室內(nèi)甲醛污染對盆栽植物影響的研究進展

魯敏，景榮榮，丁珍，高鵬，張凌方，盧佳歡

（1.山東建筑大學學報編輯部，山東濟南250101；2.山東建筑大學藝術(shù)學院，山東濟南250101）

室內(nèi)甲醛污染對盆栽植物影響的研究進展

魯敏1，2，景榮榮2，丁珍2，高鵬2，張凌方2，盧佳歡2

（1.山東建筑大學學報編輯部，山東濟南250101；2.山東建筑大學藝術(shù)學院，山東濟南250101）

人類已經(jīng)進入以“室內(nèi)化學污染”為標志的第三污染期，甲醛作為室內(nèi)化學污染“三大隱形殺手”之一，已嚴重破壞室內(nèi)生態(tài)環(huán)境，威脅人們的生命健康。室內(nèi)盆栽植物生態(tài)修復因植物自身的特殊結(jié)構(gòu)和生理生化功能等成為室內(nèi)甲醛化學污染的重要修復手段。而室內(nèi)盆栽植物對室內(nèi)甲醛逆境的抗性大小，對甲醛的高效、持久、穩(wěn)定的降解和凈化作用發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。文章闡述了室內(nèi)甲醛污染的現(xiàn)狀及治理方法，從室內(nèi)盆栽植物的外部形態(tài)特征、內(nèi)部生理生化指標和超微結(jié)構(gòu)等3個方面綜述了室內(nèi)盆栽植物對甲醛污染抗性的研究進展，并對其研究動向、發(fā)展趨勢做出了展望。

盆栽植物；甲醛污染；抗性

0 引言

隨著人們生活水平和生活方式的改善，人們生活、工作場所的裝飾裝修水準的不斷提升，室內(nèi)化學污染物超標現(xiàn)象日趨嚴重，人類已經(jīng)進入以“室內(nèi)化學污染”為標志的第三污染期［1］。當前大多數(shù)人們所患疾病都受到室內(nèi)空氣污染的直接影響。新裝修的建筑物內(nèi)有機污染物的種類和濃度遠遠超出正常水平［2］。我國室內(nèi)裝飾協(xié)會組織的新裝修居室內(nèi)甲醛濃度調(diào)查表明，室內(nèi)甲醛濃度超標的居室多達60%，甲醛濃度最大值達到5.02 mg／m3。國際上把居室空氣污染而引發(fā)的影響人體健康的一系列病癥稱為“不良建筑物綜合癥”［3］。甲醛作為室內(nèi)化學污染“三大隱形殺手”之一，已嚴重破壞室內(nèi)生態(tài)環(huán)境，威脅人們的生命健康，清除室內(nèi)甲醛污染的工作已刻不容緩。

目前，有學者對室內(nèi)甲醛化學污染的修復技術(shù)進行了相關(guān)系列研究［2－4］。室內(nèi)盆栽植物生態(tài)修復因植物自身的特殊結(jié)構(gòu)和生理生化功能等成為清除治理室內(nèi)甲醛污染的有效手段［4］。室內(nèi)盆栽觀葉植物不僅具有視覺美感和生機，還能凈化室內(nèi)空氣。而室內(nèi)盆栽植物對室內(nèi)甲醛逆境的抗性大小，對甲醛的高效、持久、穩(wěn)定的降解和清除發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。室內(nèi)盆栽觀葉植物抵抗室內(nèi)甲醛化學污染的能力主要表現(xiàn)在等3個方面外部形態(tài)特征、部分生理生化指標和超微結(jié)構(gòu)。不同植物對室內(nèi)甲醛化學污染的抵抗能力強弱是決定植物是否能夠在室內(nèi)環(huán)境中有效監(jiān)測污染和持續(xù)發(fā)揮吸收、凈化能力的前提和基礎(chǔ)。

1 室內(nèi)甲醛污染概況

1.1 室內(nèi)甲醛污染現(xiàn)狀

現(xiàn)代人們每天在室內(nèi)空間中度過的時間超多80%，而室內(nèi)污染物濃度接近高于室外2～5倍，新裝修室內(nèi)甚至達到上百倍，嚴重危害人們的生命健康。甲醛能夠引發(fā)鼻竇癌和鼻腔癌等致命性疾病，并具有較強的突變性，有研究者進行動物試驗研究也證實甲醛有致癌作用［5］。我國監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，我國室內(nèi)各種污染物含量和種類都不斷增加，每年因室內(nèi)污染引起的超額死亡人數(shù)高達十余萬人。據(jù)世界銀行統(tǒng)計，我國每年在室內(nèi)空氣污染方面的花費達16億美元。因此，室內(nèi)空氣污染給公眾帶來嚴重的經(jīng)濟損失和健康威脅［5］。

常溫下，甲醛無色、氣態(tài)；甲醛具有強烈刺激性氣味，吸入人體后會刺激呼吸道；它屬于毒性氣體、可燃，也具有致癌性；作為一種有機溶劑，但它極易溶于水。甲醛作為有機原料，還能夠與蛋白質(zhì)結(jié)合，是一種毒性較強的原漿毒物，長期接觸，會引起多種疾病。目前，甲醛是我國公認的第二位優(yōu)先控制的高危毒性化學品。同時，甲醛是一種變態(tài)反應源，具有突變物的潛能，對人具有強致癌和致畸形作用［6］。有研究者對室內(nèi)空氣質(zhì)量進行不同程度調(diào)查，結(jié)果表明：室內(nèi)甲醛化學氣體污染超標程度最高達100多倍，因甲醛超標導致的死亡率也較高，并且多為兒童［3－6］。因此，室內(nèi)甲醛污染引起人們的高度重視。

1.2 室內(nèi)甲醛污染的分布及動態(tài)變化特征

甲醛作為裝飾材料的“附屬物”，其污染普遍存在且極其嚴重。有調(diào)查顯示，新裝修的建筑物，室內(nèi)甲醛濃度大多超過國家標準的3～10倍［7］。新裝修的居室和辦公室甲醛濃度最高值約為0.20 mg／m3，個別可到0.65～0.70 mg／m3，而新裝修賓館的室內(nèi)空氣中甲醛濃度高達0.85 mg／m3。

趙淑芳利用國外先進儀器測定新裝修的公共建筑物室內(nèi)甲醛濃度，發(fā)現(xiàn)裝修1個月后室內(nèi)甲醛合格率僅為37.90%，而3個月后大部分達到國家標準，隨后甲醛含量逐漸降低到正常范圍內(nèi)［8］。

1.3 室內(nèi)甲醛污染的治理方法

目前，國內(nèi)學者相繼采取了一系列措施清除室內(nèi)甲醛化學污染［9－11］。室內(nèi)化學污染的清除途徑主要有污染源控制技術(shù)、過濾凈化法、化學中和法、催化氧化技術(shù)、光催化去除技術(shù)、空氣負離子去除技術(shù)及生物技術(shù)等。但這些技術(shù)具有推廣的局限性，比如高昂費用、裝置復雜、清除效率低及不徹底等，因此應該通過持久高效、簡便直接、無二次污染的途徑，從根源上清除、治理室內(nèi)甲醛污染，主要手段包括：推廣建設(shè)綠色建筑、選擇環(huán)保型裝飾材料、科學規(guī)范室內(nèi)裝修工藝、經(jīng)常通風換氣、合理選擇人住時間等［9］。比如，盆栽觀賞植物的土壤表層覆蓋一層鋸末、陶?；蚰嗵康任镔|(zhì)，既能對污染氣體進行高效吸附，又能給植物提供營養(yǎng)物質(zhì)；充分運用基因技術(shù)，將具有“吞噬”甲醛的特殊功能的微生物“植入”植物的葉際或根際等等［10－11］。上述研究表明，室內(nèi)盆栽觀葉植物既可以解決以上存在的問題，又能因其自身特殊的生態(tài)特性、生理功能對室內(nèi)環(huán)境起到美化與凈化作用，取得美學價值與生態(tài)功能的“雙贏”，成為備受青睞的綠色生態(tài)修復技術(shù)。

2 室內(nèi)甲醛污染對盆栽植物影響的研究

室內(nèi)盆栽植物抵抗室內(nèi)甲醛化學污染的能力主要體現(xiàn)在植物外部形態(tài)特征、內(nèi)部生理生化指標和超微結(jié)構(gòu)等3方面。目前，國內(nèi)外對室內(nèi)甲醛污染脅迫下盆栽植物抗性的研究逐步深入，從植物的外觀長勢、受害癥狀到植物內(nèi)部各項生理生化指標及超微結(jié)構(gòu)方面的微觀變化，基因技術(shù)也已得到廣泛推廣使用［12－16］。

2.1 室內(nèi)甲醛污染對盆栽植物外部形態(tài)特征的影響

室內(nèi)盆栽植物長時間受室內(nèi)化學污染脅迫后，植株外部會表現(xiàn)出異常的受害癥狀。將這種肉眼直接觀察到的癥狀反應稱作可見性傷害。植物葉片表皮層、蠟質(zhì)層、氣孔等特殊結(jié)構(gòu)是植物吸收、降解、轉(zhuǎn)化室內(nèi)甲醛污染的第一部位，同時也是植株外觀出現(xiàn)褐色斑塊、變色潰爛、新葉焦邊、植株萎蔫等可見性傷害最顯著的部位［12］。國內(nèi)外相關(guān)研究表明，植物莖葉表面的吸附及氣孔的開閉程度、上表皮角質(zhì)層的滲透程度、表皮毛的數(shù)量多少、葉肉細胞著生位置等結(jié)構(gòu)特征對室內(nèi)盆栽觀葉植物抗性的發(fā)揮起關(guān)鍵作用［13－17］。由于盆栽觀葉植物受室內(nèi)甲醛污染脅迫程度不同，不同室內(nèi)植物葉片表現(xiàn)出不同程度的傷害癥狀。有研究者探究苜蓿（Medicago sativa Linn）、黃瓜（Cucumis sativus Linn）、蠶豆（Vicia faba Linn）等供試植物的氣孔數(shù)量、表皮層數(shù)量、葉肉密度等生態(tài)學特性，并發(fā)現(xiàn)其生態(tài)學特性可作為植物對污染氣體的抗性指標［13］。郝輝芳等對皺葉薄荷（Melissa officinalis）、吊蘭（Chlorophytum comosum）、蟹爪蘭（Zygocactus truncatus）等3種植物進行一定甲醛濃度的密閉熏氣處理，結(jié)果表明，各植株的幼葉和老葉都受到不同程度的損傷，并具有明顯差異性［14］。劉棟等對一串紅（Salvia splendens）、吊竹梅（Zebrina pendula Schnizl）、吊蘭進行的甲醛密閉熏氣實驗發(fā)現(xiàn)，隨著甲醛含量的增多，一串紅葉片首先發(fā)生異常變化，出現(xiàn)了焦邊現(xiàn)象。當甲醛濃度上升為80mg／m3時，吊竹梅葉片呈現(xiàn)出明顯的受害癥狀，葉片逐漸萎蔫，而吊蘭植株仍然無明顯變化［15］。

除植物葉片外，植物根際微生物也是植物降解、轉(zhuǎn)移、吸收污染氣體的重要組成部分。Ohura等研究盆栽植物—盆土—土壤微生物對室內(nèi)化學污染的轉(zhuǎn)移、吸收能力，研究表明，根際微生物可以過濾污染氣體，盆土—土壤微生物在修復室內(nèi)化學污染過程中起關(guān)鍵作用，并認為盆栽植物—盆土—土壤微生物共同構(gòu)建了凈化修復室內(nèi)化學污染體系［16］。此外，Oyabu等從植物基因角度進行探究，表明植物清除、降解甲醛能力強弱與植物體內(nèi)ADH2活性具有一定關(guān)系，ADH2活性變高時，植物對甲醛的吸收能力也明顯變高［17］。

2.2 室內(nèi)甲醛污染對盆栽植物生理生化指標的影響

室內(nèi)盆栽植物為抵抗甲醛污染脅迫，會利用體內(nèi)的一系列的氧化還原酶類如超氧化物岐化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶等和一些非酶抗氧化劑如維生素C、維生素E等代謝和轉(zhuǎn)化污染物。與此同時，植物的葉綠素含量、細胞膜透性、光合速率、呼吸速率、蒸騰作用等生理生化活動均會出現(xiàn)異常。因此，很多研究者通過對室內(nèi)盆栽植物在受到室內(nèi)污染脅迫時的生理生化指標變化的研究，結(jié)合受迫后葉片含污量的變化、葉片直觀受害癥狀表現(xiàn)的觀察來評價植物對室內(nèi)污染物的抗性強弱及凈化能力［18－20］。吳平等對橡皮樹（Ficus elastica）、龜背竹（Monstera deliciosa）、白玉黛粉葉（Dieffenbachia amoena cv. camilla）、金邊竹蕉（Dracaena deremensis‘Roehrs Gold’）、仙人掌（Opuntia stricta）、蘆薈（Aloe）等8種室內(nèi)植物進行甲醛熏氣污染脅迫，發(fā)現(xiàn)隨著甲醛濃度增大，甲醛對植物內(nèi)部生理生化指標的影響呈上升趨勢［18］。安雪等對紫鵝絨（Gynura aurantiana）、蘆薈和冷水花（Pilea notata C.H.Wright）3種室內(nèi)植物分別進行不同濃度、時間的甲醛污染脅迫，并記錄植物外觀形態(tài)和干物質(zhì)積累、葉綠素含量等指標變化，結(jié)果表明：受脅迫2 d后植物葉片開始出現(xiàn)不同程度損傷，干物質(zhì)積累量和葉綠素含量均減少［19］。溫達志等以三十種園林植物為研究對象，衡量植物對大氣污染的抗性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)大氣污染脅迫處理后，植物體內(nèi)葉綠素含量均發(fā)生明顯變化且與污染氣體濃度有極顯著關(guān)系［20］。因此，植物生理生化指標的變化，可以作為植物對室內(nèi)化學污染的生物監(jiān)測依據(jù)。

2.2.1 葉綠素含量

室內(nèi)盆栽植物受室內(nèi)甲醛污染逆境脅迫時，甲醛氣體通過葉孔進入植物體內(nèi)，葉綠體是吸收有害氣體的最直接場所，也是首先受到傷害的細胞器。葉綠體內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到明顯破壞，片層結(jié)構(gòu)變得異常模糊［21］。葉綠素是植物進行光合作用不可或缺的光合色素和物質(zhì)基礎(chǔ)，受脅迫后易發(fā)生降解或合成受阻，使其含量明顯下降。葉綠素含量可以反映植物光合作用強弱，也是植物受到逆境脅迫影響變化最顯著的指標之一。因此，通過分析室內(nèi)污染氣體對植物葉綠素種類和含量的變化影響，能夠探索化學污染氣體對植物脅迫作用的劑量效應和毒害過程，這對衡量室內(nèi)盆栽植物抵抗甲醛污染氣體能力的大小有重要意義。相關(guān)學者研究表明，污染氣體脅迫會明顯造成植物葉片失綠、變黃和萎蔫，體內(nèi)葉綠素含量降低，葉綠素a／b值升高，同時葉綠體光系統(tǒng)Ⅱ和膜系統(tǒng)完整度明顯下降［21］。

2.2.2 細胞膜透性

細胞膜是細胞結(jié)構(gòu)的最外層、最敏感的屏障保護膜，具有選擇透過性，能維持細胞內(nèi)微環(huán)境穩(wěn)定，是細胞與外界環(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換和信息傳遞的主要通道。因此，細胞膜透性可以作為反應植物細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)正常和功能穩(wěn)定的可靠指標［22］。

室內(nèi)甲醛化學污染脅迫下，質(zhì)膜結(jié)構(gòu)與功能的變化是室內(nèi)盆栽植物抵抗污染脅迫最初與最基本的反應。不同種類植物的細胞膜透性變化各異，電導率的變化間接反應細胞膜受損程度。電導率較大時，表明膜受傷害較嚴重，細胞質(zhì)膜對污染氣體脅迫的抗性則越差。相反，值較小時，膜受傷害較輕，細胞質(zhì)膜對污染氣體的抗性則相對較強［23］。相關(guān)研究者試驗得出，甲醛污染后8種園林植物葉片細胞膜的透性受傷程度明顯不同，然而相對電導率升高了21.76%［23］。彭長連等通過盆栽試驗，對19種園林綠化植物對大氣污染的反應做了研究，結(jié)果表明，植物細胞膜滲漏率的變化趨勢與試驗點大氣污染程度大致相同［24］。所以，細胞膜透性可以作為室內(nèi)盆栽植物受甲醛污染脅迫受害程度的衡量指標。

2.2.3 脯氨酸含量

脯氨酸是一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，可以維持細胞膜透性處于平衡狀態(tài)，穩(wěn)定蛋白質(zhì)等生物大分子的結(jié)構(gòu)，減輕植物細胞酶和膜系統(tǒng)的受害程度，維持植物正常新陳代謝。因此，脯氨酸對細胞質(zhì)內(nèi)滲透率的調(diào)節(jié)與穩(wěn)定起關(guān)鍵作用，對其含量變化的研究對于判斷室內(nèi)受迫植物的抗性有重要的意義。

室內(nèi)盆栽植物受室內(nèi)甲醛污染脅迫時，脯氨酸含量增加，游離脯氨酸促進蛋白質(zhì)的水合作用，保證蛋白質(zhì)等生物大分子結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定性，其含量不斷增多，細胞液濃度升高，能更好地調(diào)節(jié)、控制植物酶和膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以此增強對滲透脅迫的抵抗能力［25］。有研究認為，脯氨酸含量較多時，相應的植物蛋白等生物大分子的結(jié)構(gòu)就比較穩(wěn)定，其抵抗外界侵害的能力也就越強；其含量較低時，則反之。有學者對綠蘿（Scindapsus aureus）、常春藤（Hedera helix）等做完實驗后，得出同樣的結(jié)論［26］。

2.2.4 過氧化物酶活性

過氧化物酶是植物體內(nèi)常見的一種清除過氧化物的酶類清除劑，能夠催化過氧化氫氧化酚類的反應，產(chǎn)生酮類化合物，減輕植物細胞的受傷害程度。過氧化物酶也能夠催化某些碳水化合物向木質(zhì)素轉(zhuǎn)化，組織木質(zhì)化程度提高，隨之堅韌性減弱［27］。因此，植物老化組織內(nèi)過氧化物酶活性較大，幼嫩組織中活性較弱。室內(nèi)植物為抵抗甲醛污染氣體，植物葉片內(nèi)過氧化物酶的活性和含量明顯增多。過氧化物酶能調(diào)控植物的光合作用和呼吸作用，并且隨著植物不斷的進入成熟階段和衰老階段，過氧化物酶活性和含量也會發(fā)生相應的變化［28］。因此，根據(jù)室內(nèi)甲醛污染脅迫下過氧化物酶活性和含量變化可以判斷出植物體內(nèi)新陳代謝活動的變化，從而評價室內(nèi)盆栽植物對室內(nèi)甲醛化學污染的抗性強弱。

2.2.5 丙二醛的含量

在室內(nèi)甲醛化學污染脅迫下，植物細胞內(nèi)活性氧量與清除量不相平衡，發(fā)生膜脂過氧化反應，丙二醛含量增加。丙二醛可以與蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子反應使其基本功能喪失，使植物組織的纖維素分子間橋鍵變松，進而細胞壁的穩(wěn)定性受到不同程度的影響，植物的正常生長受到抑制［29－30］。所以，植物的受傷害程度與丙二醛含量密切相關(guān)，植物體內(nèi)丙二醛含量變化對監(jiān)測室內(nèi)植物受甲醛污染脅迫抗性強弱具有重要的參考價值，對選取抗甲醛的室內(nèi)盆栽植物種類具有重要意義。趙輝等通過實驗得出結(jié)論，常春藤、吊蘭、金邊虎尾蘭（Sansevieria trifasciata）3種室內(nèi)盆栽觀葉植物分別受甲醛污染脅迫后，體內(nèi)丙二醛含量均有所上升，其中，常春藤葉片丙二醛含量變化較大，積累最多，說明其細胞膜過氧化程度最嚴重，受脅迫傷害程度最嚴重，抗甲醛能力最弱；金邊虎尾蘭葉片丙二醛含量變化較小，積累最少，說明其細胞膜過氧化程度最輕，受脅迫傷害程度最輕，其抗甲醛能力最強［31］。

2.2.6 過氧化氫酶活性

室內(nèi)甲醛化學污染脅迫下，植物正常的新陳代謝過程受到影響，體內(nèi)許多酶促反應和非酶促反應誘導產(chǎn)生過氧化氫，而這種物質(zhì)是不利于植物正常生長的。過氧化氫酶與超氧化物歧化酶、過氧化物酶一樣是生物體內(nèi)一種清除自由基的酶類清除劑，具有抗氧化防御性的功能，可以有效地促使過氧化氫分解為分子氧和水，活性氧作用消失，植物細胞免遭損傷，即通過增強抗氧化作用來提高室內(nèi)植物對室內(nèi)化學污染的抗性［32］。但是，隨著污染脅迫的輕重程度不同，過氧化氫酶的活性或含量也隨之變化。因此，過氧化氫酶活性或含量的動態(tài)變化為判斷室內(nèi)植物對室內(nèi)化學污染抗性強弱提供依據(jù)。

2.2.7 超氧化物歧化酶活性

超氧化物歧化酶作為植物抗氧化系統(tǒng)的第一道防線，在植物組織中普遍存在。室內(nèi)盆栽植物受甲醛化學污染脅迫后，其活性顯著增強。氧氣是植物生長的必須條件，脅迫下的植物體內(nèi)氧氣被活化生成大量的活性氧自由基，這些自由基不僅引起細胞膜脂過氧化，破壞膜結(jié)構(gòu)，還能夠使氨基酸、蛋白質(zhì)、碳水化合物等發(fā)生異常，間接影響細胞正常功能的進行［33］。植物體內(nèi)自由基產(chǎn)生與清除的平衡狀態(tài)一旦被打破，植物的正常生長就被打亂。所以，超氧化物歧化酶清除自由基的作用在植物生長過程中是不可替代的。因此，依據(jù)盆栽植物體內(nèi)超氧化物酶活性的變化能夠反應出甲醛污染對植物生長的生物效應，從而推斷室內(nèi)盆栽植物對室內(nèi)甲醛化學污染的抗性。

2.3 室內(nèi)甲醛污染對盆栽植物超微結(jié)構(gòu)的影響

2.3.1 室內(nèi)甲醛污染對葉片氣孔的影響

室內(nèi)化學污染氣體主要通過葉片氣孔進入室內(nèi)植物體內(nèi)，室內(nèi)盆栽植物對室內(nèi)化學污染的修復過程與氣孔的類型、大小、密度及氣孔導度等密切相關(guān)。Cornejo等運用掃描電鏡等先進儀器觀察研究，認為簡單的通過氣孔的面積判斷葉片吸收化學污染氣體能力的大小沒有說服力，氣孔的大小、形狀、類型在某方面也影響氣體交換［34］。安雪等從植物葉片氣孔角度對愛玉合果芋（Syngonium podophyllum）、黃金葛（Epipremnum aureum）等52種常見的室內(nèi)觀葉植物進行吸收污染氣體研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：愛玉合果芋的氣孔密度明顯高于同科黃金葛的氣孔密度，愛玉合果芋的吸收能力也明顯大于黃金葛［35］。研究者通過穩(wěn)態(tài)氣孔儀測量了自然條件下50科的115種植物的氣孔導度和蒸騰速率，發(fā)現(xiàn)有些葉片氣孔導度小的植物樹種對有害氣體的抵抗能力也強，證明了葉片氣孔導度是影響植物修復化學污染的重要因子［36］。其他相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)植物在化學污染脅迫下，葉片上表皮細胞的密度和大小均發(fā)生變化，進而影響氣孔對水分和氣體的交換，同時，葉片上表皮角質(zhì)層的滲透程度也是影響植物吸收污染氣體的限制因子［37－38］。

葉綠體是植物細胞進行光合作用的“能量轉(zhuǎn)換站”，是維持植物正常生長發(fā)育的基礎(chǔ)，植物通過葉片氣孔吸收的氣體首先進入葉綠體內(nèi)。所以，甲醛化學污染脅迫下，植物葉綠體結(jié)構(gòu)和光合作用均受到影響。劉延賓等對6類不同的具有代表性葉片類型的21種室內(nèi)植物進行密閉甲醛熏氣處理，研究了室內(nèi)植物對甲醛污染的凈化能力，并測定了不同植物的氣孔密度和生理生化指標，同時對植物葉片的解剖結(jié)構(gòu)進行了電鏡觀察，結(jié)果表明：全綠吊蘭對甲醛的凈化能力最強，多肉植物和具有披針形硬革質(zhì)葉片的龍舌蘭科植物的凈化能力最差，其他植物的凈化能力較強；通過SPSS相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)植物對甲醛污染氣體的吸收量與葉片氣孔密度和光合作用強弱之間有極顯著關(guān)系；電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，不同室內(nèi)植物葉片的葉綠體結(jié)構(gòu)變化差異較大，并與對甲醛的吸收量間存在一定的規(guī)律性［37］。廖飛勇等對油桐（Vernicia fordii）在二氧化硫脅迫下的超微結(jié)構(gòu)變化進行了觀察，發(fā)現(xiàn)污染氣體使PSⅠ、PSⅡ結(jié)構(gòu)破壞，光系統(tǒng)功能受阻，光能轉(zhuǎn)化效率和光系統(tǒng)潛在活性下降［38］。

室內(nèi)盆栽植物受甲醛污染氣體脅迫時，氣孔自我調(diào)節(jié)開度的功能反過來會保護植物減輕外界環(huán)境的侵害，氣孔的密度、大小及氣孔導度等結(jié)構(gòu)也會發(fā)生相應的變化。劉萍等通過探究兩種補血草的耐鹽生理適應性，表明氣孔變小能夠減緩植物水分蒸騰速度，保證植物體內(nèi)一定的水分含量，維持植物體細胞生理生化功能的正常進行，避免因蒸騰作用而過度消耗體內(nèi)水分，因而在高鹽濃度中產(chǎn)生生理干旱［39］。張浩等通過先進儀器觀察二球懸鈴木（Platanus acerifolia Willd.）葉片氣孔性狀變化動態(tài)，結(jié)果表明，隨著有害氣體通過氣孔不斷進入植物體內(nèi)，葉片氣孔密度和氣孔長徑均不斷變化，氣孔性狀有下降的趨勢［40］。

2.3.2 室內(nèi)甲醛污染對植物細胞核的影響

植物細胞核是細胞進行有絲分裂的主要場所。在外界污染環(huán)境下，植物細胞有絲分裂過程受到影響，染色體受損而不能移到細胞的兩極進行正常的分裂活動。當細胞有絲分裂過程結(jié)束后，細胞內(nèi)可以看到與正常細胞核異樣形態(tài)的圓形或橢圓形微小核，細胞學上稱為微核［41－44］。植物根尖細胞微核率和有絲分裂指數(shù)的變化是細胞核異?；顒拥闹饕憩F(xiàn)。細胞有絲分裂指數(shù)的高低可以直接推斷出生物體生命活動的旺盛程度。國外相關(guān)研究者首先建立了蠶豆次生根尖微核敏感監(jiān)測系統(tǒng)［45－47］。此后，植物微核監(jiān)測技術(shù)廣泛應用于監(jiān)測水污染、大氣污染和土壤污染等［48－49］。近年來，許多研究者將此技術(shù)應用于研究甲醛脅迫對室內(nèi)植物的遺傳毒性，為通過室內(nèi)植物細胞核遺傳損傷程度判斷植物對甲醛化學污染的抗性強弱提供理論依據(jù)［50－51］。

各種物質(zhì)對染色體的損傷程度可以由細胞微核率的變化表示。當甲醛脅迫濃度超過植物自身承受的范圍，植物細胞正常的有絲分裂過程被嚴重擾亂，表現(xiàn)為分裂細胞的數(shù)量明顯降低，處于間期的細胞更易發(fā)生畸變而未形成微核，從而間接影響到細胞微核率。當甲醛脅迫濃度在適宜范圍內(nèi)時，植物細胞有絲分裂指數(shù)變大，植物根尖細胞微核率升高［50］。研究者對吊蘭、吊竹梅、綠蘿、富貴竹（Dracaena sanderiana）、紫鴨趾草（Setcreasea purpurea Boom）等6種水培室內(nèi)植物進行不同甲醛濃度的密閉熏氣實驗處理，結(jié)果表明，實驗植物的細胞微核率均變大，并呈顯著關(guān)系；隨著甲醛濃度升高，細胞微核率先升高后逐漸降低，并在一定甲醛濃度時，細胞微核率達到最高值［51］；同時，不同植物種類對甲醛濃度的適應性不同，吊竹梅在較低濃度時細胞有絲分裂指數(shù)達到最高值，吊竹梅對甲醛濃度較敏感［52］。司良燕等對蠶豆根尖進行亞硒酸鈉脅迫處理，研究結(jié)果與此不同，可能與實驗植物材料和污染物種類有關(guān)，有待進一步研究［53］。因此，細胞微核率和細胞有絲分裂指數(shù)的動態(tài)變化，從側(cè)面反映了甲醛化學污染對室內(nèi)植物生長和根尖細胞遺傳作用的威脅程度［54－55］。

3 展望

目前，關(guān)于室內(nèi)盆栽植物對甲醛污染的抵抗能力強弱研究尚有不足，今后還需在以下幾方面進行深入探討和完善：（1）人們居室環(huán)境中，空氣污染程度及污染物種類具有較大差異，對甲醛抵抗能力強的植物，對其它污染物及復合污染脅迫下的抵抗能力還未知，篩選復合污染脅迫下抵抗能力強的植物實用意義較大，因而室內(nèi)復合化學污染情況下抗性能力強的植物研究需進一步深入；（2）對于植物體內(nèi)抗甲醛脅迫的相關(guān)基因、甲醛代謝和脅迫響應基因的研究還不足，今后應將其作為研究的必要環(huán)節(jié)，為利用基因工程手段獲得具有治理室內(nèi)甲醛污染的功能性室內(nèi)植物奠定良好的理論基礎(chǔ)；（3）加強基因工程的使用，通過標記表達甲醛代謝途徑中的關(guān)鍵酶蛋白，對其進行固定化開發(fā)，研究成一種綠色環(huán)保產(chǎn)品，對于室內(nèi)甲醛污染的治理具有一定的實際應用價值。

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Research progress of the effect of indoor formaldehyde pollution on potted p lants

Lu Min1，2，Jing Rongrong2，Ding Zhen2，et al.

（1.Editorial Department of Journal of Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China；2.School of Art，Shandong Jianzhu University，Jinan 250101，China）

Human beings have entered the third pollution period marked by“indoor chemical pollution”.Formaldehyde is one of the three“invisible killers”of indoor chemical pollution.It has seriously damaged the indoor ecological environment and threatened people's life and health.Indoor plant ecological restoration due to the plant's own special structure and physiological and biochemical functions of indoor formaldehyde chemical pollution has become an importantmeans of repair.The resistance of indolent potted plants to indoor formaldehyde adversity is of great importance to the efficient，lasting and stable degradation and purification of formaldehyde.In this paper，the present status and treatmentmethods of indoor formaldehyde pollution were expounded.The research progress of interior resistance to formaldehyde pollution was reviewed from the aspects of exteriormorphological characteristics，internal physiological and biochemical indexes and ultrastructure of indoor potted plants，and the research trend and development trend are prospected.

potted plants；formaldehyde pollution；resistance

X171.4，X173

：A

1673－7644（2017）02－0164－07

2017－03－02

國家自然科學基金重點項目（20337010）；住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技計劃項目（2012－K6－5）；山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳科技計劃項目（2011YK046）

魯敏（1963－），女（滿族），教授，博士，主要從事室內(nèi)外污染氣體和污水的植物凈化與生態(tài)修復技術(shù)及吸污防污植物的選擇與應用等方面的研究.E-mail：lumin＠sdjzu.edu.cn