摘要: 301B CO₂产生试验通过测量微生物降解受试物所产生的二氧化碳量来评估化学品的快速生物降解性,通过水平为60% ThCO₂,需在10天窗口内达到。该方法适用于可溶或不溶、不挥发的物质,是评价难溶物质和吸附性物质的首选方法之一。难溶物质的制备和处理参照ISO 10634:2018。本文依据OECD 301B(1992)、ISO 9439:1999、GB/T 21856—2008、ISO 10634:2018及ASTM D5864-23,从实际应用角度说明301B的测试原理、适用范围、操作要点、质量控制、报告内容、结果解读和登记应用,帮助报告使用者看懂数据、判断数据是否可用、知道何时需要追问实验室或安排进一步测试。
关键词: OECD 301B;ISO 9439:1999;GB/T 21856—2008;ISO 10634:2018;ASTM D5864-23;CO₂产生试验;ThCO₂;60%通过水平;10天窗口;难溶物质;快速生物降解性;登记应用
说明: 本文依据OECD 301《Ready Biodegradability》(1992)中301B方法、ISO 9439:1999《水质 — 水介质中有机化合物最终好氧生物降解性的评价 — 二氧化碳产生试验》、GB/T 21856—2008《化学品 快速生物降解性 二氧化碳产生试验》(等同采用OECD 301B)、ISO 10634:2018《水质 — 难溶于水有机化合物的制备和处理,用于后续水介质中生物降解性的评价》及ASTM D5864-23《测定润滑剂或其组分好氧水生生物降解性的标准试验方法》编写。具体测试要求以OECD官网、ISO官网及ASTM官网最新版本为准。
1 方法概览
301B CO₂产生试验是OECD 301系列中基于CO₂产生量的方法,又称改良Sturm试验。该方法通过测量微生物降解受试物过程中产生的CO₂量,与理论最大CO₂产生量(ThCO₂)相比,计算生物降解率。
301B的核心特点是:CO₂是微生物好氧代谢含碳物质的直接产物,因此CO₂产生量是最终生物降解的直接证据。与DOC去除不同,CO₂产生几乎不受吸附、挥发等非生物过程的干扰——极少有非生物过程会产生CO₂。这使得301B特别适用于难溶物质和吸附性物质的评价。
301B与ISO 9439:1999、GB/T 21856—2008实质对应。GB/T 21856—2008等同采用OECD 301B,增加了范围、术语与定义、质量控制等内容。ASTM D5864-23是专门针对润滑剂及其组分的CO₂产生试验方法,原理与301B一致,但在接种物预处理、参比物选择(水不溶物用低芥酸菜籽油)和有效性标准方面有所差异。
301B的通过水平为60% ThCO₂,低于DOC类方法的70%,原因在于部分碳被同化进入微生物细胞,不会以CO₂形式释放。两者在科学上是等价的。
2 测试原理
在矿物盐培养基中加入已知浓度的受试物(10–20 mg DOC或TOC/L),作为唯一碳源和能源,接种混合微生物群体。在黑暗或漫射光条件下,用去除CO₂的空气以受控速率对培养基进行曝气。CO₂随气流排出,被氢氧化钡或氢氧化钠溶液吸收。通过滴定剩余碱液或测定无机碳(IC)浓度,计算CO₂产生量。测试通常持续28天。
CO₂产生量经空白接种物校正后,表示为理论CO₂产生量(ThCO₂)的百分比。ThCO₂根据受试物的碳含量计算:每12 g碳完全氧化产生44 g CO₂。
ThCO₂计算公式为:
ThCO₂ = ρC × VL × 44/12
其中ρC为受试物有机碳浓度(mg/L),VL为测试液体积(L)。
生物降解率计算公式为:
D = (ΣmTt − ΣmBt) / ThCO₂ × 100
其中ΣmTt为测试瓶在时间t内累积释放的CO₂量(mg),ΣmBt为空白瓶在时间t内平均累积释放的CO₂量(mg)。
CO₂产生试验的一个关键特点是:部分CO₂会以溶解性无机碳(DIC)形式留在液体中,导致中间时间点的CO₂收集量低估。ISO 9439:1999明确指出,当有机碳接近完全去除时,DIC浓度逐渐下降,趋于零。因此,测试结束时必须酸化培养基,将残留的DIC释放出来,才能完整测定生物产生的CO₂。这一特点对10天窗口的判定有重要影响——基于CO₂收集量的降解曲线,其动力学速率可能低于基于DOC去除的速率。
对于水溶性受试物,可同时测定DOC去除率作为补充信息。ISO 9439:1999附录D提供了CO₂和DOC联合测定的方法,可使用更高浓度的接种物(可达150 mg/L悬浮固体)和受试物(40 mg C/L),提高降解潜力。
3 适用范围与物质性质要求
3.1 适用物质
301B适用于以下物质:
(1)可溶于水的物质;
(2)难溶于水的物质(需按ISO 10634:2018进行特殊分散处理);
(3)不挥发的物质。
OECD 301表1中,301B对难溶物质标记为“+”(适用),对挥发性物质标记为“-”(不适用),对吸附性物质标记为“+”(适用)。这表明301B是评价难溶物质和吸附性物质的首选方法之一。
GB/T 21856—2008明确指出,本标准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。
ISO 9439:1999同样规定,该方法适用于水溶性物质、难溶性物质(需特殊分散处理)、不挥发或蒸气压可忽略的物质,以及在测试浓度下不抑制测试微生物的物质。
3.2 不适用物质
以下物质通常不应使用301B:
(1)挥发性物质:受试物在曝气过程中可能从体系中逸出,导致CO₂产生量假低。ISO 9439:1999明确指出,挥发性物质应使用ISO 9408(密闭呼吸计法)或ISO 14593(密闭瓶CO₂法/顶空试验)。GB/T 21856—2008同样规定不适用于挥发性物质。
(2)在测试浓度下抑制微生物的物质:需先进行毒性测试或设置毒性对照。
3.3 难溶物质的制备与处理
难溶于水的有机化合物(水中溶解度小于约100 mg/L)无法通过常规储备液方式加入测试体系。ISO 10634:2018第二版(取代1995年第一版)提供了系统的制备和处理技术,适用于后续ISO 9439(CO₂产生试验)、ISO 9408(密闭呼吸计法)和ISO 10707(密闭瓶法)等生物降解测试。
ISO 10634:2018强调,由于难溶物质的理化性质差异大,不存在单一通用的分散方法。选择最合适的方法应基于实验室经验、产品信息及受试物性质。该标准描述了以下主要制备技术:
(1)直接添加:将受试物直接称量加入测试容器,适用于难溶化合物,避免制备储备液。固体可研磨至尽可能细的颗粒;非粘性液体可用高精度注射器加入。测试容器需持续搅拌。
(2)惰性载体吸附:将受试物吸附或称量于惰性载体上(如硅胶、玻璃纤维滤纸、显微镜载玻片、不锈钢载玻片等),然后加入测试容器。载体应为非生物降解性且不释放有机或无机碳。需注意,吸附于惰性载体可能限制受试物的生物可利用性,导致降解结果偏低;对于毒性物质,生物可利用性的限制可能降低毒性效应,导致降解结果偏高。
(3)超声分散:使用超声探头(约20–35 kHz)或超声浴(约20–35 kHz)处理5–30分钟,然后静置15–30分钟。适用于非挥发性液体和固体化合物。需注意超声可能导致化合物分解(因温度升高),可通过温度控制、降低功率或间歇超声避免。如无法获得稳定乳液或足够高的浓度,可将受试物直接加入测试介质,在加入接种物前于测试容器内超声分散。
(4)乳化剂/溶剂分散:使用非生物降解、对细菌无毒的乳化剂、溶剂、矿物油或硅油制备分散体或乳液。使用乳化剂制备储备液或测试分散体通常是最不受欢迎的方法。所有辅助物质(乳化剂、溶剂、油等)均需设置对照,验证其自身降解不超过受试物降解的10%。
(5)方法组合:可组合使用上述化学方法和物理方法(如超声分散与硅油组合)。建议同时平行进行直接添加和分散技术的测试,以判断哪种技术占主导,或两者是否共同提高生物可利用性和降解。
ISO 10634:2018附录A给出了蒽醌(anthraquinone)在不同制备方法下的生物降解曲线示例。结果显示,直接添加法未能通过60%阈值;惰性载体吸附和乳化剂分散法在28天通过了60%阈值,但未满足10天窗口;硅油分散以及硅油+乳化剂组合法在10天窗口内通过了60%阈值,证明蒽醌为快速生物降解。
注意事项: ISO 10634:2018明确指出,某些制备方法可能不被监管机构接受用于判定快速生物降解性。溶剂和分散/乳化技术的使用可能引入额外的不确定性,导致测试结果与不使用这些技术时不同。分散体或乳液在自然界中可能并不以该形式存在。因此,建议同时进行直接添加和分散技术的平行测试。
4 测试条件与操作要点
4.1 培养基与受试物加入
矿物盐培养基由磷酸盐缓冲液(pH 7.4)、钙、镁、铁等盐类组成。受试物浓度通常为10–20 mg DOC或TOC/L。水溶性超过1 g/L的物质可配成储备液加入;水溶性较低的物质可直接加入矿物培养基中或按ISO 10634:2018处理。
4.2 接种物
接种物可来自活性污泥、污水出水、地表水、土壤或其混合。使用活性污泥时,浓度不超过30 mg/L悬浮固体。
OECD 301A中关于接种物来源、预处理和预调节的详细规定适用于301B。接种物可在无受试物条件下预调节(曝气5–7天,降低空白值),但不得预暴露于受试物。
ISO 9439:1999规定,接种物的“合适体积”应满足以下条件:足以提供足够的生物降解活性;使参考物在规定时间内达到规定降解百分比;最终混合液中菌落形成单位为10³–10⁶个/mL;活性污泥浓度不超过30 mg/L;接种物贡献的DOC小于受试物引入DOC的10%;通常每100 mL测试液使用1–10 mL接种物。
ASTM D5864-23对接种物的要求有所不同:可使用活性污泥上清液(1%体积比)、土壤悬浮液滤液、地表水滤液或其复合接种物。接种物应含10⁶–20×10⁶ CFU/mL。ASTM D5864-23允许接种物预适应,方法是在含25 mg/L无维生素酪蛋白氨基酸和25 mg/L酵母提取物的接种物中,于第0、7、11天分别加入相当于4、8、8 mg C/L的受试物,第14天均质化并过滤后使用。
4.3 培养条件
在2–5 L烧瓶中加入矿物培养基和接种物,最终体积通常为3 L。在20–25°C、黑暗条件下培养。用去除CO₂的空气以30–100 mL/min的速率曝气。ISO 9439:1999规定温度为20–25°C,变化不超过±2°C。难溶物质需持续搅拌以保持分散状态(密闭瓶法除外)。
4.4 CO₂吸收与测定
OECD 301B和ISO 9439:1999推荐两种CO₂测定方式:
(1)氢氧化钡法:每个测试瓶串接三个吸收瓶,各含100 mL 0.0125 M Ba(OH)₂溶液。CO₂与Ba(OH)₂反应生成BaCO₃沉淀。定期取下最靠近测试瓶的吸收瓶,用0.05 M HCl滴定,酚酞作指示剂。CO₂产生量计算公式为:mT = 1.1 × (50 − V),其中V为滴定消耗的HCl体积(mL)。其余吸收瓶前移,末端添加新吸收瓶。
(2)氢氧化钠法:每个测试瓶串接两个吸收瓶,各含200 mL 0.05 M NaOH溶液。用注射器从最靠近测试瓶的吸收瓶中取样,注入碳分析仪的IC部分直接测定无机碳。第二个吸收瓶仅在测试结束时分析,用于校正CO₂携带。
ISO 9439:1999附录B提供了两种方法的详细计算示例。氢氧化钡法的CO₂质量计算公式为mT = 1.1(50 − VA),适用于Ba(OH)₂浓度为0.0125 M、HCl浓度为0.05 M、吸收液体积为100 mL的标准条件。氢氧化钠法的CO₂质量计算公式为mTt = (ρT − ρB) × 3.67 / 10,其中ρT和ρB分别为测试瓶和空白瓶的DIC浓度(mg/L),3.67为CO₂/C质量比(44/12),10为100 mL吸收液体积的换算因子。
4.5 取样频率
OECD 301B规定,前10天建议每隔1–2天测定一次CO₂,之后至少每5天测定一次,直至第28天,以便识别10天窗口。ISO 9439:1999要求根据CO₂释放速率确定测量频率,达到平台期后可结束测试。通常最大测试周期不超过28天。如果降解明显开始但尚未达到平台期,可将测试延长1–2周。
4.6 测试结束
第28天(或平台期后),测定pH,向每个测试瓶中加入1 mL浓盐酸酸化,继续曝气过夜以释放残留的CO₂,次日(第29天)进行最后一次CO₂测定。ISO 9439:1999规定酸化后继续曝气最多24小时,然后测定各瓶释放的CO₂量。
如果28天内CO₂产生已达到平台期(至少三次测定显示稳定),可提前结束测试。平台期的定义是:生物降解率趋于稳定,不再有明显增加。
5 质量控制与有效性
5.1 程序对照
程序对照通常由参考物加接种物组成,用于检查整个测试程序是否正常。OECD 301B和ISO 9439:1999常用的参考物为苯胺(新蒸馏)、乙酸钠或苯甲酸钠。GB/T 21856—2008同样推荐苯胺、醋酸钠或苯甲酸钠作为参比物。
ISO 9439:1999规定,参考物在14天后的降解百分比必须大于60% ThCO₂。如果参考物未通过,测试无效,应重做。
ASTM D5864-23对参比物的选择有所不同:水溶性受试物使用苯甲酸钠或苯胺;水不溶性受试物使用低芥酸菜籽油(LEAR,如菜籽油),其脂肪酸组成中芥酸含量不超过2%。参比物必须在28天内达到>60% ThCO₂,否则测试无效。
5.2 空白对照
空白对照只含接种物、不含受试物,用于校正接种物自身的内源呼吸。OECD 301B规定,试验结束时接种物空白对照中CO₂产生总量通常不高于40 mg/L。如果高于70 mg/L,应对数据和试验方法进行检验。ISO 9439:1999规定,3 L测试体积下空白CO₂产生量约为40 mg/L,不超过70 mg/L。
ASTM D5864-23规定,试验结束时空白对照的总CO₂产生量超过75 mg CO₂/3 L培养基,则测试无效。
5.3 毒性对照
如果怀疑受试物可能抑制微生物活性,应设置毒性对照瓶,同时含受试物和参考物。OECD 301B规定,若14天内DOC降解低于35%,或ThOD/ThCO₂低于25%,可认为受试物具有抑制作用。ISO 9439:1999规定,若毒性对照瓶中参考物的降解百分比低于25%,可认为受试物具有抑制作用,应使用更低浓度或另一接种物重做测试。
5.4 无菌对照
无菌对照用于检查非生物降解。OECD 301B规定,通过加入适当浓度的毒性物质灭菌,或通过膜过滤灭菌。ISO 9439:1999规定,无菌对照瓶含受试物但不含接种物,通过高压灭菌或加入适当无机毒性物质(如1 mL/L的10 g/L HgCl₂溶液)灭菌。如果无菌对照中观察到显著CO₂释放(>10%),可能存在非生物降解过程。ISO 9439:1999建议,无菌对照的CO₂释放量仅在测试结束时测定,以避免因空气CO₂引入造成假阳性。
5.5 辅助物质对照
当使用乳化剂、溶剂、矿物油、硅油或其他添加剂时,必须设置辅助物质对照,验证其自身降解不超过受试物降解的10%。辅助物质对照的结果应在计算受试物结果时予以考虑。ISO 10634:2018要求所有辅助物质(乳化剂、溶剂、油等)均需进行对照测试。
5.6 有效性标准
(1)平行样差异:去除率极差应小于20%。
(2)参考物:14天内达到>60% ThCO₂(OECD 301B、ISO 9439:1999);28天内达到>60% ThCO₂(ASTM D5864-23)。
(3)初始无机碳:试验开始时受试物悬浮液的无机碳含量必须低于总碳的5%。
(4)空白CO₂:试验结束时接种物空白对照中CO₂产生总量通常不高于40 mg/L,高于70 mg/L需检验(OECD 301B、ISO 9439:1999);不超过75 mg CO₂/3 L(ASTM D5864-23)。
(5)pH:测试结束时pH应在6–8.5范围内。如果pH超出此范围且降解率低于60%,建议使用更低浓度重做测试。
(6)辅助物质对照:使用辅助物质时,其自身降解不超过受试物降解的10%。
5.7 含氮物质的硝化校正
对于含氮受试物,硝化作用可能消耗额外氧气,但不影响CO₂产生量的测定。301B以CO₂为测量参数,硝化作用不直接干扰CO₂测定。然而,如果同时进行DOC测定或氧气消耗测定,则需注意硝化校正。OECD 301附录V提供了硝化校正的详细方法。
6 报告关键内容
一份完整的301B测试报告应包含:
(1)测试方法:引用OECD 301B、ISO 9439:1999或GB/T 21856—2008。
(2)受试物:名称、CAS号、结构式、纯度、水中溶解度、挥发性、吸附性等关键理化性质。
(3)测试条件:方法编号、接种物来源和浓度、预处理、温度、测试体积、受试物加入方式、CO₂吸收方法(Ba(OH)₂或NaOH)。
(4)难溶物质制备:如适用,引用ISO 10634:2018,说明制备方法、处理时间和强度、载体或添加剂的种类和用量、受试物在乳液或分散体中的浓度、载体上受试物的回收率。
(5)结果:CO₂原始数据表、累积CO₂产生量、降解曲线、平行样、空白对照、程序对照(参考物名称及降解结果)、毒性对照(如适用)、无菌对照(如适用)、辅助物质对照(如适用)。
(6)曲线参数:滞后期、降解期、10天窗口、平台期、平台值。
(7)CO₂分析系统主要特性。
(8)讨论:是否通过、是否抑制、是否有非生物去除、是否有异常现象、测试被拒绝的原因(如有)。
(9)结论:是否判定为快速生物降解。
7 结果解读
7.1 通过判定
(1)达到60% ThCO₂,且在10天窗口内完成,且不晚于第28天——判定为快速生物降解。
(2)10天窗口从CO₂产生率达到10% ThCO₂时开始计时。
(3)如果28天内达到60%但未满足10天窗口,通常不被判定为快速生物降解。
7.2 曲线形态
(1)滞后期:从测试开始到CO₂产生达到约10% ThCO₂的时间。
(2)降解期:从滞后期结束到达到最大降解约90%的时间。
(3)平台期:CO₂产生曲线趋于平缓,达到最大降解水平。
(4)平台值:报告通常给出平台期平均降解率或最高值。
7.3 CO₂滞留问题与10天窗口
ISO 9439:1999明确指出,部分CO₂会以DIC形式留在液体中,导致基于CO₂收集量的降解曲线,其动力学速率可能低于基于DOC去除的速率。这意味着:
(1)基于CO₂收集量的10天窗口判定可能偏严;
(2)某些在DOC去除上满足10天窗口的物质,可能在CO₂产生上不满足;
(3)最终28天值不受影响,因为酸化后残留DIC被释放并测定。
OECD 301B规定,如果CO₂产生试验中降解率低于预期,可能存在DIC积累,此时可用其他OECD快速生物降解测试方法评估降解性。
7.4 难溶物质的解读
难溶物质的生物降解结果高度依赖制备方法。ISO 10634:2018附录A的蒽醌示例表明:直接添加法未通过60%阈值;惰性载体吸附和乳化剂分散法在28天通过60%阈值但未满足10天窗口;硅油分散和硅油+乳化剂组合法在10天窗口内通过60%阈值。这说明分散技术可能显著影响生物可利用性和降解速率,进而影响10天窗口的判定。
注意事项: 使用分散技术时,应同时进行直接添加的平行测试,以评估分散技术是否人为提高了降解率。某些制备方法可能不被监管机构接受用于判定快速生物降解性。
7.5 未通过的解读
未通过301B不等于不可降解。OECD 301指南明确指出:“由于方法的严格性,低值不一定意味着受试物在环境条件下不可生物降解,而是表明需要进一步工作来确定其生物降解性。”ISO 9439:1999附录B也指出,未通过快速生物降解测试的物质,如果在一项固有生物降解测试中显示一定的矿化,则不被认为具有持久性。
未通过后应进入固有生物降解测试(如302系列)或模拟测试。
8 登记应用要点
8.1 收到报告先看什么
(1)受试物是否可溶或不溶?是否不挥发?是否有吸附倾向?
(2)方法是否选择了301B?是否适合受试物性质?
(3)难溶物质是否按ISO 10634:2018进行了适当的制备和处理?是否设置了辅助物质对照?
(4)程序对照参考物是否14天达到>60% ThCO₂?
(5)平行样差异是否小于20%?
(6)空白对照CO₂产生量是否不超过40 mg/L(或70 mg/L上限)?
(7)初始无机碳是否低于总碳的5%?
(8)是否有毒性对照?是否显示抑制?
(9)是否有无菌对照?是否显示非生物去除?
(10)是否给出10天窗口和平台值?
(11)是否给出完整原始CO₂数据和曲线?
8.2 能否直接用于登记
(1)通过且方法合适、质量控制合格——通常可用于登记卷宗。
(2)未通过——需判断是否需要固有测试或模拟测试。
(3)方法选择不当(如挥发性物质用了301B)——数据可能不被监管接受,应要求实验室说明或重做。
(4)难溶物质使用了分散技术但未设置辅助物质对照——数据可能不被接受,应要求补充。
(5)报告缺少关键信息——应要求补充。
8.3 何时需要进一步测试
(1)301B未通过,但物质可能具有固有降解性——做302系列。
(2)物质为挥发性——考虑ISO 14593(OECD 310)或ISO 9408(OECD 301F)。
(3)难溶物质结果不确定或分散技术可能影响结论——考虑同时进行直接添加和分散技术的平行测试,或咨询监管机构。
(4)需要了解在污水处理厂、河流等实际环境中的降解速率——做303、309等模拟测试。
(5)高吨位或高关注物质——监管可能要求模拟测试。
9 常见问题
Q1:301B的60% ThCO₂和301A的70% DOC去除,哪个更容易通过?
数值本身不能直接比较。两者在科学上等价,差异来自测量参数不同。301B追踪的是“碳被氧化了多少”,301A追踪的是“碳被用掉了多少”。部分碳被同化进入细胞,不会以CO₂形式释放,因此ThCO₂的通过水平低于DOC。
Q2:301B可以测挥发性物质吗?
通常不建议。挥发性物质在曝气过程中可能逸出,导致CO₂产生量假低。ISO 9439:1999和GB/T 21856—2008均明确指出不适用于挥发性物质。挥发性物质应选择ISO 14593(OECD 310)或ISO 9408(OECD 301F)。
Q3:301B可以测难溶物质吗?
可以。301B是评价难溶物质的首选方法之一。OECD 301表1中,301B对难溶物质标记为“+”。难溶物质的制备和处理应参照ISO 10634:2018,选择适当的分散技术,并设置辅助物质对照。ASTM D5864-23专门针对润滑剂等水不溶性物质设计,允许超声处理改善分散。
Q4:CO₂产生60%但未满足10天窗口,结果如何判定?
不被判定为快速生物降解。该物质需要进入固有生物降解测试或模拟测试。但需注意,CO₂滞留可能导致10天窗口判定偏严,可与实验室讨论是否同时测定DOC作为补充信息。
Q5:301B和301A有什么区别?
两者原理不同:301A测DOC去除,301B测CO₂产生。301A适用于水溶性、不挥发、不吸附的物质;301B适用于可溶或不溶、不挥发的物质,包括吸附性物质。301A的通过水平为70% DOC,301B为60% ThCO₂。两者在科学上等价。
Q6:ISO 9439:1999和OECD 301B有什么区别?
两者在原理、通过水平和10天窗口要求上一致。ISO 9439:1999在术语定义(如滞后期、降解期、平台期)、接种物“合适体积”的标准、CO₂测定方法(DIC法和滴定法)、有效性标准和报告内容方面提供了更详细的规范。如果目标市场接受ISO标准,ISO 9439:1999是OECD 301B的等效替代。
Q7:GB/T 21856—2008和OECD 301B有什么关系?
GB/T 21856—2008等同采用OECD 301B(1992年),增加了范围、术语与定义、质量控制等内容,将计量单位改为我国法定计量单位。如果目标市场为中国,GB/T 21856—2008是适用的国家标准。
Q8:ASTM D5864-23和OECD 301B有什么关系?
ASTM D5864-23是专门针对润滑剂及其组分的CO₂产生试验方法,原理与OECD 301B一致。主要差异在于:接种物预处理(允许预适应)、参比物选择(水不溶物用低芥酸菜籽油)、有效性标准(空白CO₂不超过75 mg/3 L,参比物28天>60% ThCO₂)。如果目标市场为美国或需要专门针对润滑剂的数据,ASTM D5864-23是适用方法。
Q9:ISO 10634:2018是什么?和301B有什么关系?
ISO 10634:2018是难溶于水有机化合物的制备和处理指南,第二版于2018年发布,取代1995年第一版。它为后续生物降解测试(包括ISO 9439 CO₂产生试验)提供分散技术规范。当受试物水中溶解度小于约100 mg/L时,应参照该标准选择适当的制备方法。该标准强调,某些制备方法可能不被监管机构接受用于判定快速生物降解性,建议同时进行直接添加和分散技术的平行测试。
Q10:使用分散技术时,为什么必须设置辅助物质对照?
分散技术可能使用乳化剂、溶剂、矿物油、硅油等辅助物质。这些辅助物质本身可能被微生物降解,或对微生物产生毒性。设置辅助物质对照可验证其自身降解不超过受试物降解的10%,确保受试物降解结果不受辅助物质干扰。ISO 10634:2018要求所有辅助物质均需进行对照测试。
10 结语
301B CO₂产生试验是快速生物降解性测试中直接追踪矿化产物的方法,通过CO₂产生量评估化学品是否具有在好氧环境中快速降解的潜力。ISO 9439:1999、GB/T 21856—2008、ISO 10634:2018和ASTM D5864-23作为其国际、国家和行业标准对应版本,在术语、操作、难溶物质处理和有效性方面提供了更详细的规范。
从实际应用角度看,重点把握三个方面:方法是否适合受试物性质(水中溶解度、挥发性、吸附性)、质量控制是否合格(程序对照、空白、平行样、无菌对照、辅助物质对照)、结果是否满足60% ThCO₂通过水平和10天窗口。
收到301B报告时,特别关注CO₂滞留问题对10天窗口的影响、难溶物质的制备方法是否符合ISO 10634:2018、辅助物质对照是否设置,以及空白对照和初始无机碳是否符合有效性标准。遇到不确定的地方,及时与实验室沟通,必要时安排固有生物降解或模拟测试。
参考资料
OECD, Test No. 301: Ready Biodegradability, OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 3, 1992.
ISO 9439:1999, Water quality — Evaluation of ultimate aerobic biodegradability of organic compounds in aqueous medium — Carbon dioxide evolution test.
GB/T 21856—2008, 化学品 快速生物降解性 二氧化碳产生试验.
ISO 10634:2018, Water quality — Preparation and treatment of poorly water-soluble organic compounds for the subsequent evaluation of their biodegradability in an aqueous medium.
ASTM D5864-23, Standard Test Method for Determining Aerobic Aquatic Biodegradation of Lubricants or Their Components.
具体测试方法以OECD官网、ISO官网及ASTM官网最新发布的版本为准。
