室內(nèi)觀葉植物凈化空氣的研究進(jìn)展*

劉夢(mèng)云，張莉莉，熊 勉，章麗茜，張春曉*

（杭州電子科技大學(xué)材料與環(huán)境工程學(xué)院，浙江杭州310018）

室內(nèi)空氣質(zhì)量至關(guān)重要，尤其封閉住宅，換氣率低，加上裝修，甲醛和溶劑等污染較重，危害人類健康。居室空氣污染物種類多且復(fù)雜，按其存在狀態(tài)分為懸浮顆粒物和氣態(tài)污染物兩類。前者指的是空氣中懸浮著的固體粒子和液體粒子，主要指無(wú)機(jī)和有機(jī)顆粒物、微生物及生物溶膠等；后者指的是以分子狀態(tài)存在的污染物，包括無(wú)機(jī)化合物、有機(jī)化合物和放射性物質(zhì)等。有研究表明，一半以上的人體疾病與室內(nèi)污染物有關(guān)，如室內(nèi)裝修材料、清潔劑、廚具等散發(fā)出甲醛、NH3和CO等化學(xué)性污染物，降低人的呼吸系統(tǒng)的免疫功能，嚴(yán)重者甚至感染免疫系統(tǒng)。

美國(guó)宇航局為開(kāi)發(fā)生活環(huán)境系統(tǒng)專門(mén)對(duì)室內(nèi)空氣污染展開(kāi)研究：通過(guò)對(duì)多種生物功能的研究，發(fā)現(xiàn)室內(nèi)觀葉植物的凈化能力最強(qiáng)[1，2]。專家也認(rèn)為利用綠色植物治理居室空氣污染物的顯著特點(diǎn)是可連續(xù)、速度慢、時(shí)間長(zhǎng)和低濃度。這剛好適合居室空氣污染物積累性、多樣性、長(zhǎng)期性和濃度低的特征。因此，采用植物凈化，應(yīng)引起有關(guān)方面足夠的重視，順應(yīng)國(guó)家節(jié)能環(huán)保的趨勢(shì)。

1 植物凈化空氣的機(jī)理

1.1 對(duì)物理性污染物的凈化

綠色植物對(duì)煙塵、顆粒物起到阻擋、過(guò)濾和吸附作用，達(dá)到凈化室內(nèi)空氣中物理性污染物的效果[3，4]。該過(guò)程是通過(guò)降低風(fēng)速，將空氣中懸浮的煙塵、顆粒物等降落在葉片表面或地板上；又或者借助葉片表面分泌的油脂及汁液，將飄塵附著在葉面上。

1.2 對(duì)化學(xué)性污染物的凈化

綠色植物借助葉片表面和氣孔凈化化學(xué)性空氣污染物。該過(guò)程主要是植物通過(guò)吸收、降解、轉(zhuǎn)化和同化等將污染物吸附和吸收。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)[5]：觀葉植物的葉面氣孔可強(qiáng)烈吸收空氣中的甲醛，植物的呼吸率越高，對(duì)甲醛的吸收率也越高。

1.3 對(duì)生物性污染物的凈化

綠色植物一方面通過(guò)減塵作用，減少懸浮顆粒物上附著的細(xì)菌含量，另外植物自身具有殺菌能力，可殺死原生動(dòng)物、肺結(jié)核、霍亂等的病原菌。據(jù)報(bào)道[6]，珍珠梅揮發(fā)出的殺菌素對(duì)金黃色葡萄球菌、綠膿感菌的殺菌率達(dá)100%。

2 室內(nèi)觀葉植物凈化室內(nèi)空氣的研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)植物的凈化能力進(jìn)行試驗(yàn)，篩選出吸收能力較強(qiáng)的植物，如吸收甲醛、苯、氨等能力較強(qiáng)的有吊蘭、虎尾蘭、蘆薈、常春藤、綠蘿、白掌、黑美人等。固碳釋氧的能力較強(qiáng)的植物有綠蘿、合果芋、橡皮樹(shù)、泡葉冷水花、短葉虎尾蘭,龍舌蘭、褐毛掌、伽藍(lán)菜、景天等。吸收空氣中的飄浮微粒及煙塵能力較好的植物有蘭花、桂花、臘梅、紅背桂等。

2.1 室內(nèi)植物吸收甲醛、苯等有害氣體的研究現(xiàn)狀

改善室內(nèi)空氣環(huán)境現(xiàn)行的方法中，最好的方式是利用植物的凈化能力將空氣中的氣態(tài)污染物分解成無(wú)害物質(zhì)。例如室內(nèi)觀葉植物通過(guò)葉面氣孔可強(qiáng)烈吸收空氣中的甲醛。周杰良[7]選取吊蘭、黃金葛等7種室內(nèi)觀葉植物，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：選取植物對(duì)苯、甲醛均有較好的去除效果，其中黃金葛的去除能力最好,對(duì)甲醛和苯的去除率分別可達(dá)67.7%和72%。賴玉珊[8]等對(duì)紅豆杉、美人蕉等植物吸收甲醛的能力研究發(fā)現(xiàn)，所選植物對(duì)甲醛都有較高的吸收率，紅豆杉對(duì)甲醛的去除效果最好，美人蕉和八角金盤(pán)次之，茉莉最差。美國(guó)航天局wolvertionB.c對(duì)密閉空間內(nèi)綠蘿、中斑吊蘭、合果芋3種植物凈化里面的空氣,試驗(yàn)結(jié)果顯示:中斑吊蘭、合果芋和綠蘿在6h內(nèi)對(duì)甲醛的吸收率分別達(dá)2.27、0.50和0.46μg· cm-1。黃愛(ài)葵[9]對(duì)4種室內(nèi)盆栽植物吸附甲醛和苯的能力進(jìn)行研究,結(jié)果表明合果芋最好，黃金葛和金邊虎尾蘭次之，最差為吊蘭。高濃度的苯對(duì)合果芋損傷最小,吊蘭雖對(duì)甲醛的吸附能力較強(qiáng)但受害嚴(yán)重,可作為對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)的一種植物。

2.2 植物固碳釋氧能力的研究現(xiàn)狀

CO2是植物光合作用的主要原料。植物進(jìn)行光合作用需要吸收CO2，同時(shí)釋放O2。目前我國(guó)對(duì)室內(nèi)植物固碳釋氧的能力研究較少。郭阿軍[10]、岳莉然[11]實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，橡皮樹(shù)的日固碳釋氧量最高，日釋氧量可達(dá)5.26g·（m2·d）-1和日固碳量7.23g·（m2·d）-1；而短葉虎尾蘭的日固碳釋氧量最低，日釋氧量?jī)H為0.34g·（m2·d）-1和日固碳量為0.47g·（m2· d）-1。趙萱[12]等選取青島市區(qū)地被植物，采用Li-6400光合測(cè)定儀測(cè)定相關(guān)的光合生理生態(tài)因子，計(jì)算出其固碳釋氧量，結(jié)果表明火辣、黃花鳶尾、鳶尾的固碳值均超過(guò)12g·m-2，而大葉黃楊的固碳值只有4.73g·m-2。S.H.Raza等[13]以百合、景天、仙人掌和落地生根等多肉植物為觀察對(duì)象，發(fā)現(xiàn)它們?cè)卺t(yī)院的環(huán)境中具有不同的吸收CO2的能力。溫度較高時(shí)，百合對(duì)CO2的去除率能達(dá)80%。王麗勉[14]等人通過(guò)測(cè)定光合速率的大小，來(lái)表征綠色植物固碳釋氧能力的強(qiáng)弱，研究發(fā)現(xiàn)：木芙蓉和醉魚(yú)草等植物的固碳值達(dá)到12g·m-2。郭阿君[15]等人研究發(fā)現(xiàn)不同的光照條件能影響植物的固碳釋氧能力，光強(qiáng)范圍達(dá)到全光照60%的條件時(shí)，橡皮樹(shù)的釋氧量和固碳量最高，分別為5.26和7.23g·m-2，蜘蛛抱蛋和綠蘿次之，泡葉冷水花能力最差。

2.3 植物滯塵能力

植物能夠凈化大氣中粉塵顆粒物，由于自身的葉片表面特性對(duì)空氣中的降塵、飄塵和地面揚(yáng)塵等起到吸附或者附著的效果，并且借助雨水的沖洗，植物的滯塵能力重新恢復(fù)。李寒娥[16]等展開(kāi)臺(tái)灣草、白蝴蝶和桃花心木3種草本植物的滯塵能力研究，發(fā)現(xiàn)臺(tái)灣草的滯塵量最高能達(dá)197.9kg·hm-2，其滯塵量取決于葉片表面特性、本身的濕潤(rùn)度以及總?cè)~面積。蘭花、臘梅、桂花和紅背桂等室內(nèi)觀賞植物，因其葉片表面的纖毛能夠截留并吸附空氣中的顆粒懸浮物，產(chǎn)生滯塵作用。楊士軍[17]等選擇白玉蘭、杜鵑和紫藤等為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)植物種類、葉片面積、葉表面粗糙度等因素能影響這些植物的滯塵能力，并且證實(shí)了能夠產(chǎn)生滯塵效果的葉片取決于其自身高度和空間疏密度，其中喬本植物榆樹(shù)的滯塵量最高，可達(dá)1235μg·cm-2。李常平[18]利用生物顯微鏡分析葉表的微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)葉表的溝狀組織、突起，結(jié)構(gòu)等特征增加了葉表面粗糙度，并增大其與懸浮粉塵的有效接觸面積，使得植物的滯塵能力得到提高。通過(guò)研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)植物吸附滯留的粉塵粒徑范圍大部分分布在0～10μm。

3 植物凈化與其他技術(shù)的配合使用

單純采用室內(nèi)植物吸附甲醛達(dá)到的凈化效果并不盡如人意，因?yàn)橹参锉旧韺?duì)甲醛的去除率比較低，但有研究表明：植物凈化與其他技術(shù)協(xié)同使用，會(huì)產(chǎn)生更好的凈化效果。Wolverton最早將活性炭與和綠蘿配合使用，來(lái)吸附有機(jī)污染物。威廉·沃維爾證實(shí)綠色植物能夠吸附苯、甲醛能室內(nèi)污染氣體，主要是因?yàn)榕柙灾参锘|(zhì)中所蘊(yùn)含的微生物,同時(shí)盆栽植物土壤中的水分,也能對(duì)甲醛等有害物質(zhì)起到一定的吸附作用。周建敏[19]等將光敏化的TiO2溶膠涂覆在發(fā)財(cái)樹(shù)的葉片上，發(fā)現(xiàn)10h后對(duì)甲醛的去除率可達(dá)100%，加快了植物對(duì)甲醛的吸附凈化過(guò)程。梁松君等[20]研究發(fā)現(xiàn),盆栽植物的根莖與土壤也能夠吸附空氣中的有害氣體，去除率可達(dá)30%～ 40%。另外，還有一些常見(jiàn)的改進(jìn)盆栽基質(zhì)的方法如將硅藻土、草炭、鋸木屑等多孔材料或活性炭、硅膠和分子篩等吸附劑作為盆栽基質(zhì)，它們與植物配合使用可起到對(duì)有害氣體的高效吸收效果。

4 展望

綠色植物對(duì)人類保護(hù)環(huán)境是不可缺少的,但綠色植物在凈化室內(nèi)空氣等方面還存在著不足。目前為止，雖然科研人員開(kāi)展了關(guān)于植物吸附氣體的大量研究，但在植物凈化室內(nèi)空氣的機(jī)制，如何增強(qiáng)植物對(duì)有害氣體的抗性，聯(lián)合修復(fù)技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究等方面尚需繼續(xù)深入研究。倘若能解決上述難題，高效率地開(kāi)發(fā)利用植物凈化室內(nèi)空氣污染物的能力，便可優(yōu)選出具有凈化力強(qiáng)、有益人體健康和實(shí)用美觀等特點(diǎn)的室內(nèi)綠化植物，不但可以為我們營(yíng)造出干凈舒適的環(huán)境，并且具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益和廣闊的市場(chǎng)前景。

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