塑料薄膜,則薄膜碎片就可能被積累。因此,人們希望土壤中的微生物能作用于這種高分子聚合物的薄膜碎片,使其進一步降解為二氧化碳和水分,對農作物無任何有害的作用。
用淀粉或支鏈淀粉作為薄膜的填充劑,可得到生物降解薄膜,但淀粉為生物降解以后,其薄膜中的塑料成分仍可能殘存于土壤中或垃圾中。
淺談塑料薄膜的生物降解機理
雖然有許多報告指出高分子量的聚烯烴在長期接觸土壤可能發(fā)生代謝變化,但通常的聚乙烯薄膜材料是難以生物降解的,聚烯烴的高的分子量是抑制其生物降解的主要因素之一,可供霉菌代謝降解的聚乙烯的最大分子量僅約500左右。
微生物侵蝕高分子材料是來自某些生物的某種酶的作用,由于聚烯烴的疏水性,普通聚烯烴薄膜中不易滲入這種酶。因而,為了促進聚烯烴的生物降解,應將親水基引入聚烯烴,使這種酶易于滲入聚合物分子之間。已經有人試驗而證實,具有親水基結構的光降解聚烯烴易于受到微生物作用。有人根據測定霉菌的吸收純氧的方法,由所得的數(shù)據推算,低分子量(約2000)的含羰基的光降解聚烯烴在與土壤接觸中被微生物所降解,樣品為霉菌完全生物降解的時間大約為4年。
在油井周圍的土壤中可能選出能消化烴類的微生物,把含敏化劑的聚乙烯薄膜,經預先光氧化后,浸入自石油井附近的土壤中所收集到的細菌的培養(yǎng)基中,可以發(fā)現(xiàn)其中某些細菌能引起這種聚乙烯樣品的重量損失十分明顯,其紅外光譜的測定可證實這一點,聚乙烯分子中的氧化基團的紅外吸收范圍為1600~1800cm^(—1),其吸收光譜隨重量損失的增加而降低,這證明微生物降解作用優(yōu)先在聚合物結構的氧化基團區(qū)發(fā)生。