Tiêu chuẩn TCVN 14372:2025 Chất dẻo - Xác định mức độ phân rã của vật liệu dẻo trong môi sinh biển ở điều kiện thực tế

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 14372:2025

ISO 22766:2020

CHẤT DẺO - XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÂN RÃ CỦA VẬT LIỆU CHẤT DẺO TRONG MÔI SINH BIỂN Ở ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ

Plastics - Determination of the degree of disintegration of plastic materials in marine habitats under real field conditions

Lời nói đầu

TCVN 14372:2025 hoàn toàn tương đương với ISO 22766:2020.

TCVN 14372:2025 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC61 Chất dẻo biên soạn, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

 

Lời giới thiệu

Mặc dù chất dẻo có khả năng phân hủy sinh học theo các tiêu chuẩn đã được thiết lập để xử lý trên đất liền không phải và chưa bao giờ được coi là giải pháp để xử lý rác trên biển (EuBP, 2016; UNEP, 2016), chương trình môi trường của Liên hợp quốc (UNEP) đã công nhận rằng "khả năng phân hủy sinh học trong nước biển" có thể là một phần của giải pháp cho vấn đề này. Do đó, vật liệu chất dẻo có khả năng phân hủy sinh học có thể được sử dụng như một lựa chọn tiềm năng khác để giảm thời gian lưu trú của rác thải nhựa trong trường hợp phát tán. Do đó, mức độ và tốc độ phân rã là yếu tố quan trọng để xác định độ bền của sản phẩm khi phơi nhiễm với môi trường biển và sự biến mất về mặt vật lý của rác thải trong trường hợp phát tán.

Tiêu chuẩn này mô tả một thử nghiệm phân rã được thực hiện ở hai môi sinh biển khác nhau trong điều kiện thực địa. Độ bền tương đối của vật liệu chất dẻo có cùng kích cỡ và hình dạng có thể thay đổi tùy thuộc vào địa điểm phơi nhiễm, sự thay đổi theo mùa, điều kiện khí hậu, chuyển động của nước, thủy triều, tính khả dụng của chất dinh dưỡng, sự đa dạng và mật độ của cộng đồng vi khuẩn có khả năng. Do đó, khuyến nghị thực hiện thử nghiệm phân rã ở những khu vực mà vật liệu chất dẻo có khả năng trôi vào môi trường ven biển vì lý do vô tình hoặc cố ý.

Tiêu chuẩn này mô tả thử nghiệm phân rã chứ không phải thử nghiệm phân hủy sinh học, vì quá trình chuyển đổi của vật liệu chất dẻo không được xác định bằng cách đo lượng O ₂ tiêu thụ hoặc lượng CO ₂ giải phóng.

Đánh giá khả năng tự phân hủy sinh học hiếu khí của vật liệu chất dẻo phơi nhiễm với môi trường biển được đề cập trong TCVN 14371 (ISO 22403)

Việc xác định quá trình phân hủy và độ bền của vật liệu chất dẻo nổi trên bề mặt nước biển hoặc ngâm một phần hoặc toàn bộ trong vùng nước nông ven biển trong điều kiện thực tế tại thực địa được đề cập trong ISO 15314.

 

CHẤT DẺO - XÁC ĐỊNH MỨC ĐỘ PHÂN RÃ CỦA VẬT LIỆU CHẤT DẺO TRONG MÔI SINH BIỂN Ở ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ

Plastics - Determination of the degree of disintegration of plastic materials in marine habitats under real field conditions

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các phương pháp thử để xác định mức độ phân rã của vật liệu chất dẻo phơi nhiễm với môi sinh biển trong điều kiện thực tế.

Vùng biển được khảo nghiệm là vùng cát cận duyên hải và vùng cát ven biển nơi vật liệu chất dẻo có thể được đặt cố ý (ví dụ như lưới đánh cá có khả năng phân hủy sinh học) hoặc trở thành rác thải do hành vi vô trách nhiệm của con người. Điều này phụ thuộc vào đặc điểm vật lý, hình dạng và kích cỡ của vật liệu, cũng như dòng nước và hiện tượng thủy triều.

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu chung của thiết bị và mô tả quy trình thực hiện các phương pháp thử.

Việc xác định mức phân rã của vật liệu chất dẻo phơi nhiễm với các vùng khơi như bề mặt biển hoặc cột nước phía trên đáy biển không nằm trong phạm vi của tiêu chuẩn này.

Tiêu chuẩn này không phù hợp để đánh giá sự phân rã do phơi nhiễm với nhiệt hoặc ánh sáng.

Thử nghiệm hiện trường được mô tả là thử nghiệm phân rã chứ không phải thử nghiệm phân hủy sinh học. Do đó, không thể sử dụng thử nghiệm này để chứng minh khả năng phân hủy sinh học hoặc để đưa ra các tuyên bố không đủ điều kiện như "có khả năng phân hủy sinh học trong môi trường biển" và các tuyên bố tương tự.

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 6663-3 (ISO 5667-3) Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 3: Bảo quản và xử lý mẫu nước

TCVN 10099 (ISO 4591), Chất dẻo - Màng và tấm - Xác định độ dày trung bình của một mẫu, độ dày trung bình và bề mặt riêng của một cuộn bằng kỹ thuật trong lượng (độ dày trọng lượng)

TCVN 10101 (ISO 4593), Chất dẻo - Màng và tấm - Xác định độ dày bằng phương pháp quét cơ học

TCVN ISO IEC 17025 Yêu cầu chung về năng lực của phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn

ISO 3310-2, Test sieves - Technical requirements and testing - Part 2: Test sieves of perforated metal plate (Sàng thử nghiệm - Thử nghiệm và yêu cầu kỹ thuật - Phần 2: Sàng thử nghiệm lưới tấm kim loại đột lỗ)

ASTM E11, Standard specification for woven wire test sieve cloth and test sieves (Quy định kỹ thuật của sàng và vải lưới kim loại dùng trong thử nghiệm)

3 Thuật ngữ và định nghĩa

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa sau.

3.1

Phân hủy sinh học (biodegradation)

Sự phân hủy (3.2) do hoạt tính sinh học, đặc biệt là do tác động của enzym, dẫn đến sự thay đổi đáng kể trong cấu trúc hóa học của vật liệu.

[NGUỒN: ISO 472:2013, 2.1680]

3.2

Phân hủy (degradation)

Quá trình không thể đảo ngược dẫn đến sự thay đổi đáng kể về cấu trúc của vật liệu, thường được đặc trưng bởi sự thay đổi các tính chất (ví dụ như tính toàn vẹn, khối lượng phân tử hoặc cấu trúc, độ bền cơ học) và/hoặc bằng cách làm vụn, bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường, diễn ra trong một khoảng thời gian và bao gồm một hoặc nhiều bước.

[NGUỒN: ISO 472:2013, 2.262]

3.3

Phân rã (disintegration)

Sự chia nhỏ vật lý của vật liệu thành những mảnh vụn.

[NGUỒN: ISO 472:2013, 2.1757]

3.4

Vùng khơi (pelagic zone)

Vùng nước phía trên đáy biển.

CHÚ THÍCH 1: Còn được gọi là vùng nước ngoài khơi hoặc cột nước.

CHÚ THÍCH 2: Bề mặt của vùng khơi di chuyển theo sóng do gió tạo ra. Nó tiếp xúc với khí quyển và phơi dưới ánh sáng mặt trời. Khi độ sâu tăng, áp suất tăng, nhiệt độ giảm, năng lượng ánh sáng và sóng bề mặt bị suy yếu.

3.5

Vùng cận duyên hải (sublittoral zone)

Đáy biển ven bờ bị ngập vĩnh viễn và kéo dài từ đường mực nước thấp đến rìa thềm lục địa tại độ sâu của nước 200 m.

CHÚ THÍCH 1: Đáy biển có thể bao gồm đá rắn hoặc các mảnh tạo thành trầm tích ,có cỡ hạt khác nhau, từ các khối thô và sỏi, đến cát thấm, bùn và đất sét. Trầm tích có thể hình thành từ đá vụn hoặc bao gồm các mảnh có nguồn gốc sinh học (tảo, vỏ sò, san hô, v.v...), hoặc là hỗn hợp của các thành phần này.

3.6

Vùng thủy triều (tidal zone)

Vùng ranh giới giữa biển và đất liền kéo dài từ đường triều cao, hiểm khi bị ngập nước, đến đường triều thấp, thường luôn bị nước bao phủ.

CHÚ THÍCH 1: Vùng thủy triều thường là vùng cát luôn ẩm ướt do sóng vỗ.

CHÚ THÍCH 2: Cũng tồn tại bờ biển phủ đá và bờ biển đá.

CHÚ THÍCH 3: Từ đồng nghĩa là - vùng ven bờ/vùng duyên hải (eulittoral zone), vùng giữa bờ (midlittoral zone), vùng trung hải (mediolittoral zone), vùng /liên triều (intertidal zone), bờ/bãi biển (foreshore).

[NGUỒN: ISO 22404:2019, 3.1]

3.7

Tổng lượng chất rắn khô (total dry solids)

Lượng chất rắn thu được bằng cách lấy một khối lượng đã biết của vật liệu thử hoặc compost và sấy khô ở nhiệt độ khoảng 105 °C đến khối lượng không đổi.

[ISO 472:2013, 2.1872]

3.8

Chất rắn dễ bay hơi (volatile solids)

Lượng chất rắn thu được bằng cách lấy tổng lượng chất rắn khô (3.7) của mẫu thử trừ đi lượng cặn của một khối lượng đã biết của vật liệu thử hoặc compost sau khi đốt ở nhiệt độ khoảng 550 °C.

CHÚ THÍCH 1: Hàm lượng chất rắn dễ bay hơi là một chỉ số của lượng chất hữu cơ có mặt.

[NGUỒN: ISO 472:2013, 2.1872],

4 Nguyên tắc

Thử nghiệm phân rã là một thử nghiệm thực tế tại hiện trường được thực hiện trong điều kiện môi trường tự nhiên tại hai vùng ven biển khác nhau. Môi trường sống liên quan là vùng cận duyên hải và vùng duyên hải, nơi vật liệu chất dẻo có thể trôi nổi sau khi phân tán trên biển.

CHÚ THÍCH: Vật liệu chất dẻo chủ yếu trôi trong vùng khơi (vùng nước mở) không nằm trong phạm vi của tiêu chuẩn này.

Vật liệu thử, tốt nhất là dạng màng, được cố định trong khung chất dẻo không phân hủy và cả hai mặt của vật liệu đều được bảo vệ bằng lưới chất dẻo có cỡ lỗ giới hạn (2 mm) để tránh mất mẫu khi bắt đầu quá trình phân rã. Một số khung có mẫu thử cố định được đưa ra vùng duyên hải, nơi vật liệu chịu tác động của thủy triều và điều kiện thời tiết biến động mạnh, phơi nhiễm với liên diện nước biển - trầm tích ở vùng cận duyên hải, nơi có khả năng xảy ra điều kiện môi trường ít khắc nghiệt hơn.

Quá trình phân rã được xác định và báo cáo sau thời gian phơi nhiễm là ba năm. Tuy nhiên, có thể nghiên cứu sự phân rã trong các mẫu bổ sung có thời gian phơi nhiễm dưới hoặc trên ba năm, với điều kiện là quy trình thử nghiệm và đánh giá thử nghiệm tuân thủ theo tiêu chuẩn này.

Khi kết thúc thời gian phơi nhiễm, sự phân rã của vật liệu thử được xác định bằng cách tháo lưới bảo vệ và sàng phần vật liệu còn lại qua sàng cỡ lỗ 2 mm. Sự phân rã của vật liệu thử được đánh giá bằng cách so sánh vật liệu còn lại (tổng lượng chất rắn khô) được giữ lại bởi sàng cỡ lỗ 2 mm với lượng được đưa vào ban đầu (tổng lượng chất rắn khô).

Ngoài ra, sự phân rã của vật liệu thử có thể được xác định là mức hao hụt diện tích (%) thông qua phương pháp phân tích hình ảnh (phép trắc quang). Hình ảnh của mẫu vật liệu thử nghiệm được phân tích theo tỷ lệ giữa diện tích bị phân rã so với tổng diện tích của màng được phơi nhiễm.

Ngay cả khi kết quả từ các thời gian phơi nhiễm khác nhau cho thấy sự gia tăng liên tục mức phân rã trong vật liệu thử nghiệm, thì cũng không được phép ngoại suy mức độ phân rã quá giai đoạn phơi nhiễm tối đa.

5 Quy trình thử nghiệm

5.1 Vật liệu thử nghiệm

Ưu tiên sử dụng vật liệu thử nghiệm ở dạng màng có dạng giống như mục đích sử dụng dự kiến cuối cùng (ví dụ về hình dạng, độ dày). Độ dày màng được xác định theo TCVN 10099 (ISO 4591) hoặc theo TCVN 10101 (ISO 4593).

Với các dạng khác không phải màng, ví dụ dạng bọt hoặc dạng tấm cũng có thể được thử nghiệm nếu quy trình thử nghiệm và đánh giá thử nghiệm phù hợp với tiêu chuẩn này.

5.2 Vật liệu quy chiếu (mẫu chuẩn)

Sử dụng màng poly (3-hydroxybutyrat-co-hexanoat) (PHBH) ^[1] có độ dày từ 25 μm đến 30 μm làm đối chứng dương. Sử dụng màng polyethylen tỷ trọng thấp (PE-LD) có độ dày từ 25 μm đến 30 μm làm đối chứng âm.

5.3 Chuẩn bị vật liệu thử và vật liệu quy chiếu

Các mẫu không được qua ổn định hoặc quy trình, chẳng hạn như xử lý nhiệt sơ bộ và/hoặc phơi nhiễm với bức xạ, được thiết kế để đẩy nhanh quá trình phân rã trước khi thử nghiệm theo tiêu chuẩn này.

Vật liệu chất dẻo tốt nhất ở dạng màng được cắt thành các miếng có kích cỡ 260 mm × 200 mm. Mẫu thử được bọc bằng lưới chất dẻo không phân hủy có cỡ lỗ là 2 mm × 2 mm ở cả hai mặt để tránh bị mất các mảnh vụn. Sử dụng lưới có hình dạng phù hợp với cỡ lỗ 2 mm theo quy định trong ASTM E11. Mẫu thử đã bọc lưới sau đó được cố định giữa hai khung chất dẻo không phân hủy có kích thước bên ngoài và bên trong lần lượt là 260 mm × 200 mm và 200 mm × 160 mm (xem Hình 1). Lưới không phân hủy sinh học thông thường được làm bằng polyamit, polyethylen hoặc polypropylen. Diện tích bề mặt của mẫu thử dạng màng phơi nhiễm với môi sinh biển là 320 cm ² .

Mẫu thử dạng màng có kích cỡ là 200 mm × 160 mm (diện tích bề mặt là 320 cm ² ) có thể được sử dụng như một kiểu phụ kiện khác lắp vào phần bên trong không bị kẹp giữa hai khung chất dẻo không phân hủy. Màng vẫn được bọc bằng lưới chất dẻo không phân hủy để ngăn chặn mất vật liệu trong thời gian phơi nhiễm.

Hình 1 - Mẫu thử dạng màng được bọc bằng lưới chất dẻo không phân hủy và cố định giữa hai khung chất dẻo không phân hủy

5.4 Số lượng mẫu lặp

Cung cấp đủ số lượng mẫu được chuẩn bị theo 5.3, ít nhất:

- năm khung cho vật liệu thử (F _T 1-5)

- năm khung cho vật liệu tham chiếu dương (F _pR 1-5)

- năm khung cho vật liệu tham chiếu âm (F _nR 1-5)

Các khung được đánh dấu bằng các cách phù hợp để đảm bảo vị trí sắp xếp của từng mẫu lâu bền và rõ ràng ngay cả sau thời gian phơi nhiễm là ba năm (xem Hình 2).

Hình 2 - Mã xác định mẫu được gắn bằng dây buộc cáp vào khung

Yêu cầu số lượng mẫu lặp tương tự đối với các dạng khác không phải màng, ví dụ sản phẩm định hình dạng bọt hoặc dạng tấm mỏng được dùng thử nghiệm.

Số lượng mẫu lặp lại được nêu ở trên là đủ để xác định sự phân rã vào cuối thời kỳ phơi nhiễm sau ba năm. Chuẩn bị cùng số lượng mẫu lặp cho mỗi lần lấy mẫu nếu có kế hoạch để thời gian phơi nhiễm ít hơn hoặc nhiều hơn ba năm, ví dụ để mô tả rõ ràng hơn sự phân rã của vật liệu chất dẻo theo thời gian.

Vì đây là thử nghiệm hiện trường ở các môi sinh biển khác nhau, nên không thể loại trừ hư hỏng cơ học của các mẫu thử được cố định giữa hai khung chất dẻo và được bảo vệ bằng lưới bảo vệ cỡ lỗ 2 mm × 2 mm trong thời gian phơi nhiễm, có thể do lực xói mòn của thủy triều và trầm tích và hoạt động của động vật. Do đó, khuyến nghị tăng số lượng mẫu lặp cho từng vật liệu để bù đắp cho sự thất thoát mẫu thử nghiệm bất kỳ.

5.5 Phơi nhiễm trong môi sinh biển

Việc phơi nhiễm các mẫu thử nghiệm (xem 5.3) tại liên diện nước biển - đáy biển ở vùng cận duyên hải được thực hiện theo quy trình mô tả trong Phụ lục A.

Việc phơi nhiễm các mẫu thử nghiệm (xem 5.3) tại vùng duyên hải được thực hiện theo một trong hai quy trình mô tả trong Phụ lục B.

5.6 Kết thúc thử nghiệm hiện trường

Sự phân rã được xác định và báo cáo sau thời gian phơi nhiễm là ba năm.

Nếu kết quả thử nghiệm từ các mẫu có thời gian phơi nhiễm ít hơn ba năm cho thấy không quá 10 % khối lượng ban đầu (dw) diện tích bề mặt phơi nhiễm (xem Hình 1) còn lại trong phần quá cỡ sau khi sàng qua sàng 2 mm (xem 6.2), thì có thể kết thúc thử nghiệm hiện trường trước ba năm và có thể xác định được mức độ phân rã. Điều này cũng được áp dụng nếu sự phân rã được xác định bằng phương pháp phân tích hình ảnh (phép trắc quang) và hơn 90 % diện tích bề mặt phơi nhiễm bị mất.

Cẩn thận lấy các mẫu từ vùng cận duyên hải và vùng duyên hải, rửa sạch trong môi trường nước biển của cùng địa điểm phơi nhiễm, đóng gói riêng lẻ trong các túi khóa kéo (zip-lock) trong điều kiện ẩm ướt bằng nước biển từ cùng một địa điểm phơi nhiễm và bảo quản trong các thùng chứa có nắp đậy để vận chuyển đến phòng thí nghiệm. Sau khi giao hàng, bảo quản mẫu ở nhiệt độ thấp (khoảng 4 °C) cho đến khi xử lý. Khuyến nghị phân tích mẫu trong vòng 2 ngày sau khi lấy mẫu. Ghi lại thời gian và điều kiện bảo quản.

6 Phân tích và giám sát thử nghiệm hiện trường

6.1 Tài liệu ảnh

Trạng thái và hình dáng của mỗi mẫu lặp được ghi lại bằng hình ảnh vào lúc bắt đầu và kết thúc thử nghiệm hiện trường.

CHÚ THÍCH Có thể sử dụng ảnh chụp để đưa vào tài liệu và đánh giá mức độ bám bẩn sinh học.

6.2 Xác định sự phân rã

6.2.1 Tổng quan

Mức độ phân rã được xác định bằng phương pháp sàng (xem 6.2.2) hoặc bằng phương pháp phân tích hình ảnh (phép trắc quang) (xem 6.2.3).

Mỗi mẫu thử bao gồm khung chất dẻo và lưới bảo vệ cỡ lỗ 2 mm × 2 mm được kiểm tra cẩn thận để xem có hư hỏng cơ học nào không. Nếu quan sát thấy hư hỏng cơ học, đặc biệt là với lưới bảo vệ cỡ lỗ 2 mm × 2 mm, thì mẫu bị loại bỏ và không được sử dụng để xác định sự phân rã.

6.2.2 Quy trình sàng

6.2.2.1 Tổng quan

Sàng các mẫu để tìm các hạt còn lại của vật liệu thử như sau.

Nếu mẫu thử nghiệm có kích cỡ 260 mm × 200 mm được cố định giữa hai khung chất dẻo không phân hủy đã sử dụng (xem 5.3) trong thử nghiệm hiện trường, thì quy trình sau đây được áp dụng: khuyến nghị rằng không tháo rời hai khung chất dẻo vì phần mẫu thử nghiệm được cố định giữa hai khung chất dẻo và không phơi nhiễm trực tiếp với nước biển, không được xem xét khi tính toán khả năng phân rã. Vật liệu của diện tích phơi nhiễm bao gồm các lưới được loại bỏ định lượng khỏi khung chất dẻo bằng các biện pháp thích hợp, ví dụ như sử dụng lưỡi dao cạo hoặc sử dụng phương pháp phù hợp bất kỳ. Không cần thực hiện quy trình này nếu sử dụng mẫu thử dạng màng có kích cỡ 200 mm × 160 mm (diện tích bề mặt 320 cm ² ) không được cố định giữa hai khung chất dẻo không phân hủy (xem 5.3).

Tháo cẩn thận các lưới bảo vệ cỡ lỗ 2 mm × 2 mm và thu thập tất cả vật liệu chất dẻo có thể nhìn thấy được bám vào chủng.

Sử dụng sàng có hình dạng phù hợp với có lỗ 2 mm và 10 mm (như quy định trong ví dụ ISO 3310-2).

Loại bỏ các hạt bám dính gây sai số lớn và/hoặc sinh vật bám bẩn khỏi vật liệu mẫu còn lại. Nếu phát hiện thấy có bám bẩn sinh học thì sàng từng mẫu qua một sàng tiêu chuẩn 10 mm, cẩn thận kiểm tra các hạt qua sàng trong đó còn có các mảnh vật liệu thử nghiệm. Nếu cần, hãy đập. nhỏ chúng và thu lại vật liệu chất dẻo. Tách riêng vật liệu đã sàng bằng cách sàng qua một sàng tiêu chuẩn 2 mm. Từ phần thu được khi qua sàng 2 mm đến 10 mm, gom tất cả các hạt của vật liệu thử, đặt chúng vào một sàng 2 mm riêng biệt và làm sạch cẩn thận, nếu có thể, bằng cách rửa dưới nước khử ion đang chảy, sấy khô các hạt đã làm sạch ở nhiệt độ 105 °C (hoặc ở 40 °C đối với vật liệu thử có nhiệt độ nóng chảy dưới 105 °C) cho đến khi đạt được khối lượng không đổi. Khối lượng của vật liệu thử không phơi nhiễm với môi sinh biển được xác định bằng cách sử dụng màng có kích cỡ 200 mm × 160 mm tương ứng với 320 cm ² . Từ khối lượng tổng chất rắn khô thu được, tính mức độ phân rã được đưa ra trong 6.2.2.2.

6.2.2.2 Tính toán mức độ phân rã

Cộng khối lượng của các hạt vật liệu thử thu được của tất cả các phần > 2 mm đã chọn (xem 6.2.2.1) và so sánh với khối lượng của vật liệu thử ban đầu (xem 6.2.2.1). Tính toán mức độ phân rã của vật liệu, D _i , theo trạng thái của chất rắn khô tổng tương ứng bằng Công thức (1):

trong đó

D _i là mức độ phân rã của vật liệu thử, tính bằng phần trăm (%);

m ₁ là khối lượng chất rắn khô tổng trong vật liệu thử đầu vào, tính bằng gam (g);

m ₂ là khối lượng chất rắn khô tổng trong vật liệu thử thu được, tính bằng gam (g).

CHÚ THÍCH 1: D _i , trên thực tế, là phép đo khối lượng hao hụt được biểu thị bằng tất cả các hạt có kích cỡ < 2 mm. Do đó, nó cũng có thể được gọi là phần trăm khối lượng hao hụt.

CHÚ THÍCH 2: Sự phân rã của vật liệu chất dẻo có thể bị ước tính thấp nếu một phần nhỏ màng sinh học (bụi bẩn sinh học) không thể loại hoàn toàn khỏi các mảnh vụn chất dẻo.

6.2.3 Phân tích hình ảnh (phép trắc quang)

6.2.3.1 Tổng quan

Mẫu thử được cố định giữa hai lưới bảo vệ, cố định bằng hai khung chất dẻo (xem 5.3). Đối với phân tích hình ảnh, các khung và lưới được tháo ra và một hình ảnh có độ tương phản cao của mẫu được tạo ra bằng cách quét mẫu trên máy quét phẳng hoặc bằng phương pháp chụp ảnh phẳng. Nếu mẫu quá mảnh để di chuyển được, chỉ tháo một lưới bảo vệ và chụp mẫu nằm trên lưới còn lại.

Nếu có nhiều mảnh vụn rời, cẩn thận để bao gồm được tất cả các mảnh vụn lớn hơn kích cỡ của lưới bảo vệ cỡ lỗ 2 mm. Nếu các mảnh vụn dính vào cả hai lưới, chụp ảnh cả hai lưới và kết hợp với các vùng của mẫu thử chưa phân rã.

Bằng cách sử dụng phần mềm xử lý hình ảnh, ví dụ: ImageJ (URL) hoặc GIMP (URL) hoặc tương tự, hai vùng quan tâm (ROI) được đánh dấu thủ công trong phạm vi diện tích phơi nhiễm hoàn toàn (TEA, tức là diện tích được phơi nhiễm trong môi trường biển, mà không bọc khung): (1) ROI _dis là diện tích polyme bị phân rã, nơi không có mẫu thử nghiệm nào còn lại và, nếu có, (2) ROI _fold là diện tích polyme bị gấp lại trong thời gian phơi nhiễm hoặc trong quá trình xử lý mẫu. Mỗi ROI được đánh dấu bằng một màu riêng biệt để phân tích sau. Sự phân rã chỉ xem xét đối với các lỗ lớn hơn lưới cỡ lỗ (2 mm × 2 mm). Nếu các sinh vật bám bẩn che khuất các phần của TEA, diện tích chỉ được coi là bị phân rã, nếu thấy rõ không có mẫu thử nào bên dưới các phần bị che khuất (xem Hình C.1).

6.2.3.2 Tính toán mức độ phân rã

Để tính toán sự phân rã theo phần trăm, diện tích bị gấp (ROI _fold ) trừ đi diện tích bị phân rã (ROI _dis ), sau đó so sánh với diện tích phơi nhiễm hoàn toàn (TEA) [xem Công thức (2)].

trong đó

CHÚ THÍCH: Phương pháp này bỏ qua tính ba chiều của màng polyme, giảm nó xuống thành hình ảnh hai chiều. Quá trình phân rã được cho là bắt đầu từ bề mặt polyme tiến vào bên trong vật liệu, làm cho màng mẫu thử mỏng hơn từ thời điểm bắt đầu, ngay cả khi các lỗ vẫn chưa thể nhận thấy. Do đó, mặc dù quá trình phân rã đã bắt đầu, sẽ không có sự phân rã nào có thể đo được trước khi quá trình làm mỏng vật liệu dẫn đến hình thành các lỗ trên màng.

Một ví dụ về phân tích hình ảnh (phép trắc quang) được đưa ra trong Phụ lục C.

6.3 Phân tích đặc tính của vật liệu chất dẻo (tùy chọn)

Nếu còn lại đủ vật liệu sau thử nghiệm thực địa vào cuối thời gian thử nghiệm thì các mẫu thử đã phơi nhiễm ở các môi sinh biển khác nhau có thể được phân tích để theo dõi những thay đổi về các tính chất vật lý có liên quan khác (ví dụ: độ dày so với độ dày ban đầu), cơ học hoặc hóa học.

Ngoài ra, tốc độ phân rã như tốc độ hao hụt khối lượng, tốc độ xói mòn và thời gian bán rã (t _{1 / 2} ) của vật liệu chất dẻo có thể được ước tính bằng cách sử dụng mô hình toán học. Điều kiện tiên quyết là phải có đủ dữ liệu trong suốt thời gian phơi nhiễm.

6.4 Giám sát các thông số môi trường (tụy chọn)

Các thông số môi trường có tác động lớn đến động học phân rã của vật liệu chất dẻo. Do đó, khuyến nghị nên theo dõi các thông số liên quan được liệt kê trong Bảng 1 trong các mẫu nước biển để mô tả rõ ràng hơn môi sinh biển mà các mẫu thử nghiệm được phơi nhiễm.

Bảng 1 - Giám sát các thông số môi trường trong các mẫu nước biển từ cùng một môi sinh biển mà các mẫu thử nghiệm được phơi nhiễm

7 Chứng minh môi trường biển hoạt tính sinh học (tùy chọn)

Mức phân rã 40 % đối chứng dương sau thời gian ba năm được coi là minh chứng sự thành công đối với thử nghiệm hiện trường trong môi trường biển hoạt tính sinh học.

Tiêu chuẩn này áp dụng trong môi sinh biển, vùng cận duyên hải và vùng duyên hải.

Tiêu chuẩn này đưa ra khuyến nghị rằng thử nghiệm hiện trường nên được tiến hành lại tại địa điểm khác nếu mẫu dương tính không bị phân rã 40 % sau ba năm.

8 Báo cáo thử nghiệm

Báo cáo thử nghiệm phải đưa ra tất cả các thông tin có liên quan theo TCVN ISO IEC 17025, cụ thể như sau

a) viện dẫn tiêu chuẩn này, TCVN 14372:2025 (ISO 22766:2020);

b) tất cả thông tin cần thiết để xác định và mô tả vật liệu thử, vật liệu quy chiếu dương, vật liệu quy chiếu âm như tổng lượng chất rắn khô (tại nhiệt độ 105 °C) hoặc hàm lượng chất rắn dễ bay hơi (tại nhiệt độ 550 °C), hàm lượng cacbon hữu cơ, tỷ lệ khối lượng - bề mặt, chỉ số chảy, khối lượng riêng, độ dày sử dụng, hình dạng, hình ảnh trực quan, tên thương mại hoặc tên nhãn hiệu (nếu có);

c) mô tả chính xác việc thiết lập thử nghiệm được dùng để phơi nhiễm vật liệu thử trong vùng cận duyên hải và vùng duyên hải;

d) vị trí địa lý của vùng cận duyên hải và vùng duyên hải bao gồm tọa độ;

e) độ sâu mực nước tại vùng cận duyên hải;

f) thời điểm bắt đầu thử nghiệm và thời gian phơi nhiễm (ngày);

g) thực hiện quan sát trong suốt quá trình thử nghiệm hiện trường tại địa điểm phơi nhiễm;

h) thực hiện hoạt động bảo dưỡng trong suốt thời gian phơi nhiễm;

i) thực hiện việc lấy mẫu và các điều kiện bảo quản,

j) chụp ảnh mẫu thử nghiệm (mẫu thử, đối chứng dương và đối chứng âm) tại thời điểm bắt đầu và tại thời điểm kết thúc quá trình phơi nhiễm với vùng cận duyên hải và vùng duyên hải;

k) kết quả nhận được từ phương pháp trắc quang, nếu có;

l) kết quả nhận được từ sự phân rã của mẫu thử nghiệm (mẫu thử, đối chứng dương và đối chứng âm) tại vùng cận duyên hải và vùng duyên hải. Lượng vật liệu thử còn lại và mức độ phân rã (%) sau thời gian phơi nhiễm 3 năm (tính bằng ngày) và sau thời gian phơi nhiễm ít hơn hoặc nhiều hơn ba năm (tính bằng ngày), nếu có;

m) phương pháp sử dụng để xác định mức độ phân rã;

n) các thông số môi trường xác định được theo Bảng 1 (nếu có);

o) nhiệt độ nước trung bình của vùng cận bờ cát và vùng ven bờ cát [giá trị trung bình cộng số học, độ lệch chuẩn (SD)];

p) các đặc tính xác định được của vật liệu chất dẻo, (nếu có);

q) lý do đối với việc loại bỏ bất kỳ kết quả thử nghiệm nào;

r) bất kỳ sai lệch nào so với các điều kiện thử nghiệm được mô tả trong tiêu chuẩn này;

 

Phụ lục A

(quy định)

Phơi nhiễm ở vùng cận duyên hải

A.1 Lựa chọn địa điểm phơi nhiễm ở vùng cát cận bờ

Vùng cận duyên hải (xem 3.5) là đáy biển bắt đầu từ bên dưới vùng thủy triều với vùng nước nông và kết thúc ở rìa thềm lục địa. Đây là hệ thống thử nghiệm mà vật liệu chất dẻo tiếp xúc với nước biển và trầm tích như các chất nền (matrices). Để đảm bảo mẫu thử nghiệm được bao phủ vĩnh viễn bằng nước biển và phơi nhiễm với trạng thái ổn định hơn với ít lực xói mòn hơn, ít phơi nhiễm với ánh sáng và ít biến động nhiệt độ khắc nghiệt hơn so với vùng thủy triều (vùng duyên hải), việc phơi nhiễm trên đáy biển sẽ diễn ra ở độ sâu khoảng 20 m đến 200 m.

Để việc bảo dưỡng và lấy mẫu có thể dễ dàng thực hiện bằng cách lặn với thiết bị thở dưới nước có bình dưỡng khí (SCUBA), khuyến nghị thực hiện các thử nghiệm ở độ sâu từ 20 m đến 40 m.

Địa điểm phơi nhiễm phải không bị ô nhiễm bởi các chất gây ô nhiễm (ví dụ như dầu, thuốc trừ sâu) hoặc ở gần với, ví dụ, luồng ra của nhà máy xử lý nước thải hoặc luồng chất thải từ trang trại nuôi cá. Tuy nhiên, việc trao đổi liên tục nước biển tại địa điểm phơi nhiễm bằng dòng nước sẽ góp phần cung cấp đủ oxy và chất dinh dưỡng, hỗ trợ quá trình phân rã và phân hủy sinh học của vật liệu chất dẻo bởi các vi sinh vật biển.

A.2 Phơi nhiễm mẫu thử ở môi trường liên diện nước biển - trầm tích

Mẫu thử dạng màng được cố định giữa hai khung chất dẻo không phân hủy và được phủ bằng lưới chất dẻo không phân hủy (xem 5.3 và xem Hình A.1) được neo trên đáy biển của vùng cận duyên hải bằng các phương thức thích hợp như thể hiện trong Hình A.2, số lượng mẫu thử dạng màng theo yêu cầu (F _T , F _pR , F _nR , xem 5.4) được cố định ngẫu nhiên vào giá đỡ, và sau đó được gắn cố định dưới đáy biển. Khoảng cách giữa hai khung mẫu thử phải ít nhất là 2 cm.

Tất cả các vật liệu và kết cấu được sử dụng để phơi nhiễm với vật liệu chất dẻo phải có khả năng chống ăn mòn và không tương tác hoặc làm ô nhiễm các mẫu thử đang được phơi nhiễm.

Hình A.1 - Mẫu thử dạng màng được cố định giữa hai khung chất dẻo và được phủ bằng lưới chất dẻo (2 mm × 2 mm)

CHÚ THÍCH: Khung mẫu thử được cố định vào giá đỡ. Giá đỡ được neo trên đáy biển.

Hình A.2 - Khung mẫu thử được cố định vào giá đỡ

A.3 Công tác giám sát và bảo dưỡng

Kinh nghiệm cho thấy rằng đôi khi, trầm tích sẽ bám vào các mẫu, có thể chủ yếu do chuyển động liên tục của nước và hoạt động của động vật. Điều này có thể dẫn đến trạng thái một phần của mẫu lặp được phủ bởi trầm tích, trong khi những mẫu lặp khác thì không. Ngoài ra, theo thời gian, một số mẫu sinh vật biển có thể đào hang, do đó các mẫu không còn chạm vào trầm tích nữa. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng tiêu chuẩn này mô tả một thử nghiệm trong điều kiện thực địa chứ không phải thử nghiệm trong phòng thí nghiệm được thực hiện trong điều kiện thử nghiệm đã được chuẩn hóa. Do đó, các quan sát được đề cập ở trên không được coi là hiện tượng nhân tạo mà là hiện tượng tự nhiên. Không cần loại trừ các mẫu bị ảnh hưởng như vậy khỏi việc xác định sự phân rã theo 6.2. Bất kỳ loại quan sát nào như vậy đều phải ghi lại trong báo cáo. Ngoài ra, cũng phải báo cáo bất kỳ công tác bảo dưỡng nào được áp dụng.

Khuyến nghị lấy mẫu nước biển và trầm tích theo định kỳ để xác định các thông số môi trường theo quy định trong Bảng 1. Việc lấy mẫu, bảo quản, xử lý, vận chuyển và lưu trữ các mẫu chất lỏng phải tuân theo TCVN 6663-3 (ISO 5667-3).

Mẫu thử được phân tích theo 6.1 và 6.2.

 

Phụ lục B

(quy định)

Phơi nhiễm ở vùng duyên hải

B.1 Lựa chọn địa điểm phơi nhiễm ở vùng cát ven bờ

Hệ thống thử nghiệm này mô phỏng một bãi biển cát liên triều, nơi vật liệu chất dẻo được chôn vùi và trải qua các điều kiện thay đổi, như độ ẩm ướt và độ khô ráo do dao động của thủy triều và sóng biển.

Để tránh sự phá hủy khi thiết lập thử nghiệm, khuyến nghị đặt thử nghiệm hiện trường ở khu vực được bảo vệ chống lại các lực tự nhiên như sóng lớn và bão, ví dụ như bằng tường chắn sóng, trong khi vẫn được kết nối với biển khơi, ví dụ: trong đầm phá.

Không phơi vật liệu chất dẻo tại các địa điểm bị ô nhiễm, chẳng hạn như gần các luồng ra của nhà máy xử lý nước thải, luồng chất thải từ trang trại nuôi cá hoặc tại các địa điểm bị ô nhiễm nghiêm trọng như dầu hoặc thuốc trừ sâu.

Hai phương pháp khác được mô tả ở B.2.

B.2 Phơi mẫu thử nghiệm ở vùng duyên hải

B.2.1 Phơi mẫu thử nghiệm trong điều kiện hiện trường kiểm soát một phần

Các thùng chất dẻo (PP) dung tích khoảng 90 L được đặt trên giá đỡ chất dẻo để định vị các mẫu thử nghiệm ở mực nước trung bình (xem Hình B.1).

CHÚ DẪN

1 mực nước cao

2 mực nước trung bình

3 mực nước thấp

Hình B.1 - Sơ đồ thiết lập thử nghiệm: nhóm thùng dung tích 90 L được cố định trên giá đỡ chất dẻo

Đáy thùng được đục lỗ để nước xung quanh có thể thấm vào. Hai lớp lưới chất dẻo (sợi thủy tinh 1 mm × 1 mm phủ PVC và lưới polyamide 280 μm × 280 μm hoặc các vật liệu có tính năng tương đương) được đặt phía trên các lỗ để ngăn chặn mất trầm tích.

Mỗi thùng được đổ một lớp cát dày từ 15 cm đến 20 cm từ bãi biển tại chỗ. Khung mẫu thử (xem 5.3 và 5.4) được chôn ở độ sâu trầm tích khoảng 10 cm ± 5 cm với độ nghiêng khoảng 10° ± 3° so với phương ngang để nước phủ có thể chảy ra sau mỗi lần triều lên (xem Hình B.2). Để hỗ trợ quá trình này, khoảng cách tối thiểu giữa hai khung mẫu thử phải là 2 cm.

Mỗi thùng được gắn một vật liệu thử (F _T ), một vật liệu quy chiếu dương (F _pR ) và một khung vật liệu quy chiếu âm (F _{n R} ).

Các cấu trúc giá đỡ và thùng có thể được phủ bằng dây thép gai để ngăn chim làm phiền.

Tất cả các vật liệu được sử dụng để phơi nhiễm với vật liệu chất dẻo phải có khả năng chống ăn mòn và không tương tác hoặc làm ô nhiễm các mẫu thử đang được phơi nhiễm.

CHÚ DẪN

1 dây thép gai để ngăn chim

2 thùng chất dẻo dung tích 90 L

3 cát từ bãi biển địa phương (lớp cát dày từ 15 cm đến 20 cm)

4 khung mẫu thử (được chôn ở độ sâu trầm tích khoảng (10 ± 5) cm với độ nghiêng khoảng (10 ± 3)° so với phương ngang)

5 lưới mịn không phân hủy (lưới cỡ lỗ 280 μm)

6 sợi thủy tinh phủ PVC 1 mm × 1 mm và lưới polyamide 280 μm × 280 μm

7 lỗ thủng ở đáy thùng

8 ống cân bằng để thoát nước dễ dàng

9 lưới mịn (lưới cỡ lỗ 280 μm) ở đầu ống để nước biển chảy ra khi thủy triều lên

Hình B.2 - Sơ đồ thiết lập thử nghiệm: thiết bị kỹ thuật của thùng dung tích 90 L

B.2.2 Phơi nhiễm bằng cách nhúng trực tiếp mẫu vào cát từ bãi biển

Các khung mẫu thử (xem 5.3 và 5.4) được đặt ngẫu nhiên trong một hố sâu khoảng (10 ± 5) cm trên bãi biển với độ nghiêng khoảng (10 ± 3)° so với phương ngang để nước phủ có thể chảy ra sau mỗi lần triều lên. Các khung được giữ cố định bằng các cách thức thích hợp, ví dụ như cố định chúng trên giá đỡ được neo bằng các giá đỡ kim loại. Hố được đổ đầy cát từ bãi biển.

Tất cả các vật liệu và kết cấu được sử dụng để phơi mẫu vật liệu chất dẻo phải có khả năng chống ăn mòn và không được gây tác động hoặc làm ô nhiễm các mẫu thử đang được phơi nhiễm.

B.3 Công tác giám sát và bảo dưỡng

Mọi dấu hiệu quan sát được đều phải ghi lại trong báo cáo. Ngoài ra, cũng phải báo cáo mọi công tác bảo dưỡng được áp dụng.

Khuyến nghị lấy mẫu nước biển và trầm tích theo định kỳ để xác định các thông số môi trường theo quy định trong Bảng 1. Việc lấy mẫu, bảo quản, xử lý, vận chuyển và lưu trữ các mẫu chất lỏng phải tuân theo TCVN 6663-3 (ISO 5667-3).

Mẫu thử được phân tích theo 6.1 và 6.2.

 

Phụ lục C

(tham khảo)

Ví dụ về phân tích hình ảnh (phép trắc quang)

Một mẫu thử nghiệm được phơi nhiễm ở vùng cận duyên hải như mô tả trong Phụ lục A. Sau thời gian phơi nhiễm là 140 ngày, mức độ phân rã (D _i ) của mẫu thử nghiệm được xác định bằng phương pháp phân tích hình ảnh (phép trắc quang) theo quy trình nêu trong 6.2.3.1.

CHÚ DẪN

A mẫu thử nghiệm không bị phân rã

B mẫu thử nghiệm bị phân rã, không có polyme nào còn lại

C mẫu thử nghiệm bị gấp lại trong thời gian phơi nhiễm hoặc trong quá trình xử lý mẫu

D sinh vật (bám bẩn sinh học), không rõ mẫu thử nghiệm có nằm bên dưới sinh vật không

E sinh vật (bám bẩn sinh học), không có mẫu thử nghiệm nào nằm bên dưới sinh vật

F mẫu thử nghiệm bị phân rã, nhưng nhỏ hơn lưới (2 mm × 2 mm);

G đường nét đứt đánh dấu diện tích phơi nhiễm hoàn toàn (TEA) phơi nhiễm với môi trường biển và không được khung bao phủ

Hình C.1 - Ảnh chụp mặt phẳng có chú thích của mẫu thử nghiệm nằm trên lưới bên dưới

CHÚ DẪN

A mẫu thử nghiệm, không bị phân rã

B mẫu thử nghiệm bị phân rã, không còn polyme nào (diện tích màu hồng; ROldis)

C mẫu thử nghiệm, bị gấp lại trong thời gian phơi nhiễm hoặc trong quá trình xử lý mẫu (vùng màu xanh lá cây; ROI _fold ); diện tích trừ đi khỏi diện tích bị phân rã (ROI _dis ) (xem 6.2.3.2)

D sinh vật (bám bẩn sinh học), không rõ mẫu thử nghiệm có nằm bên dưới sinh vật hay không; do đó, diện tích này không được coi là bị phân rã (xem 6.2.3.1)

E sinh vật (bám bẩn sinh học), không có mẫu thử nghiệm nào nằm bên dưới sinh vật; do đó, diện tích này được coi là bị phân rã (xem 6.2.3.1)

F mẫu thử bị phân rã, nhưng nhỏ hơn lưới cỡ (2 mm × 2 mm); do đó, diện tích không được coi là bị phân rã (xem 6.2.3.1)

G đường nét đứt đánh dấu diện tích phơi nhiễm hoàn toàn (TEA) phơi nhiễm với môi trường biển và không được khung bao phủ

Hình C.2 - Các vùng quan tâm (ROI) được đánh dấu bằng phần mềm xử lý hình ảnh

Mức độ phân rã của mẫu thử nghiệm (D _i ) được tính là 12 % sau 140 ngày bằng Công thức (2) (xem 6.2.3.2).

 

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 7325 (ISO 5814), Chất lượng nước - Xác định oxy hòa tan - Phương pháp đầu đo điện hóa

[2] TCVN 6202 (ISO 16878), Chất lượng nước - Xác định phospho - Phương pháp đo phổ dùng amoni molipdat

[3] TCVN 6492 (ISO 10523), Chất lượng nước - Xác định pH

[4] TCVN 6498 (ISO 11261), Chất lượng đất - Xác định nitơ tổng - Phương pháp Kendan (Kjeldahl) cải biên

[5] TCVN 12026 (ISO 17289), Chất lượng nước - Xác định oxy hòa tan - Phương pháp cảm biến quang học

[6] TCVN 12961 (ISO 18191), Chất lượng nước - Xác định pH t nước biển - Phương pháp sử dụng chỉ thị màu m-crezol tím

[7] TCVN 14371 (ISO 22403) Chất dẻo - Đánh giá khả năng phân hủy sinh hộc nội tại của vật liệu phơi nhiễm với chất cấy biển trong điều kiện phòng thí nghiệm hiếu khí mesophilic - Phương pháp và yêu cầu thử nghiệm

[8] EN 1484, Water analysis - Guidelines for the determination of total organic carbon (TOC) and dissolved organic carbon (DOC)

[9] UNEP, (2016). Marine plastic debris and microplastics - Global lessons and research to inspire action and giude policy change, pp. xi, 26, 133, 143, 176f

[10] EuBP, (2016). Position of European bioplastics. MARINE LITTER. http://www.european- bioplastics.org/news/publications/

[11] ISO 15314, Plastics - Methods for marine exposure

[12] Lott C., Weber M., Makarow D., Unger B., Pikasi A., Briassoulis D., Mistriotis A., Briassoulis C., Pognani M., Tosin M., Jame P., Marine degradation test field assessment. Public summary. Version: 1. Munich, October 2016

[13] Open-BIO, Opening bio-based markets via standards, labelling and procurement. Work package 5. In-situ biodegradation, (http://www.biobasedeconomy.eu/research/open- bio/publications/)

[14] Tosin M., Weber M., Siotto M., Lott C., Degli Innocenti F., Laboratory test methods to determine the degradation of plastics in marine environmental conditions. Fornt. Microbiol. 2012, 3 p. 225. DOI:10.3389/fmicb.2012.00225

[15] Lott C., Eich A., Unger B., Makarow D., Battagliarin G., Schlegel K., Lasut M.T., Weber M., Field and mesocosm test methods to assess the performance of biodegradable plastic under marine conditions. (http://doi.org/10.1101/2020.01.31.928606/)

[1] Nhà cung cấp viên PHBH: www.kaneka.be/documents/PHBH-brochure-11-2017.pdf. Sử dụng viên để tạo ra một lớp màng có độ dày từ 25 μm đến 30 μm. Viên PHBH của Kaneka là một ví dụ về vật liệu quy chiếu phù hợp. Thông tin này được cung cấp để thuận tiện cho người dùng tiêu chuẩn này và không phải là khuyến nghị của ISO đối với nhà cung cấp được nêu tên.