四種室內(nèi)觀葉植物離體葉片吸收甲醛效果的研究

(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)

0 引 言

室內(nèi)觀賞植物主要通過植物葉片，吸附甲醛和苯等有害氣體，經(jīng)其體內(nèi)代謝等反應(yīng)，最后將其凈化。因此，葉片是植物與外界環(huán)境進(jìn)行氣體交換的主要場(chǎng)所，植物主要借助葉片與外界環(huán)境發(fā)生氣體交換，并且植物葉片也是阻擋CO2和甲醛等氣體進(jìn)入其內(nèi)部的第一要素[1-4]。因不同的植物，其生理特征和葉片結(jié)構(gòu)也都不同，所以植物自身與外界交換物質(zhì)的能力也有強(qiáng)弱之分[5-7]。在以前對(duì)植物凈化空氣的研究中，很少單獨(dú)研究植物葉片。本論文對(duì)植物葉片吸附甲醛效果展開研究，不僅為以后研究整株植物吸收甲醛的效果提供理論依據(jù)，而且能夠完善關(guān)于室內(nèi)植物吸收甲醛的研究。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)中所用植物均按統(tǒng)一規(guī)格從花卉市場(chǎng)購(gòu)買，要求每種植物生長(zhǎng)狀況一致。選用的植物有常春藤、綠蘿、吊蘭、萬(wàn)年青。實(shí)驗(yàn)中4種植物葉片面積大小均剪取為2×4 cm2。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

將剪取的2×4 cm2大小的4種植物離體葉片放入配制好的4 mmol/L、6 mmol/L、8 mmol/L的甲醛溶液中，每隔一段時(shí)間測(cè)定其對(duì)甲醛的吸收量，再配置一組不加植物葉片的相同濃度梯度的甲醛溶液作空白來對(duì)比。例如吊蘭，當(dāng)甲醛液濃度為4 mmol/L的條件下，剪取2×4 cm2的吊蘭葉片，用去離子水進(jìn)行反復(fù)清洗，清除葉片表面的粉塵等雜質(zhì)，之后用專用擦鏡紙將葉片擦拭干凈。將剪取的大小相同的葉片來分組，每組葉片葉數(shù)相同，再將其放入已配好濃度的裝有甲醛溶液的三角瓶中，瓶口封膜并進(jìn)行標(biāo)號(hào)。葉片浸泡12 h、24 h、36 h 將其拿出，借助用分光光度計(jì)來測(cè)定余下甲醛液的分光度，轉(zhuǎn)換成甲醛濃度。同理，測(cè)試6 mmol/L和8 mmol/L 甲醛液濃度的情況，依然采用上述方法進(jìn)行操作。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 甲醛濃度測(cè)試方法

依據(jù)國(guó)標(biāo)HJ201-2011 乙酰丙酮法測(cè)試溶液中的甲醛濃度。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

把每組標(biāo)準(zhǔn)液測(cè)得的吸光值A(chǔ)r 減去空白試驗(yàn)得到的吸光值A(chǔ)b，得校正吸光度At，將At 作為縱坐標(biāo)，把25 mL 標(biāo)準(zhǔn)液的甲醛含量W 作為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線:Ar=bW+a。其中，a代表截距，b代表斜率，甲醛含有量標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1，甲醛含量標(biāo)準(zhǔn)曲線參數(shù)如表1。

圖1 甲醛含量標(biāo)準(zhǔn)曲線

表1 甲醛含量標(biāo)準(zhǔn)曲線參數(shù)

經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得，甲醛含量標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為Ar=0.008 9W-0.002 9。

1.4 實(shí)驗(yàn)藥品

硫代硫酸鈉，甲醛;氫氧化鈉;碘化鉀;純碘;濃硫酸;乙酰丙酮;均為分析純。

1.5 數(shù)據(jù)分析

利用Excel、SPSS18.0 軟件對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甲醛濃度為4 mmol/L時(shí)各植物離體葉片吸取甲醛量對(duì)比

甲醛濃度為4 mmol/L時(shí)，4種植物離體葉片都吸收甲醛。吸收能力比較如圖2所示。甲醛溶液處理12 h 后，4種植物離體葉片對(duì)甲醛的吸收效果分別為綠蘿(37.775 2 mg/L)、吊蘭(28.337 0 mg/L)、常春藤(27.438 2mg/L)、萬(wàn)年青(24.966 2mg/L)。36 h 后，綠蘿對(duì)甲醛的吸收速率明顯下降，吸收量也降到最低，為35.303 4 mg/L，萬(wàn)年青的吸附量最大(65.640 4mg/L)，其次是吊蘭(54.854 0 mg/L)，常春藤(44.292 0mg/L)。每種植物單位葉面積吸收能力不盡相同。當(dāng)甲醛溶液濃度為4 mmol/L時(shí)，4種植物離體葉片均能使甲醛含量降低，且因種類不同，其葉片吸收甲醛的量也不同。處理36 h 后，吸收甲醛量排序?yàn)槿f(wàn)年青(8.205 1mg/cm2)＞吊蘭(6.856 8mg/cm2)＞常春藤(5.536 5 mg/cm2)＞綠蘿(4.412 3mg/cm2)。

圖2 4種觀賞植物葉片對(duì)甲醛的吸收能力比較

將各離體葉片浸泡于濃度為4 mmol/L 甲醛液中，經(jīng)過不同時(shí)間，測(cè)算其吸收甲醛量，然后采取方差分析。

由表2知，時(shí)間和植物種類均為影響植物吸收甲醛能力的因素。不同的處理時(shí)間，各種植物離體葉片對(duì)甲醛的吸收能力不同。

表2 植物種類和處理時(shí)間的雙因素方差分析

2.2 甲醛濃度為6 mmol/L時(shí)各種植物離體葉片吸取甲醛量對(duì)比

4種觀賞植物葉片對(duì)甲醛的吸收能力比較如圖3所示。圖3中，當(dāng)甲醛溶液濃度為6 mmol/L，在36 h內(nèi)，4種植物的吸收效果排序綠蘿(77.116 mg/L)＞萬(wàn)年青(74.494 3mg/L)＞常春藤(75.618 0mg/L)＞吊蘭(61.760 3mg/L)。各植物12 h 前與36 h 前的吸收速率差別不大。在甲醛濃度為6 mmol/L，植物單位面積離體葉片對(duì)甲醛的吸收量均不同。在12 h時(shí)綠蘿和常春藤吸收甲醛的量比另兩種植物明顯較多，分別為(5.847 3mg/cm2)、(6.268 7 mg/cm2)。4種植物36 h 吸收的甲醛量明顯多于12 h的吸收量。但吊蘭的吸收量(7.720 0 mg/cm2)低于另3種植物，萬(wàn)年青、常春藤、綠蘿在36 h的吸收量均差不多，分別為9.311 8 mg/cm2、9.452 3 mg/cm2、9.639 5mg/cm2，但相對(duì)于12 h 對(duì)甲醛的吸收量，萬(wàn)年青的吸收量增長(zhǎng)的最為明顯。

圖3 4種觀賞植物葉片對(duì)甲醛的吸收能力比較

將各離體葉片浸泡于濃度為6 mmol/L 甲醛液中，經(jīng)過不同時(shí)間，測(cè)算其吸收甲醛量，然后采取方差分析。由表3知，當(dāng)甲醛濃度為6 mmol/L時(shí)，離體葉片去除甲醛的能力，皆因植物種類和浸泡時(shí)間不同而存在較大差距。

表3 植物種類和處理時(shí)間的雙因素方差分析

2.3 甲醛濃度為8 mmol/L時(shí)各種植物離體葉片吸取甲醛量對(duì)比

隨著甲醛溶液濃度的增大，4種植物對(duì)甲醛的吸收量也表現(xiàn)不同程度的增加，如圖4所示。經(jīng)甲醛溶液處理36 h 后，吸收能力最明顯的為萬(wàn)年青和吊蘭，吸收量分別達(dá)到194.651 6 mg/L、191.505 6 mg/L，其次為常春藤(183.865 2 mg/L)，最差的為綠蘿(159.146 mg/L)。如圖4，經(jīng)8 mmol/L的甲醛溶液處理，36 h內(nèi)4種植物的吸收速率下降較小。4種植物離體葉片浸泡在濃度8 mmol/L的甲醛液中，12 h 后去除甲醛能力的強(qiáng)弱順序:吊蘭(15.231 0 mg/cm2)＞萬(wàn)年青(14.556 2 mg/cm2)＞常春藤(11.971 9 mg/cm2)＞綠蘿(7.983 2 mg/cm2)，四者之間存在明顯差距。在36 h時(shí)，吸收甲醛量的排序?yàn)槿f(wàn)年青(24.331 5 mg/cm2)＞吊蘭(23.938 2 mg/cm2)＞常春藤(22.983 2 mg/cm2)＞綠蘿(19.893 3 mg/cm2)，對(duì)比12 h的吸收量都顯著提高。

圖4 4種觀賞植物葉片對(duì)甲醛的吸收能力比較

將各離體葉片浸泡于濃度為8 mmol/L 甲醛液中，經(jīng)過不同時(shí)間，測(cè)算其吸收甲醛量，然后采取方差分析。由表4知，植物離體葉片去除甲醛能力的強(qiáng)弱，被甲醛液濃度和處理時(shí)間影響。當(dāng)甲醛液濃度增大，4種植物離體葉片對(duì)甲醛的吸收量均提高。離體葉片處理時(shí)間的延長(zhǎng)也對(duì)其吸收甲醛能力有一定程度的影響。

表4 植物種類和處理時(shí)間的雙因素方差分析

3 吸附動(dòng)力學(xué)曲線分析

對(duì)吊蘭吸附甲醛的過程進(jìn)行吸附動(dòng)力學(xué)分析，其吸收甲醛性能曲線如圖5所示。在48 h 之前，吊蘭的甲醛吸收量不斷增加，48 h 后，吊蘭的吸收量基本保持不變，趨于飽和。該過程屬于一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程dQ/dt=K((Qe-Q0)，積分后得ln(Qe-Q0)/(Qe-Qt)=Kt，再以ln(Qe-Q0)/(Qe-Qt)對(duì)t 作圖，通過線性回歸，從直線斜率求得吸附速率常數(shù)Ka=2.26。

圖5 吊蘭吸收甲醛性能圖

4 結(jié)束語(yǔ)

通過吸附甲醛效果實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)萬(wàn)年青、吊蘭、常春藤和綠蘿四種植物離體葉片對(duì)甲醛均有較好的吸收能力。對(duì)比后發(fā)現(xiàn)36 h 內(nèi)4種植物離體葉片對(duì)甲醛的吸收量，萬(wàn)年青的吸收效果最好，達(dá)23.94 mg/cm2，吊蘭和常春藤次之，綠蘿效果最差，為4.72 mg/cm2。應(yīng)用SPSS 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)不同的處理時(shí)間，植物離體葉片吸附的甲醛量不同，且對(duì)甲醛的吸收能力隨著植物種類而改變。對(duì)吊蘭吸附甲醛的過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，該吸附過程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。

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