日化产品检测中表面活性剂生物降解度的标准测定法

表面活性剂是日化产品（如洗衣粉、洗洁精、洗发水）的核心功能成分，其生物降解度直接关系到产品排放后的环境影响——若降解缓慢，易在水体中累积，破坏水生生态平衡。因此，日化产品检测中，表面活性剂生物降解度的标准测定是评估产品环保合规性的关键环节，也是企业研发绿色产品、监管部门把控环境风险的重要依据。

表面活性剂生物降解度的基本概念与日化行业关联

生物降解度指微生物（细菌、真菌等）将表面活性剂分解为CO₂、水和无机盐的能力，通常以“28天生物降解率”作为核心评价指标（国际标准中，降解率≥60%视为“易生物降解”，≤20%则为“难降解”）。对日化行业而言，表面活性剂占产品配方的10%-30%，是污水中主要的有机污染物来源——例如，早期使用的支链烷基苯磺酸钠（ABS）因降解率不足30%，曾导致河流浮泡泛滥，后来被直链烷基苯磺酸钠（LAS，降解率≥80%）取代，正是生物降解度优化的典型案例。

因此，日化企业必须通过标准测定验证表面活性剂的降解能力，才能满足《化妆品安全技术规范》《洗涤剂产品环境标志技术要求》等法规要求，同时回应消费者对“低碳环保”产品的需求。

国际与国内主流标准测定方法概述

目前，表面活性剂生物降解度的测定以国际经济合作与发展组织（OECD）的“301系列”方法最具权威性，国内则以GB/T 15818-2006《表面活性剂 生物降解度试验方法》为核心（等效采用OECD 301A-F）。其中，OECD 301A（DOC消减法）适用于易溶于水、溶解性有机碳（DOC）易测定的表面活性剂（如LAS、AES）；OECD 301B（CO₂释放法，又称“斯特姆试验”）适用于难降解或含挥发性成分的非离子表面活性剂（如AEO-9）；OECD 301C（改进的筛选试验）则用于快速评估，适合研发阶段的初步筛选。

国内标准GB/T 15818-2006进一步明确了“接种液来源（城镇污水处理厂二沉池污泥）”“培养温度（25±1℃）”“震荡转速（150rpm）”等细节，更符合国内检测机构的实操习惯——例如，接种液需用生理盐水洗涤3次，去除原有有机物，避免干扰测定结果。

标准测定法的核心步骤解析

标准测定的核心流程可分为“样品纯化→接种驯化→恒温培养→指标检测”四步。首先是样品纯化：需从日化产品中提取纯表面活性剂——以洗衣粉中的LAS为例，先用无水乙醇溶解产品，过滤去除无机盐，再用石油醚萃取去除非极性杂质（如香精、油脂），最后旋转蒸发浓缩得到纯品；浓度需调整至“100mg/L DOC”（或按表面活性剂的碳含量换算），确保与实际环境中的浓度一致。

其次是接种液驯化：取污水处理厂的新鲜活性污泥，用0.9%生理盐水洗涤3次（离心转速3000rpm，5分钟），然后接种到含低浓度目标表面活性剂（如20mg/L DOC）的培养基中，在25℃下震荡培养；每周提高浓度10mg/L，持续2-3周，直至微生物能在100mg/L DOC的培养基中正常生长——此步骤是关键，若接种液未驯化，微生物无法适应表面活性剂，会导致降解率为0。

第三步是恒温培养：将纯化后的样品与驯化接种液按“100:1”的体积比混合（接种量1%），倒入带橡胶塞的培养瓶中（CO₂释放法需连接NaOH吸收瓶），置于恒温震荡培养箱中培养28天；期间每周测1次pH，若偏离7.0±0.5，用0.1mol/L NaOH或HCl调节——pH过高或过低会抑制微生物活性，直接影响结果。

关键指标的检测与计算方法

最常用的指标是“DOC消减法”和“CO₂释放法”。以OECD 301A为例：初始DOC需在培养前24小时内测定——取10mL样品液，用0.45μm滤膜过滤（去除微生物），注入总有机碳（TOC）分析仪，测定溶解性有机碳（DOC）；培养28天后，再次过滤测定DOC，降解率计算公式为：（初始DOC - 最终DOC）/ 初始DOC × 100%。

CO₂释放法（OECD 301B）则需收集培养过程中释放的CO₂：培养瓶出口连接装有200mL 0.1mol/L NaOH的吸收瓶，每周更换1次吸收液；培养结束后，用0.1mol/L HCl滴定吸收液（酚酞作指示剂），计算吸收的CO₂总量；理论CO₂量需根据表面活性剂的碳含量计算（如LAS的碳含量约50%，100mg/L DOC对应的理论CO₂量为183mg/L），矿化率（完全降解率）= 实际CO₂量 / 理论CO₂量 × 100%。

需注意设置“空白对照”（不含表面活性剂的培养基+接种液）和“参比物质”（如葡萄糖，降解率需≥80%）——空白对照的DOC变化需≤10%，否则实验无效，需重新进行。

测定过程中的常见干扰因素及排除

实操中易遇到的干扰因素及解决方法：1、样品中的共存有机物（如甘油、香精）——用凝胶层析法去除：将样品通过Sephadex G-10柱，小分子有机物（甘油）先流出，表面活性剂后流出，收集目标馏分；2、微生物活性不足——延长驯化时间至4周，或添加0.1g/L酵母提取物补充营养；3、表面活性剂形成胶束（非离子表面活性剂）——用超声波破碎（100W，5分钟）破坏胶束，确保与微生物接触；4、阳离子表面活性剂的毒性——降低表面活性剂浓度至50mg/L DOC，或增加接种量至2%，避免微生物死亡。

此外，硬水（钙、镁离子）会与阴离子表面活性剂形成沉淀，需用去离子水配制样品液，或添加0.01mol/L EDTA螯合金属离子。

日化产品中不同类型表面活性剂的测定注意事项

日化常用的四类表面活性剂，测定时需针对性调整：1、阴离子表面活性剂（LAS、AES）——易溶于水，优先选OECD 301A；LAS的苯环结构需用“苯系物降解菌”（如假单胞菌）强化驯化，提高降解效率；2、非离子表面活性剂（AEO、OP-10）——亲水性弱，需超声波破碎胶束，降解时间延长至42天，每7天测1次CO₂；3、阳离子表面活性剂（季铵盐）——毒性大，用“低浓度长时间驯化”（从10mg/L DOC开始），并添加0.5g/L蛋白胨减轻毒性；4、两性表面活性剂（甜菜碱）——pH敏感，需用磷酸缓冲液（50mmol/L）稳定pH在6.5-7.5，否则会失去两性特性，影响降解。

例如，测定洗发水的AES生物降解度时，需先去除甘油（用凝胶层析），再用OECD 301A测定；若用未纯化的样品，甘油会增加DOC值，导致降解率虚高（如实际降解率60%，测得80%）。