室內觀賞植物對甲醛的吸收及抗逆機制研究

賀輝+汪坤

摘要：利用觀賞植物凈化室內甲醛已成為當前的研究熱點，但不同植物的凈化能力和抗逆機制還有待進一步明確。選擇5種常見的室內觀賞植物，通過密閉熏蒸法測定了植物在2種甲醛熏蒸量下的凈化效果以及植株過氧化物酶（POD）等生理指標響應的變化。結果表明，5種植物的凈化效果及耐脅迫能力具有一定差異，君子蘭（Clivia miniata Regel Gartenfl.）和蘆薈[Aloe vera（L.）N. L. Burman var. chinensis （Haw.） Berg.]均具有良好的凈化和耐受能力，適合于室內甲醛去除。在甲醛較高的熏蒸量下，甲醛去除率與植物體內POD活性呈顯著正相關，表明植物的POD變化可能是其最主要的甲醛抗逆機制。

關鍵詞：室內觀賞植物；甲醛；吸收；過氧化物酶

中圖分類號：S682.39：O633.12 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）22-4316-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.22.027

Abstract： It has become one of the current research hotspots that using indoor ornamental plants to purify indoor formaldehyde pollution. However， the absorptive ability and mechanism of resistance of different plants remains to be further clarified. Here， five kinds of common indoor ornamental plants were selected using fumigation method within airtight glass box under two doses of formaldehyde. The plants purification effect and peroxidase （POD） were analyzed for physiological response characteristics. The results showed that the absorption rates and resistance of five kinds of plants were significantly different， the Clivia miniata Regel Gartenfl. and Aloe vera（L.）N. L. Burman var. chinensis （Haw.） Berg. have been found higher absorptive and resistance capacity， and more suitable for the removal of indoor formaldehyde. At high dose of fumigation， the removal rates and the plants POD activity was positively correlated， suggested that the POD change is possible to be the major resistance mechanism.

Key words： indoor ornamental plant； formaldehyde； absorption； peroxidase

近年來，人們在室內裝飾中采用了越來越多的新型建材和有機合成材料。這些材料中因含有較多的醛類、苯類等揮發(fā)性有機物，并且在裝修完畢的相當一段時間內還會繼續(xù)殘留，這就造成了較為嚴重的室內空氣污染[1]，其中甲醛是最主要的室內污染物之一，因對人體具有強烈的致畸和致癌作用，已嚴重影響到大眾健康[2]。盡管已有包括化學中和、物理吸附及催化等多種甲醛去除技術，但普遍存在著處理成本高、處理效果差、具有一定局限性等不足之處[3]。利用室內觀賞植物吸收室內甲醛等有害氣體，具有操作簡便、成本低廉、兼顧美化居家環(huán)境等優(yōu)點，已成為近年來的研究熱點。迄今為止，不少學者研究了不同觀賞植物對甲醛的吸收能力及相關抗逆機制[4，5]，并取得了積極進展；但也存在著一些問題，例如不同植物凈化甲醛能力的研究結果不一致，特別是植株的凈化與抗逆響應關聯(lián)較少；有學者也注意到熏蒸作用下植物的過氧化物酶（POD）活性變化，但其抗逆變化與甲醛去除率之間的關系尚缺乏深入比較。為此，課題組選取君子蘭（Clivia miniata Regel Gartenfl.）、蘆薈[Aloe vera（L.）N. L. Burman var. chinensis （Haw.） Berg.]、綠蘿[Epipremnum aureum（Linden et André）G.S. Bunting]、虎尾蘭（Sansevieria trifasciata Prain）、富貴竹（Dracaena reflexa Lam.）5種常見的室內觀賞植物，探討了不同植物的甲醛凈化能力以及POD活性變化，以期為科學評價植物凈化甲醛能力以及選擇合適的室內觀賞植物凈化室內污染提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

參試觀賞植物購于武漢市元寶山花卉市場，選取君子蘭、蘆薈、綠蘿、虎尾蘭、富貴竹等生長良好的盆栽觀賞植物。采用自制的透明玻璃熏蒸箱，容積為0.15 m3（長×寬×高=0.5 m×0.5 m×0.6 m），頂部玻璃倉可自由打開，用透明膠帶密封，密封艙兩端開有圓形小孔，經(jīng)硅膠管連接甲醛測試儀的進氣管與出氣管。

1.2 方法

1.2.1 甲醛測定 采用36%（體積分數(shù)）的分析純甲醛模擬室內污染源。分別向密封艙中注入10、20 μL低、高2種熏蒸量的甲醛，待甲醛揮發(fā)后，將花盆及盆土用聚乙烯薄膜密封包纏處理，以便排除盆土的凈化作用，然后將花盆迅速放入熏蒸箱中。利用XP-308B便攜式甲醛氣體檢測儀（日本新コスモス電機株式會社）檢測熏蒸箱內的甲醛濃度，以不放植物的熏蒸箱為對照（CK），每隔2 h測定一次甲醛濃度。

1.2.2 植物對甲醛吸收率 因熏蒸箱兩側開有兼顧采氣和平衡氣壓的小孔，即便在CK處理中，箱內甲醛仍有少量揮發(fā)。故計算植物對甲醛去除能力時必須考慮熏蒸箱體自身濃度變化率，所以該變化率按以下公式計算：

a=（m-n）/m×100%

式中，a為熏蒸箱內的甲醛濃度變化率（%），m為對照的初始甲醛濃度，n為對照的不同熏蒸時間下的甲醛濃度；而植物對甲醛的實際去除率則按下式計算：

A=（M-N）/M×100%-a

式中，A為植物對甲醛的去除率（%），M為熏蒸箱初始甲醛濃度，N為放入植物后不同熏蒸時間下的甲醛濃度。

1.2.3 植物葉面積和POD活性測定及計算 植物葉面積參照高海等[6]的方法測定（紙樣稱重法）；植物葉片POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法，參照令狐昱慰等[7]的試驗，在熏蒸試驗前后計算POD變化率。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)通過Origin 8.0專業(yè)制圖與數(shù)據(jù)分析軟件繪圖，運用SPSS 16.0軟件統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 植物對甲醛的吸收

室內觀賞植物對低熏蒸量甲醛（10 μL）的凈化效果見圖1。從圖1可見，注入低熏蒸量的甲醛后，不同密封箱中的初始甲醛濃度略有差異，其均值為0.44 mg/m3。除綠蘿外，其他4種植物在2 h內對甲醛都產(chǎn)生了較好的吸收效果，甲醛去除率為35.62%～71.25%；熏蒸時間在2～6 h內，這4種植物的吸收呈波動性變化，而綠蘿對甲醛去除率從4.31%提高到了60.40%；熏蒸12 h后，參試植物對甲醛的吸收基本達到了穩(wěn)態(tài)，對甲醛吸收最明顯的是君子蘭，甲醛去除率達到79.48%，其后依次為虎尾蘭（79.36%）、蘆薈（76.04%）、綠蘿（70.81%）、富貴竹（60.71%）。

室內觀賞植物對高熏蒸量甲醛（20 μL）的凈化效果見圖2。從圖2可見， 注入高熏蒸量甲醛后，不同密封箱中的初始甲醛濃度均值為1.47 mg/m3。不同植物在2 h內對甲醛的吸收差異較大，各植物的甲醛去除率為10.74%～57.77%；在2～6 h熏蒸時間內，除富貴竹外，其他植物的吸收率增加較快；熏蒸12 h后，所有植物對甲醛的吸收趨于穩(wěn)定，其甲醛去除效果最明顯的是虎尾蘭，甲醛去除率達到79.86 %，其后依次為君子蘭（73.77 %）、綠蘿（70.53 %）、蘆薈（67.67 %）、富貴竹（67.49 %）。由此可見，不同注入量的甲醛熏蒸12 h后，5種植物對甲醛均具有明顯的去除效果。

2.2 甲醛脅迫下的植物POD活性

試驗里在甲醛熏蒸作用下的植物POD活性及其變化率表現(xiàn)出較大差異，具體見表1。從表1可見，君子蘭的POD活性最高，而蘆薈最低。在10、20 μL的甲醛熏蒸作用下，君子蘭、蘆薈和綠蘿的POD活性變化并不大，但富貴竹和虎尾蘭卻表現(xiàn)出明顯的差異，并呈現(xiàn)出相反的變化趨勢。不同植物的POD活性變化在甲醛熏蒸前后也出現(xiàn)較大的差異。同一熏蒸量下，虎尾蘭和綠蘿的POD活性變化率較大，尤其是虎尾蘭，在不同熏蒸量下，POD活性變化率分別為390.00%和1 430.00%。值得關注的是，不同熏蒸量下，富貴竹的POD活性變化差異也非常明顯，低熏蒸量（10 μL）下的POD活性升高僅為8.70%，但高熏蒸量（20 μL）下的POD活性增加到70.00%。統(tǒng)計分析結果表明，高熏蒸量下，5種室內觀賞植物的去除率與POD活性呈顯著的正相關關系（P<0.05，r=0.95）。

3 討論

3.1 植物種類對甲醛凈化效果的影響

植物的種類可能是影響其吸收甲醛能力的重要因素之一。試驗結果表明，君子蘭、蘆薈、綠蘿、虎尾蘭、富貴竹對甲醛均具有較好的凈化能力，這與以往的文獻報道基本一致[6，8]。然而，不同植物對甲醛的去除效果并不一致，低熏蒸量甲醛迫脅下，君子蘭>虎尾蘭>蘆薈>綠蘿>富貴竹；而高熏蒸量甲醛迫脅下，虎尾蘭>君子蘭>綠蘿>蘆薈>富貴竹。熏蒸試驗表明，虎尾蘭和君子蘭去除甲醛的效果非常明顯，特別是在低熏蒸量甲醛迫脅下具有快速去除的能力。需要注意的是，綠蘿凈化甲醛能力在本試驗中并不突出，而高海等[6]研究表明，綠蘿的凈化效果最為顯著，即使在高濃度的甲醛迫脅下（4.28 mg/m3），其吸收率仍達到了41%。因此，不同熏蒸濃度下的綠蘿甲醛去除性能還有待進一步研究。另外，不同植株之間在總葉面積和鮮重方面并未與其凈化甲醛能力一致。如試驗中，綠蘿和富貴竹的總葉面積、地上部鮮重明顯大于其他植物，但去除率處于中等或偏低水平。所以不同植物的凈化效果存在著差異，這可能與甲醛的初始濃度以及植株自身抗逆特性有關。

3.2 不同植物的抗逆特性

研究表明，植物在甲醛的迫脅作用下，外觀形態(tài)表現(xiàn)為根、莖或葉面等皆受到傷害，植物體內如過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、POD等活性變化也代表了其生理響應以及凈化潛能[3，7]。試驗中高熏蒸量甲醛熏蒸后，虎尾蘭和富貴竹的POD活性變化率較大，其莖葉也出現(xiàn)了變焉變黃現(xiàn)象，表明這幾種植物對甲醛的抗脅迫能力相對較低；而君子蘭和蘆薈在不同熏蒸量甲醛作用下，其POD活性變化率并不大，熏蒸前后的葉面?zhèn)σ矡o明顯變化，顯示出對甲醛具有較好的抗逆能力與凈化效果。

總體來看，君子蘭、蘆薈、綠蘿、虎尾蘭、富貴竹5種室內觀賞植物對甲醛均有一定的凈化效果，但不同熏蒸量下植物POD活性的變化具有較大差異。從5種植物的抗逆性能分析，君子蘭和蘆薈更適合于室內甲醛的凈化。

參考文獻：

[1] 郭秀珠，黃品湖，王月英，等.幾種觀葉植物對室內污染物的凈化效果研究[J].環(huán)境工程學報，2007，1（1）：104-106.

[2] 曹受金，潘百紅，田英翠，等.6種觀賞植物吸收甲醛能力比較研究[J].生態(tài)環(huán)境學報，2009，18（5）：1798-1801.

[3] 孟國忠.幾種室內植物對苯和甲醛復合污染響應的研究[D].南京：南京林業(yè)大學，2013.

[4] 魯 敏，郭天佑，閆紅梅，等.耐陰觀葉植物對室內甲醛敏感監(jiān)測能力研究[J].山東建筑大學學報，2014，29（6）：504-511.

[5] 魏梅紅，鄭晶晶，饒 瑤，等.甲醛對蘆薈POD活性的影響[J].福建師范大學學報（自然科學版），2007，23（4）：133-136.

[6] 高 海，劉 偉，解 嬌，等.5種觀賞植物凈化甲醛的效果[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2013，41（5）：338-340.

[7] 令狐昱慰，黎 斌，李思鋒，等.3種觀賞植物對室內甲醛污染的凈化及生長生理響應[J].西北植物學報，2011，31（4）：776-782.

[8] 曾艷芹.常見盆栽花卉對室內甲醛污染的凈化效果探討[J].環(huán)境科學與技術，2012，35（S）：249-251.