我国的化学品生物降解性测试标准体系


蔡继权

(杭州市化工研究院有限公司  浙江杭州  310023)


1.前言

随着合成纤维等化学品在社会生产和生活中的大量应用,化学品生产事故、交通运输事故、违法排污等原因引发的突发环境事件频繁发生,持久性有机污染物、内分泌干扰物等引起的环境损害与人体健康问题日益显现。化学品大量进入人类社会生产和生活中并有较多品种产生长期滞留累积,已经对人类生存和生态环境造成巨大威胁。

开发易于生物降解、低毒或无毒,对环境友好的绿色化学品已经成为必然趋势。生物快速降解性成为评价合成纤维等化学品是否对环境友好的重要标志之一,判断评价合成纤维等化学品能否快速生物降解也成为科研热点。

因此,建立科学有效的合成纤维等化学品生物降解性能评价方法,对控制合成纤维等化学品滞留累积污染环境具有重要意义。

化学品快速生物降解性是受试物(有机物)在限定时间内与接种微生物接触表现出的生物降解能力,是根据化学物质的环境危害性和持久性进行分类和标签来评价和控制环境风险的基本指标。通过标准方法得到的测试结果表明该受试物在环境中可被迅速地生物降解,则列为“易生物降解”类物质。

经济合作与发展组织(Organization for Economic Co-operation and Development),简称经合组织OECD。其前身是1948年4月由西欧十多个国家成立的欧洲经济合作组织,1960年12月14日,欧洲经济合作组织的成员国与加拿大、美国等国家签署公约,成立政府间国际经济合作与发展组织,总部设在巴黎。该组织旨在共同应对全球化带来的经济、社会和政府治理等方面的挑战,把握全球化带来的机遇。

经合组织OECD制定发布了一系列对化学品的生物降解性制度和技术标准,已成为化学品危害评估、风险评价和危险化学品分类标签的重要依据。其中,经合组织OECD 301《快速生物降解试验》系列标准规定了6种化学品经典快速生物降解性测试方法,国际上普遍等采用经合组织OECD 301规定的6种化学品经典快速生物降解性测试方法。

欧盟2008年实施的《关于化学品注册、评估、许可与限制(REACH)法规》和EC:440/2008法规将这6种经典方法写入技术法规(相当于我国的强制性国家标准)的C.4部分),要求进口到欧盟成员国的化学品提交这些测试数据。

我国也在对经合组织OECD生物降解性系列标准研究的基础上,结合国内实际情况进行了等同采用和转化。

2.我国等同采用经合组织OECD 301化学品快速生物降解性测试标准

我国在2004年实施的HJ/T 153-2004《化学品测试导则》中,规范性引用了OECD 301《快速生物降解试验》的6种经典方法。原国家环境保护总局2003年发布实施、环境保护部2010年修订实施的《新化学物质环境管理办法》以及《新化学物质申报登记指南》要求,在我国申报登记的新化学物质必须提交基于这6种方法的快速生物降解性数据。

我国国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会于2008年分别将OECD 301《快速生物降解试验》的6种经典方法等同转化为6项国家标准,分别为:GB/T 21803-2008《化学品 快速生物降解性 DOC消减试验》;GB/T 21856-2008《化学品 快速生物降解性 二氧化碳产生试验》;GB/T 21802-2008《化学品 快速生物降解性 改进的MITI试验(I)》;GB/T 21831-2008《化学品 快速生物降解性 密闭瓶法试验》;GB/T 21857-2008《化学品 快速生物降解性 改进的OECD筛选试验》和GB/T 21801-2008《化学品 快速生物降解性 呼吸计量法试验》。

概述各方法技术要点的GB/T 27850-2011《化学品快速生物降解性通则》于2012年8月1日实施;但经合组织(OECD)2006年在“301B:二氧化碳(CO2)产生试验”基础上推出的新方法“310:密闭瓶二氧化碳(顶空试验)法”,目前尚未转化为我国标准。

表1  化学品快速生物降解性测试标准对比

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其中:

(1)采用经合组织OECD化学品测试导则No.301A(1992年)《DOC消减试验》的国家推荐性标准GB/T 21803-2008《化学品 快速生物降解性DOC消减试验》,适用于测试非挥发、水中溶解度不低于100mg/L的化学品的快速生物降解性。

(2)采用经合组织OECD化学品测试导则No.301B(1992年)《二氧化碳产生试验》的国家推荐性标准GB/T 21856-2008《化学品 快速生物降解性 二氧化碳产生试验》,适用于测试可溶于水的、难溶于水的、不挥发的或有吸附作用的化学品的快速生物降解性。

(3)采用经合组织OECD化学品测试导则No.301C(1992年)《改进的MITI(Ⅰ)试验》的国家推荐性标准GB/T 21802-2008《化学品 快速生物降解性改进的MITI试验(Ⅰ)》,适用于可溶于水的或难溶于水、吸附性、易挥发或非挥发性化学品的快速生物降解性。

(4)采用经合组织OECD化学品测试导则No.301D(1992年)《密闭瓶试验》的国家推荐性标准GB/T 21831-2008《化学品 快速生物降解性 密闭瓶法试验》,适用于测试可溶于水的或难溶于水、不挥发性、挥发性或有吸附作用的化学品的快速生物降解性。

(5)采用经合组织OECD化学品测试导则No.301E(1992年)《改进的OECD筛选试验》的国家推荐性标准GB/T 21857-2008《化学品 快速生物降解性 改进的OECD筛选试验》,适用于测试非挥发、水中溶解度不低于100mg/L的化学品的快速生物降解性。

(6)采用经合组织OECD化学品测试导则No.301F(1992年)《快速生物降解性:呼吸计量法试验》的国家推荐性标准GB/T 21801-2008《化学品 快速生物降解性呼吸计量法试验》,适用于测试与评价化学有机物的快速生物降解性。

以上六种测试方法测试原理相同,即将含受试物质的无机培养基溶液或悬浮液接种微生物后,以受试物质作为唯一的有机碳源,在黑暗或散射光条件下培养,在28d培养期结束后,通过溶解性有机碳的消减、CO2产生量或O2消耗,以评价受试物的快速生物降解性。

在所有的测试方法中,均选用苯胺、醋酸钠、苯甲酸钠为参比物,测试时,可选其中一种作为程序对照组和毒性对照组进行平行试验。这三种参比物质在以上六种试验中,均可大部分降解。同时,为减少对接种微生物的抑制,试验用水必须是高纯度去离子水或蒸馏水,不含对微生物有毒害作用的物质(如Cu2+)。对于每组、每系列试验,必须使用同一批水。

3.我国还发布了其他相关化学品生物降解性测试标准

除以上经合组织OECD 301《快速生物降解试验》的6项标准外,近年来,我国又发布了一系列相关化学品快速生物降解性的测试技术标准,举例如下:

(1)采用经合组织OECD化学品测试导则No.301《快速生物降解性》(1992年)技术内容相同的由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会于2011-12-30发布、2012-08-01实施的国家推荐性标准GB/T 27850-2011《化学品 快速生物降解性 通则》,是《化学品 快速生物降解性》系列标准之一。它与GB/T 21801、GB/T 21802、GB/T 21803、GB/T 21831、GB/T 21856和GB/T 21857这六个标准配套使用。该标准规定了化学品快速生物降解性的术语和定义、方法概述、试验的一般程序和准备、质量保证与质量控制、数据与报告。适用于筛选和测试化学物质在水中好氧条件下的快速生物降解性。

(2)采用经合组织OECD No.303B(2001年)《模拟试验 污水好氧处理 生物膜法》的国家推荐性标准GB/T 21795-2008《化学品 模拟试验 污水好氧处理 生物膜法》,2008-05-12发布,2008- 09-01实施。该标准适用于具有固有生物降解性但不具有快速生物降解性的化学品,也适用于需要更多信息的物质,特别是高登记吨位的化学品。难溶于水的物质和挥发性物质需要通过特殊预处理后才能进行测试。

(3)与欧盟委员会440/2008法规、欧洲议会和欧盟理事会《关于化学品注册、评估、许可与限制》(REACH)的第1907/2006号法规的测试方法C.5(2008年)《降解 生化需氧量》技术性内容相同的国家推荐性标准GB/T 27852-2011《化学品 生物降解筛选试验 生化需氧量》,2011年12月30日发布,2012年08月01日实施。

该标准规定了化学品生物降解筛选试验生化需氧量的试验方法。该标准适用于水溶性固态或液态受试物,也可用于挥发性、低水溶解度的受试物。该标准给出了一种筛选受试物生物降解能力的方法,目的是测定固态或液态有机物的生化需氧量(BOD),适用于水性受试物,至少在理论上也适用于挥发性、低水溶解度受试物。

该方法只适用于在试验浓度下对细菌无抑制作用的受试物。若在试验浓度下受试物不溶,应采用超声扩散等特定方法,使受试物等到良好分散。受试物的毒性资料可能有助于解释试验结果偏低的现象及选择适宜的试验浓度。

(4)与经济合作与发展组织(OECD)化学品测试导则No.311(2006年)《有机物在消化污泥中的厌氧生物降解性 气体产量测定法》技术性内容相同的由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会发布的国家推荐性标准GB/T 27857-2011《化学品 有机物在消化污泥中的厌氧生物降解性 气体产量测定法》,2011年12月30日发布,2012年08月01日实施。

该标准规定了化学品有机物在消化污泥中的厌氧生物降解性气体产量测定法,适用于已知水溶性的化学物质。如采用ISO 10634中提供的精确剂量配制的标准时,还适用于难水溶性及非水溶性的化学物质。该标准用于挥发性物质时,需采取特定的操作步骤验证,例如确定试验过程中试验系统的气密性等。

4.结语

我国2011年12月1日实施的《危险化学品安全管理条例》规定,环境保护主管部门负责组织化学品的环境危害性鉴定和环境风险程度评估。2011年10月国发〔2011〕35号文件《国务院关于加强环境保护重点工作的意见》,要求把环境风险评估作为危险化学品项目评估的重要内容。作为履行上述职责的基础,快速生物降解性数据的科学性、可靠性,更加受到各方面的关注。

2013年,我国编译出版了《经济合作与发展组织(OECD)化学品测试准则》。该书结合2011年7月前 OECD公布的化学品测试准则,对理化性质、生物系统效应、降解与蓄积、健康效应和残留化学5个部分的155项试验方法进行了编译。其中,理化性质部分22项方法、生物系统效应部分35项方法、降解与蓄积部分25项方法、健康效应部分64项方法、其他测试原则部分9项方法。该书内容不仅反映了国际化学品测试方法的最新动态和发展趋势,也为我国化学品和农药安全评价试验数据的国际认可提供了较为可靠的技术支撑。

我国等同采用经合组织OECD化学品测试导则No.301《快速生物降解试验》等一系列测试化学品快速生物降解性的经典方法,可根据受试物质选择适用方法进行。但是,化学品的种类繁多,性质各异,测试周期长,程序复杂,对测试人员的专业知识和操作能力也有较高要求。

随着对有机化合物生物降解性研究工作的不断深入,通过对有机物生物降解性的测试和对有机物化学结构与其毒性关系的研究,生物降解性的评价方法会日趋完善,从而为环境友好化学品的开发提供有力的支持和指导。

 

作者简介:

蔡继权,教授级高级工程师,长期从事化工新产品研发和科技管理。

手  机:13858180086


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