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聚乙烯农膜降解过程与机理研究进展
- 2020-01-09-

  近30年来,地膜覆盖技术在我国得到推广应用,地膜年使用量超过1.45×106 t,覆盖面积超过1.8×107 hm2 ;该技术应用使大多数农作物普遍增产 20%~50%,为保障我国农产品生产安全作出贡献。另一方面,聚乙烯农膜的主要成分聚乙烯具有相对分子质量大、分子结晶度高、疏水性较强、分子键理化性能稳定、在自然条件下难全降解的特性,使用后大量地膜碎片长期残留于农田土壤中,破坏土壤结构、阻挡土壤水分和养分运移,妨碍农事作业,影响农作物生长发育,减少农产品产量与品质。

 

  依据现有降解技术,聚乙烯材料降解过程至少需要几年至几十年的时间。如何加速聚乙烯农膜降解、 减少残余地膜对土壤的污染是当前农业生产亟待解决的问题。建议从以下几方面进行研究:

  (1)开展聚乙烯产品改良,增加其机械强度及使其物理性能下降等降解反应现象,增加地膜回收率是减少地膜污染途径之一;

  (2)开展聚乙烯降解微生物的筛选鉴定与功能研究,尝试通过微生物的分解同化作用对回收地膜进行集中处理,替代现有残膜填埋、废弃、焚烧等处理方式可减少地膜对环境的严重污染;

  (3)研究开发新型可生物降解材料替代聚乙烯在地膜中的应用。

  聚乙烯分子较高的结晶度与相对分子质量、较强的疏水性与分子间作用力是导致其很难降解的主要因素;其中,聚乙烯分子间共价键的氧化断裂是整个降解过程的限速反应。环境中较强的热、光能、机械作用力等能够促使聚乙烯分子键的氧化断裂,使聚乙烯分子非结晶区及小型结晶区域解聚成亲水性低聚物或小分子,终在微生物作用下分解为CO2、H2O、CH4、生物质等微生物产物。

  系统开展聚乙烯分子降解机理的系统研究,可以科学评价残留地膜对环境的影响,而且能够指导聚乙烯地膜配方改进,减少聚乙烯农膜残留污染。