国家高分子材料质量检验检测中心（安徽） ｜ 生物基材料合规系列

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引言

碳是构成生物的基础元素。随着生物基塑料、包装、树脂等新材料快速普及，企业面临的核心问题越来越紧迫：如何证明材料中的碳来自生物质，而非石油化石原料？

红外光谱、元素分析等常规手段仅能表征成分结构，无法区分碳的来源。国际公认的判定方案，即¹⁴C（碳-14）同位素检测。本文将从原理、方法到合规应用，为您全面解读这项关键技术。

一、¹⁴C 技术的原理溯源：从考古测年到产业应用

碳元素包含¹²C、¹³C以及微量具有放射性的¹⁴C。碳-14是一种天然存在的放射性同位素，由宇宙射线与大气中的氮原子相互作用产生。

生成过程：高能宇宙射线（主要是中子）进入地球大气层后，与氮-14（¹⁴N）发生核反应生成¹⁴C。

图1  碳-14（¹⁴C）的生成与摄入过程示意。¹⁴C 经氧化形成含 ¹⁴C 的 CO₂ 参与全球碳循环，活体生物质通过光合作用与新陈代谢持续吸收，维持体内稳定的 ¹⁴C 水平。

核心判定逻辑：活体生物质持续吸收含¹⁴C 的CO₂，维持稳定的¹⁴C水平；而石油、煤炭埋藏千万年，内部¹⁴C已基本衰变殆尽。利用这一差异，通过测定样品¹⁴C活度，即可精确计算其生物基碳占比。

该项技术最早用于考古测年，如今已成为生物基产品标签认证、出口合规的核心检测手段。

二、主流检测方法体系

GB/T39715.2-2021／ISO 16620.2:2019收录三种合规的¹⁴C生物基检测方法：

三、液体闪烁计数法的完整检测原理

第一步：样品纯化前处理。将塑料、树脂、薄膜、纤维等待测材料经高温氧化、催化燃烧，把样品中的全部有机碳统一转化为纯二氧化碳气体，彻底去除杂质、助剂及无机碳干扰，保证检测基底纯净。

第二步：碳固定与转化。将生成的CO₂进一步提纯、吸收、转化，制备成可用于液闪测试的碳样品，最大程度保留样品原始¹⁴C活度，无人工损耗。

第三步：闪烁液耦合发光反应。将制备好的纯碳样品与专用液体闪烁液均匀混合。生物质来源碳中含有的微量¹⁴C持续发生自然β衰变，释放低能射线；射线接触闪烁液后被激发，产生微弱、可被仪器捕捉的脉冲荧光信号。

第四步：仪器计数与数据换算。液闪计数器精准捕捉并统计单位时间内的荧光脉冲数量（即放射性活度），经标准公式比对、本底扣除与校正计算，最终得出样品的¹⁴C相对含量、生物基碳占比及整体生物基含量。

方法特点：全过程依托标准化前处理与精准光学计数，完全满足国标合规要求，数据稳定、重复性高，适配工业量产材料检测。

图2  中心液体闪烁计数检测设备实景。

图3  液体闪烁计数法（LSC）¹⁴C 检测工艺流程。待测样品依次经过高温氧化燃烧、碳固定与转化、闪烁液耦合发光、仪器计数与数据换算四个步骤，完成生物基含量判定。

四、产业合规的必要性与主要应用场景

行业内较普遍的认识偏差，是以配方比例、红外测试或元素分析估算生物基含量。此类方法只能作参考，不具备合规效力——无法区分生物碳与化石碳，得不到国内外认证机构、海关及品牌方的认可。

目前可用于申报、认证、出口的合规判定手段为¹⁴C同位素检测，其中液闪计数法是性价比最高、落地最成熟的方案。主要应用场景包括：

▶ 生物基塑料、生物基薄膜、树脂、纤维、包装材料的生物基标识申报；

▶ 欧盟、美国出口产品合规佐证，满足ASTM D6866标准准入要求；

▶ 新品研发配方验证，精准核对生物基比例是否达标；

▶ 原材料来料质控，杜绝化石原料掺假、虚标生物基含量；

▶ 绿色产品认证、碳中和背书、ESG报告的数据支撑。

五、常见认识误区澄清

误区一：液闪法精度不如AMS，不能用于出口。

澄清：ASTM与国家标准均已明确两种方法的等效认可。AMS适合微量科研样品，液闪法更适配工业量产样品，完全满足商业合规需求。

误区二：生物基含量高即可降解。

澄清：生物基不等于可降解。¹⁴C检测仅判定碳来源，不代表环境降解能力；降解性能需单独依据堆肥标准测试。

六、服务接洽

从考古测年技术，到如今支撑生物基新材料产业的合规基石，¹⁴C技术的迭代见证了材料行业的绿色升级。液体闪烁计数法凭借成熟、稳定、高性价比、合规性强的特点，已成为材料企业研发、质控与出口申报的优选方案。

随着全球低碳政策收紧与生物基标签规范化，¹⁴C检测将为每一款绿色材料出具真实、权威的“出身证明”。

国家高分子材料质量检验检测中心（安徽）

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