室内植物净化空气的研究进展
1植物净化空气概述
1.1植物净化空气的效果
早在20世纪70年代,西方国家就已经开始关注室内空气污染问题。人们将室内环境造成的各种不适统一概括为病态建筑综合症(Sick Building Syndrome,SBS),其症状包括头痛、眼鼻和喉部疼痒、干咳、皮肤干燥发痒、头晕恶心、注意力难于集中和对气味敏感等。在现代社会,城市居民80%~90%的时间是在室内度过[1-2]。人居建筑物中的室内空气质量对人类健康的影响远较室外空气重要。然而,由于建筑材料的阻隔作用,使得室内空气有别于室外。特别是随着节能和温度舒适要求的提高,建筑物密闭程度不断增大,室内与室外空气交换量减少,使室内外的环境差异更加明显。
绿色植物净化作用是利用植物对污染物的持续净化作用,最终达到动态降低污染物的目的。有很多相关报道证明户外植物具有吸附大气中有害气体的能力。植物可以将苯、甲苯等挥发物、蕙等半挥发性物质吸收或降解,或将它们代谢成水和二氧化碳[3-8]。
白雁斌和刘兴荣[9]研究用吊兰净化室内空气中的甲醛,结果表明:对照组室内甲醛浓度在各时刻无显著变化(P>0.05),而室内放入吊兰2周后甲醛浓度降低(P<0.01),说明吊兰可以吸收甲醛。通过光合作用,植物不断地从外界环境中吸收所需的水分和矿物质,与大气进行大量的气体交换,以吸收二氧化碳同时放出氧气,蒸腾出水分。大气中的污染物沉降于植物表面,气态物可在植物交换气体时扩散入植物体内,在细胞表面溶解而被吸收。
1.2植物净化空气的机理
1.2.1释氧固碳、降温调湿。室内观赏植物通过光合作用,可以吸收二氧化碳,释放氧气;而人在呼吸过程中,可以吸入氧气,呼出二氧化碳,从而使室内空气中的氧气和二氧化碳达到动态平衡,使空气保持新鲜。另外,植物叶片的吸热和水分蒸发,可使室内气温降低。在干燥季节,植物能提高室内相对湿度;而在雨季,则又具有吸湿性,可明显降低室内相对湿度。资料表明:不同观赏植物在不同室内光环境下的气候调节能力有所不同,多肉植物仙人掌、长寿花、豆瓣绿等植物在光照强度为1 052~1 360 lx的环境中能发挥最大的生态效益;绿萝、合果芋、橡皮树、泡叶冷水花、短叶虎尾兰,龙舌兰、褐毛掌、伽蓝菜、景天、落地生根、栽培凤梨、蜘蛛抱蛋等植物的固碳释氧能力均较强;虎尾兰与其他植物搭配能更好的改善环境[10]。
1.2.2滞尘。室内观赏植物能够吸附空气中的尘埃从而使空气得到净化,如兰花、桂花、腊梅、花叶芋、红背桂等植物是天然的除尘器,其纤毛能截留并吸滞空气中的飘浮微粒及烟尘。有研究发现热带植物对空气有良好的改善作用,能够加速室内微粒的沉降,增加室内相对湿度,从而起到净化空气的作用[11]。
1.2.3吸收有害气体。有些植物如夹竹桃、棕榈、常青藤、铁树、菊花、金橘、石榴、半支莲、月季花、山茶、石榴、米平、雏菊、腊梅、万寿菊、紫薇、鸭趾草、吊兰、芦荟、龟背竹、君子兰、常春藤、虎尾兰、大叶黄杨等,能够吸收室内环境中的甲醛、铅、甲苯和氨等有害气体,降低有毒化学物质浓度,分解室内环境中令人不快的气味如硫化氢、氨气和甲硫醇分子,减轻室内污染。在室内种植这些植物,能够分解有害物质分子,改善室内污染状况,改善居住环境。
观赏植物的微观有机体是去除室内污染物的主要结构,发挥着生物合成过滤器的作用[12]。植物净化室内空气的过程较复杂,当植物放置于有污染物的房间内,有毒气体经叶片或茎上的气孔、皮孔进入植物体内,植物细胞对气体进行识别后,释放出特异蛋白质,同化或分解有毒物质,以达到解毒目的。植物吸收含有甲醛的气体后,为避免中毒,及时启动体内的应急机制,将其分解,其过程为:甲醛自发地和谷胱甘肽反应生成硫-羟基谷胱甘肽;然后硫-羟基谷胱甘肽被甲醛脱氢酶氧化成硫-甲酸基谷胱甘肽;最后硫-甲酸基谷胱甘肽被硫-甲酸基谷胱甘肽水解酶水解成谷胱甘肽和蚁酸[13]。苯类物质被植物吸收后,通过芳香烃键断裂形式被氧化,碳原子被合成细胞组织成分碎片,一部分碳以CO2形式散失,另一部分则被合成不可挥发的有机酸物质[11]。氨进入植物后,细胞将其转化为氨基酸,以满足自身的需要[14]。
2目前利用植物进行空气净化存在的不足
2.1盆栽植物基质对植物空气净化作用效果的影响
美国宇航局的科学家威廉·沃维尔[15]用了几十年的时间,测试了几十种不同的绿色植物对几十种化合物的吸收能力,结果发现各种绿色植物都能够或多或少地降低空气中某些化学物质的含量并将它们转化为自己的养料。威廉·沃维尔公布的一份抗污染的绿色植物清单中显示,在24 h照明条件下,芦荟吸收了1 m3空气中所含的90%的甲醛;90%的苯在常青藤中消失;龙舌兰可吸收70%的苯、50%的甲醛和20%的三氯乙烯;吊兰能吸收96%的一氧化碳和86%的甲醛。之后威廉·沃维尔又通过大量试验证实绿色植物吸入化学物质的能力大部分来自于盆栽植物基质中的微生物,且与植物同时生长于土壤里的微生物在经历了代代繁殖后,其吸收化学物质的能力还会加强。同时盆栽植物土壤中的水分,对甲醛类的有害物质同样具有良好吸收作用。北京中科环境应用技术研究中心研究人员研究发现,2盆花叶基本一致的同种植物,将其中一盆中的大部土壤取出,大部分根茎也去除,进行对比测试,则结果2者净化空气的效果相差达30%～40%[16]。赵玉峰[17]认为,绿色植物对室内空气中某些有害物质所具有的净化作用主要取决于土壤中的微生物和水分,而叶子也具有一定的净化作用,但不是主体。因此,盆栽植物基质中的土壤、水对污染物的吸收作用不可小视,要改变以往只有绿色植物本身才能净化空气的认识。
2.2植物净化空气作用范围的局限性
多年来,对于植物净化室内空气的作用多局限于植物对装修污染物吸收与转化。实际上,卫生间中特有的氨、硫化氢、甲硫醇、乙胺等多种有害气体也在不知不觉中影响着人体的健康,因此对卫生间空气净化方法的探索也应给予更多的关注。
3利用空气凤梨进行室内空气净化的探究
3.1空气凤梨对空气的净化作用
空气凤梨是一种新型的净化空气植物,可有效的吸收空气中的苯和甲醛。经江苏省环境监测中心监测,空气凤梨对甲醛的降解率为97%,对苯的降解率为55%,对甲苯的降解率为59%。空气凤梨对甲醛的降解率在所监测的所有植物中是最高的,所以空气凤梨作为新型空气净化植物,其净化效果是显而易见的,并且有科学依据。在空气净化过程中,可以选择空气凤梨这种新型净化植物进行净化。
3.2空气凤梨与其他植物生活习性的差异
空气凤梨与一般植物的不同之处表现如下[18-19]:一是生长条件不同,一般植物是生长在泥土中,空气凤梨可以在毫无泥土或堆积物的空气中生长;二是根系功能不同,空气凤梨只有少量的气生根,其气生根不吸收水分和养分,仅起附着和固定作用;三是叶片功能不同,空气凤梨叶片表面有银灰色鳞片,可吸收生长发育所需的养分和水分,这就决定了空气凤梨相对一般植物而言更有利于吸收转化空气中的一些物质;四是生长方式不同,空气凤梨属于逆生长植物(由叶片提供水分和养分给根部),靠吸收空气中的水分和养分生长,因此与一般植物相比生长缓慢;五是养护管理方法不同,空气凤梨靠叶片吸收空气中的水分生长,日常养护管理时只需根据不同的品种定期增加空气湿度即可[20-22]。空气凤梨无需泥土,无需花盆,相对一般植物更加洁净、轻便,适合置于室内。因空气凤梨不需土培,清洁卫生,且具有净化空气作用,逐渐受到人们欢迎,是净化室内空气的优选植物。人们可以利用其改善室内环境。
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